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公開番号2024021405
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-16
出願番号2022124213
出願日2022-08-03
発明の名称検査装置
出願人株式会社ヴィーネックス
代理人個人
主分類G01N 21/892 20060101AFI20240208BHJP(測定;試験)
要約【課題】従来方式では、異物や欠陥の2次元画像の取得は可能であるが、画素サイズ若しくは、それよりも小さい程度の微小な異物・欠陥の3次元的な形状の取得を可能にする、異物・欠陥検査装置を実現する。
【解決手段】スリット6は、光源1から射出した光が入射し、複数の開口部を有する。第1レンズ7は、スリット6に前側焦点位置が位置するように配置され、スリット6を通過した光を絞り込んで検査対象物W側へとスリット像を導く。受光レンズは、検査対象物を透過又は反射した光を受光する。受光素子アレイ10は、複数の受光素子がアレイ状に配置されることにより構成され、受光レンズを透過した光を受光する。受光素子アレイ10は、1つ又は複数の受光素子により構成される1画素内に、少なくとも1つのスリット像を受光する。
【選択図】図11B

特許請求の範囲【請求項１】
副走査方向に搬送される検査対象物を主走査方向に延びる読取ラインで読み取る検査装置であって、
光源と、
前記光源から射出した光が入射し、複数の開口部を有する第１スリットと、
前記第１スリットに前側焦点位置が位置するように配置され、前記第１スリットを通過した光を絞り込んで検査対象物側へとスリット像を導く第１レンズと、
検査対象物を透過又は反射した光を受光する受光レンズと、
複数の受光素子がアレイ状に配置されることにより構成され、前記受光レンズを透過した光を受光する受光素子アレイとを備え、
前記受光素子アレイは、１つ又は複数の前記受光素子により構成される１画素内に、少なくとも１つの前記スリット像を受光することを特徴とする検査装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第１レンズの後側焦点位置に配置され、前記第１レンズにより絞り込まれた光が入射するアパチャーと、
前記アパチャーに前側焦点位置が位置するように配置され、前記アパチャーを通過した光束を平行光束として、検査対象物の表面或いは内部に位置する後側焦点位置にスリット像を形成する第２レンズとをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記受光素子アレイは、１つ又は複数の前記受光素子により構成される１画素内に、複数の前記スリット像を受光し、
各画素における信号レベルの変化に基づいて、副走査方向に搬送される検査対象物に含まれる画素サイズ以下の異物又は欠陥を検出することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項４】
前記スリット像を走査させる光走査素子をさらに備え、
前記受光素子アレイは、１つ又は複数の前記受光素子により構成される１画素内に、１つの前記スリット像を受光し、
前記光走査素子により前記スリット像を走査させたときの各画素における信号レベルの変化に基づいて、副走査方向に搬送される検査対象物に含まれる画素サイズ以下の異物又は欠陥を検出することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項５】
前記第１スリットは、主走査方向に平行又は直角に延びる矩形開口を有することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項６】
前記第１スリットは、主走査方向に平行又は直角な方向に対し、傾斜した矩形開口を有することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項７】
前記第１スリットは、光軸方向視において互いに直交する複数の矩形開口を有することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項８】
前記光源、前記第１レンズ及び前記受光レンズをそれぞれ複数備え、
少なくとも前記第１レンズを含む照明光学系と、少なくとも前記受光レンズを含む受光光学系とが、複数の前記光源に対応付けて複数組設けられていることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項９】
複数の前記光源は、それぞれ異なる波長を有することを特徴とする請求項８に記載の検査装置。
【請求項１０】
前記受光素子アレイは、複数組の前記照明光学系及び前記受光光学系に対応付けて複数設けられており、
前記受光光学系は、各組別の分光素子を有し、当該分光素子により前記受光素子アレイに各組別の色光を入射させることを特徴とする請求項９に記載の検査装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として印刷物やフィルムなど薄い検査対象物の表面のキズ・欠陥及び透明フィルムの内部のキズ・欠陥を検出する検査装置に関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
紙幣などの真贋を判別する検査機や、業務用複写機や、家庭用プリンタスキャナなどのフラットベットスキャナに用いられてきた密着型光学センサ（以下ＣＩＳと記す）を、印刷物の印刷の出来のチェック、薄物・広幅のフィルム製品の製造工程における表面検査、各種の飲料容器や食品容器及び缶などに貼り付けたラベルの検査などを検査対象物とした所謂面検機に応用することが検討されてきており、一部は製品化されている。
【０００３】
しかしながら、依然としてＳＥＬＦＯＣレンズ（「ＳＥＬＦＯＣ」は登録商標）を応用したＣＩＳでは作動距離（以下Ｗ．Ｄ．と記す）が短く、工程で用いる場面では接触を回避するため、Ｗ．Ｄ．の長いＣＩＳが望まれている。加えて、紙幣等の紙葉類の検査では、被写界深度は比較的浅くとも使用に耐えられたが、前記検査対象物の製造工程では該検査対象物の光軸方向への変動が大きい理由からも被写界深度が深いＣＩＳも強く望まれている。
【０００４】
被写界深度の深いＣＩＳは、特許文献１～７に示されるようにミラー光学系を用いたテレセントリック光学系が代表的である。前記特許文献から、該光学系は非常に複雑であることが分かる。該光学系を製造し、商品として運用する際には、非常な困難を伴う。即ち、製造時には、工程が複雑化し、製造安定性やコストアップが問題となる。また、商品化された後にも、環境の変化や経時変化による複雑な光学系であるが故の光軸の狂いが発生し、従来の簡素な構造のＣＩＳに比べて性能の劣化を生じ易いなどの問題が残る。
【０００５】
そこで、前記テレセントリック光学系を用いず、ガラスや樹脂を用いた屈折系のレンズを用い、Ｗ．Ｄ．や被写界深度を向上させることが考えられる。前記の屈折系の光学系については、特許文献６及び特許文献７に示されるように一定程度の解決策が提案されている。例えば、特許文献６においては、千鳥配置したラインセンサに1個のテレセントリック屈折光学系を離間させて配置し、前記屈折光学系であるレンズを離間配置してアレイ化することにより、被写界深度の深い光学系を実現しようとしている。
【０００６】
また、特許文献７においては、離間したレンズの間に仕切り板を設けることにより、レンズ間のクロストークを防止する方法について検討されている。前記の特許文献６及び特許文献７においては、被写界深度の向上並びにレンズ間のクロストークを防止することは出来るが、通常のテレセントリック屈折光学系は、大型であり、コンパクト化は困難である。また、特許文献７に示されている仕切り板では、読み取り時に欠落画素が発生し、読み取りが不完全となる。更に、レンズが離間することにより発生する1個のレンズが原理的に有するシェーディングの解決策については示されていない。読取ライン方向の所謂リップルの抑制方法についても言及されていない。しかも、現在までに前記の屈折光学系方式は、実現されてもいない。
【０００７】
更に、前記方式と別方式であるラインカメラなどのカメラレンズを用いた検査機は、大型であり、製造現場の広幅の検査対象物に対応させるためには、多くの台数が必要である。そのため、装置全体が非常に大型になり、しかもそのコストも莫大なものとなるため、工場の各工程に配備することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１８－０１９３３４号公報
特開２０１８－１５２７１３号公報
特開２００９－２４４５００号公報
特開２０１８－０１９３３４号公報
特開２０１８－０２２９４８号公報
特開２００９－２４６６２３号公報
特開平５－１４６００号公報
特開２００９－２５９７１１号公報
特開２０１８－１３６２７３号公報
【非特許文献】
【０００９】
金子、藤垣、村田；格子投影法を用いた高さ測定装置における計測精度予測手法の提案；実験力学；Vol１５，No３，２０１５．９，ｐp．２１０－２１６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の問題を解決するために、工場の各工程に対しても導入可能な小型で安価であり、かつ、Ｗ．Ｄ．が長く被写界深度の深い新たな屈折系レンズを受光系のみならず、照明系においても採用することで、特に透明性検査対象物においては、被写界深度の深い光学系を提案する。
（【００１１】以降は省略されています）

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