JPH06109660A - 異物検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検体中の異物を光学的観測手段によって検査
するに際して、検体面の傷や付着した塵による影像ノイ
ズを特別な装置を用いず簡単に排除して、これらの異物
の存在を効率的かつ確実に検査することができ、またこ
れらの種類、形状、大きさを効率よくかつ精密に検査す
ることができる異物検査方法を得る。 【構成】 異物の影像が識別できる程度に撮影レンズ２
１の焦点を検査部位Ｓからずらして検査する。また、こ
のような検査で異物の影像が検知されたとき、合焦して
これを精査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は検体中の異物を光学的観
測手段によって検査する方法に関するものであり、特に
ノイズ影像を排除して効率よく検体中の異物を検査し得
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば電力ケーブルの絶縁材として用い
られている架橋ポリエチレンなどの絶縁体中に、金属粒
子や各種添加物の未分散粒子やボイド（空隙）などが存
在すると、これらが絶縁材の絶縁性能を著しく低下し、
電力ケーブルの信頼性を損なう。電力ケーブルに限らず
電力・電子機器に使用される合成樹脂製絶縁成形物にお
いては、このような不純物粒子やボイドの混入は厳しく
監視されなければならない。一般に物体中に含まれる異
物粒子やボイド（以下、これらを「異物」と総称する）
の存在を検査する方法としては種々なものが知られてい
る。非破壊的な方法としてはＸ線その他の検体透過性の
電磁波を照射して異物の陰影像を得る方法がある。しか
しこれらの方法は装置が大規模となり、また検出精度が
必ずしも充分でない。

【０００３】別の検査方法としては、検体を平面状に切
断または研磨し、またはスライスし、その試料に反射光
または透過光を照射し、拡大鏡、顕微鏡、カメラ、投影
器などの光学的観測手段を用いてその影像を得る方法が
ある。この影像から、肉眼で異物の存在を識別すること
もできるし、またＣＣＤ素子などによって電気信号に変
換し、電気的に正常な検体と異物との差異を検知し、異
物の存在とその種類、形状、大きさ等を測定することも
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】光学的観測手段を用い
て検体中の異物を検査する方法においては、通常、その
観測手段の焦点を検体の検査部位に合わせ（合焦し）、
検査部位の鮮鋭な影像が得られるようにしている。この
方法によれば、検体中の異物の存在を検知し得ることは
いうまでもないが、同時に、検体を切断、研磨、スライ
スなどによって調製するときにその面に生じた微細な傷
や、調製後に検体面に付着した塵が影像ノイズとして現
れ、本来的に検体に存在していた異物と混同・誤認され
る場合があった。特に、検体の異物検査を肉眼観察によ
らず電子的な手段で行なおうとすると、上記の影像ノイ
ズを排除するためにきわめて煩雑な装置を必要とし、し
かもその信頼性は乏しいものであった。

【０００５】本発明はこの点に着目してなされたもので
あり、その目的は、光学的観測手段を用いて検体中の異
物を検査するに当たって何ら特別な装置を要せず、きわ
めて簡単に影像ノイズを排除することができて、検体中
の異物を的確かつ効率的に検出する異物検査方法を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような課題は、検体
中の異物を光学的観測手段によって検査するに際して、
この光学的観測手段の焦点を上記異物の影像が識別でき
る程度に検査部位からずらして検査することからなる異
物検査方法を用いることによって解決できる。さらに上
記の検査によって異物の影像が検知されたとき、合焦し
てこれを精査することからなる異物検査方法によって解
決できる。

【０００７】ここで、光学的観測手段とは検体の検査部
位を透過または反射する光を光学レンズで収束し、網膜
を含むスクリーン上に検査部位の影像を結像し得る手段
を意味し、例えば拡大鏡、顕微鏡、各種カメラ、投影器
などがここで言う光学的観測手段に含まれる。

【０００８】

【作用】検査部位の異物を光学的観測手段によって検査
するには通常はその焦点（ピント）を検査部位に正確に
合わせるものである。しかし本発明の異物検査方法は、
異物の影像が背景から識別できる程度に故意に焦点をず
らして検査するところに第一の特徴がある。一般に、図
２に示すように、同一面上にある大、小二つの被写体
Ａ、Ｂの影像をレンズＬを通してスクリーンに投影する
場合、そのスクリーンがレンズＬの焦点面Ｐにあれば、
それぞれの被写体の鮮鋭な影像Ａ’、Ｂ’がスクリーン
上に得られる。この鮮鋭度は、各被写体の輪郭線が高い
コントラストでスクリーン上に結像することによっても
たらされるものである。スクリーンが焦点面Ｐから外
れ、例えばレンズＬと焦点面Ｐとの中間Ｑに置かれる
と、被写体Ａの輪郭線ａ₁、ａ₃はそれぞれａ₁’、ａ₃’
のように幅を持って投影されることになり、それだけ背
景とのコントラストが低下する。これは背景からの被写
体の識別能を低下させることになるが、しかし被写体Ａ
が充分に大きければ被写体の本体部分ａ₂はスクリーン
上でａ₂’のように充分なコントラストを維持している
から、不鮮明ではあるが被写体Ａの存在を背景から識別
することが可能である。これは「芯のあるボケ像」とい
われる。この同じスクリーン上で、小さい被写体Ｂの像
は輪郭線の影像が互いに重なり、全体としてｂのように
コントラストが低く「芯」のない、雲状のボケ像となっ
てしまう。この現象はスクリーンを焦点面Ｐより外側に
配置しても同様である。

【０００９】検査部位の異物を光学的観測手段によって
検査する場合、検査部位に近い検体の表面に切断やスラ
イスによって生じた微細な傷や、その後に付着した塵
（以下、これらをノイズ体と称する）があると、焦点面
ではこれらの影像も異物と同様に鮮鋭に結像されるか
ら、肉眼判定によっても電気的判定手段によっても異物
とノイズ体との識別が困難で、混同・誤認されてしま
う。本発明の検査方法では異物が識別できる程度に焦点
をこの検査部位からずらして検査するので、異物は上記
の「芯のあるボケ像」として検出されるが、面の傷のよ
うに元来コントラストが低いか、または異物より径の小
さい塵や繊維のようなノイズ体の影像（ノイズ像）は全
体に不鮮明となり、「芯」のないボケ像となって背景に
溶け込むから、肉眼でも異物との識別が容易であり、電
気的識別手段によってもコントラスト認識回路に閾値を
設けることによってこれらノイズ像を容易に排除するこ
とができる。異物が識別できる程度に焦点を検査部位か
らずらす、という操作の程度は、検知すべき異物の径の
バラツキ範囲とノイズ体のそれとの関係を考慮して実験
的に決定することができる。

【００１０】次に本発明の第二の方法では、上記のよう
にして識別・検出された「芯のあるボケ像」に対して、
合焦することによって影像を鮮明にし、異物の本質、形
状、大きさなどを精査するのである。この方法によれ
ば、最初から合焦状態で異物をノイズ体から選別抽出し
ながら精査する従来の異物検査方法に比べ、影像ノイズ
が排除されているからはるかに効率よい検体表面の検査
が可能となる。

【００１１】本発明の異物検査方法は、上記のように拡
大鏡、顕微鏡、投影器、スチルカメラ、ＴＶカメラ等を
用いて電気絶縁材料や金属の切断面に現れる異物やボイ
ドを検査する場合に適用することができる。この検査は
肉眼観察によって行うことができるが、そればかりでな
く、電気的手段によって自動検出し、記録し、またはそ
の情報を工程にフィードバックする場合にも適用可能で
ある。例えば、検体表面をＣＣＤカメラで撮影し、その
際、異物のボケ像の「芯」が濃淡または色彩上のコント
ラストを維持できる程度に、カメラレンズの焦点を、正
常な検査部位からずらしておき、ＣＣＤ素子から得られ
た出力を閾値を設けて二値化することによって、検査部
位の検査位置［Ｘ，Ｙ］に異物が存在するかどうかを検
知できる。さらに、この検知信号に基づいてカメラレン
ズを自動的に合焦すれば、その異物の鮮明像をスクリー
ン上に映写または記録することができる。

【００１２】

【実施例】次に本発明を実施例によって説明する。図１
に示した実施例は、本発明を電力ケーブルの絶縁層に含
まれる異物（異物粒子やボイド）の検査に適用した一例
である。電力ケーブルから導体を取り除いたものを薄く
スライスし、検体Ｓとする。図１において、符号１０は
検体Ｓを支持する支持台であり、２０は撮影装置であ
る。

【００１３】支持台１０は、検体Ｓを載せる硝子板等の
透明なデッキ１１と、これを水平に支える架構１２と、
この架構１２を電動で水平直交軸Ｘ−Ｙ方向にスライド
し得るＸＹステージ１３と、検体Ｓを透過照明するよう
に撮影装置２０との相対位置を固定したリングライト１
４を有する。リングライト１４からは照明光が検体Ｓを
透過して撮影装置２０の撮影レンズ２１に入射するよう
になっている。

【００１４】撮影装置２０は電気信号によって焦点調節
が可能な撮影レンズ２１と、このレンズを通過した光束
がＣＣＤ素子上に結像し得るＣＣＤカメラ２２と、検体
Ｓを反射照明するように撮影レンズ２１の外周部に配設
されたリングライト２３を有する。ＣＣＤカメラ２２は
図示しないがディスプレイと画像処理装置を付属する集
中制御装置に連結されている。

【００１５】集中制御装置はＣＣＤカメラ２２からの信
号をテレビ回路を通じてアナログ画像としてディスプレ
イ上に表示できると共に、回路途中にスイッチが設けら
れていて、閾値調整可能なＡ／Ｄコンバータを経てデジ
タル画像としても表示できるようになっている。

【００１６】（実施例１）このような構成の異物検査装
置のデッキ１１に検体Ｓを載せ、リングライト１４また
は２３のいずれか、または双方を相互の光量を適当に調
節して照明し、アナログ画像を表示するディスプレイ上
に検査部位の鮮鋭像が得られるように撮影レンズ２１を
合焦する。次いで撮影レンズ２１の焦点を、検体Ｓまた
は撮影装置２０を上下に調節して、予め実験で決定した
ずれ量だけずらして固定する。このときレンズの光学中
心が検査部位に近付く方向にずらしてもよく、またはそ
の反対でもよい。主として検体表面に付着した塵による
ノイズを排除したい場合は、レンズの光学中心が検査部
位に近付く方向にずらすことが好ましい。それによっ
て、検体表面に載っている塵粒子のボケ量がさらに大き
くなって、影像ノイズの排除性能がさらの向上するから
である。このような状態で画像処理回路をデジタル画像
側に切り換え、集中制御装置によってＸＹステージ１３
を駆動してスキャニングする。ＣＣＤ素子からの出力に
Ａ／Ｄコンバータの閾値を越える信号が現れると、ディ
スプレイ上の対応する位置にデジタル画像が表示され
る。このデジタル画像は検体Ｓの検査位置に異物が存在
していることを示している。検体表面の傷や塵は、その
影像出力がＡ／Ｄコンバータの閾値に達しないからデジ
タル画像として表示されない。

【００１７】（実施例２）実施例１のようにして検査部
位の異物を検知した集中制御装置は、ＸＹステージ１３
の駆動を一時停止し、ディスプレイをアナログ画像に切
り換え、焦点装置を駆動して検査部位に合焦する。これ
によって、この異物が検体内のどのような異物粒子であ
るのか、あるいはボイドであるのかがディスプレイ上で
確認される。観察者が確認終了の信号を送れば、集中制
御装置は再び撮影レンズ２１の焦点を規定値までずら
し、ディスプレイをデジタル表示側に切り換え、ＸＹス
テージ１３を駆動して異物検出の操作を続ける。

【００１８】このようにして実施例１の方法によれば、
電力ケーブルの絶縁層の異物の存在を、特別な装置を使
わずに影像ノイズを排除して確実かつ効率的に検査する
ことができる。さらに実施例２の方法によれば、検出さ
れた異物がどのようなものであるか、その種類、形状、
大きさを精査することができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明の異物検査方法は、検査部位の異
物を光学的観測手段によって検査するに際して、この光
学的観測手段の焦点を上記異物の影像が識別できる程度
に検査部位からずらして検査するので、検体面の傷や付
着した塵による影像ノイズを特別な装置を要せず簡単に
排除することができ、検査部位の異物の存在を効率よく
検査することができる。また本発明の第二の異物検査方
法は、上記の検査によって異物の影像が検知されたと
き、合焦してこれを精査するので、その異物の種類、形
状、大きさを効率よくかつ精密に検査することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す斜視図である。

【図２】 本発明の方法における光学上の作用を説明す
るための模式図である。

【符号の説明】

１０…支持台、２０…撮影装置、２１…撮影レンズ、Ｓ
…検体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検体中の異物を光学的観測手段によって
   検査するに際して、この光学的観測手段の焦点を上記異
   物の影像が識別できる程度に検査部位からずらして検査
   することを特徴とする異物検査方法。
2. 【請求項２】 検体中の異物を光学的観測手段によって
   検査するに際して、この光学的観測手段の焦点を上記異
   物の影像が識別できる程度に検査部位からずらして検査
   し、この検査によって異物の影像が検知されたとき、合
   焦してこれを精査することを特徴とする異物検査方法。