JPH054024B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は立体物等の検査対象物を照明して、こ
の対象物の疵や欠陥を検査する外観自動検査の照
明装置に関するものである。

従来の技術 生産工程中の外観自動検査はあらゆる製品・半
製品に適用され、製品の良・不良を判別してい
る。この外観検査項目は、それぞれの製品が具備
すべき性能・特性に応じて種々雑多であるが、大
別すると製品の色や汚れなど物体色に関する検査
項目と割れ・打こんなど形状に関する検査項目に
わけられる。

このうち、物体色の検査については紙やシート
材の一部のように検査対象物の形状が平面で、拡
散反射特性をもつものについては、検査用照明の
方向性（照射角）に関して大きな問題とならな
い。

しかし、鏡面性を帯びているものについては、
どんな投光照射を行なつてもこの対象物の画像パ
ターンには必らず正反射成分の輝点がいくつか現
われ、この画像を処理して色や汚れを検出するの
に多くの検査アルゴリズムと時間を要する。そこ
でこの欠点をなくするため、通常は第４図に示す
ように検査対象物のあらゆる方向から光を照射す
る拡散照明を行ない、輝度の発生を防いている。

一方、検査対象物の割れや打こんを検査しよう
とすると上記の拡散照明では検査・判別に有効な
輝度パターンが現われない。そこで、一方向から
光を照射する投光照明方式をとつて割れや打こん
によつて生ずる陰影を強調し、疵検出を容易にし
ている。この投光照明の照射方向は検査対象物に
より、また同じ対象物でも疵の種類に応じて変え
る必要があり、第５図に示すように投光照明装置
を機械的に動かす方法がとられてきた。また、ス
リツトパターンやグリツド（格子）パターンを投
影して、これによる画像を処理することにより、
外観自動検査のアルゴリズムの簡易化と検査スピ
ードの向上をはかろうとするパターン照明も、上
記照明装置とは別に実施されてきた。

発明が解決しようとする問題点 このように、一つの検査対象物に対して多種の
外観検査を実施しようとすると、それぞれの検査
目的に応じて照明装置や撮像装置を必要とし、検
査に要する時間も長くなるなど外観自動検査用照
明装置として実用性に乏しいという問題を有して
いた。

本発明は、このような従来の問題を解消するも
ので、拡散照明、投光照明およびパターン照明を
簡単な構成で電気的に、短時間のうちに切換える
ことができる。外観自動検査用照明装置を実現す
ることを目的としている。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、検査対象
物に照射可能な全立体角に配置した、光源、液晶
シヤツタマトリツクス、偏光板、投影レンズおよ
び光散乱液晶素子からなる複数個の投影光学系ユ
ニツトと、これらの液晶シヤツタマトリツクスと
光散乱液晶素子を制御する液晶駆動制御部とから
構成している。

作 用 本発明は上記の構成とすることにより、液晶シ
ヤツタマトリツクスと光散乱液晶素子を電気的に
制御して、拡散照明、投光照明、パターン照明お
よびこれらの併存した照明を高速時分割で選択提
示を可能とするものである。

実施例 第１図は本発明の外観自動検査用照明装置の一
実施例を示すもので、光源１から出た光は液晶シ
ヤツタマトリツクス２を経て偏光板３、投影レン
ズ４、光散乱液晶素子５を通過してのち検査対象
物６に照射される。ここで、光源１、液晶シヤツ
タマトリツクス２、偏光板３、投影レンズ４、光
散乱液晶素子５が投影光学系ユニツトを構成す
る。

液晶シヤツタマトリツクス２はツイストモード
で動作し、第２図のように２１，２２，２３の各
パターンが独立あるいは同時に、それぞれの偏光
面を90゜変えることができる。このため、液晶シ
ヤツタマトリツクスが動作している時の偏光面と
偏光板３の偏光面とを直交させておけば、液晶シ
ヤツタマトリツクスの各パターンに電圧を印加し
て偏光面を90゜変えた時、光は透過し、そのパタ
ーンに応じた像が検査対象物に照射されることに
なる。

したがつて、これらの投影光学系ユニツトを検
査対象物６の周りに２次元的に配置し、第２図の
２１あるいは２２のどちらかを単独で動作させる
と、検査対象物の表面には上記２１あるいは２２
の線状パターンが互いに重畳されて連続しスリツ
トパターンが生ずることになる。もし、第２図の
２１と２２を同時に動作させると検査対象物の表
面には十字パターンが重畳されて連続しグリツド
パターン（格子パターン）が現われる。

さらに、一部の投影光学系ユニツトについて、
第２図の２１，２２，２３のすべてを動作させる
と、一定方向からの投光照明が可能になる。

このようにして、液晶シヤツタマトリツクスの
動作パターンを電気的に制御することにより、ス
リツトパターンやグリツドパターンなどのパター
ン照明と、一定角度からの投光照明を容易に変更
できる。

しかし、検査対象物が球面でその表面が鏡面性
を帯びている時、検査対象物の画像パターンには
動作している投影光学系の数だけ輝点が生ずるこ
とになる。これをなくするため投影レンズ４と検
査対象物６の間に光散乱液晶素子５を挿入し、こ
れに電圧を印加することにより、光散乱現象を起
させる。同時に、すべての投影光学系ユニツトの
すべての液晶マトリツクスパターンを動作させ
る。これにより各投影光学系から出た光はすべて
光散乱液晶素子上で散乱され、検査対象物は完全
な拡散照明で照射されることになる。この場合第
１図に示すように、各投影光学系ユニツトの光散
乱液晶素子５は四角形とし、互に接するように配
置する必要がある。また拡散照明中で一部の光散
乱液晶素子の印加電圧を０にすることによりパタ
ーン照明との併用が可能になる。なお、投影レン
ズ４に分布屈折率レンズアレーを用いると、液晶
シヤツタマトリツクス２から検査対象物６までの
物像間距離を小さくすることができ、照明装置全
体を一体化するのに有力となる。

このほか、これらの複数の液晶シヤツタマトリ
ツクス２のそれぞれと、光散乱液晶素子５の印加
電圧をアナログ的に変えることにより照射光量を
変えることができ、また各投影光学系ユニツト７
の動作を個々に制御することにより投光照明と拡
散照明の混合照明が可能となり、検査対象物の必
要とする検査項目にもつとも適合した照射パター
ンが選択でき、一つの対象物に対する検査項目の
多くを同時または短時間に実施できる特徴をも
つ。

この照明装置はまた、疵の判別結果をフイード
バツクして照明方法の優先順位を変えていく、い
わゆる学習効果をもつた外観検査システムを実現
するうえで有力な装置となる。第３図は、上記の
外観検査システムの全体を示すもので撮像素子９
の画像信号をうけて画像処理判別部１４が必要と
定めた照明方法を液晶駆動制御部１３に伝え、光
散乱液晶素子５および液晶シヤツタマトリツクス
の双方が動作して検査対象物６の照明方法を順次
変えていく制御の流れを示している。

発明の効果 本発明による外観自動検査用照明装置は、光
源、液晶シヤツタマトリツクス、偏光板、投影レ
ンズおよび光散乱液晶素子をもつ投影光学系ユニ
ツトを互いに光散乱液晶素子が接するように併置
し、これらの液晶シヤツタマトリツクスおよび光
散乱液晶素子の双方を電気的に制御することによ
り、拡散照明、投光照明、パターン照明およびこ
れらの併存した照明方式を時分割で選択提示する
ことができ、極めて汎用性の高い外観検査用照明
装置として、その実用的価値はまことに大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による外観自動検査用照明装置
の一実施例を示す図、第２図は液晶シヤツタマト
リツクスのパターン分割の一例を示す図、第３図
は本発明による照明装置を備えた外観自動検査装
置のブロツクダイヤフラムの説明図、第４図は従
来の拡散照明方式の説明図、第５図は従来の投光
照明方式の説明図である。 ８……撮像素子、９……撮像用レンズ、１０…
…拡散照明用光源、１２……投光照明装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光源、液晶シヤツタマトリツクス、偏光板、
   投影レンズおよび光散乱液晶素子からなる複数個
   の投影光学系ユニツトと、前記複数個の液晶シヤ
   ツタマトリツクスおよび光散乱液晶素子を電気的
   に制御する液晶駆動制御部とから構成され、拡散
   照明、投光照明およびパターン照明が電気的に切
   換えられる機能を有する外観自動検査用照明装
   置。