JP2011085521A - シート状物の表面欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透明体シート状物表面の凹凸状の欠陥を漏れなく検出し、シート状物のどちらに凹凸面の向きの判定を単純な信号処理でリアルタイムに判定し、信頼性の高い品質管理を行うための表面欠陥検査装置を提供する。
【解決手段】走行する透明体のシート状物表面に対し、斜め方向から平行光を照射する照明手段と、シート状物表面からの反射光を連続的に検出する撮像手段と処理手段を具備し、シート状物表面の凹凸状の欠陥部の有無と、検出した面が凹欠陥であるか、凸欠陥であるかを判定することを特徴とするシート状物の表面欠陥検査装置により、上記課題を解決しえる。
【選択図】図１

Description

本発明は、透明体のシート状物表面の凹凸欠陥を検出すると同時に、凹凸面の向きの判定を行いながら検査する装置に関する。

液晶等に用いる光学フィルムや電子機器部品等に用いる高機能性フィルムは、近年ますます異物に対する要求規格が厳しくなりつつあり、これらのシート状物はクリーンルームで製造され、製造ライン中にある欠陥検査機によってシート状物の欠陥に関する品質の管理が行われている。しかし、運転員の作業等によって発生する環境起因の異物や、スリット工程等で発生したシート状物の切り屑が工程内に飛散することがあり、これらの異物がシート状物の表面やライン中のロールに付着することがある。そのため、製造ライン中には、シート状物に異物等が付着することを抑制するための静電気除去装置や、シート状物に付着した異物を除去するための除塵装置や粘着ロール等が設置されている。一般に、シート状物表面に付着した異物は、最終製品として巻き取るまでに除去すれば問題にならない。しかし、ロールに付着した異物の上を強い張力でシート状物が通過した場合や、ニップロールに異物が噛み込んだ状態でシート状物が通過した場合には、シート状物の表面は異物を押し付けられることによって凹みが生じ、その反対面は凸状に変形することがある。また、異物がロールに付着した状態が続くと、そのロールの外周のピッチで周期的に凹凸状の欠陥が発生する場合がある。この凹凸状に欠陥は、凹凸の深さや高さや、面積や、周期性などによって有害な欠陥となり、品質規格を逸脱して廃棄となるといった問題がある。さらに、この凹凸欠陥が発生した場合、早期に発見して原因となる異物を除去しなければ、膨大な廃棄損出につながるといった問題がある。

この問題を解決するため、透明体のシート状物のライン中に、光の透過や屈折を利用した欠陥検査機を設置し、凹凸状の欠陥や異物を検出し、欠陥の発生周期などから発生源となるロールなどを推定し、ロールなどに付着した異物を除去するなどの処置が広く一般に行われている。

しかしながら、凹凸状の欠陥は、光の透過や屈折を利用した方法では、欠陥がないシート状物の地合との差が小さいために検出され難く、検出の感度を上げると無害な地合ノイズを誤検出して過剰検知になるといった問題があった。

一般に検出困難なシート状物表面の凹凸状の欠陥を検出する方法として、斜めからシート状物を照明した反射光の画像と垂直方向からシート状物を照明した反射光の画像とを比較照合することによってシート状物の凹凸不良を検出する方法（例えば、特許文献１参照）が提案されている。

しかしながら、上述の従来の方法では、２式の照明装置と撮像装置と専用の画像処理装置が必要になり、多大なコストがかかる上、高速の生産ラインには対応できない場合があるといった問題があった。

また、シート状物の凸状の欠陥を検出する方法として、走行するシート状物を検査ロールに圧着させ、そのロールの接線方向から走査した光の光量を検出して凸状の欠陥の有無を判別する方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。

しかしながら、上述の従来の方法では、検査ロールの振動やシート状物の幅方向厚み分布やシート状物の経時的な厚み変動の影響を受けるため、検出漏れや過剰検知のリスクが伴うといった問題があった。

特開２００１−２０１４５５ 特開平０８−１２８９６７

本発明は、従来の技術の上記問題点を解決し、透明体シート状物表面の凹凸状の欠陥を漏れなく検出し、シート状物のどちらに凹みや凸があるかを、単純な信号処理でリアルタイムに判定し、凹欠陥や凸欠陥の発生面に基づいて、その原因となる異物の付着したロールを早期に推定して対処し、信頼性の高い品質管理を行うための欠陥検査装置を提供することを目的としている。

本発明者らは、鋭意検討した結果、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、走行する透明体のシート状物表面に対し、斜め方向から平行光を照射する照明手段と、シート状物表面からの反射光を連続的に検出する撮像手段と処理手段を具備し、シート状物表面の凹凸状の欠陥部の有無と、検出した面が凹欠陥であるか、凸欠陥であるかを判定することを特徴とするシート状物の表面欠陥検査装置に関する。

好ましい実施態様としては、前処理手段が、シート状物の表面に凹状の欠陥がある場合に、反射光の輝度信号が欠陥のない部位の輝度信号よりも高くなることを検出して凹欠陥と判定し、シート状物の表面に凸状の欠陥がある場合に、反射光の輝度信号が欠陥のない部位の輝度信号よりも低くなることを検出して凸欠陥と判定する、信号処理手段を含むことを特徴とするシート状物の表面欠陥検査装置に関する。

好ましい実施態様としては、前記処理手段が、シート状物の表面に凹状の欠陥がある場合に、反射光の画像が欠陥のない部位よりも明るくなることを検出して凹欠陥と判定し、シート状物の表面に凸状の欠陥がある場合に、反射光の画像が欠陥のない部位よりも暗くなることを検出して凸欠陥と判定する、画像処理手段を含むことを特徴とするシート状物の表面欠陥検査装置に関する。

好ましい実施態様としては、前記照明手段の光源とシート状物との距離、及び入射角は、反射光の前記撮像手段の受光面において、凹欠陥および凸欠陥の部位が欠陥のない部位と光学的な濃度の差が最大に近い状態になるように設定することを特徴とするシート状物の表面欠陥検査装置に関する。

本発明によれば、透明体シート状物表面の凹凸状の欠陥を漏れなく検出し、シート状物のどちらに凹みや凸があるかを、単純な信号処理でリアルタイムに判定し、凹欠陥や凸欠陥の発生面に基づいて、その原因となる異物の付着したロールを早期に推定して対処することが可能となり、信頼性の高い品質管理ができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る透明体シート状物表面の凹凸状の欠陥検査装置の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る透明体シート状物表面の凹凸状の欠陥検査において複数の検出光学系からなる装置の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る透明体シート状物表面に凹欠陥がある場合の照明の入射光と反射光の経路を示し、受光面での明るさの分布を示す図である。 本発明の実施形態に係る透明体シート状物表面に凸欠陥がある場合の照明の入射光と反射光の経路を示し、受光面での明るさの分布を示す図である。 本発明の実施形態に係る透明体シート状物表面に凹欠陥がある場合の画像の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る透明体シート状物表面に凸欠陥がある場合の画像の一例を示す図である。

本発明に係わる透明体シート状物の欠陥検査装置は、走行する透明体のシート状物表面に対し、斜め方向から平行光を照射する照明手段と、シート状物表面からの反射光を連続的に検出する撮像手段と処理手段を具備し、シート状物表面の凹凸状の欠陥部の有無と、検出した面が凹欠陥であるか、凸欠陥であるかを判定することを特徴としている。

ここで、平行光とは、光束の各光線が重なることがなく、照明方向の光軸に対して平行に近い光線の成分で構成された光をいう。

上記構成によれば、斜め方向から平行光の反射光を連続的に検出することにより、光の照射位置を凹凸状の欠陥が通過した場合に、光の屈折や反射方向の変化によって輝度信号が変化し、予め設定したしきい値によって凹凸状の欠陥の有無検知が可能となる。

ここで、凹凸状の欠陥とは、シート状物に異物などが押し当てられた面が、湾曲して凹み、その反対面が凸状に膨らんだ欠陥をいう。この凹凸状の欠陥に対して、凹んだ面を凹欠陥といい、凸状に膨らんだ面を凸欠陥という。

本発明に係わる透明体シート状物の欠陥検査装置は、前処理手段が、シート状物の表面に凹状の欠陥がある場合に、反射光の輝度信号が欠陥のない部位の輝度信号よりも高くなることを検出して凹欠陥と判定し、シート状物の表面に凸状の欠陥がある場合に、反射光の輝度信号が欠陥のない部位の輝度信号よりも低くなることを検出して凸欠陥と判定する、信号処理手段を含むことが好ましい。

シート状物の表面に凹状の欠陥がある場合は、湾曲した面によって反射光の方向が変化し、凹面鏡のように部分的に集光されるため、欠陥部において輝度信号が明側のしきい値よりも高くなることによって凹欠陥と判定することができ、
シート状物の表面に凸状の欠陥がある場合は、凸部で入射光の一部が反射せずに屈折してシート状物内部に入り込み、反射光の一部が欠落するため、欠陥部において輝度信号が低くなることによって凸欠陥と判定することが可能となる。

ここで、明側のしきい値とは、シート状物に欠陥のない反射光の地合ノイズを含んだ輝度信号レベルを基準として、欠陥と見なさない高い側の輝度の上限をいい、暗側のしきい値とは、シート状物に欠陥のない反射光の地合ノイズを含んだ輝度信号レベルを基準として、欠陥と見なさない低い側の輝度の下限をいう。

従って、走行するシート状物表面に対し、斜め方向から平行光を照射し、反射光の幅方向の輝度分布を連続的に検出し、輝度信号の明側しきい値と暗側のしきい値での判定によって、リアルタイムに欠陥の有無検知と凹欠陥と凸欠陥の判別ができ、迅速に欠陥の原因となるロールの推定が可能となる点で好ましい。

本発明に係わる透明体シート状物の欠陥検査装置は、前処理手段が、シート状物の表面に凹状の欠陥がある場合に、反射光の画像が欠陥のない部位よりも明るくなることを検出して凹欠陥と判定し、シート状物の表面に凸状の欠陥がある場合に、反射光の画像が欠陥のない部位よりも暗くなることを検出して凸欠陥と判定する画像処理手段を含み、シート状物表面の凹凸状の欠陥部の有無と、検出した面が凹欠陥であるか、凸欠陥であるかを判定することが好ましい。

上記構成によれば、斜め方向から平行光で照射した範囲を反射方向から連続的に画像として切れ目なく撮像することにより、光の照射範囲を凹凸状の欠陥が通過した場合に、光の屈折や反射方向の変化によって照射範囲の輝度分布が変化して画像の濃淡として表れ、予め設定した濃淡のしきい値を越えた範囲を欠陥画像として抽出し、その画像の面積や最大直径が予め設定した値と照合することによって凹凸状の欠陥の有無検知が可能となる。

さらに、シート状物の表面に凹状の欠陥がある場合は、湾曲した面の範囲において反射光の方向が変化し、凹面鏡のように部分的に集光されるため、欠陥部において明側のしきい値を越えた部位を明欠陥の画像として抽出し、その明欠陥画像の面積や最大直径が予め設定した値以上になった場合には凹欠陥と判定することができ、シート状物の表面に凸状の欠陥がある場合は、凸面となった範囲において入射光の一部が反射せずに屈折してシート状物内部に入り込み、反射光の一部が欠落するため、欠陥部において暗側のしきい値を越えた部位を暗欠陥の画像として抽出し、その暗欠陥画像の面積や最大直径が予め設定した値以上になった場合には凸欠陥と判定することが可能となる。

従って、走行するシート状物表面に対し、斜め方向から平行光を照射し、照射範囲の画像を反射方向から連続的に撮像する画像検出手段と、反射面の画像を照合して判定することによって、リアルタイムに欠陥の有無検知と凹欠陥と凸欠陥の判別ができ、迅速に欠陥の原因となるロールの推定が可能となる点で好ましい。

本発明に係わる透明体シート状物の欠陥検査装置において、照明手段は、平行光の光源を用い、光源とシート状物との距離と入射角は、反射光の撮像手段の受光面において、凹欠陥および凸欠陥の部位が欠陥のない部位と光学的な濃度の差が最大に近い状態になるように設定することが好ましい。

上記構成によれば、平行光の光源を用いることによって、欠陥部の凹凸状の曲率変化が小さい状態でも、正確に反射または屈折するため、欠陥での輝度信号の差異が明確になり、その結果、凹凸状の欠陥画像のコントラストが鮮明となる点で優れている。

ここで、照明手段とシート状物との距離と入射角は、凹欠陥および凸欠陥の部位が欠陥のない部位と光学的な濃度の差、すなわち、その部位での輝度信号の差が最大となる状態で調節する。

本発明に係わる透明体シート状物の欠陥検査装置において、信号処理手段は、撮像手段から輝度信号を検出し、シート状物の幅方向の輝度信号が所定の幅でしきい値を越える立ち上がりが生じた場合に凹欠陥と判定し、シート状物の幅方向の輝度分布が所定の幅でしきい値を越える立ち下がりが生じた場合に凸欠陥と判定することを特徴としている。

上記構成によれば、幅方向に長い楕円状またはスジ状の凹欠陥や凸欠陥の検出も可能となる。

ここで、シート状物の幅方向の輝度分布がしきい値を越えた幅の範囲は、検出が必要な最小の欠陥サイズとそのサイズの１／３の間で設定することが好ましい。

本発明に係わる透明体シート状物の欠陥検査装置において、信号処理手段は、撮像手段から輝度信号を検出し、シート状物の幅方向の輝度信号が、走行方法に所定の長さでしきい値を越える立ち上がりが生じた場合に凹欠陥と判定し、シート状物の幅方向の輝度信号が、走行方法に所定の長さでしきい値を越える立ち下がりが生じた場合に凸欠陥と判定することを特徴としている。

上記構成によれば、走行方向に長い楕円状またはスジ状の凹欠陥や凸欠陥の検出も可能となる。

ここで、シート状物の幅方向の輝度分布がしきい値を越えた長さの範囲は、検出が必要な最小の欠陥サイズとそのサイズの１／３の間で設定することが好ましい。

本発明に係わる透明体シート状物の欠陥検査装置において、画像処理手段は、撮像手段から有効視野内の画像をシート状物が途切れることなく逐次画像メモリに蓄積し、上記画像に基づいて、しきい値を越えた明部が所定の面積または長さの像が検出された場合に凹欠陥と判定し、上記画像に基づいて、しきい値を越えた暗部が所定の面積または長さの像が検出された場合に凸欠陥と判定することを特徴としている。

上記構成によれば、画像に基づいて欠陥を判定するため、判定の確度は欠陥の形状に依存することがなく、誤検出が少なくなる点で優れている。

ここで、画像処理手段で検出した画像でしきい値を越えた明部または暗部の面積の範囲は、検出が必要な最小の欠陥の面積とその面積の１／３の間で設定することが好ましく、画像の長さの範囲は、検出が必要な最小の欠陥の最大直径とその最大直径の１／３の間で設定することが好ましい。

ここで、凹欠陥による明部の画像は、凹面部で集光された部位であり、実際の凹欠陥の面積よりも小さくなり、形状も異なることが多いため、欠陥と判定する面積または長さの値を系統的に小さく設定することが好ましく、より好ましくは画像の形状のパターンによって判定する。

また、凸欠陥による暗部の画像は、凸部で入射光が屈折してシート状物内部に入り込んで反射光の一部が欠落した画像であるため、実際の凹欠陥の面積よりも小さくなるため、欠陥と判定する面積または長さの値を系統的に小さく設定することが好ましい。

以下に、本発明に係わる透明体シート状物表面の欠陥検査装置に関して図１に基づいて説明する。尚、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

図１は、本発明の実施の形態に係る透明体シート状物表面の欠陥検査装置の概略構成を示す模式図である。

図１において、Ａ方向に走行する透明体シート状物Ｗの表面に対して、斜め方向θから平行光を照射する照明手段１と、その反射方向θ’の反射光の幅方向の輝度分布を連続的に検出する撮像手段２と、反射光の輝度の差異に基づいてシート状物の凹凸状の欠陥部を検出する欠陥検査装置において、シート状物の表面の検査位置３に図示していない凹状の欠陥がある場合に、反射光の輝度信号が欠陥のない部位の輝度信号よりも高くなることを検出して凹欠陥と判定し、シート状物の表面の検査位置３に図示していない凸状の欠陥がある場合に、反射光の輝度信号が欠陥のない部位の輝度信号よりも低くなることを検出して凸欠陥と判定する信号処理手段５とを具備している。

また、透明体シート状物Ｗの検査位置３は、振動やシート状物の幅方向のたわみなどの影響が少ないロール４に近接した位置とすることが好ましく、そのロール４にエンコーダを設置することにシート状物の走行速度を換算することができる。

上記の構成によって、斜め方向から平行光の反射光を撮像手段２で連続的に検出することにより、光の照射位置を凹欠陥または凸欠陥が通過した場合に、光の屈折や反射方向の変化によって輝度信号が変化し、予め設定したしきい値によって凹凸状の欠陥の有無検知が可能となる。

ここで、平行光の照明手段１には、点光源または点状に集光した光源をコリメータレンズで平行化した装置を用いることができる。

ここで、凹凸状の欠陥とは、ロールなどにシート状物のスリットの破片や繊維などが付着し、そのロールに付着した異物がシート状物に押し当てられ、その表面が湾曲して凹み、その反対面が凸状に膨らんだ状態の欠陥をいう。この凹凸状の欠陥に対して、凹んだ面を凹欠陥といい、凸状に膨らんだ面を凸欠陥という。

この凹凸状の欠陥には、ゴムロールなどでニップしたロールや高い張力がかかるロールを通過する際に発生し、通常はシート状物の平均厚みに対して数パーセント以下の高低差の凹凸となることが多く、非常に緩やかに湾曲した状態であることが多い。そのため、シート状物の下面から照明し、その透過した光を検出する検査方法では、凹凸状の欠陥が検出できないことが多い。

また、上記の構成において、シート状物の表面に凹状の欠陥がある場合は、図３に示したように、湾曲した面によって反射光の方向が変化し、凹面鏡のように部分的に集光されるため、受光面Ｄ−Ｄ’における明るさの分布は、欠陥部において輝度信号が明側のしきい値Ｌ１よりも高くなり、凹欠陥と判定することができる。

さらに、上記の構成において、シート状物の表面に凸状の欠陥がある場合は、図４に示したように、凸部で入射光の一部が反射せずに屈折してシート状物内部に入り込み、反射光の一部が欠落するため、受光面Ｄ−Ｄ’における明るさの分布は、
欠陥部において輝度信号が暗側のしきい値Ｌ２よりも低くなり、凸欠陥と判定することができる。

ここで、明側のしきい値とは、シート状物に欠陥のない反射光の地合ノイズを含んだ輝度信号レベルを基準として、欠陥と見なさない高い側の輝度の上限をいい、暗側のしきい値とは、シート状物に欠陥のない反射光の地合ノイズを含んだ輝度信号レベルを基準として、欠陥と見なさない低い側の輝度の下限をいう。

上述の明側と暗側のしきい値は、品質規格外となる凹欠陥および凸欠陥における輝度信号のレベルから設定し、シート状物の表面粗度や走行時の振動による輝度信号の変動範囲、すなわち、地合ノイズの２倍以上となる値を設定することが好ましい。

このように、上記の構成によれば、走行するシート状物表面に対し、斜め方向から平行光を照射し、反射光の幅方向の輝度分布を連続的に検出し、輝度信号の明側しきい値と暗側のしきい値での判定によって、リアルタイムに欠陥の有無検知と凹欠陥と凸欠陥の判別ができる。それによって、欠陥の原因となるロールの発見が容易となり、早期にロールに付着した異物を除去することができ、凹凸状の欠陥の拡大を防ぐことが可能となる。

図１において、Ａ方向に走行する透明体シート状物Ｗの表面に対して、斜め方向θから平行光を照射する照明手段１と、照射範囲の画像を反射方向から連続的に撮像する画像検出手段と、反射方向θ’の反射光の画像の差異に基づいてシート状物の凹凸状の欠陥部を検出する欠陥検査装置において、シート状物の表面の検査位置３に図示していない凹状の欠陥がある場合に、反射光の画像が欠陥のない部位よりも明るくなることを検出して凹欠陥と判定し、シート状物の表面の検査位置３に図示していない凸状の欠陥がある場合に、反射光の画像が欠陥のない部位よりも暗くなることを検出して凸欠陥と判定する信号処理手段５および画像蓄積処理手段６とを具備している。

上記の構成によって、斜め方向から平行光で照射した範囲を反射方向から連続的に画像として切れ目なく撮像して信号処理手段５を介して画像蓄積処理手段６に蓄積することにより、光の照射範囲を凹欠陥または凸欠陥が通過した場合に、光の屈折や反射方向の変化によって照射範囲の輝度分布が変化して画像の濃淡として表れ、予め設定した濃淡のしきい値を越えた範囲を欠陥画像として抽出し、画像蓄積処理手段６において、欠陥画像の面積や最大直径が予め設定した値と照合することによって凹凸状の欠陥の有無検知が可能となる。

また、上記の構成において、シート状物の表面に凹状の欠陥がある場合は、図３に示したように、湾曲した面によって反射光の方向が変化し、凹面鏡のように部分的に集光されるため、画像蓄積処理手段６において、欠陥部での明側のしきい値Ｌ１を越えた部位を明欠陥の画像として抽出し、その明欠陥画像の面積や最大直径が予め設定した値以上になった場合には凹欠陥と判定することができる。

さらに、上記の構成において、シート状物の表面に凸状の欠陥がある場合は、図４に示したように、凸部で入射光の一部が反射せずに屈折してシート状物内部に入り込み、反射光の一部が欠落するため、画像蓄積処理手段６において、欠陥部での暗側のしきい値Ｌ２を越えた部位を暗欠陥の画像として抽出し、その暗欠陥画像の面積や最大直径が予め設定した値以上になった場合には凸欠陥と判定することができる。

このように、上記の構成によれば、走行するシート状物表面に対し、斜め方向から平行光を照射し、照射範囲の画像を反射方向から連続的に撮像し、反射面の画像を照合して判定することによって、リアルタイムに欠陥の有無検知と凹欠陥と凸欠陥の判別ができる。それによって、欠陥の原因となるロールの発見が容易となり、早期にロールに付着した異物を除去することができ、凹凸状の欠陥の拡大を防ぐことが可能となる。

図１において照明手段１は、平行光の光源を用い、光源とシート状物との距離と入射角θは、反射方向θ’の反射光の撮像手段２の受光面において、凹欠陥および凸欠陥の部位が欠陥のない部位と光学的な濃度の差が最大に近い状態になるように設定する。

上記構成によれば、平行光の光源を用いることによって、欠陥部の凹凸状の曲率変化が小さい状態でも、正確に反射または屈折するため、欠陥での輝度信号の差異が明確になり、その結果、凹凸状の欠陥画像のコントラストが鮮明となる。照明手段１の光源にはメタルハライドランプやＬＥＤアレイなどが用いることができ、指向性と平行度を高めるにコリメータなどを光源の出力側に設置することが好ましい。

ここで、照明手段１とシート状物との距離と入射角θは、凹欠陥および凸欠陥の部位が欠陥のない部位と光学的な濃度の差、すなわち、その部位での輝度信号の差が最大となる状態で調節し、斜め透過の光学系の欠陥検査機で検出困難な薄い凹凸状の欠陥の検出するためには、入射角と反射角を５°〜３０°の範囲に設定することが好ましい。また、照明手段１とシート状物との距離は、コリメータなど焦点も考慮した上で平行光に近い状態になるように設定し、０．３ｍ〜２．０ｍの範囲で調節することが好ましい。

図１において信号処理手段５は、撮像手段２から輝度信号を検出し、透明体シート状物Ｗの幅方向の輝度信号が所定の幅でしきい値を越える立ち上がりが生じた場合に凹欠陥と判定し、シート状物の幅方向の輝度分布が所定の幅でしきい値を越える立ち下がりが生じた場合に凸欠陥と判定する。

上記構成によれば、幅方向に長い楕円状またはスジ状の凹欠陥や凸欠陥の検出も可能となる。

ここで、シート状物に欠陥がある場合、輝度信号がしきい値を越える幅は、実際の欠陥の幅よりも狭くなることが多く、しきい値を越えた幅の範囲は、検出が必要な最小の欠陥サイズとそのサイズの１／３の間で設定することが好ましい。

また、図１において信号処理手段５は、撮像手段２から輝度信号を検出し、透明体シート状物Ｗの幅方向の輝度信号が、走行方法に所定の長さでしきい値を越える立ち上がりが生じた場合に凹欠陥と判定し、シート状物の幅方向の輝度信号が、走行方法に所定の長さでしきい値を越える立ち下がりが生じた場合に凸欠陥と判定する。

上記構成によれば、走行方向に長い楕円状またはスジ状の凹欠陥や凸欠陥の検出も可能となる。

ここで、シート状物に欠陥がある場合、輝度信号がしきい値を越える長さは、実際の欠陥の長さよりも短くなることが多く、しきい値を越えた長さの範囲は、検出が必要な最小の欠陥サイズとそのサイズの１／３の間で設定することが好ましい。

図１において画像処理手段６は、撮像手段２から有効視野内の画像を透明体シート状物Ｗが途切れることなく逐次画像メモリに蓄積し、蓄積した画像に基づいて、しきい値を越えた明部が所定の面積または長さの像が検出された場合に凹欠陥と判定し、しきい値を越えた暗部が所定の面積または長さの像が検出された場合に凸欠陥と判定する。

ここで、シート状物に欠陥がある場合、画像処理手段で検出した画像の面積は、実際の欠陥の画像の面積よりも小さくなることが多く、明部または暗部の面積の範囲は、検出が必要な最小の欠陥の面積とその面積の１／３の間で設定することが好ましい。

また、シート状物に欠陥がある場合、画像処理手段で検出した画像の長さは、実際の欠陥の画像の長さよりも小さくなることが多く、明部または暗部の画像の長さの範囲は、検出が必要な最小の欠陥の最大直径とその最大直径の１／３の間で設定することが好ましい。

上記構成によれば、画像に基づいて欠陥を判定するため、判定の確度は欠陥の形状に依存することがなく、誤検出が少なくなる点で優れている。

この連続的に撮像する画像は、撮像手段２に一次元ＣＣＤカメラを用いてラスタ毎の一次元データを重ねて二次元化した画像を用いることができ、また、撮像手段２に２次元ＣＣＤカメラなどを用いて、ライン速度に同調させてシート状物が切れ目なく連続的に撮像できるようにシャッターを切って検出した画像を用いることもできる。

ここで、凹欠陥による明部の画像は、凹面部で集光された部位であり、実際の凹欠陥の面積よりも小さくなり、形状も異なることが多いため、欠陥と判定する面積または長さの値を系統的に小さく設定することが好ましく、より好ましくは画像の形状のパターンによって判定する。

また、凸欠陥による暗部の画像は、凸部で入射光が屈折してシート状物内部に入り込んで反射光の一部が欠落した画像であるため、実際の凹欠陥の面積よりも小さくなるため、欠陥と判定する面積または長さの値を系統的に小さく設定することが好ましい。

図２は、上述の凹凸状欠陥の欠陥検査装置において、透明体シート状物Ｗの幅方向の検査範囲が撮像手段の視野幅よりも大きい場合、複数の照明手段１ａ〜１ｃと複数の撮像手段２ａ〜２ｃを設けて対応した一例を示した図である。

上記構成によれば、走行するシート状物の全面において、凹凸状の欠陥を漏れなく検出することが可能となる。

（実施例１）
平均厚みが約５０μｍで、最大深さ約１μｍ〜２μｍ，最大直径約０.５〜２．０ｍｍの楕円状の３種類の凹欠陥があるＰＣ系の透明フィルムをサンプルとし、１００ｍｍ／秒で移動させ、図１に示した構成で、照明手段にＬＥＤアレイにシリンドリカルレンズで構成し、照明手段とのフィルムとのなす角度を２０°とし、平行光と見なせる状態にするために、照明手段とフィルムとの距離を約５００ｍｍの距離とし、撮像手段に有効画素４０００ビットの一次元ＣＣＤセンサカメラを用い、正反射方向から撮像する配置とし、凹欠陥通過時の輝度分布と画像を検出した。

上述の条件で評価した結果、凹欠陥部において、輝度信号が地合から約１０〜１５％の立ち上がりを示すことを確認した。図５に、凹欠陥部（矢印）近傍の二次元化した画像の一例を示す。図５において、欠陥部では輝度が高く、凹欠陥の特徴である明欠陥として認識でき、目的通りに欠陥の有無検出と凹欠陥であることの判定ができたことを確認した。

（実施例２）
平均厚みが約５０μｍで、最大高さ約１μｍ〜１.５μｍ，最大直径約０.５〜２．５ｍｍの楕円状の３種類の凸欠陥があるＰＣ系の透明フィルムをサンプルとし、１００ｍｍ／秒で移動させ、図１に示した構成で、照明手段にＬＥＤアレイにシリンドリカルレンズで構成し、照明手段とのフィルムとのなす角度を２０°とし、平行光と見なせる状態にするために、照明手段とフィルムとの距離を約５００ｍｍの距離とし、撮像手段に有効画素４０００ビットの一次元ＣＣＤセンサカメラを用い、正反射方向から撮像する配置とし、凹欠陥通過時の輝度分布と画像を検出した。

上述の条件で評価した結果、凸欠陥部において、輝度信号が地合から約１５〜２３％の立ち上がりを示すことを確認した。図６に、凸欠陥部（矢印）近傍の二次元化した画像の一例を示す。図６において、欠陥部では輝度が低く、凸欠陥の特徴である暗欠陥として認識でき、目的通りに欠陥の有無検出と凸欠陥であることの判定ができたことを確認した。

１ 照明手段
２ 撮像手段
３ 検査位置
４ 信号処理部
５ ロール
５ 信号処理装置
６ 画像蓄積処理装置
７ エンコーダ
Ｗ シート状物
Ａ シート状物の走行方向
θ 照明手段の入射角
θ’ 撮像手段による反射光検出角度
Ｌ１ 明側のしきい値
Ｌ２ 暗側のしきい値

Claims (4)

1. 走行する透明体のシート状物表面に対し、斜め方向から平行光を照射する照明手段と、シート状物表面からの反射光を連続的に検出する撮像手段と処理手段を具備し、
   シート状物表面の凹凸状の欠陥部の有無と、検出した面が凹欠陥であるか、凸欠陥であるかを判定することを特徴とするシート状物の表面欠陥検査装置。
2. 前処理手段が、シート状物の表面に凹状の欠陥がある場合に、反射光の輝度信号が欠陥のない部位の輝度信号よりも高くなることを検出して凹欠陥と判定し、
   シート状物の表面に凸状の欠陥がある場合に、反射光の輝度信号が欠陥のない部位の輝度信号よりも低くなることを検出して凸欠陥と判定する、
   信号処理手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のシート状物の表面欠陥検査装置。
3. 前記処理手段が、シート状物の表面に凹状の欠陥がある場合に、反射光の画像が欠陥のない部位よりも明るくなることを検出して凹欠陥と判定し、
   シート状物の表面に凸状の欠陥がある場合に、反射光の画像が欠陥のない部位よりも暗くなることを検出して凸欠陥と判定する、
   画像処理手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のシート状物の表面欠陥検査装置。
4. 前記照明手段の光源とシート状物との距離、及び入射角は、反射光の前記撮像手段の受光面において、凹欠陥および凸欠陥の部位が欠陥のない部位と光学的な濃度の差が最大に近い状態になるように設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシート状物の表面欠陥検査装置。