JPH11304724A - 光透過性シートの穴検出装置及び穴検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一定の光学系で光透過性シートの穴の面積及
び穴のサイズを求めることが可能な光透過性シートの穴
検出装置及び穴検出方法を提供する。 【解決手段】 光透過性シートの穴検出装置及び方法に
おいて、照明装置７は撮像装置１１の受光方向に配置さ
れ照射される光の内、少なくとも一方向に対して指向性
を持つ光を照明装置から光透過性シート１ｂに照射する
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光拡散性のある光透
過性シートの穴検出装置及び方法に関し、特に透明ない
し半透明の光透過性の良い、フィルム、シート及びコー
ティングや蒸着を施したフィルム・シート等（以下、こ
れらを総称して光透過性シートという）に存在する穴や
破れを検出する装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】明細書全体を通じて、同一参照符号は同
一物を示す。図１は従来のシート穴検出装置のシステム
構成図である。図において、１はシートであり、その製
造過程で異物３や穴５等の欠陥が生ずることがある。７
はライン状照明装置であり、その筐体内に蛍光灯９が設
けられている。照明装置７はその長手方向がシート１の
走行方向（図中矢印で示す）に垂直（即ちシートの幅方
向）となるように配置されている。１１はラインセン
サ、１３は画像処理装置である。ラインセンサ１１の受
光素子配列方向とライン状照明装置７の長手方向とは同
一である。

【０００３】シートの透過率が低い場合は、図１に示し
たシステムによりシートの穴や破れの検出が可能であ
る。これを図２により説明する。図２はライン状照明装
置７の長手方向とラインセンサ１１内の矢印で示した受
光素子配列方向とを含む平面内で、シート走行方向に垂
直な断面を見た時の図である。ただし、図１におけるシ
ート１として光透過率が例えば５０％より低い不透明シ
ート１ａを使用している。この場合は、ライン状照明装
置７は蛍光灯のような拡散照明を用いる。したがって、
照明装置７の筐体下部を除く全方向に光が放射される。
その光のうち、不透明シート１ａの穴以外の部分に突き
当たった光はそこで吸収されるので、ラインセンサ１１
に到達することはないが、穴２１、２２、２３等に向か
う光は吸収も散乱もされることなくラインセンサ１１に
到達する。このように、シート（穴）を透過する前後で
光の方向が変化しない光を正透過光という。ラインセン
サ１１は正透過した光を検出することにより穴の存在を
検出する。拡散照明を用いれば光は斜め方向にも放射さ
れるので、不透明シート１ａの端部の穴２２又は２３か
らの正透過光がラインセンサに到達する。

【０００４】しかしながら、本発明における検査対象で
ある光透過性シートの場合は、シートの穴や破れの部分
の光透過率と正常部の光透過率との差が少ないので、図
１に示した光学系では検出が困難である。これを図３に
より説明する。図３は、従来の光透過性シートにおける
穴等の検出方法を説明する図であり、ライン状照明装置
７の長手方向とラインセンサ１１の受光素子配列方向
（図中ラインセンサ内の黒点を通り紙面に垂直な方向）
とを含む平面に垂直で、光透過性シート１ｂのシート面
に垂直な断面図である。光透過性シート１ｂの光透過率
は例えば９０％以上である。図示のように、異物３は光
を通さないので、ラインセンサ１１はこれを暗点として
検出する。しかし穴５は他の正常部とほぼ同じ程度に光
を透過するので、穴５そのものは検出できない。

【０００５】図４は従来の光透過性シートの穴検出装置
の他の例を示す図である。この場合は、ラインセンサ１
１の受光方向と異なる位置にライン状照明装置を配置す
る拡散透過照明を用いている。これにより、ライン状照
明装置から放射される拡散光が光透過性シート１ｂの穴
５の周辺の歪み部４１で乱反射し、その散乱光の一部が
ラインセンサ１１に入射する。この場合、穴５を正透過
した光はラインセンサに到達しないので、穴５そのもの
は検出できない。

【０００６】図５は、従来の光透過性シートの穴検出装
置のさらに他の例を示す図である。この従来例は特開平
６−１８４４５号公報に開示されている。この場合は、
光透過性シート１ｂとライン状照明装置７との間に偏光
板５１を配置し、光透過性シート１ｂとラインセンサ１
１との間に偏光板５２を配置してある。偏光板５１と偏
光板５２の偏光面のずれは２０度以下である。これによ
り、光が偏光板５２を通過する際に、その光のうち、シ
ート１ｂを通過した後に偏光面が変化した光成分の強度
が著しく低下するのに対し、シート１ｂの穴５を通過し
た特定の偏光面を有する光成分の強度はほとんど低下し
ないことを利用して、Ｓ／Ｎ比を改善し、穴の検出を可
能としている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図３に示したような、
穴周辺の歪み部分の異物を暗点として検出する方法や、
図４に示したように拡散透過照明を用いて、穴周辺での
散乱光を検出する方法では、穴の周辺の一部が検出され
るだけで、穴そのものの面積や穴の縦及び横のサイズが
求まらないので、所定の面積及びサイズ以上の穴を検出
するような用途には利用できないという問題がある。ま
た、フィルム延伸工程で開いたような穴では、図３及び
図４に示したような穴の周辺の歪みは少なく、したがっ
て正透過光を検出する場合における暗点の検出や散乱光
の検出は困難な場合があるという問題がある。

【０００８】さらに、図５に示した偏光板を用いる方法
では、シート材料の組成や延伸の仕方によって、シート
の偏光状態が変化するので、ある一つの光学系を多種類
のシート材料の検査に用いることは困難である。本発明
の目的は、上記従来技術における問題に鑑み、ある一つ
の光学系を用いて、光透過性シートの穴の面積及び穴の
サイズを求めることが可能な光透過性シートの穴検出装
置及び穴検出方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明により、照明装置は撮像装置の受光方向上
に配置され、少なくとも一方向に対して指向性を持つ光
を照明装置から光透過性シートに照射するように構成し
た光透過性シートの穴検出装置及び方法が提供される。

【００１０】

【発明の実施の形態】図６は本発明の実施例による光透
過性シートの穴検出装置を示すシステム構成図である。
同図において、図１との相違は、照明装置としてのライ
ン状照明装置７と光透過性シート１ｂとの間の距離が、
図１に比べて長いこと、及び光透過性シートとライン状
照明装置との間に、光にライン状照明装置幅方向に対す
る指向性を持たせるためのスリット板６１が設けられて
いることである。なお以下指向性とは撮像位置即ち撮像
装置が撮像するシート上の位置に到達する光のみについ
ての指向性を指す。スリット板には、ライン状照明装置
７の長手方向に平行に、スリット６２が設けられている
ので、ライン状照明装置の幅方向の周辺部からの光は撮
像位置に到達しない。そのためライン状照明装置のライ
ンと受光素子群とを結ぶ光軸面と、ライン状照明装置か
らの光とが撮像位置においてなす角度は小さくなる。即
ち光の指向性が高まる。ライン状照明装置と光透過性シ
ートの距離を離すほど、ライン状照明装置幅方向に対し
てより指向性が高い光がシートの撮像位置に入射する。
一方この距離を離しすぎるとシートに入射する光の光量
が低下し、装置の大きさも大きくなるので、この距離は
検査に要求される光の指向性や光量に応じて適宜設定さ
れる。他の構成は図１と同様である。

【００１１】ライン状照明装置７に設けられた蛍光灯９
からの拡散光は、スリット６２を通過して、ライン状照
明装置７の幅方向に対して指向性のある光として光透過
性シート１ｂに照射される。撮像装置として用いられる
ラインセンサの受光素子配列方向とライン状照明装置の
長手方向は平行であり、この方向はシート幅方向に一致
し、シート走行方向には垂直である。また、ライン状照
明装置はラインセンサの受光方向上に配置されている。

【００１２】次に、従来のようにライン状照明装置７を
光透過性シート１ｂに近づけ、且つスリット板６１を設
けない場合と、本発明の実施例によりライン状照明装置
７を光透過性シート１ｂから遠ざけ、且つスリット板６
１を設けた場合との作用の差異を、図７から図１０によ
り説明する。図７及び図８はライン状照明装置７を光透
過性シート１ｂに近づけ、且つスリット板６１を設けな
い場合即ち、シートに拡散光が照射されている場合にお
いて、ラインセンサ１１が受光する光量を説明する図で
ある。図７はラインセンサ１１が光透過性シート１ｂの
穴のない正常部を通過した光を受光する場合を示し、図
８はラインセンサが穴を通過した光を受光する場合を示
している。図７において、ラインセンサ１１と光透過性
シート１ｂとの間の距離はｄ₁ で示されており、ライン
状照明装置７の照明中心と光透過性シート１ｂとの間の
距離はｄ₂ で示されている。距離ｄ₂ は例えば１００ｍ
ｍ又はそれ以下である。この場合は、ラインセンサの受
光方向に照射される光成分αの正透過光と、ラインセン
サの受光方向以外に照射される光成分βの拡散透過光の
うちラインセンサの受光方向に向かう光成分とがライン
センサによって受光される。これに対して図８に示した
ように蛍光灯９からの光が穴５を通って、ラインセンサ
１１に入射する光は光成分αのみである。シートを通過
する光はシートによりある程度拡散または吸収され減衰
するが、図７の場合においては光成分αの正透過光に加
えて光成分βの拡散透過光を受光するため、シートに穴
がある場合と穴がない場合の光量の差はわずかとなり、
図７及び図８に示したようなライン照明装置７の配置で
は、光透過性シート１ｂにある穴５を識別できない。

【００１３】これに対し、図９及び図１０に示すよう
に、本発明の実施例においてはライン状照明装置７を光
透過性シート１ｂから充分に遠ざけ、且つ、スリット板
６１を設けた。図において、ラインセンサ１１と光透過
性シート１ｂとの間の距離は図７及び８と同じくｄ₁ で
示されているが、ライン状照明装置７の照明中心と光透
過性シート１ｂとの間の距離は図７及び８におけるｄ₂
より充分に長いｄ₃ で示されている。スリット板６１を
設けたことにより、ライン状照明装置７の長手方向には
拡散するが幅方向には指向性のある光が光透過性シート
１ｂに照射される。これにより、光透過性シート１ｂの
正常部と穴部とでラインセンサ１１が受光する光量の差
を大きくすることができる。即ち、図９に示すように、
光透過性シート１ｂの正常部を光が透過する場合は、ス
リット板６１により光成分αは光透過性シート１ｂに到
達し、光成分βはスリット板により遮ぎられる。そのた
め、ラインセンサ１１に到達する光の量は図７の場合に
比べて少なくなる。図１０は図９の場合で穴５を通る正
透過光がラインセンサ１１に到達する場合を示す図であ
る。

【００１４】図１１は本発明の実施例の効果を説明する
ためにオシログラフにより測定されたラインセンサ１１
の出力電圧波形図の一例である。図において、縦軸は電
圧（Ｖ）を表し、横軸はシート走行方向の長さ（ｃｍ）
を表す。なおこの長さはシートの走行速度と走行時間か
ら算出されたものである。実線は図９及び１０に示した
本発明の実施例によるラインセンサ１１の出力電圧波形
を示し、一点鎖線Ａは図７及び８に示した従来例におけ
るラインセンサ１１の出力電圧波形を示す。一点鎖線Ａ
のグラフにおいて、電圧レベルＬ１が平坦部より高くな
っている部分が、ラインセンサ１１が穴５を正透過した
光を受光した部分であり、それ以外の部分では穴のない
正常部を検出しているときの電圧レベルを示している。
同様に実線Ｂのグラフにおいても、電圧レベルＬ２が平
坦部より高くなっている部分が、ラインセンサ１１が穴
５を正透過した光を受光した部分であり、それ以外の部
分では穴のない正常部を検出しているときの電圧レベル
を示している。なお、これらの場合において、電圧レベ
ルＬ１のピークと電圧レベルＬ２のピークが同じ値にな
るようにライン状照明装置の光量等を調整した。する
と、本発明の実施例における正常部での電圧レベルＬ２
は従来例における正常部の電圧レベルＬ１よりＤだけ低
くなった。欠陥の誤検出を起こさない程度に正常部の電
圧レベルよりも高い値に閾値を設定した場合、電圧レベ
ルＬ１は穴５により多少電圧が高くなるもののしきい値
ｔｈ１を越えないか越えてもわずかしか越えないのに対
し、電圧レベルＬ２は穴５により電圧Ｌ２がしきい値ｔ
ｈ２を大きく上回る。したがって、確実に穴の検出がで
き、且つ穴の面積やサイズをほぼ正確に求めることがで
きる。図において、電圧レベルＬ２がしきい値ｔｈ２を
上まわる部分の長さＳが穴のサイズとなる。

【００１５】図１２は本発明の他の実施例による光透過
性シートの穴検出装置の概略構成を示す図である。図１
２と図１０との相違は、ライン状照明装置７の長手方向
とラインセンサ１１の素子配列方向とを含む平面と光透
過性シート１ｂとの間の角度θを、図１２においては９
０°より小さくしたことである。このように、光透過性
シート１ｂを傾斜させたことにより、シート正常部を透
過する光の光路が長くなり、その結果、光透過性シート
１ｂ内で拡散する光の量が、図９の場合に比べて多くな
る。したがって、図１１に二点鎖線Ｃで示したように、
正常部の電圧レベルＬ３は図９の場合の電圧レベルＬ２
よりさらに低くなるので、図９の実施例よりもさらに確
実に穴の検出ができ、且つ穴の面積やサイズをより正確
に求めることができる。図１１において、電圧レベルＬ
３がしきい値ｔｈ３を上まわる部分の長さＳ′が穴のサ
イズとなる。θの大きさは、光透過性シート１ｂの厚さ
に依存し、好ましくは、３０°〜６０°である。実際に
は、光透過性シート１ｂを走行させる際に光透過性シー
ト１ｂが地面に対して斜めになるようにすればよい。こ
れに代えて、光透過性シート１ｂを地面に水平に配置
し、角度θが９０°より小になるようにラインセンサ及
びライン状照明装置を傾けて配置してもよい。

【００１６】次に本発明の装置の各構成要素の具体例を
説明する。検査対象となる光透過性シート１ｂとして
は、塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリル、ナイロン等
のフィルム・シートやそれらのフィルム・シートに糊や
バリア性を高めるためのコーティングや蒸着等を施した
ものであって、光透過率が比較的高い透明ないし半透明
のフィルムが例示される。このようなフィルムには、製
造工程上、穴や破れが発生することがある。また、これ
らのフィルムの多くは、フィルム・シートの素材自身に
より、あるいは内部添加物及び表面のコーティングや蒸
着により、多少の光の拡散性を有する。特にフィルム層
が厚くなると光の拡散量は増える。本発明の実施例で
は、光透過性シート１ｂとして、フィルム厚さが１００
μｍ程度の塩化ビニルの透明フィルムを使用し、直径
０．５ｍｍ以上の穴を検出した。

【００１７】ラインセンサ１１としては、受光素子がラ
イン状に並んだカメラを用いる。代表的にはラインＣＣ
Ｄカメラがあるが、ＭＯＳ型カメラやフォトダイオード
をライン状に並べたカメラ等でもよい。又、密着型イメ
ージセンサも使用可能である。カメラには、レンズが付
属している。本発明の実施例では、２０４８素子のライ
ンＣＣＤカメラを使用し、そのレンズとしてはｆ＝５０
ｍｍのマクロレンズを使用した。カメラの解像度は、
０．２ｍｍ／画素になるようにした。カメラのＣＣＤ素
子位置から光透過性シート１ｂの表面までの距離は約８
２０ｍｍとした。

【００１８】ライン状照明装置７としては、高周波点灯
の蛍光灯照明装置、ハロゲンランプ等とライン状光ファ
イバライトガイドの組合せによるもの、ハロゲンランプ
等と長尺のロッドの組み合わせよるものなどがある。本
発明により幅方向に指向性をもたせるためには、蛍光灯
照明の場合は、検査対象と照明装置との間の距離を離し
たり、照明幅を細くするためにスリット板を照明装置上
に配置する。効果を上げるにはその両方を併用すること
が有効である。本発明の実施例では、ライン状照明装置
７として、高周波点灯の蛍光灯照明装置を使用し、蛍光
灯の上面に幅約２ｍｍのスリット６２を持つスリット板
６１を装着し、ライン状照明装置７と光透過性シート１
ｂとの間の距離は３００ｍｍとした。なお、本発明にお
いては、通常ライン状照明装置の幅方向に対して指向性
を有し、長手方向に対しては指向性を有さない光を光透
過性シートに対して照射するが、撮像装置として密着型
イメージセンサを用いた場合はライン状照明装置の幅方
向及び長手方向に対して指向性を有する光を光透過性シ
ートに対して照射することも可能である。

【００１９】ライン状光ファイバライトガイドは、その
幅方向及び長手方向に指向性を有する。長手方向に対し
て指向性を有さない光を照射する場合はライトガイドの
光出射部に拡散板やプリズムシート等を装着することが
好ましい。また、ハロゲンランプ等と長尺のロッドの組
み合わせによるものは、蛍光灯照明と同じ方法により、
構成要件を満たす照明系を実現可能であるが、元々照明
幅は、蛍光灯に比べて細いので比較的容易に実現可能で
ある。

【００２０】その他、指向性を持つ照明装置であれば、
他の任意の照明装置を使用してもよい。画像処理装置１
３は、ラインセンサの出力電圧を２値化する。欠陥を検
出しようとするラインの情報と過去のラインの情報を比
較する方法と、そのライン内の情報のみを使う方法とが
ある。信号を微分して変化点を見つける方法は、その後
者の代表例である。

【００２１】画像処理装置１３は、画像処理で検出され
た欠陥部の情報を判定し、結果の出力を行うホストコン
ピュータを内蔵する。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ある一つの光学系で光透過性シートの穴の面
積及び穴のサイズを求めることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のシート穴検出装置のシステム構成図であ
る。

【図２】従来のシート穴検出装置において不透明シート
の走行方向に垂直な断面図である。

【図３】従来の光透過性シートにおける穴等の検出方法
を説明する図である。

【図４】従来の光透過性シートの穴検出装置の他の例を
示す図である。

【図５】特開平６−１８４４５号公報に開示の従来の光
透過性シートの穴検出装置を示す図である。

【図６】本発明の実施例による光透過性シートの穴検出
装置を示すシステム構成図である。

【図７】本発明の実施例と比較するための従来の光透過
性シートの正常部の検出の説明図である。

【図８】本発明の実施例と比較するための従来の光透過
性シートの穴の検出の説明図である。

【図９】本発明の実施例による光透過性シートの正常部
の検出の説明図である。

【図１０】本発明の実施例による光透過性シートの穴の
検出の説明図である。

【図１１】本発明の実施例の効果を説明するための電圧
波形図である。

【図１２】本発明の他の実施例による光透過性シートの
穴検出装置を示す図である。

【符号の説明】

１ｂ…光透過性シート ５…穴 ７…ライン状照明装置（照明装置） １１…ラインセンサ（撮像装置） １３…画像処理装置 ６１…スリット板 ６２…スリット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光拡散性のある光透過性シートに光を照
   射する照明装置と、前記光透過性シートを透過した光を
   受光する撮像装置と、前記撮像装置の出力信号を処理し
   て前記光透過性シートの穴を検出する画像処理装置とを
   備えた光透過性シートの穴検出装置であって、前記照明
   装置は前記撮像装置の受光方向上に配置され、少なくと
   も一方向に対して指向性を持つ光を前記照明装置から前
   記光透過性シートに照射するように構成した光透過性シ
   ートの穴検出装置。
2. 【請求項２】 前記撮像装置は前記光透過性シートの走
   行方向に垂直に配列された複数の受光素子を備えるライ
   ンセンサであり、前記照明装置はライン状照明装置であ
   り、前記ラインセンサの受光素子配列方向と前記照明装
   置の長手方向が一致している、請求項１に記載の穴検出
   装置。
3. 【請求項３】 照明装置から光透過性シートに照射され
   る光が、ライン状照明装置の幅方向に対して指向性を有
   し、ライン状照明装置の長手方向に対しては指向性を有
   さない請求項２に記載の穴検出装置。
4. 【請求項４】 前記ライン状照明装置と前記光透過性シ
   ートとの間に、前記指向性を得るためのライン状照明装
   置の長手方向に平行なスリットを有するスリット板を配
   置した、請求項２又は３に記載の穴検出装置。
5. 【請求項５】 前記ラインセンサの受光素子配列方向と
   前記ライン状照明装置の長手方向とを含む平面と前記光
   透過性シートとの間の角度を９０°より小とした、請求
   項２から４のいずれか一項に記載の穴検出装置。
6. 【請求項６】 光拡散性のある光透過性シートに光を照
   明装置により照射し、前記光透過性シートを透過した光
   を撮像装置により受光し、前記撮像装置の出力信号を画
   像処理装置により処理して前記光透過性シートの穴を検
   出する光透過性シートの穴検出方法であって、前記照明
   装置を前記撮像装置の受光方向上に配置し、少なくとも
   一方向に対して指向性を持つ光を前記照明装置から前記
   光透過性シートに照射する、光透過性シートの穴検出方
   法。