光照射装置及び調光方法
【課題】ラインセンサカメラのライン周期と比べてＰＷＭ周期が十分に短くなくても、所望の光量を各ライン周期に供給することができ、撮像された画像における明暗差が出るのを防ぐことができる光照射装置を提供する。
【解決手段】検査対象Ｗに光を照射する光照射機構１と、所定のＰＷＭ周期で点灯期間及び消灯期間を交互に繰り返すＰＷＭ制御により、前記光照射機構を所定の明るさに制御するＰＷＭ制御部２と、を備え、ラインセンサカメラの各ライン周期に含まれる前記点灯期間が、１期間分又は数期間分であり、前記ＰＷＭ周期が、前記ライン周期と同期しているとともに、受光素子が１ライン周期に撮像する１画素のアスペクト比が大きくなるほど、１ライン周期に含まれる前記点灯期間の数が多くなるように設定した。
【解決手段】検査対象Ｗに光を照射する光照射機構１と、所定のＰＷＭ周期で点灯期間及び消灯期間を交互に繰り返すＰＷＭ制御により、前記光照射機構を所定の明るさに制御するＰＷＭ制御部２と、を備え、ラインセンサカメラの各ライン周期に含まれる前記点灯期間が、１期間分又は数期間分であり、前記ＰＷＭ周期が、前記ライン周期と同期しているとともに、受光素子が１ライン周期に撮像する１画素のアスペクト比が大きくなるほど、１ライン周期に含まれる前記点灯期間の数が多くなるように設定した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばライン状の光を照射してワーク（製品）における傷の有無やマーク読み取り等の検査用として好適に用いられるものに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、検査対象（ワーク）であるＷＥＢ（連続物：例えば、フィルム・紙・金属板等）やＢＡＴＣＨ（枚葉品、個別品：例えば、カットフィルム・カット硝子・ドラム等）のインライン高速検査を行う場合、ラインセンサカメラを用い、流れていくワークの表面を次々と連続的に画像情報として取り込み、画像情報処理装置において明るさの違う部位を検出するなどして表面欠陥等を検出するようにしている。そしてその際に用いる照明装置として、代表的には、ハロゲンランプや蛍光灯を利用したものが知られているが、近時では、特許文献１に示すように、速応性や光度安定性、寿命等に優れたＬＥＤを複数、列状に並べたＬＥＤ照明装置も開発されてきている。このようなＬＥＤ照明装置は、ＰＷＭ制御により所定のＰＷＭ周期における点灯期間と消灯期間の比を変更することにより調光されている。
【０００３】
ところで、上述したような産業用の検査において用いられるラインセンサカメラは、一枚の画像を撮像する場合に、図９に示すように図面の上部から下部へ向けて１ラインごとにシャッタを切って連続で撮像し、それらの連続で撮像された画像をつなげることによって１フレーム分の画像としている。このため、ラインセンサカメラで撮像する場合、通常のカメラにおいては、１枚分の画像を撮像するために１回だけシャッタを開放すればよいのと比較すると、ラインセンサカメラにおけるシャッタが切られる周期であるライン周期は非常に短い時間となっている。さらに、近年流されるワークの速度をより速くし、検査時間を短縮する事が求められており、分解能を保つためにはライン周期をより短くしていく必要がある。このため、よりシャッタスピードの速いラインセンサカメラが開発され続けており、ワークからの光を受光するためのライン周期もより短い時間になってきている。
【０００４】
このようにライン周期が短くなっているのに対して、従来と同じように１ライン周期当たりに取り込まれる光量を任意に制御することができ、欠陥検査等に適した画像をラインセンサカメラで撮像できるようにするために、ＬＥＤを調光制御するためのＰＷＭ周期をより短くして調光することが行われている。これは、各ライン周期に撮像された画像間で明暗差を発生させず、しかも任意の調光を行えるようにするには、図１０（ａ）に示すようにライン周期に対してＰＷＭ周期は１００分の１程度の長さである必要があると考えられているからである。
【０００５】
ところが、ＬＥＤをＰＷＭ制御により調光する場合において、ラインセンサカメラのライン周期の短時間化に比べるとＰＷＭ周期の短時間化は遅れており、近年、ラインセンサで撮像するときに所望の明るさに調光した上で撮像する事が難しくなってきている。ＰＷＭ周期を短くする、すなわち、ＬＥＤの点灯期間を非常に短くすることができていない理由の一つとしては、点灯期間を短くし過ぎると、図１０（ｂ）に示すように指令電圧に対して実際の光量に大きな１次遅れが発生し、追従しなくなってしまう事が挙げられる。このようなＬＥＤ自体が有する応答性の限界により、ＰＷＭ周期を短くし過ぎると、所望の光量で検査対象を照明することができなくなり、欠陥等を検出することができる画像をラインセンサカメラで撮像することができなくなってしまう。
【０００６】
そこで、ＰＷＭ周期を短くして高速でオンオフの切り替えを行うのではなく、例えばストロボ発光のように１ライン周期に対して１回だけ所定の時間ＬＥＤを点灯させ、所定時間経過後は消灯しているようにすることで各ライン周期に含まれる光量を同じにすることも考えられる。
【０００７】
しかしながら、超高速で製造される製品の検査においてはアスペクト比を１：１にすることができない場合が多々ある。その場合、１ライン周期に対して１回だけのＬＥＤ点灯では欠陥等の見逃しが生じる可能性がある。このことについて図１１を参照しながら説明する。
【０００８】
図１１は図９の点線部分の拡大図であり、１ラインの画像はラインセンサカメラを構成する受光素子が１回のシャッタで撮像する１画素が横一列に並んだ形で構成されていることを示している。受光素子は正方形状の場合、１ライン周期と製造ライン速度が適切な場合はアスペクト比が１：１の正方形状の画素となるが、１ライン周期に比べて製造ライン速度が非常に高速の場合には動いている方向に延びたアスペクト比が１：ｎといった長方形状の画素となる。
【０００９】
図１１に示すように例えばシャッタが開放されたときにのみ所定時間の間１回だけＬＥＤを点灯させる場合を考える。この場合、長方形状の画素のうち先にカメラを通過している側は照明されるものの、所定時間経過後の消灯している間はワークが照明されておらず、後の残りの部分は暗く撮像されることになる。もし、照明されていない領域に傷や欠陥等があった場合には、その情報が画素に寄与しないため見逃しが生じてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２１５１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上述したような問題を一挙に解決するためになされたものであり、従来のようにラインセンサのライン周期が短くなるのに併せて、調光用のＰＷＭ周期もより短くしなくてはならないという固定観念から脱却し、検査対象を撮像するラインセンサカメラのライン周期と比べてＰＷＭ周期が十分に短くなくても、所望の光量を各ライン周期に供給することができ、ライン周期ごとの画像内において明暗差が生じるのを防ぎ、後の画像検査等において傷や欠陥等の見落としを防ぐことができ、精度よく検査を行うことができるようにする光照射装置を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、本発明の光照射装置は、１ラインの撮像が行われる間隔である所定のライン周期を有するとともに、複数の受光素子を一列に並べて構成されたラインセンサカメラに対して相対移動する検査対象を所定の明るさで撮像するために用いられる光照射装置であって、前記検査対象に光を照射する光照射機構と、所定のＰＷＭ周期で点灯期間及び消灯期間を交互に繰り返すＰＷＭ制御により、前記光照射機構を所定の明るさに制御するＰＷＭ制御部と、を備え、各ライン周期に含まれる前記点灯期間が、１期間分又は数期間分であり、前記ＰＷＭ周期が、前記ライン周期と同期しているとともに、前記受光素子が１ライン周期に撮像する１画素のアスペクト比が大きくなるほど、１ライン周期に含まれる前記点灯期間の数が多くなるように設定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の調光方法は、１ラインの撮像が行われる間隔である所定のライン周期を有するとともに、複数の受光素子を一列に並べて構成されたラインセンサカメラにより検査対象を所定の明るさで撮像するために用いられる光照射装置であり、前記検査対象に光を照射する光照射機構と、所定のＰＷＭ周期で点灯期間及び消灯期間を交互に繰り返すＰＷＭ制御により、前記光照射機構を所定の明るさに制御するＰＷＭ制御部と、を備えた光照射装置の調光方法であって、各ライン周期に含まれる前記点灯期間を、１期間分又は数期間分とし、前記ＰＷＭ周期が、前記ライン周期と同期するとともに、前記受光素子が１ライン周期に撮像する１画素のアスペクト比が大きくなるほど、１ライン周期に含まれる前記点灯期間の数が多くなるように設定される設定ステップを備えたことを特徴とする。
【００１４】
このようなものであれば、前記ライン周期と前記ＰＷＭ周期が同期しているので、各ライン周期に含まれる点灯期間は同じ数となり、各ライン周期における受光した光量を同じにすることができる。さらに、各ライン周期に含まれる点灯期間の数が１期間分又は数期間分となるようにライン周期に対してＰＷＭ周期が設定されているので、ＰＷＭ周期をライン周期と略同じ、又は数分の１程度だけ短い周期にしておくことができ、それほど速いＰＷＭ制御を調光に用いなくてもよくなり、例えば、ＬＥＤ等で１次遅れが発生を防ぐことができ、点灯期間中の光量も所望のものに制御することができる。
【００１５】
つまり、ＰＷＭ制御を高速化することによりライン周期の短時間化に対応しようとしていた場合には、ＬＥＤの応答性により定まっていた限界により、シャッタ速度が非常に速いラインセンサカメラを用いている場合には、各ライン周期で受光する光量をうまく一定にすることができていなかったのを解決することができる。また、仮にラインセンサカメラの性能向上が引き続きあり、ＬＥＤを調光するためのＰＷＭ周期をそれほど短くできなかったとしても、各ライン周期において所望の光量を十分に供給し、ライン周期ごとの１ラインの画像において明るさのブレの無くすことができる。
【００１６】
従って、高速で検査対象を撮像するとともに、その画像も検査ごとに適した光量で微視的にも巨視的にも均一に撮像することができるので、高速かつ精度のよい検査を行うことができるようになる。
【００１７】
前記ライン周期と、前記ＰＷＭ周期を同期させるための具体的な実施の態様としては、前記点灯期間が開始されるタイミングと、前記ラインセンサカメラが撮像を開始するタイミングと、が揃えられているものが挙げられる。このようなものであれば、それぞれの開始点を一致させるので、ライン周期とＰＷＭ周期の同期を取りやすい。
【００１８】
具体的な点灯期間の数の設定としては、前記受光素子が正方形状のものであり、当該受光素子が１ライン周期に撮像する１画素のアスクペクト比が１：ｎである場合に、１ライン周期に含まれる前記点灯期間の数がｎの少数点以下を切り上げた数となるように前記ＰＷＭ周期が設定されるものが挙げられる。このようなものであれば、点灯回数をできる限り少なくしつつ、漏れなく全体に光を照射することができるので、ＰＷＭ周期をむやみに短くすることなく明暗差のない画像とすることができる。
【００１９】
１回のシャッタでラインセンサカメラに入る光の総量を同じにし、点灯期間の数に関わらず同じ明るさの画像にするには、１ライン周期に含まれる前記点灯期間の長さの合計が一定値となるように設定されていればよい。
【発明の効果】
【００２０】
このように本発明の検査装置及び検査方法によれば、前記ライン周期と前記ＰＷＭ周期を同期させ、かつ、各ライン周期に含まれる点灯期間が１期間分又は数期間分となるようにＰＷＭ周期がライン周期に対して設定されているので、ＰＷＭ周期をライン周期に対して極端に短くする必要が無く、光照射機構において１次遅れなどが発生することなく確実に所望の光量で発生させることができ、しかも、各ライン周期での点灯期間の数を同じにすることができる。１ライン周期で撮像される１画素のアスペクト比が大きいほど点灯期間の数が多くなるので、欠陥の見逃しを防ぐことができる。また、各ライン周期に含まれる点灯期間の数は同じであるので、各ライン周期で受光する光量を所望の値で同じにすることができ、精度の良い画像検査を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光照射装置を用いた検査装置の模式的斜視図。
【図２】第１実施形態における検査装置の機能ブロック図。
【図３】第１実施形態におけるライン周期とＰＷＭ周期の関係を示す模式的グラフ。
【図４】本発明の第１実施形態の変形実施例におけるライン周期とＰＷＭ周期の関係を示す模式的グラフ。
【図５】本発明の第１実施形態の更に別の変形実施例におけるライン周期とＰＷＭ周期の関係を示す模式的グラフ。
【図６】本発明の第１実施形態の異なる変形実施例におけるライン周期とＰＷＭ周期の関係を示す模式的グラフ。
【図７】本発明の第２実施形態に係る光照射装置を用いた検査装置の模式図。
【図８】第２実施形態におけるライン周期とＰＷＭ周期の関係を示す模式的グラフ。
【図９】ラインセンサカメラによる撮像方法について説明する模式図。
【図１０】従来の検査装置におけるライン周期とＰＷＭ周期の関係を示す模式的グラフ。
【図１１】受光素子が撮像する画素の形状及び照明される範囲について示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
本実施形態における光照射装置１００は、例えば、検査対象Ｗ（ワーク）であるＷＥＢと呼ばれる連続物であるフィルムの表面の欠陥等をインライン高速検査するための検査装置Ｓに用いられるものである。
【００２４】
この検査装置Ｓは、図１に示すように検査対象Ｗである透光性のフィルムや紙を一方向に一定速度で流しながらその表面を撮像するものであって、前記検査対象Ｗを上側から撮像するラインセンサカメラ群Ｃと、前記ラインセンサカメラ群Ｃで撮像する検査領域を所定の明るさで照明するための前記光照射機構１と、前記光照射機構１及び前記ラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の制御を行う制御機構２と、を備えたものである。ここで、前記光照射機構１と、前記制御機構２の一部が本願請求項での光照射装置１００に相当する。
【００２５】
前記ラインセンサカメラ群Ｃは、複数のラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を正方形状の受光素子の並んでいる方向が揃うように一列に並べて設けてあるものであり、前記検査対象Ｗを横断して撮像できるように配置してある。従って、ラインセンサカメラ群Ｃの撮像範囲は、図１に示されるようにライン状に構成されることになる。前記ラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は、１ラインの撮像が行われる間隔である所定のライン周期で前記検査対象Ｗの検査対象Ｗ領域を撮像するものである。より具体的には、前記ラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は、高速でシャッタが切られて、連続で１ラインごとの撮像を行うものであり、前記ライン周期において受光素子に受光された光量に基づいて１ライン分の画像が生成され、その１ラインごとの画像を複数つなげることで、１フレーム周期分の画像とするように構成されている。このラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４で撮像された画像から検査対象Ｗの表面に傷等の欠陥がないかどうかが図示しない欠陥判断部により判断するように構成してある。
【００２６】
前記光照射機構１は、前記検査対象Ｗの下側から前記ラインカメラ側へ向かって当該検査対象Ｗに光を照射するものである。図１に示すように、前記光照射機構１の先端にはＬＥＤが一列に並べて設けてあり、そのＬＥＤの光射出側に設けられた図示しないレンズによって集光され、検査対象Ｗにライン光を照射するように構成してある。
【００２７】
前記制御機構２は、ＣＰＵやメモリ、Ｉ／Ｏインタフェース、通信インタフェース等を備えたメインボードと、光照射部１１にそれぞれ対応させて設けた複数の駆動ボードと、それらボードを収容するケーシングと、ケーシングに取り付けたスイッチやボリューム、コネクタ等からなるものである。駆動ボードは、例えばラッチ回路、Ｄ／Ａコンバータ、電流出力回路等を備えている。そして、前記メモリの所定領域に設定したプログラムにしたがってＣＰＵや他の各部が協働することにより、図２に示すように、受付部２３、ライン周期制御部２２、同期部２４、点灯期間設定部２５、ＰＷＭ制御部２１、等としての機能を発揮する。
【００２８】
各部について説明する。
【００２９】
前記受付部２３は、ラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４をどのようなライン周期で検査対象Ｗを撮像するのにかについて指示するライン周期指示信号、照明機構をどのような明るさに調光するのかについて調光指示信号を受け付けるものである。
【００３０】
前記ライン周期制御部２２は、前記受付部２３で受け付けられたライン周期指示信号で指示されるライン周期で前記検査対象Ｗを撮像するように前記ラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を制御するものである。
【００３１】
前記ＰＷＭ制御部２１は、後述する同期部２４により設定されるＰＷＭ周期、後述する点灯期間設定部２５により設定される１ライン周期あたりの点灯期間で、前記光照射機構１を調光制御するものである。
【００３２】
前記同期部２４は、前記ライン周期制御部２２からライン周期を取得し、そのライン周期に同期する長さであるとともに、前記受光素子が１ライン周期に撮像する１画素のアスクペクト比が１：ｎである場合に、１ライン周期に含まれる前記点灯期間の数がｎの少数点以下を切り上げた数となるようにＰＷＭ周期を前記ＰＷＭ制御部２１に設定するものである。ここで、前記同期部２４が前記ＰＷＭ制御部２１に設定するＰＷＭ周期は、点灯期間が１又は数期間の内で適宜設定されるものであり、本実施形態では、撮像される画素のアスペクト比が１：ａ（ａは１以下の値）であるので、ライン周期が1周期分に対して、１期間分だけ点灯期間があるように設定される。従って、１ライン周期に含まれるＰＷＭ周期も1周期分となるので、ライン周期とＰＷＭ周期が同じ長さに設定されることになる。また、この同期部２４は、前記ライン周期制御部２２と前記ＰＷＭ制御部２１とを同時に制御を開始させ、それぞれの制御周期が同期させるように構成してある。
【００３３】
前記点灯期間設定部２５は、前記ＰＷＭ制御部２１のＰＷＭ周期の1周期における点灯期間の長さを設定するものである。具体的には、前記点灯期間設定部２５は、ライン周期の長さと、同期部２４で設定されるＰＷＭ周期の1周期分の長さと、前記受付部２３で受け付けられた調光信号と、をそれぞれから取得し、前記光照射機構１の放射出力と１ライン周期における点灯期間の合計の長さとの積である１ライン周期における光量が予め定めた値となるように点灯期間の長さを設定するものである。つまり、撮像される画像の明るさが所望の明るさとなるように、ライン周期に対して点灯期間を決めていることになる。なお、画素のアスペクト比が異なる値となり、１ライン周期に含まれる点灯期間の数が変化したとしても、点灯期間の合計の長さは同じとなるようにしてあり、それぞれの点灯期間は等分されるようにしてある。また、１ライン周期の終了時点では消灯期間が来るようにＰＷＭ周期及び点灯期間の長さが設定されるようにしてある。
【００３４】
このように構成された光照射装置１００を用いた検査装置Ｓにおいて検査対象Ｗを撮像した場合のライン周期とＰＷＭ周期との関係を図３に示すグラフを参照しながら、本実施形態の効果について説明する。
【００３５】
図３には、上から４段には各ラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のライン周期が、最下段には、ＰＷＭ周期が示してある。各ラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のライン周期は開始点を揃えて完全に同期させてある。すなわち、検査対象Ｗの撮像される列が同じ場所になるようにタイミングが揃えてあることになる。また、ライン周期が1周期に対して、ＰＷＭ周期も1周期に設定してあるとともに、ライン周期とＰＷＭ周期が同期していることがわかる。このため、各ライン周期には、同じ数の点灯期間が含まれているため、確実に各ライン周期の明るさを同じものとすることができる。また、従来であれば、ライン周期に対して１００分の１程度のＰＷＭ周期に設定されており、非常に高速のＰＷＭ制御が必要であったが、本実施形態では、ライン周期とＰＷＭ周期の長さが同じにしてあるので、それほど高速のＰＷＭ制御を行わなくてもよくなっている。つまり、ライン周期がより短くなっていくとしても、ＰＷＭ制御を高速にして、ＰＷＭ周期を短くしなくてもよいため、ＬＥＤが応答速度の限界により調光信号に追従できなり、所望の明るさに調光できず、各ライン周期の画像の明るさを制御できなくなるという問題を防ぐことができる。
【００３６】
従って、検査対象Ｗをより高速で流しながら、ラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４をより短いライン周期で撮像して検査を行ったとしても、１ラインごとの画像の明るさを所望の値にすることができるので、検査の速度と精度をより向上させていくことが可能となる。
【００３７】
さらに、画素のアスペクト比が略１：１の場合において点灯期間を１個だけ入ることになるので、画素全体を略均一に照明することができ、欠陥等の見逃しを防ぐことができる。
【００３８】
第１実施形態についての変形実施形態について説明する。
【００３９】
前記実施形態では図３に示すように、ライン周期の開始点とＰＷＭ周期の開始点を揃えていたが、同期しているのであれば、それぞれの開始点が図４（ａ）に示すように待ち時間が設定してあることにより開始点がずれていても構わない。この場合、シャッタの開閉タイミングであるライン周期の開始点、終了点では点灯期間がないようにしておけば常にライン周期ごとに取り込まれる光量を一定にすることができる。さらに図４（ｂ）に示すように、１ライン周期に対して２つの点灯期間が含まれるようにしても構わない。このように、ライン周期とＰＷＭ周期を開始点を揃えて同期させるのではなく、ＰＷＭ周期について待ち時間を設定し、開始点をずらして同期させても構わない。
【００４０】
また、画素のアスペクト比が１：１であったとしても、ＬＥＤの応答性が指令に対して追従できるのであれば図５に示すように１ライン周期に対して、ＰＷＭ周期が２周期分であっても構わない。要するに１ライン周期に対して、数周期分のＰＷＭ周期が含まれるものであればよい。加えて、ライン周期とＰＷＭ周期が同期しているとは、完全に周期が一致しているものだけに限られるものではなく、図５等に示しているようにライン周期とＰＷＭ周期が一定の関係、例えば、定数倍等の関係を有しているものであればよい。つまり、各ライン周期に含まれる点灯期間の数が常に同じ数となるような関係に設定してあればよい。この場合、画素のアスペクト比が１：２である場合には１ライン周期に対して４期間分の点灯期間が存在するように前記同期部を構成すればよい。
【００４１】
前記第１実施形態では、制御機構により、ＰＷＭ制御部のＰＷＭ周期、点灯期間の長さが設定されるように構成されていたが、例えば、オペレータによりＰＷＭ周期、点灯期間の長さがライン周期に対して上述したような関係を有するように設定されるものであっても構わない。
【００４２】
また、前記第１実施形態ではライン周期を基準としてＰＷＭ周期を決定するようにしていたが、ライン周期とＰＷＭ周期の両方を変更、設定して各ライン周期で受光される光量を同じにして、各ラインの画像の明るさが同じになるように調整をしても構わない。
【００４３】
本明細書におけるＰＷＭ制御とは、繰り返される制御周期が常に一定のもの、及び、制御周期が変更されるものも含む概念である。より具体的には、図６（ａ）に示すように、ライン周期に対して常にＰＷＭ周期が一定であるように構成してもよいし、図６（ｂ）に示すようにライン周期ごとにＰＷＭ周期が変更されるようなものであっても構わない。図６（ｂ）のようにＰＷＭ周期が変更される場合でも、各ライン周期とＰＷＭ周期が同期しているとともに、各ライン周期に含まれる点灯期間のトータルの長さが同じであれば、ラインごとの画像の明るさを同じ明るさにすることができる。
【００４４】
前記第１実施形態では前記光照射機構は検査対象の下側から光を照射し、その透過光を用いて検査していたが、例えば検査対象の上方から光を照射しその時の反射光を撮像するようにしても構わない。ラインセンサカメラが受光素子を複数列にわたって設けてあるものであり、ラインごとに受光、撮像を交互に行うものである場合にも前記実施形態と同じ方法によって撮像される画像ごとの明るさを均一にすることができる。また、撮像するラインごとにおいて１ライン周期に含まれる点灯期間の期間数が同じであり、しかもその数が１個又は数個であっても構わない。
【００４５】
前記第１実施形態では、複数のラインセンサカメラを受光素子が並んでいる方向に揃えて一列に設けていたが、単独のラインセンサカメラで検査対象領域を撮像するようにしても構わない。
【００４６】
次に第２実施形態について説明する。以下の説明では前記第１実施形態における各部材に対応するものには同じ符号を付すこととする。
【００４７】
第２実施形態の検査装置Ｓは、図７（ａ）に示すように前記第１実施形態に用いたのと略同じ光照射装置１００と、検査対象Ｗを搬送するための搬送機構３とを備え、前記搬送機構３から検査対象Ｗの移動距離又は速度を取得し、それらに基づいてラインセンサカメラのシャッタを切るタイミングを制御するようにしたものである。
【００４８】
具体的には、前記搬送機構３は、検査対象Ｗが載置されるテーブル３１が、サーボモータ３３とボールねじ３２からなる駆動系により所定の方向に往復動できるように構成してあるものであり、前記サーボモータ３３に設けられたロータリーエンコーダ３４から信号を取得してライン周期が決定されるように構成してあるものである。
【００４９】
第２実施形態のライン周期制御部２２は、ロータリーエンコーダ３４が所定角度回転するのにかかる時間をライン周期とするものである。具体的には、例えば、ロータリーエンコーダ３４が所定角度回転したのが検出されるとその検出信号をトリガとして、ラインセンサカメラＣのシャッタが１回切られるように構成してある。ここで、図７（ｂ）に示すようにこのような搬送機構は定速でテーブルを移動するように指令を出していたとしても速度ムラが生じる。従って、ロータリーエンコーダが所定角度回転するのにかかる時間は定速運転中であったとしても常に一定であるとは限らない。つまり、ロータリーエンコーダのパルスをトリガとすると、各ライン周期にはばらつきが生じることになる。
【００５０】
第２実施形態においては、同期部２４は、各ライン周期のばらつきを考慮してＰＷＭ周期及び点灯期間数が設定されるようにしてある。具体的には、前記同期部２４は、各ライン周期の平均である平均ライン周期において受光素子が撮像する画素のアスペクト比から各ライン周期に含めるべき点灯期間の数が設定するようにしてある。また、各ライン周期が開始されるごとに新たなＰＷＭ周期が開始されるようにして１ライン周期ごとにＰＷＭ周期がそれぞれ別々に同期するように構成してある点が第１実施形態とは異なる。また、各ライン周期の終了時点で消灯期間がくるようにＰＷＭ周期及び点灯期間の長さは設定してある。
【００５１】
このように構成された第２実施形態の検査装置Ｓにおけるライン周期とＰＷＭ周期との関係について図８のグラフを用いて説明する。
【００５２】
所定の送り速度でテーブルが定速運転されており、平均ライン周期で撮像される１画素のアスペクト比が略１：１である場合には、図８（ａ）に示すように、ライン周期のばらつきに関係なく、各ライン周期には、常に１期間分の長さがａの点灯期間が含まれるようになる。
【００５３】
ロータリーエンコーダのパルス間隔が図８（ａ）に示した場合よりも２倍になった場合には、１ライン周期で撮像される１画素のアスペクト比は１：２となるので、図８（ｂ）に示すように１ライン周期に含まれる点灯期間の数は２個となり、それぞれの点灯期間の長さはａ/２に設定される。
【００５４】
同様にロータリーエンコーダのパルス間隔が図８（ａ）に示した場合よりも３倍になった場合には、図８（ｃ）に示すように各ライン周期に含まれる点灯期間の数は３個となり、その長さはａ/３に設定されることになる。
【００５５】
このように画素のアスペクト比に応じて１ライン周期に含まれる点灯期間の数を変更することにより、図８（ｄ）に示すように、画素全体を明るくすることができ、欠陥の見逃しを防ぐことができる。
【００５６】
第２実施形態の変形実施例について説明する。
【００５７】
第２実施形態では、各ライン周期の長さがばらつきがあったとしても常に同じ個数だけ点灯期間が含まれるように構成していたが、ライン周期の長さごとに点灯期間数を変更するものであっても構わない。例えば、搬送機構を所定の速度で定速で動かした時の速度ムラを予め取得しておき、ライン周期のばらつきを予測して、それぞれのライン周期における画素のアスペクト比に適した点灯期間数を予め設定しておくようにしても構わない。
【００５８】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、様々な変形や実施形態の組み合わせを行っても構わない。
【符号の説明】
【００５９】
１００・・・光照射装置
１・・・光照射機構
２１・・・ＰＷＭ制御部
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４・・・ラインセンサカメラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばライン状の光を照射してワーク（製品）における傷の有無やマーク読み取り等の検査用として好適に用いられるものに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、検査対象（ワーク）であるＷＥＢ（連続物：例えば、フィルム・紙・金属板等）やＢＡＴＣＨ（枚葉品、個別品：例えば、カットフィルム・カット硝子・ドラム等）のインライン高速検査を行う場合、ラインセンサカメラを用い、流れていくワークの表面を次々と連続的に画像情報として取り込み、画像情報処理装置において明るさの違う部位を検出するなどして表面欠陥等を検出するようにしている。そしてその際に用いる照明装置として、代表的には、ハロゲンランプや蛍光灯を利用したものが知られているが、近時では、特許文献１に示すように、速応性や光度安定性、寿命等に優れたＬＥＤを複数、列状に並べたＬＥＤ照明装置も開発されてきている。このようなＬＥＤ照明装置は、ＰＷＭ制御により所定のＰＷＭ周期における点灯期間と消灯期間の比を変更することにより調光されている。
【０００３】
ところで、上述したような産業用の検査において用いられるラインセンサカメラは、一枚の画像を撮像する場合に、図９に示すように図面の上部から下部へ向けて１ラインごとにシャッタを切って連続で撮像し、それらの連続で撮像された画像をつなげることによって１フレーム分の画像としている。このため、ラインセンサカメラで撮像する場合、通常のカメラにおいては、１枚分の画像を撮像するために１回だけシャッタを開放すればよいのと比較すると、ラインセンサカメラにおけるシャッタが切られる周期であるライン周期は非常に短い時間となっている。さらに、近年流されるワークの速度をより速くし、検査時間を短縮する事が求められており、分解能を保つためにはライン周期をより短くしていく必要がある。このため、よりシャッタスピードの速いラインセンサカメラが開発され続けており、ワークからの光を受光するためのライン周期もより短い時間になってきている。
【０００４】
このようにライン周期が短くなっているのに対して、従来と同じように１ライン周期当たりに取り込まれる光量を任意に制御することができ、欠陥検査等に適した画像をラインセンサカメラで撮像できるようにするために、ＬＥＤを調光制御するためのＰＷＭ周期をより短くして調光することが行われている。これは、各ライン周期に撮像された画像間で明暗差を発生させず、しかも任意の調光を行えるようにするには、図１０（ａ）に示すようにライン周期に対してＰＷＭ周期は１００分の１程度の長さである必要があると考えられているからである。
【０００５】
ところが、ＬＥＤをＰＷＭ制御により調光する場合において、ラインセンサカメラのライン周期の短時間化に比べるとＰＷＭ周期の短時間化は遅れており、近年、ラインセンサで撮像するときに所望の明るさに調光した上で撮像する事が難しくなってきている。ＰＷＭ周期を短くする、すなわち、ＬＥＤの点灯期間を非常に短くすることができていない理由の一つとしては、点灯期間を短くし過ぎると、図１０（ｂ）に示すように指令電圧に対して実際の光量に大きな１次遅れが発生し、追従しなくなってしまう事が挙げられる。このようなＬＥＤ自体が有する応答性の限界により、ＰＷＭ周期を短くし過ぎると、所望の光量で検査対象を照明することができなくなり、欠陥等を検出することができる画像をラインセンサカメラで撮像することができなくなってしまう。
【０００６】
そこで、ＰＷＭ周期を短くして高速でオンオフの切り替えを行うのではなく、例えばストロボ発光のように１ライン周期に対して１回だけ所定の時間ＬＥＤを点灯させ、所定時間経過後は消灯しているようにすることで各ライン周期に含まれる光量を同じにすることも考えられる。
【０００７】
しかしながら、超高速で製造される製品の検査においてはアスペクト比を１：１にすることができない場合が多々ある。その場合、１ライン周期に対して１回だけのＬＥＤ点灯では欠陥等の見逃しが生じる可能性がある。このことについて図１１を参照しながら説明する。
【０００８】
図１１は図９の点線部分の拡大図であり、１ラインの画像はラインセンサカメラを構成する受光素子が１回のシャッタで撮像する１画素が横一列に並んだ形で構成されていることを示している。受光素子は正方形状の場合、１ライン周期と製造ライン速度が適切な場合はアスペクト比が１：１の正方形状の画素となるが、１ライン周期に比べて製造ライン速度が非常に高速の場合には動いている方向に延びたアスペクト比が１：ｎといった長方形状の画素となる。
【０００９】
図１１に示すように例えばシャッタが開放されたときにのみ所定時間の間１回だけＬＥＤを点灯させる場合を考える。この場合、長方形状の画素のうち先にカメラを通過している側は照明されるものの、所定時間経過後の消灯している間はワークが照明されておらず、後の残りの部分は暗く撮像されることになる。もし、照明されていない領域に傷や欠陥等があった場合には、その情報が画素に寄与しないため見逃しが生じてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２１５１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上述したような問題を一挙に解決するためになされたものであり、従来のようにラインセンサのライン周期が短くなるのに併せて、調光用のＰＷＭ周期もより短くしなくてはならないという固定観念から脱却し、検査対象を撮像するラインセンサカメラのライン周期と比べてＰＷＭ周期が十分に短くなくても、所望の光量を各ライン周期に供給することができ、ライン周期ごとの画像内において明暗差が生じるのを防ぎ、後の画像検査等において傷や欠陥等の見落としを防ぐことができ、精度よく検査を行うことができるようにする光照射装置を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、本発明の光照射装置は、１ラインの撮像が行われる間隔である所定のライン周期を有するとともに、複数の受光素子を一列に並べて構成されたラインセンサカメラに対して相対移動する検査対象を所定の明るさで撮像するために用いられる光照射装置であって、前記検査対象に光を照射する光照射機構と、所定のＰＷＭ周期で点灯期間及び消灯期間を交互に繰り返すＰＷＭ制御により、前記光照射機構を所定の明るさに制御するＰＷＭ制御部と、を備え、各ライン周期に含まれる前記点灯期間が、１期間分又は数期間分であり、前記ＰＷＭ周期が、前記ライン周期と同期しているとともに、前記受光素子が１ライン周期に撮像する１画素のアスペクト比が大きくなるほど、１ライン周期に含まれる前記点灯期間の数が多くなるように設定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の調光方法は、１ラインの撮像が行われる間隔である所定のライン周期を有するとともに、複数の受光素子を一列に並べて構成されたラインセンサカメラにより検査対象を所定の明るさで撮像するために用いられる光照射装置であり、前記検査対象に光を照射する光照射機構と、所定のＰＷＭ周期で点灯期間及び消灯期間を交互に繰り返すＰＷＭ制御により、前記光照射機構を所定の明るさに制御するＰＷＭ制御部と、を備えた光照射装置の調光方法であって、各ライン周期に含まれる前記点灯期間を、１期間分又は数期間分とし、前記ＰＷＭ周期が、前記ライン周期と同期するとともに、前記受光素子が１ライン周期に撮像する１画素のアスペクト比が大きくなるほど、１ライン周期に含まれる前記点灯期間の数が多くなるように設定される設定ステップを備えたことを特徴とする。
【００１４】
このようなものであれば、前記ライン周期と前記ＰＷＭ周期が同期しているので、各ライン周期に含まれる点灯期間は同じ数となり、各ライン周期における受光した光量を同じにすることができる。さらに、各ライン周期に含まれる点灯期間の数が１期間分又は数期間分となるようにライン周期に対してＰＷＭ周期が設定されているので、ＰＷＭ周期をライン周期と略同じ、又は数分の１程度だけ短い周期にしておくことができ、それほど速いＰＷＭ制御を調光に用いなくてもよくなり、例えば、ＬＥＤ等で１次遅れが発生を防ぐことができ、点灯期間中の光量も所望のものに制御することができる。
【００１５】
つまり、ＰＷＭ制御を高速化することによりライン周期の短時間化に対応しようとしていた場合には、ＬＥＤの応答性により定まっていた限界により、シャッタ速度が非常に速いラインセンサカメラを用いている場合には、各ライン周期で受光する光量をうまく一定にすることができていなかったのを解決することができる。また、仮にラインセンサカメラの性能向上が引き続きあり、ＬＥＤを調光するためのＰＷＭ周期をそれほど短くできなかったとしても、各ライン周期において所望の光量を十分に供給し、ライン周期ごとの１ラインの画像において明るさのブレの無くすことができる。
【００１６】
従って、高速で検査対象を撮像するとともに、その画像も検査ごとに適した光量で微視的にも巨視的にも均一に撮像することができるので、高速かつ精度のよい検査を行うことができるようになる。
【００１７】
前記ライン周期と、前記ＰＷＭ周期を同期させるための具体的な実施の態様としては、前記点灯期間が開始されるタイミングと、前記ラインセンサカメラが撮像を開始するタイミングと、が揃えられているものが挙げられる。このようなものであれば、それぞれの開始点を一致させるので、ライン周期とＰＷＭ周期の同期を取りやすい。
【００１８】
具体的な点灯期間の数の設定としては、前記受光素子が正方形状のものであり、当該受光素子が１ライン周期に撮像する１画素のアスクペクト比が１：ｎである場合に、１ライン周期に含まれる前記点灯期間の数がｎの少数点以下を切り上げた数となるように前記ＰＷＭ周期が設定されるものが挙げられる。このようなものであれば、点灯回数をできる限り少なくしつつ、漏れなく全体に光を照射することができるので、ＰＷＭ周期をむやみに短くすることなく明暗差のない画像とすることができる。
【００１９】
１回のシャッタでラインセンサカメラに入る光の総量を同じにし、点灯期間の数に関わらず同じ明るさの画像にするには、１ライン周期に含まれる前記点灯期間の長さの合計が一定値となるように設定されていればよい。
【発明の効果】
【００２０】
このように本発明の検査装置及び検査方法によれば、前記ライン周期と前記ＰＷＭ周期を同期させ、かつ、各ライン周期に含まれる点灯期間が１期間分又は数期間分となるようにＰＷＭ周期がライン周期に対して設定されているので、ＰＷＭ周期をライン周期に対して極端に短くする必要が無く、光照射機構において１次遅れなどが発生することなく確実に所望の光量で発生させることができ、しかも、各ライン周期での点灯期間の数を同じにすることができる。１ライン周期で撮像される１画素のアスペクト比が大きいほど点灯期間の数が多くなるので、欠陥の見逃しを防ぐことができる。また、各ライン周期に含まれる点灯期間の数は同じであるので、各ライン周期で受光する光量を所望の値で同じにすることができ、精度の良い画像検査を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光照射装置を用いた検査装置の模式的斜視図。
【図２】第１実施形態における検査装置の機能ブロック図。
【図３】第１実施形態におけるライン周期とＰＷＭ周期の関係を示す模式的グラフ。
【図４】本発明の第１実施形態の変形実施例におけるライン周期とＰＷＭ周期の関係を示す模式的グラフ。
【図５】本発明の第１実施形態の更に別の変形実施例におけるライン周期とＰＷＭ周期の関係を示す模式的グラフ。
【図６】本発明の第１実施形態の異なる変形実施例におけるライン周期とＰＷＭ周期の関係を示す模式的グラフ。
【図７】本発明の第２実施形態に係る光照射装置を用いた検査装置の模式図。
【図８】第２実施形態におけるライン周期とＰＷＭ周期の関係を示す模式的グラフ。
【図９】ラインセンサカメラによる撮像方法について説明する模式図。
【図１０】従来の検査装置におけるライン周期とＰＷＭ周期の関係を示す模式的グラフ。
【図１１】受光素子が撮像する画素の形状及び照明される範囲について示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
本実施形態における光照射装置１００は、例えば、検査対象Ｗ（ワーク）であるＷＥＢと呼ばれる連続物であるフィルムの表面の欠陥等をインライン高速検査するための検査装置Ｓに用いられるものである。
【００２４】
この検査装置Ｓは、図１に示すように検査対象Ｗである透光性のフィルムや紙を一方向に一定速度で流しながらその表面を撮像するものであって、前記検査対象Ｗを上側から撮像するラインセンサカメラ群Ｃと、前記ラインセンサカメラ群Ｃで撮像する検査領域を所定の明るさで照明するための前記光照射機構１と、前記光照射機構１及び前記ラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の制御を行う制御機構２と、を備えたものである。ここで、前記光照射機構１と、前記制御機構２の一部が本願請求項での光照射装置１００に相当する。
【００２５】
前記ラインセンサカメラ群Ｃは、複数のラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を正方形状の受光素子の並んでいる方向が揃うように一列に並べて設けてあるものであり、前記検査対象Ｗを横断して撮像できるように配置してある。従って、ラインセンサカメラ群Ｃの撮像範囲は、図１に示されるようにライン状に構成されることになる。前記ラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は、１ラインの撮像が行われる間隔である所定のライン周期で前記検査対象Ｗの検査対象Ｗ領域を撮像するものである。より具体的には、前記ラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は、高速でシャッタが切られて、連続で１ラインごとの撮像を行うものであり、前記ライン周期において受光素子に受光された光量に基づいて１ライン分の画像が生成され、その１ラインごとの画像を複数つなげることで、１フレーム周期分の画像とするように構成されている。このラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４で撮像された画像から検査対象Ｗの表面に傷等の欠陥がないかどうかが図示しない欠陥判断部により判断するように構成してある。
【００２６】
前記光照射機構１は、前記検査対象Ｗの下側から前記ラインカメラ側へ向かって当該検査対象Ｗに光を照射するものである。図１に示すように、前記光照射機構１の先端にはＬＥＤが一列に並べて設けてあり、そのＬＥＤの光射出側に設けられた図示しないレンズによって集光され、検査対象Ｗにライン光を照射するように構成してある。
【００２７】
前記制御機構２は、ＣＰＵやメモリ、Ｉ／Ｏインタフェース、通信インタフェース等を備えたメインボードと、光照射部１１にそれぞれ対応させて設けた複数の駆動ボードと、それらボードを収容するケーシングと、ケーシングに取り付けたスイッチやボリューム、コネクタ等からなるものである。駆動ボードは、例えばラッチ回路、Ｄ／Ａコンバータ、電流出力回路等を備えている。そして、前記メモリの所定領域に設定したプログラムにしたがってＣＰＵや他の各部が協働することにより、図２に示すように、受付部２３、ライン周期制御部２２、同期部２４、点灯期間設定部２５、ＰＷＭ制御部２１、等としての機能を発揮する。
【００２８】
各部について説明する。
【００２９】
前記受付部２３は、ラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４をどのようなライン周期で検査対象Ｗを撮像するのにかについて指示するライン周期指示信号、照明機構をどのような明るさに調光するのかについて調光指示信号を受け付けるものである。
【００３０】
前記ライン周期制御部２２は、前記受付部２３で受け付けられたライン周期指示信号で指示されるライン周期で前記検査対象Ｗを撮像するように前記ラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を制御するものである。
【００３１】
前記ＰＷＭ制御部２１は、後述する同期部２４により設定されるＰＷＭ周期、後述する点灯期間設定部２５により設定される１ライン周期あたりの点灯期間で、前記光照射機構１を調光制御するものである。
【００３２】
前記同期部２４は、前記ライン周期制御部２２からライン周期を取得し、そのライン周期に同期する長さであるとともに、前記受光素子が１ライン周期に撮像する１画素のアスクペクト比が１：ｎである場合に、１ライン周期に含まれる前記点灯期間の数がｎの少数点以下を切り上げた数となるようにＰＷＭ周期を前記ＰＷＭ制御部２１に設定するものである。ここで、前記同期部２４が前記ＰＷＭ制御部２１に設定するＰＷＭ周期は、点灯期間が１又は数期間の内で適宜設定されるものであり、本実施形態では、撮像される画素のアスペクト比が１：ａ（ａは１以下の値）であるので、ライン周期が1周期分に対して、１期間分だけ点灯期間があるように設定される。従って、１ライン周期に含まれるＰＷＭ周期も1周期分となるので、ライン周期とＰＷＭ周期が同じ長さに設定されることになる。また、この同期部２４は、前記ライン周期制御部２２と前記ＰＷＭ制御部２１とを同時に制御を開始させ、それぞれの制御周期が同期させるように構成してある。
【００３３】
前記点灯期間設定部２５は、前記ＰＷＭ制御部２１のＰＷＭ周期の1周期における点灯期間の長さを設定するものである。具体的には、前記点灯期間設定部２５は、ライン周期の長さと、同期部２４で設定されるＰＷＭ周期の1周期分の長さと、前記受付部２３で受け付けられた調光信号と、をそれぞれから取得し、前記光照射機構１の放射出力と１ライン周期における点灯期間の合計の長さとの積である１ライン周期における光量が予め定めた値となるように点灯期間の長さを設定するものである。つまり、撮像される画像の明るさが所望の明るさとなるように、ライン周期に対して点灯期間を決めていることになる。なお、画素のアスペクト比が異なる値となり、１ライン周期に含まれる点灯期間の数が変化したとしても、点灯期間の合計の長さは同じとなるようにしてあり、それぞれの点灯期間は等分されるようにしてある。また、１ライン周期の終了時点では消灯期間が来るようにＰＷＭ周期及び点灯期間の長さが設定されるようにしてある。
【００３４】
このように構成された光照射装置１００を用いた検査装置Ｓにおいて検査対象Ｗを撮像した場合のライン周期とＰＷＭ周期との関係を図３に示すグラフを参照しながら、本実施形態の効果について説明する。
【００３５】
図３には、上から４段には各ラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のライン周期が、最下段には、ＰＷＭ周期が示してある。各ラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のライン周期は開始点を揃えて完全に同期させてある。すなわち、検査対象Ｗの撮像される列が同じ場所になるようにタイミングが揃えてあることになる。また、ライン周期が1周期に対して、ＰＷＭ周期も1周期に設定してあるとともに、ライン周期とＰＷＭ周期が同期していることがわかる。このため、各ライン周期には、同じ数の点灯期間が含まれているため、確実に各ライン周期の明るさを同じものとすることができる。また、従来であれば、ライン周期に対して１００分の１程度のＰＷＭ周期に設定されており、非常に高速のＰＷＭ制御が必要であったが、本実施形態では、ライン周期とＰＷＭ周期の長さが同じにしてあるので、それほど高速のＰＷＭ制御を行わなくてもよくなっている。つまり、ライン周期がより短くなっていくとしても、ＰＷＭ制御を高速にして、ＰＷＭ周期を短くしなくてもよいため、ＬＥＤが応答速度の限界により調光信号に追従できなり、所望の明るさに調光できず、各ライン周期の画像の明るさを制御できなくなるという問題を防ぐことができる。
【００３６】
従って、検査対象Ｗをより高速で流しながら、ラインセンサカメラＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４をより短いライン周期で撮像して検査を行ったとしても、１ラインごとの画像の明るさを所望の値にすることができるので、検査の速度と精度をより向上させていくことが可能となる。
【００３７】
さらに、画素のアスペクト比が略１：１の場合において点灯期間を１個だけ入ることになるので、画素全体を略均一に照明することができ、欠陥等の見逃しを防ぐことができる。
【００３８】
第１実施形態についての変形実施形態について説明する。
【００３９】
前記実施形態では図３に示すように、ライン周期の開始点とＰＷＭ周期の開始点を揃えていたが、同期しているのであれば、それぞれの開始点が図４（ａ）に示すように待ち時間が設定してあることにより開始点がずれていても構わない。この場合、シャッタの開閉タイミングであるライン周期の開始点、終了点では点灯期間がないようにしておけば常にライン周期ごとに取り込まれる光量を一定にすることができる。さらに図４（ｂ）に示すように、１ライン周期に対して２つの点灯期間が含まれるようにしても構わない。このように、ライン周期とＰＷＭ周期を開始点を揃えて同期させるのではなく、ＰＷＭ周期について待ち時間を設定し、開始点をずらして同期させても構わない。
【００４０】
また、画素のアスペクト比が１：１であったとしても、ＬＥＤの応答性が指令に対して追従できるのであれば図５に示すように１ライン周期に対して、ＰＷＭ周期が２周期分であっても構わない。要するに１ライン周期に対して、数周期分のＰＷＭ周期が含まれるものであればよい。加えて、ライン周期とＰＷＭ周期が同期しているとは、完全に周期が一致しているものだけに限られるものではなく、図５等に示しているようにライン周期とＰＷＭ周期が一定の関係、例えば、定数倍等の関係を有しているものであればよい。つまり、各ライン周期に含まれる点灯期間の数が常に同じ数となるような関係に設定してあればよい。この場合、画素のアスペクト比が１：２である場合には１ライン周期に対して４期間分の点灯期間が存在するように前記同期部を構成すればよい。
【００４１】
前記第１実施形態では、制御機構により、ＰＷＭ制御部のＰＷＭ周期、点灯期間の長さが設定されるように構成されていたが、例えば、オペレータによりＰＷＭ周期、点灯期間の長さがライン周期に対して上述したような関係を有するように設定されるものであっても構わない。
【００４２】
また、前記第１実施形態ではライン周期を基準としてＰＷＭ周期を決定するようにしていたが、ライン周期とＰＷＭ周期の両方を変更、設定して各ライン周期で受光される光量を同じにして、各ラインの画像の明るさが同じになるように調整をしても構わない。
【００４３】
本明細書におけるＰＷＭ制御とは、繰り返される制御周期が常に一定のもの、及び、制御周期が変更されるものも含む概念である。より具体的には、図６（ａ）に示すように、ライン周期に対して常にＰＷＭ周期が一定であるように構成してもよいし、図６（ｂ）に示すようにライン周期ごとにＰＷＭ周期が変更されるようなものであっても構わない。図６（ｂ）のようにＰＷＭ周期が変更される場合でも、各ライン周期とＰＷＭ周期が同期しているとともに、各ライン周期に含まれる点灯期間のトータルの長さが同じであれば、ラインごとの画像の明るさを同じ明るさにすることができる。
【００４４】
前記第１実施形態では前記光照射機構は検査対象の下側から光を照射し、その透過光を用いて検査していたが、例えば検査対象の上方から光を照射しその時の反射光を撮像するようにしても構わない。ラインセンサカメラが受光素子を複数列にわたって設けてあるものであり、ラインごとに受光、撮像を交互に行うものである場合にも前記実施形態と同じ方法によって撮像される画像ごとの明るさを均一にすることができる。また、撮像するラインごとにおいて１ライン周期に含まれる点灯期間の期間数が同じであり、しかもその数が１個又は数個であっても構わない。
【００４５】
前記第１実施形態では、複数のラインセンサカメラを受光素子が並んでいる方向に揃えて一列に設けていたが、単独のラインセンサカメラで検査対象領域を撮像するようにしても構わない。
【００４６】
次に第２実施形態について説明する。以下の説明では前記第１実施形態における各部材に対応するものには同じ符号を付すこととする。
【００４７】
第２実施形態の検査装置Ｓは、図７（ａ）に示すように前記第１実施形態に用いたのと略同じ光照射装置１００と、検査対象Ｗを搬送するための搬送機構３とを備え、前記搬送機構３から検査対象Ｗの移動距離又は速度を取得し、それらに基づいてラインセンサカメラのシャッタを切るタイミングを制御するようにしたものである。
【００４８】
具体的には、前記搬送機構３は、検査対象Ｗが載置されるテーブル３１が、サーボモータ３３とボールねじ３２からなる駆動系により所定の方向に往復動できるように構成してあるものであり、前記サーボモータ３３に設けられたロータリーエンコーダ３４から信号を取得してライン周期が決定されるように構成してあるものである。
【００４９】
第２実施形態のライン周期制御部２２は、ロータリーエンコーダ３４が所定角度回転するのにかかる時間をライン周期とするものである。具体的には、例えば、ロータリーエンコーダ３４が所定角度回転したのが検出されるとその検出信号をトリガとして、ラインセンサカメラＣのシャッタが１回切られるように構成してある。ここで、図７（ｂ）に示すようにこのような搬送機構は定速でテーブルを移動するように指令を出していたとしても速度ムラが生じる。従って、ロータリーエンコーダが所定角度回転するのにかかる時間は定速運転中であったとしても常に一定であるとは限らない。つまり、ロータリーエンコーダのパルスをトリガとすると、各ライン周期にはばらつきが生じることになる。
【００５０】
第２実施形態においては、同期部２４は、各ライン周期のばらつきを考慮してＰＷＭ周期及び点灯期間数が設定されるようにしてある。具体的には、前記同期部２４は、各ライン周期の平均である平均ライン周期において受光素子が撮像する画素のアスペクト比から各ライン周期に含めるべき点灯期間の数が設定するようにしてある。また、各ライン周期が開始されるごとに新たなＰＷＭ周期が開始されるようにして１ライン周期ごとにＰＷＭ周期がそれぞれ別々に同期するように構成してある点が第１実施形態とは異なる。また、各ライン周期の終了時点で消灯期間がくるようにＰＷＭ周期及び点灯期間の長さは設定してある。
【００５１】
このように構成された第２実施形態の検査装置Ｓにおけるライン周期とＰＷＭ周期との関係について図８のグラフを用いて説明する。
【００５２】
所定の送り速度でテーブルが定速運転されており、平均ライン周期で撮像される１画素のアスペクト比が略１：１である場合には、図８（ａ）に示すように、ライン周期のばらつきに関係なく、各ライン周期には、常に１期間分の長さがａの点灯期間が含まれるようになる。
【００５３】
ロータリーエンコーダのパルス間隔が図８（ａ）に示した場合よりも２倍になった場合には、１ライン周期で撮像される１画素のアスペクト比は１：２となるので、図８（ｂ）に示すように１ライン周期に含まれる点灯期間の数は２個となり、それぞれの点灯期間の長さはａ/２に設定される。
【００５４】
同様にロータリーエンコーダのパルス間隔が図８（ａ）に示した場合よりも３倍になった場合には、図８（ｃ）に示すように各ライン周期に含まれる点灯期間の数は３個となり、その長さはａ/３に設定されることになる。
【００５５】
このように画素のアスペクト比に応じて１ライン周期に含まれる点灯期間の数を変更することにより、図８（ｄ）に示すように、画素全体を明るくすることができ、欠陥の見逃しを防ぐことができる。
【００５６】
第２実施形態の変形実施例について説明する。
【００５７】
第２実施形態では、各ライン周期の長さがばらつきがあったとしても常に同じ個数だけ点灯期間が含まれるように構成していたが、ライン周期の長さごとに点灯期間数を変更するものであっても構わない。例えば、搬送機構を所定の速度で定速で動かした時の速度ムラを予め取得しておき、ライン周期のばらつきを予測して、それぞれのライン周期における画素のアスペクト比に適した点灯期間数を予め設定しておくようにしても構わない。
【００５８】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、様々な変形や実施形態の組み合わせを行っても構わない。
【符号の説明】
【００５９】
１００・・・光照射装置
１・・・光照射機構
２１・・・ＰＷＭ制御部
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４・・・ラインセンサカメラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１ラインの撮像が行われる間隔である所定のライン周期を有するとともに、複数の受光素子を一列に並べて構成されたラインセンサカメラに対して相対移動する検査対象を所定の明るさで撮像するために用いられる光照射装置であって、
前記検査対象に光を照射する光照射機構と、
所定のＰＷＭ周期で点灯期間及び消灯期間を交互に繰り返すＰＷＭ制御により、前記光照射機構を所定の明るさに制御するＰＷＭ制御部と、を備え、
各ライン周期に含まれる前記点灯期間が、１期間分又は数期間分であり、
前記ＰＷＭ周期が、前記ライン周期と同期しているとともに、前記受光素子が１ライン周期に撮像する１画素のアスペクト比が大きくなるほど、１ライン周期に含まれる前記点灯期間の数が多くなるように設定されていることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記点灯期間が開始されるタイミングと、前記ラインセンサカメラが撮像を開始するタイミングと、が揃えられている請求項１記載の光照射装置。
【請求項３】
前記受光素子が正方形状のものであり、当該受光素子が１ライン周期に撮像する１画素のアスクペクト比が１：ｎである場合に、１ライン周期に含まれる前記点灯期間の数がｎの少数点以下を切り上げた数となるように前記ＰＷＭ周期が設定される請求項１又は２記載の光照射装置。
【請求項４】
１ライン周期に含まれる前記点灯期間の長さの合計が一定値となるように設定されている請求項１、２又は３記載の光照射装置。
【請求項５】
１ラインの撮像が行われる間隔である所定のライン周期を有するとともに、複数の受光素子を一列に並べて構成されたラインセンサカメラに対して相対移動する検査対象を所定の明るさで撮像するために用いられる光照射装置であり、前記検査対象に光を照射する光照射機構と、所定のＰＷＭ周期で点灯期間及び消灯期間を交互に繰り返すＰＷＭ制御により、前記光照射機構を所定の明るさに制御するＰＷＭ制御部と、を備えた光照射装置の調光方法であって、
各ライン周期に含まれる前記点灯期間を、１期間分又は数期間分とし、
前記ＰＷＭ周期が、前記ライン周期と同期するとともに、前記受光素子が１ライン周期に撮像する１画素のアスペクト比が大きくなるほど、１ライン周期に含まれる前記点灯期間の数が多くなるように設定される設定ステップを備えたことを特徴とする調光方法。
【請求項１】
１ラインの撮像が行われる間隔である所定のライン周期を有するとともに、複数の受光素子を一列に並べて構成されたラインセンサカメラに対して相対移動する検査対象を所定の明るさで撮像するために用いられる光照射装置であって、
前記検査対象に光を照射する光照射機構と、
所定のＰＷＭ周期で点灯期間及び消灯期間を交互に繰り返すＰＷＭ制御により、前記光照射機構を所定の明るさに制御するＰＷＭ制御部と、を備え、
各ライン周期に含まれる前記点灯期間が、１期間分又は数期間分であり、
前記ＰＷＭ周期が、前記ライン周期と同期しているとともに、前記受光素子が１ライン周期に撮像する１画素のアスペクト比が大きくなるほど、１ライン周期に含まれる前記点灯期間の数が多くなるように設定されていることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記点灯期間が開始されるタイミングと、前記ラインセンサカメラが撮像を開始するタイミングと、が揃えられている請求項１記載の光照射装置。
【請求項３】
前記受光素子が正方形状のものであり、当該受光素子が１ライン周期に撮像する１画素のアスクペクト比が１：ｎである場合に、１ライン周期に含まれる前記点灯期間の数がｎの少数点以下を切り上げた数となるように前記ＰＷＭ周期が設定される請求項１又は２記載の光照射装置。
【請求項４】
１ライン周期に含まれる前記点灯期間の長さの合計が一定値となるように設定されている請求項１、２又は３記載の光照射装置。
【請求項５】
１ラインの撮像が行われる間隔である所定のライン周期を有するとともに、複数の受光素子を一列に並べて構成されたラインセンサカメラに対して相対移動する検査対象を所定の明るさで撮像するために用いられる光照射装置であり、前記検査対象に光を照射する光照射機構と、所定のＰＷＭ周期で点灯期間及び消灯期間を交互に繰り返すＰＷＭ制御により、前記光照射機構を所定の明るさに制御するＰＷＭ制御部と、を備えた光照射装置の調光方法であって、
各ライン周期に含まれる前記点灯期間を、１期間分又は数期間分とし、
前記ＰＷＭ周期が、前記ライン周期と同期するとともに、前記受光素子が１ライン周期に撮像する１画素のアスペクト比が大きくなるほど、１ライン周期に含まれる前記点灯期間の数が多くなるように設定される設定ステップを備えたことを特徴とする調光方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２１８８９（Ｐ２０１２−２１８８９Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６０１０７（Ｐ２０１０−１６０１０７）
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（５９６０９９４４６）シーシーエス株式会社 (121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（５９６０９９４４６）シーシーエス株式会社 (121)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]