(57)【要約】  簡素で省スペースでありながらも、連続走行する糸状製品にフォーカスを合わせることが可能な中空糸膜の検査装置を提供するために、長手方向に連続走行する糸状製品を検査する装置であって、糸状製品の走行方向に垂直な方向と撮像軸とが一致するように配置される、レンズおよびカメラから成る撮像手段と、糸状製品の表面に光を照射する投光手段と、糸状製品を挟んで撮像手段と対向する位置に該糸状製品に対して配置される、撮像手段とは反対側の糸状製品表面で反射した光を撮像手段の方向へ導くための光反射手段と、光反射手段と撮像手段との間に配置される、光反射手段で反射した光の光路長を補正する光路長補正手段と、撮像手段によって得られた画像に所定の処理を施す画像処理手段と、を備えた糸状製品の検査装置とする。
2012039298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に連続走行する糸状製品を検査する装置であって、糸状製品の走行方向に垂直な方向と撮像軸とが一致するように配置される、レンズおよびカメラから成る撮像手段と、糸状製品の表面に光を照射する投光手段と、糸状製品を挟んで撮像手段と対向する位置に配置される、撮像手段とは反対側の糸状製品表面で反射した光を撮像手段の方向へ導くための光反射手段と、光反射手段と撮像手段との間に配置される、光反射手段で反射した光の光路長を補正する光路長補正手段と、撮像手段によって得られた画像に所定の処理を施す画像処理手段と、を備えた糸状製品の検査装置。
【請求項２】
前記糸状製品が中空糸膜である、請求項１に記載の糸状製品の検査装置。
【請求項３】
並列して連続走行する複数本の糸状製品を検査する装置であり、前記光反射手段が糸状製品ごとに配され、更に、糸状製品ごとに配された該光反射手段と前記撮像手段との間それぞれに前記光路長補正手段が配されている、請求項１または２に記載の糸状製品の検査装置。
【請求項４】
前記撮像手段を構成するレンズが、テレセントリックレンズである、請求項１〜３のいずれかに記載の糸状製品の検査装置。
【請求項５】
前記撮像手段を構成するカメラがコンタクトイメージセンサーであり、かつ前記撮像手段を構成するレンズが前記コンタクトイメージセンサーの各受光素子の前面に配列されるレンズアレイである、請求項１〜４のいずれかに記載の糸状製品の検査装置。
【請求項６】
前記画像処理手段が、前記光反射手段および前記光路長補正手段の少なくとも一方の汚染の有無を検知するものである、請求項１〜５のいずれかに記載の糸状製品の検査装置。
【請求項７】
前記光反射手段および前記光路長補正手段の少なくとも一方の汚染除去手段を備えている、請求項６に記載の糸状製品の検査装置。
【請求項８】
前記光反射手段の表面が撥液加工されている、請求項１〜７のいずれかに記載の糸状製品の検査装置。
【請求項９】
前記糸状製品の走行方向が、水平面に対して６０〜１２０°の範囲内である、請求項１〜８のいずれかに記載の糸状製品の検査装置。
【請求項１０】
前記光反射手段が液体に浸漬されている、請求項１〜９のいずれかに記載の糸状製品の検査装置。
【請求項１１】
前記投光手段は、前記糸状製品の走行軸と光照射軸との成す角度φが０°≦φ≦２０°となるように配置されている、請求項１〜１０のいずれかに記載の糸状製品の検査装置。
【請求項１２】
前記画像処理手段は、前記撮像手段で取得した画像に基づいて糸状製品の表面における欠点を検出するものである、請求項１〜１１のいずれかに記載の糸状製品の検査装置。
【請求項１３】
前記画像処理手段は、前記撮像手段で取得した撮像画像から糸状製品の外接四角形からなる基準画像を作成し、撮像画像と基準画像とを比較することで欠点を検出するものである、請求項１２に記載の糸状製品の検査装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の検査装置を備えている、糸状製品の製造装置。
【請求項１５】
長手方向に連続走行する糸状製品の表面に光を照射し、糸状製品の一部の表面で反射して所定の方向に向かう光を受光するとともに、該一部の表面とは反対側の表面で反射して前記所定の方向に進行方向を変えた光を、光路長を補正して受光し、受光して得られた撮像画像に基づいて糸状製品の検査を行う、糸状製品の検査方法。
【請求項１６】
前記糸状製品が中空糸膜である、請求項１５に記載の糸状製品の検査方法。
【請求項１７】
前記糸状製品が２本以上並列して連続走行する、請求項１５または１６に記載の糸状製品の検査方法。
【請求項１８】
前記撮像画像から糸状製品の外接四角形からなる基準画像を作成し、前記撮像画像と前記基準画像とを比較することで糸状製品の欠点を検出する、請求項１５〜１７のいずれかに記載の糸状製品の検査方法。
【請求項１９】
請求項１５〜１８のいずれかに記載の方法により糸状製品を検査する工程を含む、糸状製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長手方向に連続走行する糸状製品を、周方向に非検査領域を生じさせることなく検査する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維やファイバ、中空糸膜に代表される糸状製品など（以降、単に糸状製品と記す場合もある）は、過去より色々な分野や用途において利用、活用されてきた。【０００３】
過去において、これら糸状製品の生産には、大量・高速に生産できることやコストダウンが求められてきた。一方で品質に対する要求は強くなかった。しかし、近年では科学技術の発達に伴い、糸状製品を構成部材とする最終製品の高機能化や、これら糸状製品を利用する分野の拡大もあいまって、最終製品の品質を高めるために糸状製品にも高い品質が求められるようになってきた。すなわち、現在では、大量・高速生産や低コスト生産といった過去からの課題に加えて糸状製品自体の高品質化も課題となっている。【０００４】
ここで、高機能な製品に利用され注目を浴びている糸状製品としては、自動車や飛行機の構造部材に利用される炭素繊維や、情報通信社会を支える光ファイバ、また人工透析に不可欠な人工腎臓モジュールに使用される中空糸膜等が挙げられる。同様に高い品質管理が求められる糸状製品としては、下水処理や海水淡水化などの水処理に用いられる中空糸膜も挙げられる。これらは全て糸状製品に生じた欠点（形状不良（つぶれ・扁平・くびれ・膨らみ・凹凸など）、太さ不良（細糸・太糸など）、一部分の欠損・断裂、異物・毛羽の付着、キズ、ささくれ等）が直接、最終製品の品質に影響を及ぼすものである。そのため、かかる糸状製品の品質は厳重に管理されなければならない。【０００５】
より具体的に、例えば中空糸膜は、一般的に高分子を原料として製造されるが、製造の過程で膜が薄くなったり、逆に厚くなったりする場合がある。また、膜表面に異物が付着する場合もある。これら欠点が発生すると、中空糸膜の濾過性能に影響が出る。そこで、欠点が発生した中空糸膜を市場に流出させないために、中空糸膜表面を検査する必要がある。【０００６】
しかしながら、一般的に中空糸膜は、原料を口金によって中空形状に成形した後、様々な処理を施し、最終的に巻き取り機によって巻き取る方式で生産するため、生産中は常に連続走行している。また、大量・高速生産や低コスト生産を実現するために複数本同時に製造されることも一般的である。そのため人間による目視で複数本の中空糸膜の全表面を検査することは、非常に困難である。【０００７】
目視検査が困難であるという問題を解決する方法として、特許文献１の方法がある。特許文献１の方法を、図９を参照して説明する。特許文献１の方法は、走行している中空糸膜１の表面を撮像手段５で撮像し検査する。撮像手段から直接撮像できない部分については、中空糸膜に対して撮像手段と反対側に光反射手段３を設置し、該光反射手段３を介して撮像している。【０００８】
また、対象物体の全表面を撮像する方法として特許文献２の方法がある。特許文献２の方法を、図１０を参照して説明する。対象物体９９の周りに複合プリズム構造５０を配置し、複合プリズム構造を（ａ）（ｂ）（ｃ）の状態に切り替えることで、画像取得手段５１から直接撮像できない面の画像を撮像できるようにしている。対象物体９９の面によって、面から画像取得手段までの距離が異なるが、複合プリズム構造５０のプリズムの屈折率および光進行方向の長さを調整することにより光路長が補正され、どの面においても、面から画像取得手段までの実質的な距離を同じにすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１１４１８７号公報
【特許文献２】特開２００７−１８３４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の方法では、撮像手段５から直接撮像する面までの距離Ａと、光反射手段３を介して撮像する面までの距離Ｂ＋Ｃが異なる。そのため、中空糸膜１の全周表面にフォーカスを合わせて撮像することができず、全周表面において一定の検査性能が得られない。さらに、中空糸膜１の本数が増えると、撮像手段５のレンズの画角の影響で、撮像手段５の視野の中心にある中空糸膜と端部にある中空糸膜とで見え方が異なる。そのため、視野内の位置によらず中空糸膜表面を適切に撮像できるようにするためには、中空糸膜ごとに光反射手段３の位置や角度を調整する必要があり、装置構成が複雑になるという問題を有していた。【００１１】
また、特許文献２の方法では、検査対象の撮像面に合わせて専用の切替位置（ａ）（ｂ）（ｃ）を選択する必要があり、同時期に複数の撮像面を撮像することはできない。そのため、連続走行する中空糸膜に対しては、非検査領域を生じさせることになる。更には複数の中空糸膜を検査しようとした場合、複合プリズム構造を中空糸膜の本数分設置する必要があり、大きなスペースが必要で、コストが高くなる、という問題をも有していた。【００１２】
加えて、中空糸膜は、製造中に乾燥して濾過能力が低下するのを防ぐために、中空糸膜自体が常に製造用の液体を含んだ状態で製造されるのが一般的である。一方、特許文献１、２の両者とも、無駄に装置が巨大化するのを防ぐためには、光学部材（光反射手段３や複合プリズム５０）を中空糸膜の近傍に配することが必要となる。しかしながら、光学部材を中空糸膜近傍に寄せれば寄せるほど、常に液体を含んだままで製造される中空糸膜から発せられる液体の飛沫や、中空糸膜の周りの湿度が高まることによって生じる局所的な結露によって、光学部材が汚染され易くなり、検査精度が低下しやすい。【００１３】
本発明は、前記従来の問題を解決するもので、連続走行する糸状製品の全周表面を、周方向に非検査領域を生じさせることなく検査可能としつつ、２本以上の中空糸膜を同時に製造する場合には複雑化、大型化を防ぐことが可能な、糸状製品の検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、以下の（１）〜（１９）のいずれかの構成を特徴とするものである。
（１）  長手方向に連続走行する糸状製品を検査する装置であって、糸状製品の走行方向に垂直な方向と撮像軸とが一致するように配置される、レンズおよびカメラから成る撮像手段と、糸状製品の表面に光を照射する投光手段と、糸状製品を挟んで撮像手段と対向する位置に配置される、撮像手段とは反対側の糸状製品表面で反射した光を撮像手段の方向へ導くための光反射手段と、光反射手段と撮像手段との間に配置される、光反射手段で反射した光の光路長を補正する光路長補正手段と、撮像手段によって得られた画像に所定の処理を施す画像処理手段と、を備えた糸状製品の検査装置。
（２）  前記糸状製品が中空糸膜である、前記（１）に記載の糸状製品の検査装置。
（３）  並列して連続走行する複数本の糸状製品を検査する装置であり、前記光反射手段が糸状製品ごとに配され、更に、糸状製品ごとに配された該光反射手段と前記撮像手段との間それぞれに前記光路長補正手段が配されている、前記（１）または（２）に記載の糸状製品の検査装置。
（４）  前記撮像手段を構成するレンズが、テレセントリックレンズである、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の糸状製品の検査装置。
（５）  前記撮像手段を構成するカメラがコンタクトイメージセンサーであり、かつ前記撮像手段を構成するレンズが前記コンタクトイメージセンサーの各受光素子の前面に配列されるレンズアレイである、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の糸状製品の検査装置。
（６）  前記画像処理手段が、前記光反射手段および前記光路長補正手段の少なくとも一方の汚染の有無を検知するものである、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の糸状製品の検査装置。
（７）  前記光反射手段および前記光路長補正手段の少なくとも一方の汚染除去手段を備えている、前記（６）に記載の糸状製品の検査装置。
（８）  前記光反射手段の表面が撥液加工されている、前記（１）〜（７）のいずれかに記載の糸状製品の検査装置。
（９）  前記糸状製品の走行方向が、水平面に対して６０〜１２０°の範囲内である、前記（１）〜（８）のいずれかに記載の糸状製品の検査装置。
（１０）  前記光反射手段が液体に浸漬されている、前記（１）〜（９）のいずれかに記載の糸状製品の検査装置。
（１１）  前記投光手段は、前記糸状製品の走行軸と光照射軸との成す角度φが０°≦φ≦２０°となるように配置されている、前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の糸状製品の検査装置。
（１２）  前記画像処理手段は、前記撮像手段で取得した画像に基づいて糸状製品の表面における欠点を検出するものである、前記（１）〜（１１）のいずれかに記載の糸状製品の検査装置。
（１３）  前記画像処理手段は、前記撮像手段で取得した撮像画像から糸状製品の外接四角形からなる基準画像を作成し、撮像画像と基準画像とを比較することで欠点を検出するものである、前記（１２）に記載の糸状製品の検査装置。
（１４）  前記（１）〜（１３）のいずれかに記載の検査装置を備えている、糸状製品の製造装置。
（１５）  長手方向に連続走行する糸状製品の表面に光を照射し、糸状製品の一部の表面で反射して所定の方向に向かう光を受光するとともに、該一部の表面とは反対側の表面で反射して前記所定の方向に進行方向を変えた光を、光路長を補正して受光し、受光して得られた撮像画像に基づいて糸状製品の検査を行う、糸状製品の検査方法。
（１６）  前記糸状製品が中空糸膜である、前記（１５）に記載の糸状製品の検査方法。
（１７）  前記糸状製品が２本以上並列して連続走行する、前記（１５）または（１６）に記載の糸状製品の検査方法。
（１８）  前記撮像画像から糸状製品の外接四角形からなる基準画像を作成し、前記撮像画像と前記基準画像とを比較することで糸状製品の欠点を検出する、前記（１５）〜（１７）のいずれかに記載の糸状製品の検査方法。
（１９）  前記（１５）〜（１８）のいずれかに記載の方法により糸状製品を検査する工程を含む、糸状製品の製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、光反射手段と光路長補正手段を用いることにより円柱体表面全周を撮像することができるので、中空糸膜をはじめとする糸状製品などの円柱体の検査を高精度で行うことができる。特に、糸状製品１本ごとに光反射手段と光路長補正手段を設けることにより、糸状製品全表面にフォーカスが合った画像を得ることができる。そのため、１台のカメラで複数本の糸状製品を周方向全表面に対して非検査領域を生じさせることなく同時に高い精度で検査し、例えば該糸状製品表面に存在する、カメラ分解能の２倍程度の微小な欠点も、検出することが可能となる。また、本発明の装置構成によれば省スペース化が可能であるため、複数本の糸状製品が狭い間隔で並んで走行しているような製造ラインへの適用も可能である。更には、中空糸膜のような湿潤状態で製造される検査対象に適用することで光学部材が汚染されてしまった場合にも、その汚染を早期に発見して対処することにより、正常に検査が行われなかった部分を極小化することが可能となる。また、光反射手段の表面を撥水加工したり光反射手段を水に浸漬したり、さらに糸状製品を水平面に対して６０°〜１２０°の範囲で立てて連続走行する場合には、検査環境が汚染されること自体を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の別の実施の形態を示す概略図である。
【図３】中空糸膜表面で反射した光の進む様子を示す図である。
【図４】中空糸膜表面で反射した光の光路長を補正する原理を説明する図である。
【図５】中空糸膜表面を撮像した画像を示す図である。
【図６】中空糸膜に照射する光の方向を示す図である。
【図７】中空糸膜表面の凸欠点を検出するアルゴリズムを示す図である。
【図８】中空糸膜表面の凹欠点を検出するアルゴリズムを示す図である。
【図９】特許文献１に記載の発明の概略図である。
【図１０】特許文献２に記載の発明の概略図である。
【図１１】本発明における装置で撮像した中空糸膜の画像である。
【図１２】図１１の中空糸膜の画像を処理することにより得た、中空糸膜表面の欠点部を示す画像である。
【図１３】中空糸膜表面で反射した光の進む様子を示す図である（光反射手段が汚染された場合）。
【図１４】中空糸膜表面を撮像した画像を示す図である（光反射手段が汚染された場合）。
【図１５】光反射手段と光路長補正手段の汚染を除去する手法を説明する図である。
【図１６】光学系を縦置きに設置した態様を示す図である。
【図１７】光反射手段を液体に浸漬させた態様を示す図である。
【図１８】中空糸膜表面の異物欠点を検出するアルゴリズムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、中空糸膜を一例に図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の装置の第１の実施形態を示すものである。
【００１９】
図１において、１は被検査体である中空糸膜（糸状製品）、２は投光手段、３は光反射手段、４は光路長補正手段、５は撮像手段、８は画像処理手段である。
【００２０】
検査対象としての中空糸膜１は、他の糸状製品と同様に、実質的に円柱状であり、図１の例では複数本が並んで長手方向に走行するように配置されている。なお、本発明においては、１本の糸状製品だけを検査してもよい。
【００２１】
中空糸膜の材質としては、例えば、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリアミド系、ポリイミド系、セルロース系、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリメタクリル酸系、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルケトン系等の有機系高分子、及び、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリコンカーバイト等のセラミックスが挙げられる。
【００２２】
また、本発明は、限外濾過膜、精密濾過膜、気体分離膜、パーベーパレーション膜、透析膜等として採用される中空糸膜のいずれの検査にも適用できる。さらに、本発明における検査対象としては、上記したような水処理や人工腎臓に用いられる中空糸膜に限定されない。衣料用繊維、炭素繊維、光ファイバ、鋼線、医療用カテーテル等、実質的に円柱状もしくは管状の構造をもつ糸状製品であれば、いかなるものをも検査対象とすることができる。
【００２３】
光反射手段３は、図３に示すように、撮像手段とは中空糸膜１を挟んで反対側に、１つの中空糸膜１につき２つずつ配置されている。各光反射手段３は、鏡面が中空糸膜１の走行方向と平行になるように、かつ、投光手段２から中空糸膜１に照射された光の中で、光反射手段の反射面の法線方向に対して角度θで入射した光が反射して撮像軸に平行な方向に向かうように、配置されている。なお、この２つの光反射手段３は、実質的に２方向の光をそれぞれ反射できるように、２つの平面を有していれば１つの部材からなるものであってもよく、それが中空糸膜ごとに配されていればよい。
【００２４】
光路長補正手段４は各中空糸膜に対して２つずつ配置されている。それら２つの光路長補正手段４は、光反射手段３の各反射面と撮像手段５との間それぞれに、互いに中空糸膜１の直径以上の間隔を空けて配置されている。このように配置することにより、撮像手段で、光路長補正手段を通過した光、すなわち中空糸膜１の撮像手段とは反対側の面と、中空糸膜１の撮像手段側の面とを同時に撮像することができる。光路長補正手段４の材質としてはＢＫ７や合成石英などを用いることができる。
【００２５】
投光手段２は、中空糸膜１の、光反射手段３と光路長補正手段４との間を走行している部分に、光を照射するように配置されている。複数の中空糸膜１が走行している幅全体を照射するように配置することが好ましい。投光手段２としては、特に限定されないが、ＬＥＤや蛍光灯、ハロゲンやメタルハライド光を伝送ロッドや光ファイバから出射するものなどを用いることができる。
【００２６】
さらに、投光手段は、図６に示すように、中空糸膜の走行軸と投光手段による光照射軸との成す角（すなわち劣角）φが、０°≦φ≦２０°となるように配置されることが好ましい。したがって、図１に示すように複数本の中空糸膜を検査する場合は、各中空糸膜１の走行軸を含む平面に対して０°≦φ≦２０°の角度φで光を照射できるように、投光手段２を配置することが好ましい。こうすることにより、中空糸膜表面の凹凸欠点を高精度で検出することができる。
【００２７】
また、図１では投光手段２が１つだけ設けられているが、中空糸膜１に対して反対面側から照射するように複数配置することもできる。
【００２８】
撮像手段５は、カメラ６とレンズ７で構成されており、中空糸膜１から光路長補正手段４よりもさらに離れる位置に、かつ、図３に示すように中空糸膜１の表面からの直接光１０ｂ（正面画像を形成する光）、および中空糸膜１から光反射手段３、光路長補正手段４を経由した光１０ａ、１０ｃ（側面画像を形成する光）を受光するように配置される。カメラ６には、受光素子が１次元に配列されたラインセンサカメラや、受光素子を２次元に配列したエリアセンサカメラを用いることができる。また、モノクロ、カラーのいずれのカメラであってもよい。撮像手段５は、カメラの視野幅方向が、複数の中空糸膜１の走行方向と垂直な方向と平行になるように配置される。また、撮像手段５の撮像面が複数の中空糸膜１の走行面と平行になるように配置される。
【００２９】
中空糸膜１の本数が少ない場合、レンズ７には一般的な汎用カメラ用レンズを用いることができる。この場合、カメラ６の撮像視野の中央部分に全ての中空糸膜１が撮像されるように撮像手段５を配置することが好ましい。中央部分に配置することによって、ほぼ垂直な光を受光することができるのでレンズの画角の影響をほとんど受けない。
【００３０】
検査範囲が広い場合は、テレセントリックレンズを用いることが好ましい。テレセントリックレンズを用いることにより、撮像手段の撮像軸に対して平行に入射する光のみ受光でき、その結果、それぞれの中空糸膜について、撮像手段側の面の画像（１つの正面画像）と、撮像手段に対して反対側の面の画像（２つの側面画像）との、合計３つの面の画像が得られる。しかも全ての中空糸膜について、正面画像と側面画像は、中空糸膜の円周方向に関して同じ大きさの範囲を撮像した画像となる。すなわち、例えば、中空糸膜断面のカメラ側頂点を０°（３６０°）、カメラ反対側頂点を１８０°とした場合、正面画像は中空糸膜の−６０°（３００°）〜６０°の範囲を撮像したものとなり、側面画像は、一方が、中空糸膜の６０°〜１８０°の範囲を撮像したもの、もう一方が中空糸膜の１８０°〜３００°の範囲を撮像したものとなる。
【００３１】
図１に示す検査装置は、撮像手段が撮像した画像信号に基づいて中空糸膜を検査する画像処理手段８を有する。つまり撮像手段５の出力信号は、画像処理手段８に入力される。撮像手段５からは、撮像手段５が受光した光量に応じたアナログまたはデジタル信号が出力され、アナログ信号が出力される場合は、画像処理手段８内でデジタル信号に変換される。画像処理手段８は、デジタル信号を画像処理し、画像処理結果に基づいて例えば後述するように中空糸膜１の表面を検査する。
【００３２】
次に、中空糸膜１を検査する原理について説明する。
【００３３】
中空糸膜１に投光手段２から光を照射すると、中空糸膜１で光が反射する。図３に示すように、中空糸膜１で反射した光のうち、直接、撮像手段５へ向かう光１０ｂ（正面画像を形成する光）と、光反射手段３で反射し、光路長補正手段４を透過して撮像手段５へ向かう光１０ａ、１０ｃ（側面画像を形成する光）が撮像手段５へ入射する。
【００３４】
図３に示すように、光路長を比べると、１０ｂより１０ａ、１０ｃの方が長い。この場合、撮像手段５のレンズ７のフォーカスを正面画像に合わすと側面画像のフォーカスが合わず、逆に、レンズ７のフォーカスを側面画像に合わすと正面画像のフォーカスが合わず、中空糸膜１の表面全周にフォーカスが合った画像が得られず、中空糸膜１の表面を高精度に検査することができない。
【００３５】
ここで、正面画像の光路を挟む２つの光路（側面画像の光路）に、図３、図４に示すように、長さＬ、屈折率ｎの光路長補正手段４を配置すると、光路長補正手段を透過する光の光路長ｄが、見かけ上、短くなる。なお
ｄ＝Ｌ／ｎ
である。したがって、
ａ＝ｂ＋Ｌ／ｎ＋ｃ
となるように、光路長補正手段４の長さＬと屈折率ｎを設計することによって、撮像手段５から正面画像、側面画像それぞれまでの実質的な距離が同じになり、中空糸膜１の表面全周にフォーカスが合った画像を撮像することができる。
【００３６】
なお、ａは中空糸膜１の表面と光路長補正手段４の撮像手段側の面との距離、ｂは中空糸膜１の表面と光反射手段３の反射面との距離、ｃは光反射手段３の反射面と光路長補正手段４の光反射手段側の面との距離である。
【００３７】
上記のように、中空糸膜毎の側面画像の光路それぞれに光反射手段３とともに適切な長さＬ、屈折率ｎの光路長補正手段４を配置して中空糸膜１を撮像すると、図５に示すように、１本の中空糸膜につき３本の帯状の画像を得ることができる。図５における３本の白色帯状部のうち中央が正面画像、両端の２つの帯が側面画像であり、それぞれ、中空糸膜表面の約１２０°を撮像している。中空糸膜１が複数本の場合、３本の帯のセットが中空糸膜１の本数分だけ並んだ画像が得られる。なお、図５は２本の中空糸膜を撮像した画像である。
【００３８】
次に、撮像画像に基づく画像処理について、例えば中空糸膜表面の欠点を検出する場合を例に説明する。
【００３９】
例えば中空糸膜１の直径が局所的に大きくなっている場合、該中空糸膜を上記装置で撮像すると図７（ａ）に示すような画像が得られる。得られた画像について、まず、図７（ｂ）に示すように、各白色帯状部の外接四角形を作成し、図７（ｃ）に示すように、外接四角形を白色に塗りつぶす。次に図７（ｄ）に示すように、各白色帯状部の外接四角形を白色に塗りつぶした画像（ｃ）と撮像画像（ａ）との差分画像（ｄ）を作成する。中空糸膜１に表面凸欠点が無い場合、（ｃ）と（ａ）は同じ画像になるので、差分画像には何も残らない。凸欠点があると、（ｄ）に示すように、線状の領域が残る。この線状の領域を検知することにより、凸欠点を検出する。
【００４０】
一方、中空糸膜１の直径が局所的に小さくなった「くびれ」欠点を検出する方法について説明する。
【００４１】
例えば中空糸膜１の直径が局所的にくびれている場合、該中空糸膜を上記装置で撮像すると、図８（ａ）に示すような画像が得られる。得られた画像について、まず、図８（ｂ）に示すように、各白色帯状画像の外接四角形を作成し、図８（ｃ）に示すように、外接四角形を白色に塗りつぶす。次に図８（ｄ）に示すように、各白色帯状部の外接四角形を白色に塗りつぶした画像（ｃ）と撮像画像（ａ）の差分画像を作成する。中空糸膜１にくびれ欠点が無い場合、（ｃ）と（ａ）は同じ画像になるので、差分画像には何も残らない。くびれ欠点があると、（ｄ）に示すように、扇形の領域が残る。この扇形の領域を検知することにより、くびれ欠点を検出する。
【００４２】
更に、中空糸膜１の表面に光反射率の低い物質が付着している「異物」欠点を検出する方法について説明する。
【００４３】
例えば中空糸膜１の表面に異物が存在する場合、該中空糸膜を上記装置で撮像すると、図１８（ａ）に示すような画像が得られる。得られた画像について、まず、図８（ｂ）に示すように、各白色帯状画像の外接四角形を作成し、図８（ｃ）に示すように、外接四角形を白色に塗りつぶす。次に図８（ｄ）に示すように、各白色帯状部の外接四角形を白色に塗りつぶした画像（ｃ）と撮像画像（ａ）の差分画像を作成する。中空糸膜１に異物欠点が無い場合、（ｃ）と（ａ）は同じ画像になるので、差分画像には何も残らない。異物欠点があると、（ｄ）に示すように、スポット状の領域が残る。このスポット状の領域を検知することにより、異物欠点を検出する。
【００４４】
なお、例として凸欠点、くびれ欠点、異物欠点の検出方法について説明したが、他の欠点についても撮像画像に基づいて同様に検出することが可能である。
【００４５】
以上のようにして欠点を検出した場合、例えば、当該欠点を含む糸を一定長切断除去すればよい。また、本発明の装置が製造ラインに適用されているのであれば、欠点を切断除去するだけでなく、検査結果に基づいて常に製造条件を制御することが好ましい。これにより、欠点自体の発生を抑えることができる。
【００４６】
そして、本発明は、上記のような欠点検出以外の用途にも適用することができる。例えば、上記画像処理において得られる外接四角形の幅を測定することにより、中空糸膜の外径を測定することができるので、中空糸膜径の管理に使用することができる。
【００４７】
（実施の形態２）
図２に示すように、撮像手段５としてはコンタクトイメージングセンサ５ａを用いることもできる。コンタクトイメージングセンサとは、コピー機やＦＡＸの受光素子として用いられている、受光素子を線状に配置したセンサであり、受光素子の前面にレンズアレイが配置されており、線状の画像を撮像することができる。コンタクトイメージングセンサを用いることにより、撮像手段５を大幅に小型化することができる。
【００４８】
なお、その他の構成は実施の形態１と同様にすることができる。
【００４９】
（実施の形態３）
上記したとおり、特に中空糸膜の製造においては、中空糸膜自体が常に液体を含んだ状態で製造されるのが一般的である。このように液体を含んだ中空糸膜を光反射手段３および光路長補正手段４で構成される狭い空間に通すと、中空糸膜から蒸発した液体による結露や中空糸膜に含まれる液体の飛沫によって、光反射手段３や光路長補正手段４が汚染されることがある。すなわち図１３に示すように、光反射手段３や光路長補正手段４の表面が結露による液膜１１や飛沫付着による液滴１２ａによって汚染されることがある。
【００５０】
このように反射手段３や光路長補正手段４が汚染されると、光軸に予期しない変化が生じ、適正な検査が行えない。具体的には、例えば光反射手段３の表面に結露による液膜１１が存在すると、光が液膜１１を通過・反射する際に光軸に変化が生じる。すると本来、中空糸膜上の１点が発した光は撮像手段５の受光素子の１点に受光されるべきだが、図１３の１０ａ’のように撮像手段５の複数の受光素子で受光されることとなり、図１４の像１３のようにエッジがぼやけた画像となる。
【００５１】
また光反射手段３の表面に飛沫が付着して形成された液滴１２ａが存在する場合にも、上記と同様に光の屈折現象が生じる。例えば中空糸膜のエッジに注目すると、本来、１０ｃ’が中空糸膜１のエッジからの光として撮像手段５の受光素子に受光されるが、液滴１２ａでの屈折作用によって１０ｃ’は中空糸膜のエッジからの光を受光素子に受光させることができない。一方で１０ｃ’’は、本来、中空糸膜からの光を受光素子に受光させるものではないが、液滴１２ａでの屈折作用によって中空糸膜のエッジから発した光として受光素子に導かれることとなる。これらの現象によって図１４の像１４のように、中空糸膜の像の内部に暗部が存在し、その外側にまた明部が存在するような画像となる（エッジの２重化と称す）。
【００５２】
そこで画像処理手段８による検査処理を実行するに先立ち、まずはその検査対象画像から光反射手段３や光路長補正手段４が汚染されていないかどうかを自動で判別することが好ましい。具体的には、画像処理手段８において、画像における中空糸膜像のエッジ部分に注目し、そのエッジのぼやけもしくはエッジの２重化を検出することで、光反射手段３の汚染を検知する。なお例としては光反射手段３の汚染を挙げたが、光路長補正手段４の汚染についても同様の処理手法によって自動検知することが可能である。
【００５３】
上記手法により、検査処理の前に光反射手段３もしくは光路長補正手段４に汚染があると判断した場合には、そのタイミングでの検査処理は行わず、検査結果としては「光学系汚れ」として記録し、図示しない発報装置にて作業者へ光反射手段３もしくは光路長補正手段４の汚染を通知する。作業者はこの通知を持って汚染の除去、清掃を行うことで正常な状態に復帰する。
【００５４】
なお、その他の構成は実施の形態１または２と同様にすることができる。
【００５５】
（実施の形態４）
実施の形態３に示した通り、光反射手段３もしくは光路長補正手段４の汚染を自動で検知できると不正な検査を実施することは避けられるが、一方で、その汚染が作業者によって除去されるまでは正常な検査が実行できないことになる。よってこれらの汚染が作業者の手によることなく、汚染された直後に自動で速やかに除去されることが好ましい。
【００５６】
自動洗浄の具体的な手法の例を図１５に示す。まず第１の方法として、振動子１５ａ、１５ｂを光反射手段３および光路長補正手段４に取り付ける。検査実行中、この振動子１５ａ、１５ｂを撮像手段５の画像が乱れない程度の移動距離で高速振動させることにより、液滴１２ｂ、１２ｃを速やかに光反射手段３および光路長補正手段４から除去する。
【００５７】
第２の方法として、ヒーター１６ａ、１６ｂを光反射手段３および光路長補正手段４に取り付ける。検査実行中、ヒーター１６ａ、１６ｂによって光反射手段３および光路長補正手段４を暖めることにより、液滴１２ｂ、１２ｃを蒸発させるとともに、光反射手段３および光路長補正手段４の結露を防止する。
【００５８】
第３の方法として、光反射手段３と光路長補正手段４で構成される空間に、エアブロワ１７によって温風１７ａを吹き込む。この温風１７ａによって液滴１２ｂ、１２ｃを吹き飛ばすとともに、光反射手段３および光路長補正手段４を暖めて結露を防止する。
【００５９】
第４の方法として、光反射手段３および光路長補正手段４の表面に撥液コーティング１８ａ、１８ｂを施す。この撥液コーティングが、汚染溶液に対して撥液効果を発揮しつつ、光反射手段３および光路長補正手段４に振動や風等のわずかな外力が加わることによって、液滴１２ｂ、１２ｃを除去する。なお第４の方法においては、撥液コーティング１８ａ、１８ｂを施すことによって光学系に光路長の変化が生じるため、撥液コーティング材料の屈折率および厚みをもって光路長補正手段４の調整を行う必要がある。
【００６０】
以上４つの方法は、中空糸膜に含まれる液体の飛沫が光反射手段３や光路長補正手段４に付着してできる液滴を除去もしくは防止する方法として述べてきたが、結露によって生じる液膜に対しても有効に作用する。また、第１から第４の方法はそれぞれ独立に施す必要はなく、これらを組み合わせることで更に汚染除去効果を高められるものである。更には汚染の自動除去の方法は上記した第１から第４の方法にこだわるものではなく、光軸を乱すことなく、もしくは乱した光軸を補正する手段を備えつつ、光反射手段３および光路長補正手段４から汚染を除去するものであればよい。そして、このような汚染除去のための構成は、光反射手段３および光路長補正手段４の一方だけに設けてもよい。
【００６１】
なお、実施の形態４において上記した以外の構成は、実施の形態１〜３のいずれかと同様にすることができる。
【００６２】
（実施の形態５）
中空糸膜を検査対象とする場合、光反射手段３や光路長補正手段４の汚染を防ぐという観点からは、図１６に示すように中空糸膜１を水平面に対して実質的に垂直に走行させ、それを受けて光学系全体を縦置きにすることも効果的である。中空糸膜１に含まれる液体の飛沫は重力に従って鉛直方向下向きに落下するため、中空糸膜１を挟み込むように設置される光反射手段３や光路長補正手段４に該飛沫が留まって汚染することを防止できる。
【００６３】
なお、実質的に垂直とは、水平面に対して６０〜１２０°の範囲内のことをいう。そして、中空糸膜は、上方から下方に走行しても、下方から上方に走行してもかまわない。
【００６４】
また、実施の形態５において上記した以外の構成は、実施の形態１〜４のいずれかと同様にすることができる。
【００６５】
（実施の形態６）
中空糸膜を検査対象とする場合、図１７に示すように、液体槽１９に満たした液体２０に光反射手段３を浸漬させることも効果的である。光反射手段３が液体内に存在すると、該光反射手段３が中空糸膜１に起因する飛沫や結露によって汚染されにくくなる。ただし検査光も液体中を透過、屈折するため、光路長補正手段４’にて該液体も考慮して光路長を適切に補正することが必要となる。
【００６６】
なお、実施の形態６において上記した以外の構成は、実施の形態１〜５のいずれかと同様にすることができる。
【００６７】
（実施の形態７）
本発明においては、実施の形態１〜６に説明したような検査装置を中空糸膜の製造装置に組み込んで、中空糸膜の製造ライン内で、得られた中空糸膜の検査をすることも可能である。
【００６８】
中空糸膜の製造装置としては、一般的に、原料投入装置、原料を溶解あるいは貯蔵するための槽、原料を成形手段へ導くための送液装置（配管、ポンプ）、原料を中空形状に成形するための口金、原料を凝固させるための凝固浴、中空糸膜の長手方向移動手段としての回転ロール、中空糸膜を洗浄するための水を貯留した洗浄浴、完成した中空糸膜の巻取装置としてのカセ巻機、がこの順序で配されるが、これに上記した検査装置を組み込めばよい。検査装置は、例えば巻取装置の直前に配される。
【００６９】
かかる製造装置において、原料は、口金によって中空形状に成形され、凝固浴にて凝固して中空糸膜として巻き取られるが、凝固浴を通過した中空糸膜を巻き取る前に検査し、欠点の有無を判断する。また、必要に応じて製造条件を制御することも好ましい。
【００７０】
なお、上記した態様はインラインで中空糸膜の検査を行う態様であるが、凝固浴を通過した中空糸膜を一旦巻き取り、その後、再度巻き出して上記検査装置にて検査をしてもよい。
【実施例】
【００７１】
＜実施例１＞
図１に示す検査装置で、１０ｍ／ｍｉｎで走行している５本の中空糸膜（直径１．５ｍｍ）の表面を検査した。【００７２】
撮像手段５には、受光素子サイズが７μｍで素子数が４０９６個１列に配置されているラインセンサカメラと、倍率が０．２５倍のテレセントリックレンズを用いた。投光手段２には、光ファイバを線状に配置した機器を使用し、図６に示すように中空糸膜１の走行方向に対してφ＝１０°となるように投光手段を配置した。【００７３】
なお、図４に示す各部材の距離は、ａ＝１６．５ｍｍ、ｂ＝２．５ｍｍ、ｃ＝４．５ｍｍ、Ｌ＝１４．５ｍｍであった。また、光路長補正手段４には、材質ＢＫ７、屈折率ｎ＝１．５１６３のものを用い、ｄ＝Ｌ／ｎ＝９．５６ｍｍとなった。光反射手段は反射面が鏡のものを用いた。【００７４】
その結果、ｂ＋ｃ＋ｄ＝１６．５６ｍｍとなり、ａと０．０６ｍｍの差となる。０．０６ｍｍは充分にレンズの被写界深度内であり、図１１に示すように、全周表面にフォーカスが合った画像を得ることができた。【００７５】
さらに、図１１に示す撮像画像に対して、図７、図８に示したように外接四角形を作成し、該外接四角形と撮像画像との差分画像を作成する画像処理を施した結果、図１２に示すように、欠点部分を抽出することができた。【００７６】
一方、光路長補正手段を設けない以外は同様にして中空糸膜の表面を検査しようとしたところ、ｂ＋ｃ＋Ｌ＝２１．５ｍｍとなり、ａと５ｍｍの差があるためレンズの被写界深度を越え、全周表面にフォーカスが合った画像が得られなかった。【００７７】
＜実施例２＞
中空糸膜の品質に影響を与えないよう３０℃に調整した温風をエアブロワから光反射手段３の表面に向けて吹き付けた以外は実施例１と同様に検査を行った。その結果、結露の発生を防止でき、また中空糸膜に含まれる液体の飛沫が光反射手段に付着した際にもこれを速やかに排除することが可能であった。
【符号の説明】
【００７８】
１    中空糸膜
２    投光手段
３    光反射手段
４    光路長補正手段
４’  光路長補正手段
５    撮像手段
６    カメラ
７    レンズ
８    画像処理手段
１０ａ  中空糸膜表面の一方の側面から撮像手段へ向かう光
１０ａ’  中空糸膜表面の一方の側面から撮像手段へ向かう光（光反射手段上の液膜で屈折している光）
１０ｂ  円柱体表面の正面から撮像手段へ向かう光
１０ｃ  中空糸膜表面の他方の側面から撮像手段へ向かう光
１０ｃ’  中空糸膜表面の他方の側面の外側の領域から撮像手段へ向かう光（光反射手段上の液滴で屈折している光）
１０ｃ’’ 中空糸膜表面の他の側面から撮像手段へ向かう光（光反射手段上の液滴で屈折している光）
１１      結露による液膜
１２ａ    液滴
１２ｂ    液滴
１２ｃ    液滴
１３      エッジがぼやけた糸状製品の像
１４      エッジが２重化した糸状製品の像
１５ａ    振動子
１５ｂ    振動子
１６ａ    ヒーター
１６ｂ    ヒーター
１７      エアブロワ
１７ａ    温風
１８ａ    撥液コーティング
１８ｂ    撥液コーティング
１９      液体槽
２０      液体
５０    複合プリズム構造
５１    画像取得手段
９９    対象物体
【図１】
2012039298.tif 000003
【図２】
2012039298.tif 000004
【図３】
2012039298.tif 000005
【図４】
2012039298.tif 000006
【図５】
2012039298.tif 000007
【図６】
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【図７】
2012039298.tif 000009
【図８】
2012039298.tif 000010
【図９】
2012039298.tif 000011
【図１０】
2012039298.tif 000012
【図１３】
2012039298.tif 000013
【図１５】
2012039298.tif 000014
【図１６】
2012039298.tif 000015
【図１７】
2012039298.tif 000016
【図１８】
2012039298.tif 000017
【図１１】
2012039298.tif 000018
【図１２】
2012039298.tif 000019
【図１４】
2012039298.tif 000020
【国際調査報告】
2012039298.tif 000021
2012039298.tif 000022
2012039298.tif 000023
2012039298.tif 000024