JPH0328748A - 欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、走行中の、合或樹脂フィルム等のシート状
物の表面欠陥（凹凸等）や、取り込まれた異物等による
内部欠陥（フィッシュアイ等）を検出する装置に関する
。

（従来の技術） 走行中の合戒樹脂フィルム等のシート状物の表面欠陥や
内部欠陥を検出する装置としては、従来、被検シート状
物上に光ビームを指向、走査し、その被検シート状物に
よる透過光または反射光のうち、欠陥によって散乱また
は屈折された光を受光するようにしたものがある。そう
して、このような装置において、被検シート状物の微小
な欠陥を検出するためには、当然のことながら、欠陥に
よる散乱または屈折によって生じた非常に小さな光量変
化を検出する必要があり、たとえば、特公昭５　７　−
　２　１　０　４　７号公報に記載されているような工
夫をしている。

すなわち、特公昭５７−２１０４７号公報に記載されて
いる従来の装置は、ポリエチレンフィルムのフィッシュ
アイを検出するとき、フィッシュアイが存在するときに
受光される透過光のピーク位置が、フィッシュアイが存
在しないときに受光される透過光のピーク位置に対して
距離△Ｘだけずれることに注目し、受光部の前面に遮蔽
板を設けて、その受光部を、ポリエチレンフィルムが存
在しないときに受光される光ビームの光軸の位置に距離
ｘｃを加えたところまで遮蔽するようにするか、受光部
そのものをポリエチレンフィルムがないときの光ビーム
の光軸から距離ｘ．だけ離して設置することによって透
過光のほぼ半分を受光できないようにし、フィッシュア
イによる光量の増加分または減少分のみが受光できるよ
うにして信号変化を検出しやすいようにしたものである
。

ところが、この従来の装置は、透過光のピーク位置にず
れができないような欠陥に対しては全く有効でない。ま
た、被検シート状物をｘ，ｙ平面とみなしたとき、Ｘ軸
方向とｙ軸方向とで検出感度が異なるという問題もある
。

（発明が解決しようとする課題） この発明の目的は、従来の装置の上述した問題点を解決
し、透過光のピーク位置にずれができないような欠陥で
も検出することができるばかりか、被検シート状物をｘ
，ｙ平面とみなしたとき、Ｘ軸方向とｙ軸方向とで検出
感度が異なるのを防止することができる欠陥検出装置を
提供するにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明は、走行中のシー
ト状物の欠陥を検出する装置であって、被検シート状物
上に光ビームを指向し、走査する投光部と、上記光ビー
ムの、上記被検シート状物による透過光または反射光を
受光する、マトリクス状に配列された複数個の光センサ
を備えた受光部と、上記透過光または反射光の主光を受
光している光センサ以外の光センサの出力の有無に基い
て欠陥の有無を判定する検出部とを備えていることを特
徴とする欠陥検出装置を提供する。

この発明において、透過光または反射光の主光とは、光
強度が最大になる点、すなわち、光量分布曲線のピーク
を中心にもつ、横断面が任意の大きさの、円形の、透過
光または反射光である。

被検シート状物上に光ビームを指向し、走査する投光部
は、光源、光ビーム走査器や、それらと組み合わされる
集光レンズ等で構成される。光源としては、通常、レー
ザー光源を用いる。また、光ビーム走査器としては、通
常、よく知られている回転多面鏡（ポリゴンミラー）を
用いる。

受光部は、複数個の、フォトダイオード、ＣＣＤ　（Ｃ
ｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）等の光セ
ンサを、ｍＸｎ　（ｍ，ｎは整数）のマトリクス状に配
列してなる。そうして、受光部は、被検シート状物を透
過した光を受光したいときには、その被検シート状物の
裏面側、すなわち、投光部の設置側とは反対側に置かれ
、反射光を受光したいときには、投光部の設置側に置か
れる。

検出部は、上記複数個の光センサの出力に基いて被検シ
ート状物に欠陥があるか否かを判定するものであり、被
検シート状物による透過光または反射光の主光を受光し
ている光センサ以外の光センサの出力を加算する回路や
、その加算結果が零よりも大きいか否かを判定する比較
回路等で構威されている。

ところで、この発明の装置によって検出する欠陥は、い
ま、被検シート状物が光透過性のフィルムであると仮定
すると、第３図のように説明できる。

５ 第３図において、被検シート状物１をｘ，　　ｙ平面と
みなし、Ｘ軸、ｙ軸をそれぞれ図示するようにとる。ま
た、被検シート状物１と平行な受光面８を仮定し、その
受光面８を同様にｘ，　　ｙ平面とみなし、Ｘ′軸、ｙ
′軸をそれぞれ図示するようにとる。ここで、Ｘ軸とＸ
′軸、ｙ軸とｙ′軸は、それぞれ互いに平行で、かつ、
方向が同じであるものとする。また、被検シート状物１
において、Ａは欠陥のない部分であり、Ｂはｙ軸方向に
長い欠陥を有する部分であり、ＣはＸ軸方向に長い欠陥
を有する部分であるとする。そうして、第３図には、そ
のような被検シ一ト１上の部分Ａ，Ｂ，Ｃに、それぞれ
光ビームＬを指向したときの受光面８上における像が、
それぞれＡ−、Ｂ′、Ｃ−で示されている。なお、光ビ
ームＬは、横断面が円形で、その直径は、部分Ｂ，Ｃの
欠陥の長さよりも小さいものとする。

さて、被検シート状物１上の、欠陥のない部分Ａに光ビ
ームＬを指向したときの受光面８上の像は、光ビームＬ
の横断面の形状と同じ円形になる６ （投影像Ａ−）。これに対して、欠陥のある部分Ｂ，Ｃ
に光ビームＬを指向したときの受光面８上の像は、長円
形になる（投影像Ｂ′、Ｃ”）。また、ｙ軸方向に長い
欠陥を有する部分Ｂに光ビームＬを指向したときの受光
面８上の像の長手方向は、Ｘ′軸方向になる。これに対
し、Ｘ軸方向に長い欠陥を有する部分Ｃに光ビームＬを
指向したときの受光面８上の像の長平方向は、ｙ一軸方
向になる。すなわち、欠陥の長平方向と、受光面上に形
成される長円形の像の長平方向とは、９０°のずれをも
っていることがわかる。かかる現象は、次のように説明
できる。

すなわち、被検シート状物の表面や内部の欠陥には、光
を、遮蔽するもの、散乱するもの、屈折するもの等があ
る。第３図は、欠陥が光を遮蔽するものである場合を示
しているが、光遮蔽性の欠陥に光ビームを指向すると、
よく知られたフランホーフ７　（Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ
）の回折が起こり、欠陥の長手方向に対して９０°回転
した方向に回折像を生ずる。欠陥が光を散乱するもので
ある場合には、光ビームが当った各点で光が散乱され、
やはり９０゜回転した、散乱光による像を生じる。欠陥
が、光を屈折する、たとえば、上述したｙ軸方向に長い
凹状の溝状のものである場合は、その欠陥は、Ｘ軸方向
に、いわゆる凹レンズ効果をもち、ｙ軸方向にはもたな
いことから、光ビームはＸ軸方向に広げられ、そのＸ軸
方向に長い像となる。

このように、被検シート状物に欠陥が存在しているとき
、それに光ビームを指向すると、欠陥による長円形の像
ができるが、第３図に示したように、被検シート状物に
欠陥がない場合でも円形の像Ａ′ができるので、これを
除く必要がある。そこで、この発明においては、被検シ
ート状物による透過光または反射光の主光を受光してい
る光センサの出力を観測対象から除外し、その先センサ
以外の光センサの出力の有無から欠陥の有無を判定する
のである。

以上においては、被検シート状物が光を透過するもので
ある場合について述べたが、反射するものである場合も
全く同様である。すなわち、上記において、回折像につ
いては光透過性の場合と同じであり、また、散乱につい
ては、透過散乱光か反射散乱光かという相異があるだけ
であり、さらに、屈折によるレンズ効果については、反
射によるミラー効果として扱うことができる。

（作　用） 投光部によって被検シート状物上に指向、走査された光
ビームは、被検シート状物を透過し、または、被検シー
ト状物によって反射され、その透過光または反射光が受
光部によって受光される。

このとき、被検シート状物に欠陥が存在しなげれば、透
過光または反射光の主光を受光している光センサのみに
出力が現われ、それ以外の光センサには出力が現われな
い。これに対して、被検シート状物に欠陥が存在し、そ
の欠陥に光ビームが当たると、第３図に示したように、
透過光または反射光による像が長円形になり、透過光ま
たは反射光の主光を受光している光センサ以外の光セン
サにも出力が現われるようになる。

そこで、検出部は、透過光または反射光の主光９ を受光している光センサ以外の光センサの出力の総和Ｐ
に基き、 Ｐ〉０ の条件を満足しているとき「欠陥あり」と判定し、上記
条件を満足していないときには「欠陥なし」と判定する
。このとき、透過光または反射光の主光を受光している
光センサ以外の光センサの出力の大きさは、欠陥の大き
さに対応している。

（実施態様） 第１図は、光透過性のシート状物の欠陥を検出する装置
を示すものである。

第１図において、投光部Ｐは、レーザー光源２と、その
レーザー光源２による光ビームの光路上に設けた、反射
ミラー３、集光レンズ４、反射ミラー５、回転多面鏡（
ポリゴンミラー）６および集光レンズ７とを備えている
。

一方、受光部Ｓは、被検シート状物１−の裏面側に配置
されている。そうして、この受光部Ｓは、多数の、マト
リクス状に配列された光センサＳ１、Ｓ２、・・・・・
・を備えている。ここで、１個の光セン１０ サの大きさは、被検シート状物１に欠陥がないときに光
センサに到達する円形の光ビームの大きさと同程度であ
るものとする。

また、検出部Ｄは、光センサｓ１、ｓ２、・・・・・・
の出力に基いて被検シート状物に欠陥があるか否かを判
定するもので、被検シート状物による透過光または反射
光の主光を受光している光センサ以外の光センサの出力
を加算する回路や、その加算結果が零よりも大きいか否
かを判定する比較回路等で構成されている。

上述した装置の作用を説明するに、レーザー光源２から
出射した光ビームは、反射ミラー３を経て集光レンズ４
で適当な太さにされた後、反射ミラー５を経て回転多面
鏡６に至り、その回転多面鏡６によって被検シート状物
１上に指向、走査される。回転多面鏡６によって走査さ
れる光ビームは、集光レンズ７によって被検シート状物
１上に集光せしめられる。

被検シート状物１を透過した光ビームは、受光部Ｓ上に
像を作る。そうして、いま、被検シー１・１１ 状物１に欠陥が存在せず、光ビームが受光部Ｓの受光素
子Ｓ５に到達したものとする。すると、被検シー１・状
物↓には欠陥が存在しないから、光ビームは光センサＳ
５のみによって受光され、他の光センサでは受光されな
い。すなわち、光センサＳ５は、主光を受光している。

これに対して、被検シート状物↑に欠陥があると、第３
図で説明したように、受光部Ｓ上に長円形の像ができる
から、主光の位置が被検シート状物１に欠陥がない場合
と同じ光センサＳ５上にあっても、その光センサＳ５以
外の光センサでも受光が行われるようになる。そこで、
検出部Ｄによって、光センサＳ５の出力を除き、その周
辺に位置している光センサの出力を検出することで、欠
陥を検出することができる。

たとえば、被検シー１・状物１の欠陥が、第３図に示し
たｙ軸方向に長いものであるときは、光センサＳ５に加
えて、光センサＳ２と８８とが出力を有するようになる
。したがって、主光が入射している光センサＳ５の出力
を除き、光センサＳ２１２ とＳ８の出力を検出することによって、ｙ軸方向に長い
欠陥であることがわかる。また、Ｘ軸方向に長い欠陥で
あれば、光センサＳ５に加えて、光センサＳ４と８６と
が出力を有することになる。

したがって、この場合には、主光が入射している光セン
サＳ５の出力を除き、光センサＳ４と８６の出力を検出
することで、Ｘ軸方向に長い欠陥であることがわかる。

以上においては、光ビームの主光が１個の光センサの上
に正しく存在する場合について述べたが、実際には、主
光が１個の光センサの端部にあったり、隣接する光セン
サ間にある場合もある。この場合でも、しかし、同じこ
とである。たとえは、主光が光センサＳ５の８８側の端
部にある場合には、光センサＳ５と８８の出力を除外し
、それらの周辺にある光センサの出力によって検出を行
えばよい。また、光センサＳ５と８８のちょうど中間の
位置にある場合にも、同様に、光センサＳ５と３８の出
力を除外し、それらの周辺にある光センサの出力によっ
て検出を行うことができる。

１３ 検出部Ｄの作用を一般的に説明すると、Ｐ　（Ｓｌ）、
Ｐ　（８２）、・・・・・・をそれぞれ光センサＳ１、
Ｓ２、・・・・・・の出力とし、Ｐ　（Ｓｋ）を主光を
受光している光センサＳｋの出力であるとすると、光セ
ンサＳｋの出力Ｐ　（Ｓｋ）を除いた、 ｐ　＝　ｐ　（Ｓｌ）　＋　Ｐ　（Ｓ２）＋・・・・・
・十Ｐ　（Ｓｋ−１）＋　ｐ　（Ｓｋ＋ｌ）＋・・・・
・・ なる出力から、 Ｐ＞Ｏ であれば「欠陥あり」と判定し、かかる条件を満足して
いなければ「欠陥なし」と判定するわけである。

以上においては、１個の光センサの大きさを、被検シー
ト状物に欠陥がないときに光センサ上に到達する光ビー
ムの大きさと同程度としたが、それより大きくても、そ
れより小さくても差し支えない。もっとも、同程度か、
それよりも大きくしておくと光センサの数が少なくてす
む。

第２図に示す態様は、被検シート状物１が光を反射する
ものである場合に欠陥検出ができるよう１−４ にしたもので、投光部Ｐと受光部Ｓとを被検シート状物
王の表面側に配置して、投光部Ｐからの光ビームの、被
検シート状物１による反射光を受光部Ｓに導くようにし
ている。なお、この図においては、上記第１−図に示し
た検出部Ｄは図示を省略している。

（発明の効果） この発明は、光ビームの、被検シート状物による透過光
または反射光を受光する、マトリクス状に配列された複
数個の光センサを備えた受光部と、透過光または反射光
の主光を受光している光センサ以外の光センサからの出
力の有無によって欠陥の有無を判定する検出部とを備え
ているから、透過光や反射光の強度のピーク位置にずれ
ができないような欠陥であっても検出することができる
。

しかも、受光部がマトリクス状に配列された複数個の光
センサを備えているから、被検シート状物をｘ，ｙ平面
とみなしたとき、Ｘ軸方向とｙ軸方向とで検出感度が異
なるのを防止することができる。

１５

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、この発明のそれぞれ異なる態様
の欠陥検出装置を示す概略斜視図、第３図は、光透過性
の被検シート状物について、欠陥の方向と、得られる像
の方向との関係を説明する図である。 Ａ：欠陥のない部分 Ｂａｙ軸方向に長い欠陥を有する部分 Ｃ：ｘ軸方向に長い欠陥を有する部分 Ｄ：検出部 Ｌ：光ビーム Ｐ：投光部 Ｓ：受光部 Ｓ１、Ｓ２、・・・・・・：光センサ １：被検シート状物 ２：レーザー光源 ３：反射ミラー ４：集光レンズ ５：反射ミラー ６．回転多面鏡（ポリゴンミラー） １６ ７・集光レンズ ８：受光面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 走行中のシート状物の欠陥を検出する装置であって、被
   検シート状物上に光ビームを指向し、走査する投光部と
   、上記光ビームの、上記被検シート状物による透過光ま
   たは反射光を受光する、マトリクス状に配列された複数
   個の光センサを備えた受光部と、上記透過光または反射
   光の主光を受光している光センサ以外の光センサの出力
   の有無に基いて欠陥の有無を判定する検出部とを備えて
   いることを特徴とする欠陥検出装置。