(57)【要約】【課題】複数の照明方法による検査を、より簡単な構成で実現する。【解決手段】検査装置は、駆動装置によって第１の方向に搬送されるシート状の対象物を検査する。前記検査装置は、前記対象物が静止している場合に、前記対象物における同一の部分を光で照射するように配置された複数の光源と、前記第１の方向に交差する第２の方向に配列された複数の光検出セルを含むリニアイメージセンサであって、前記対象物における前記光で照射された部分を一定時間ごとに撮像するリニアイメージセンサと、前記複数の光源を制御する制御回路であって、前記駆動装置が前記対象物を搬送している状態で、前記リニアイメージセンサによる撮像のタイミングに同期して、前記複数の光源を順に点灯させる制御回路とを備える。【選択図】図１０
2019117104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動装置によって第１の方向に搬送されるシート状の対象物を検査する検査装置であって、
前記対象物が静止している場合に、前記対象物における同一の部分を光で照射するように配置された複数の光源と、
前記第１の方向に交差する第２の方向に配列された複数の光検出セルを含むリニアイメージセンサであって、前記対象物における前記光で照射された部分を一定時間ごとに撮像するリニアイメージセンサと、
前記複数の光源を制御する制御回路であって、前記駆動装置が前記対象物を搬送している状態で、前記リニアイメージセンサによる撮像のタイミングに同期して、前記複数の光源を順に点灯させる制御回路と、
を備える検査装置。
【請求項２】
前記リニアイメージセンサは、前記複数の光検出セルによって検出された光の量に応じた一次元画像信号を前記一定時間ごとに出力し、
前記リニアイメージセンサから出力された複数の一次元画像信号から、前記複数の光源からの光にそれぞれ基づく複数の２次元画像信号を生成する信号処理回路をさらに備える、
請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記リニアイメージセンサは、コンタクトイメージセンサである、請求項１または２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記複数の光源は、
前記対象物から見て前記リニアイメージセンサの側から前記対象物に光を入射させ、前記対象物によって反射した光を前記リニアイメージセンサに入射させる第１の光源と、
前記対象物から見て前記リニアイメージセンサの側の反対側から前記対象物に光を入射させ、前記対象物を透過した光を前記リニアイメージセンサに入射させる第２の光源と、
を含む、請求項１から３のいずれかに記載の検査装置。
【請求項５】
前記複数の光源は、
前記対象物から見て前記リニアイメージセンサの側から前記対象物に垂直に光を入射させ、前記対象物によって反射した光を前記リニアイメージセンサに入射させる第１の光源と、
前記対象物から見て前記リニアイメージセンサの側から前記対象物に斜めに光を入射させ、前記対象物によって反射した光を前記リニアイメージセンサに入射させる第２の光源と、
前記対象物から見て前記リニアイメージセンサの側の反対側から前記対象物に光を入射させ、前記対象物を透過した光を前記リニアイメージセンサに入射させる第３の光源と、
を含む、請求項１から３のいずれかに記載の検査装置。
【請求項６】
前記制御回路は、前記対象物が前記第１の方向に一定の速度で搬送されている間に、前記一定時間ごとに前記第１から第３の光源の点灯を順に切り替える動作を繰り返す、請求項５に記載の検査装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の検査装置と、
前記駆動装置と、
を備える、検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルムまたは紙などのシート状の対象物に異物または欠陥などの異常がないかを検査する種々の方法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１は、シート状の被検査物の表面を撮像することによって被検査物の欠陥を検査する検査装置を開示している。特許文献１の検査装置は、リニア撮像素子と、リニア撮像素子のセル列に沿った方向に配列された複数の発光領域を有する線状の照明装置とを備える。複数の発光領域の点灯が、リニア撮像素子のデータ転送動作ごとに行われる。この検査装置は、リニア撮像素子によって生成された複数の画像に基づいて被検査物の欠陥を検査する。
【０００４】
特許文献２は、被検査物であるシートに表側から光を照射する２つの表側光源と、裏側から光を照射する１つの裏側光源と、カメラとを備えた検査装置を開示している。カメラは、２つの表側光源が発光している状態で検査領域の明視野像を取得し、裏側光源が発光している状態で検査領域の暗視野像を取得する。明視野像を得るか暗視野像を得るかは、シートの性状に応じて、検査に適した一方または双方が選択される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１６３７７１号公報
【特許文献２】特開２０００−１０８３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、複数の照明方法による検査を、より簡単な構成で実現する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る検査装置は、駆動装置によって第１の方向に搬送されるシート状の対象物を検査する。前記検査装置は、前記対象物が静止している場合に、前記対象物における同一の部分を光で照射するように配置された複数の光源と、前記第１の方向に交差する第２の方向に配列された複数の光検出セルを含むリニアイメージセンサであって、前記対象物における前記光で照射された部分を一定時間ごとに撮像するリニアイメージセンサと、前記複数の光源を制御する制御回路であって、前記駆動装置が前記対象物を搬送している状態で、前記リニアイメージセンサによる撮像のタイミングに同期して、前記複数の光源を順に点灯させる制御回路と、を備える。
【０００８】
本開示の包括的または具体的な態様は、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または記録媒体で実現されてもよい。あるいは、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、および記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の技術によれば、より簡単な構成で、複数の照明方法による検査を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、光源とカメラとを用いて対象物を検査する方法の例を示す図である。
【図２】図２は、複数の照明方法を用いてシート状の対象物を検査するシステムの一例を示す図である。
【図３】図３は、本開示の例示的な実施形態における検査システムの全体の構成を示す模式図である。
【図４】図４は、検査装置の構成を模式的に示す図である。
【図５】図５は、カメラによる撮像の様子を模式的に示す図である。
【図６】図６は、カメラにおけるイメージセンサの一部の構造を模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、カメラの動作を説明するための図である。
【図８】図８は、イメージセンサの撮像のタイミングを定める同期信号と、３つの光源の各々の点灯のタイミングを示す図である。
【図９】図９は、本実施形態における画像生成方法を説明するための図である。
【図１０】図１０は、検査装置によって実行される動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示の実施形態を説明する前に、本発明者らによって見出された知見を説明する。
【００１２】
対象物（本明細書において、「被検物」とも称する。）をカメラを用いて検査するときの照明方法には、目的に応じて様々な方法がある。
【００１３】
図１は、光源とカメラとを用いて対象物を検査する方法の代表的な例を示す図である。図１（ａ）は、落射照明による検査方法の例を示している。図１（ｂ）は、斜光照明による検査方法の例を示している。図１（ｃ）は、透過照明による検査方法の例を示している。図１において、矢印は、光線を例示的に示している。
【００１４】
図１（ａ）に示す落射照明による方法では、光源２００は、対象物３００から見てカメラ１００と同一の側から対象物３００に光を入射させる。そのために、ハーフミラーまたはビームスプリッタなどの光学部材４００が用いられる。この方法は、主に平面状の被検物の表面における反射率または色などの状態を観察する用途に適する。
【００１５】
図１（ｂ）に示す斜光照明による方法では、光源２００は、カメラ１００と対象物３００とを結ぶ直線に対して斜めに光を対象物３００に入射させる。この方法は、主に被検物の表面における凹凸などの微細構造を観察する用途に適する。
【００１６】
図１（ｃ）に示す透過照明による方法では、光源２００は、対象物３００から見てカメラ１００の側とは反対の側から対象物３００に光を入射させる。カメラ１００は、対象物３００を透過した光による像を取得する。この方法は、主に被検物の透過率または被検物の裏面の状態を観察する用途に適する。
【００１７】
このような複数の照明方法による検査を、シート状の対象物の同一の箇所について行う場合、以下のような構成が考えられる。
【００１８】
図２は、複数の照明方法を用いてシート状の対象物を検査するシステムの一例を示す図である。この例では、被検査物はロール紙またはフィルムなどのシート状の製品である。被検査物は、駆動装置によって一方向に搬送される。製品は、製造工程と検査工程とを経た後、適切な大きさに裁断される。
【００１９】
製造工程においては、原材料であるロール紙またはフィルムなどへの印刷または加工が行われる。続く検査工程では、製品に対して、複数の照明方法による検査が行われる。例えば、落射照明による表面の文字、模様、または色などの状態の検査、斜光照明による凹凸の検査、透過照明による裏面の状態の検査などが順に行われる。これらの検査により、印刷の欠陥、異物の混入、またはキズなどの異常が検出され得る。
【００２０】
このような複数の照明方法を用いた検査が行われるシステムでは、複数のカメラを検査ごとに用意し、複数の工程に分けて撮影することになる。このため、検査全体を実施するために必要なスペースが大きくなる。また、システムが比較的複雑であり、装置の調整または保守に手間を要する。結果として、システムのコストが増加し易い。
【００２１】
被検物が静止している場合は、１台のカメラに複数の照明装置を取り付け、発光させる照明装置を切り替えながらその都度撮影する方法が可能である。しかし、シート状の製品を搬送しながら検査する場合には、被検物が静止しないため、そのような方法を適用することができない。
【００２２】
そこで、本発明者らは、より簡単な構成で、複数の照明方法による検査を可能にする検査方法を検討した。その結果、以下に説明する構成により、上記課題を解決できることを見出した。
【００２３】
本開示の実施形態による検査装置は、駆動装置によって第１の方向に搬送されるシート状の対象物を検査する。前記検査装置は、前記対象物が静止している場合に、前記対象物における同一の部分を光で照射するように配置された複数の光源と、前記第１の方向に交差する第２の方向に配列された複数の光検出セルを含むリニアイメージセンサと、前記複数の光源を制御する制御回路とを備える。前記リニアイメージセンサは、前記対象物における前記光で照射された部分を一定時間ごとに撮像する。前記制御回路は、前記駆動装置が前記対象物を搬送している状態で、前記リニアイメージセンサによる撮像のタイミングに同期して、前記複数の光源を順に点灯させる。
【００２４】
このような構成により、複数の光源を、例えば１つずつ一定時間ごとに点灯させながら、その都度リニアイメージセンサで対象物を撮像することができる。これにより、照明方法の異なる複数種類の検査を、省スペースで実施することができる。
【００２５】
ある実施形態において、前記リニアイメージセンサは、前記複数の光検出セルによって検出された光の量に応じた一次元画像信号を前記一定時間ごとに出力する。前記検査装置は、前記リニアイメージセンサから出力された複数の一次元画像信号から、前記複数の光源からの光にそれぞれ基づく複数の２次元画像信号を生成する信号処理回路をさらに備え得る。
【００２６】
これにより、複数の光源を切り替えながら取得した複数の一次元画像信号を組み合わせて、複数の光源にそれぞれ対応する複数の２次元画像信号を取得することができる。
【００２７】
以下、本開示の例示的な実施形態を説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下の説明において、同一または類似する構成要素については、同じ参照符号を付している。
【００２８】
（実施形態）
図３は、本開示の例示的な実施形態における検査システムの全体の構成を示す模式図である。検査システムは、例えば工場の生産ラインにおいて用いられる。検査システムは、検査装置１０と、駆動装置６００とを備える。
【００２９】
駆動装置６００は、シート状の対象物３００を一方向（「第１の方向」と称する）に搬送する。駆動装置６００は、搬送用の複数のローラーと、少なくとも１つのモータとを備える。図３の例では、対象物３００の両端に２つのローラーが配置されている。２つのローラの各々はモータに接続され、モータによって回転する。これにより、対象物３００を第１の方向に搬送する。駆動装置６００は、対象物３００の動きを検出するロータリーエンコーダおよび対象物３００を支持する支持台などの他の構成要素も備え得る。
【００３０】
本実施形態における検査装置１０は、３つの光源と、１つのカメラとを備える。３つの光源は比較的狭いエリアに集約して配置され、カメラの数は１つのみである。このため、図２に示す構成と比較して、省スペース化を図ることができる。
【００３１】
図４は、検査装置１０の構成を模式的に示す図である。検査装置１０は、３つの光源２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃと、カメラ１００と、制御回路５００とを備える。カメラ１００は、少なくとも１つのレンズを含む光学系１１０と、イメージセンサ１２０と、信号処理回路１３０とを備える。
【００３２】
３つの光源２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃは、対象物３００が静止している場合に、対象物３００における同一の部分を光で照射するように配置されている。ここで「同一の部分」とは、厳密に同一の部分である必要はなく、各光源からの光によって照射される領域が部分的に重なっていればよい。本実施形態においては、３つの光源２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃは順に点灯し、同時に点灯することはない。しかし、仮にこれらが同時に点灯したとすると、３つの光源２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃの各々からの光束は、対象物３００上で重なる部分を有する。
【００３３】
第１の光源２００Ａおよび第２の光源２００Ｂは、対象物３００から見てイメージセンサ１２０の側から対象物３００に光を入射させる。他方、第３の光源２００Ｃは、対象物３００から見てイメージセンサ１２０の側の反対側から対象物３００に光を入射させる。
【００３４】
より具体的には、第１の光源２００Ａは、イメージセンサ１２０と同じ側から対象物３００に垂直に光を入射させる。つまり第１の光源２００Ａは、落射照明による方法で対象物３００を照射する。このため、第１の光源２００Ａからの光の経路上にハーフミラーまたはビームスプリッタなどの光学部材４００が配置される。第１の光源２００Ａから出射した光は、光学部材４００で反射され、対象物３００の一部に入射する。その反射光は、光学部材４００を透過し、光学系１１０を介してカメラ１００に入射する。
【００３５】
第２の光源２００Ｂは、イメージセンサ１２０と同じ側から対象物３００に斜めに光を入射させる。つまり、第２の光源２００Ｂから出た光束の中心軸と、対象物３００の表面を平面で近似した場合の当該平面の法線方向とのなす角度は、０°よりも大きく９０°よりも小さい。この角度は、検査の目的に応じて適切な値に設定される。第２の光源２００Ｂから出射した光は、対象物３００で反射され、光学部材４００を透過してカメラ１００に入射する。
【００３６】
第３の光源２００Ｃは、イメージセンサ１２０の反対側から対象物３００に垂直に光を入射させる。つまり第３の光源２００Ｃは、透過照明による方法で対象物３００を照射する。第３の光源２００Ｃから出射した光は、対象物３００を透過し、光学部材４００を透過してカメラ１００に入射する。
【００３７】
カメラ１００に入射した光は、光学系１１０によって集束され、イメージセンサ１２０の撮像面に入射する。イメージセンサ１２０は、リニアイメージセンサ（「ラインセンサ」とも称する）であり、入射した光に基づく一次元の画像信号を一定時間ごとに繰り返し生成する。生成された画像信号は、信号処理回路１３０に送られる。信号処理回路１３０は、複数の一次元画像信号から、二次元画像信号を生成する。
【００３８】
図５は、カメラ１００による撮像の様子を模式的に示す図である。カメラ１００は、対象物３００の搬送方向に交差（典型的には直交）する線状の領域を撮影する。対象物３００が一定の速度で搬送されている状態で、カメラ１００は、対象物３００を一定時間ごとに撮影する。
【００３９】
図６は、カメラ１００におけるイメージセンサ１２０の一部の構造を模式的に示す断面図である。イメージセンサ１２０は、半導体基板１２１と、半導体基板１２１の表面に一次元的に配列された複数の光検出セル１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、・・・とを備えている。半導体基板１２１の表面には、光検出セル１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、・・・を不図示の駆動回路に接続する配線層１２５が形成されている。イメージセンサ１２０は、さらに、光検出セル１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、・・・に集光する複数のマイクロレンズのアレイ１２３を備えている。光検出セル１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、・・・は、対象物３００の搬送方向（第１の方向）に交差する第２の方向に配列されている。各光検出セルは、例えばフォトダイオードなどの光電変換素子を含む。各光検出セルは、入射光量に応じた信号電荷を発生させる。各光検出セルが蓄積した電荷は一定時間ごとに読み出され、一次元画像信号として信号処理回路１３０に送られる。このような構造により、イメージセンサ１２０は、対象物３００における光で照射された部分を一定時間ごとに撮像する。
【００４０】
イメージセンサ１２０は、図６に示す構成に限らず、任意のリニアイメージセンサを利用できる。リニアイメージセンサは、例えばＣＯＭＳ型でもＣＣＤ型でもよい。
【００４１】
図７は、カメラ１００の動作を説明するための図である。本実施形態におけるカメラ１００は、リニアイメージセンサを備えるラインセンサーカメラである。ラインセンサーカメラでは、複数の光検出セルが一次元的に配列されているため、一度に一次元的な画像しか得られない。しかし、本実施形態のようにカメラ１００と対象物３００とを相対的に移動させることにより、二次元の画像を生成することができる。
【００４２】
図７に示すように、対象物３００が移動している状態で、カメラ１００のイメージセンサ１２０は、対象物３００を一定時間ごとに撮影する。このとき、イメージセンサ１２０は、対象物３００の微小な移動単位で撮影を繰り返す。イメージセンサ１２０は、撮影ごとに一次元画像信号（以下、「ライン信号」とも称する）を生成してメモリに記録する。この動作により、一次元の画像が多数生成される。メモリに記録された複数ラインの画像を読み出して再構成することにより、二次元画像を生成することができる。
【００４３】
本実施形態では、１台のカメラ１００で複数の照明方法による撮影を実現する。制御回路５００は、イメージセンサ１２０による撮像のタイミングに同期して光源２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃの点灯を順に切り替える。ここで、各光源の点灯の切り替えは、イメージセンサ１２０による１回の撮像ごとに行われてもよいし、複数の撮像ごとに行われてもよい。これにより、１行ごとまたは複数行ごとに異なる照明方法による画像が得られる。
【００４４】
図８は、イメージセンサ１２０の撮像のタイミングを定める同期信号と、３つの光源２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃの各々の点灯のタイミングの一例を示す図である。同期信号は、例えばカメラ１００の内部または外部に配置された制御回路からイメージセンサ１２０に入力され得る。同期信号は、駆動装置６００が備えるロータリーエンコーダから入力されてもよい。あるいは、制御回路５００が同期信号を生成してイメージセンサ１２０に入力してもよい。図示されるように、同期信号は、一定時間ごとにイメージセンサ１２０に入力される。同期信号の周期は、必要な解像度に応じて適宜決定される。同期信号の周期は、例えば数マイクロ秒から数ミリ秒程度であり得る。
【００４５】
制御回路５００は、カメラ１００から同期信号を監視し、同期信号のタイミングに応じて光源２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃを１つずつ順に点灯させる動作を繰り返す。この例では、ｎを０以上の整数として、３ｎ＋１回目の撮影では、制御回路５００は、第１の光源２００Ａのみを点灯させ、他の光源２００Ｂ、２００Ｃを消灯させる。３ｎ＋２回目の撮影では、制御回路５００は、第２の光源２００Ｂのみを点灯させ、他の光源２００Ａ、２００Ｃを消灯させる。３ｎ＋３回目の撮影では、制御回路５００は、第３の光源２００Ｃのみを点灯させ、他の光源２００Ａ、２００Ｂを消灯させる。
【００４６】
このような制御により、光源２００Ａからの光による撮像と、光源２００Ｂからの光による撮像と、光源２００Ｃからの光による撮像とが繰り返される。
【００４７】
図９は、本実施形態における画像生成方法を説明するための図である。図９（ａ）は、第１の光源２００Ａを用いて撮影したときに得られる二次元画像の例を示している。図９（ｂ）は、第２の光源２００Ｂを用いて撮影したときに得られる二次元画像の例を示している。図９（ｃ）は、第３の光源２００Ｃを用いて撮影したときに得られる二次元画像の例を示している。なお、図示される画像は例示であり、わかり易くするために、現実に得られる画像よりも単純化している。
【００４８】
本実施形態では、１回目、４回目、７回目、・・・の撮影時には、第１の光源２００Ａ（落射照明）が点灯する。２回目、５回目、８回目、・・・の撮影時には、第２の光源２００Ｂ（遮光照明）が点灯する。３回目、６回目、９回目、・・・の撮影時には、第３の光源２００Ｃ（透過照明）が点灯する。イメージセンサ１２０は、撮影ごとに一次元画像信号を生成して出力する。出力される複数の一次元画像信号の各々は、後に信号処理回路１３０によって生成される二次元画像における１つの行の信号に相当する。つまり、ｎを０以上の整数として、３ｎ＋１行目の画像信号は第１の光源２００Ａからの光に基づく一次元画像を表す。３ｎ＋２行目の画像信号は、第２の光源２００Ｂからの光に基づく一次元画像を表す。３ｎ＋３行目の画像信号は、第３の光源２００Ｃからの光に基づく一次元画像を表す。図９（ｄ）は、所定行数の一次元画像信号を合成して得られる画像の例を示している。
【００４９】
信号処理回路１３０は、所定行数（例えば、数十行から数万行程度）の一次元画像信号の撮影が完了すると、メモリに記録されたそれらの信号から、３つの二次元画像信号を生成する。信号処理回路１３０は、１、４、７、・・・行目の信号から第１の光源２００Ａによる二次元画像信号を生成する。同様に、信号処理回路１３０は、２、５、８、・・・行目の信号から第２の光源２００Ｂによる二次元画像信号を生成する。信号処理回路１３０は、３、６、９、・・・行目の信号から第３の光源２００Ｃによる二次元画像信号を生成する。これらの二次元画像に基づき、各種の検査を行うことができる。
【００５０】
カメラ１００の解像度は、カメラ１００の照明ごとのスキャン速度と対象物３００の搬送速度とから決定される。解像度は、単位長さあたりの行数で表される。照明ごとのスキャン速度は、単位時間あたりの当該照明を用いた撮影の回数で表される。搬送速度は、単位時間当たりの移動距離である。解像度は、以下の式によって表される。
解像度（行／ｍｍ）＝スキャン速度（行／秒）÷搬送速度（ｍｍ／秒）
【００５１】
カメラ１００のスキャン速度は、光源の数に反比例する。本実施形態のように３種類の照明を用いた場合、１種類の照明を用いた場合と比較して、スキャン速度は１／３になる。高い解像度を維持するために、スキャン速度の高いカメラが用いられる。
【００５２】
カメラのスキャン速度が高まると、照明の切り替え速度も高めることになる。各光源は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）などの、高速に切り替えることが可能な光源が用いられ得る。各光源は、ＬＥＤ以外の光源であってもよい。例えば、レーザダイオード（ＬＤ）と拡散板とを組み合わせた光源または有機発光素子を用いた光源を用いてもよい。用途によっては蛍光灯または白熱電球を用いてもよい。但し、蛍光灯および白熱電球は、点滅に時間を要するため、高速な切替ができない。しかし、光源の特性上、これらの照明を利用したい場合があり得る。その場合には、例えば照明装置と被検物との間に機械式または液晶式のシャッターを設けることで、対応できる。すなわち、応答速度の遅い光源を点灯させた状態で、シャッターの開閉を高速に制御することで、高速な点滅を実現することができる。このように、光源は特定の種類のものに限定されず、任意の光源を使用することができる。
【００５３】
各光源から出射する光の波長および強度は、用途によって任意に設定可能である。複数の光源の全てが同じ波長域の光を出射する必要はない。本実施形態では、３つの光源２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃが用いられるが、これは一例に過ぎない。用途によっては、２つ、または４つ以上の光源を用いてもよい。例えば、前述の光源２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃのうちのいずれか２つのみを用いて検査を行ってもよい。また、複数の光源の全てが異なる位置に異なる姿勢で配置されていなくてもよい。ほぼ同一の位置および姿勢で配置された複数の光源を使用してもよい。その場合でも、波長または強度を変化させることで、複数通りの検査を実施することができる。
【００５４】
イメージセンサ１２０は、例えばコンタクトイメージセンサであってもよい。コンタクトイメージセンサは、対象物３００にほぼ接触するほどの至近距離で撮像を行う。コンタクトイメージセンサは、ワーキングディスタンスが小さく、大型のレンズを必要としないなどの特徴を有する。このため、用途によってはコンタクトイメージセンサを用いる利点がある。コンタクトイメージセンサを用いる場合、前述の複数の光源は、コンタクトイメージセンサの筐体内に設けられていてもよい。
【００５５】
イメージセンサは、一般的なリニアイメージセンサ（ラインセンサー）でも、コンタクトイメージセンサーでも同様に使用できる。しかし、コンタクトイメージセンサーではワーキングディスタンスが小さいため、光源の配置が制限される場合がある。ワーキングディスタンスの大きいリニアイメージセンサを用いることができる場合は問題がないが、スペースの問題でコンタクトイメージセンサを使用せざるを得ない場合もある。その場合には、光学系の配置の工夫または画像処理ロジックの工夫によって対応することになる。
【００５６】
次に、本実施形態における検査装置１０の動作の例を説明する。
【００５７】
図１０は、検査装置１０によって実行される動作の一例を示すフローチャートである。検査装置１０は、検査開始の指示を受けると、例えば図１０に示す動作を実行する。この動作は、制御回路５００におけるプロセッサがコンピュータプログラムを実行することによって実現され得る。制御回路５００は、例えばプロセッサとメモリなどの記録媒体とを備える。コンピュータプログラムは、記録媒体に格納され、プロセッサによって実行され得る。
【００５８】
以下、各ステップの動作を説明する。
【００５９】
ステップＳ１０１：制御回路５００は、第１の光源２００Ａを点灯させ、他の光源２００Ｂ、２００Ｃを消灯した状態で、イメージセンサ１２０に撮像させる。イメージセンサ１２０は、撮像によって取得した１つの行の一次元画像信号（ライン信号）をメモリなどの記録媒体に記録する。
【００６０】
ステップＳ１０２：ステップＳ１０１の開始から一定時間が経過すると、制御回路５００は、第２の光源２００Ｂを点灯させ、他の光源２００Ａ、２００Ｃを消灯した状態で、イメージセンサ１２０に撮像させる。イメージセンサ１２０は、撮像によって取得した次の行のライン信号を記録媒体に記録する。
【００６１】
ステップＳ１０３：ステップＳ１０２の開始から一定時間が経過すると、制御回路５００は、第３の光源２００Ｃを点灯させ、他の光源２００Ａ、２００Ｂを消灯した状態で、イメージセンサ１２０に撮像させる。イメージセンサ１２０は、撮像によって取得したさらに次の行のライン信号を記録媒体に記録する。
【００６２】
ステップＳ１０４：制御回路５００は、所定のライン数の記録が完了したかを判定する。この判定がＮｏの場合は、ステップＳ１０１からＳ１０４を再度実行する。これにより、所定のライン数の記録が完了するまで、第１から第３の光源２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃを順に用いた撮像が繰り返される。判定がＹｅｓの場合は、ステップＳ１０５に移行する。
【００６３】
ステップＳ１０５：制御回路５００は、撮影停止の指令があったか否かを判定する。この指令は、例えば検査システムのユーザまたは管理者の操作に起因して制御回路５００に入力され得る。Ｙｅｓの場合はシステムの動作を停止する。Ｎｏの場合はステップＳ１０６に移行する。
【００６４】
ステップＳ１０６：信号処理回路１３０は、所定ライン数の一次元画像信号を記録媒体から読み出し、それらの信号に基づいて、３つの二次元画像信号を生成する。信号処理回路１３０は、１行目、４行目、７行目、・・・のライン信号を抽出し、それらを組み合わせて第１の光源２００Ａからの光に基づく二次元画像信号を生成する。信号処理回路１３０はまた、２行目、５行目、８行目、・・・のライン信号を抽出し、それらを組み合わせて第２の光源２００Ｂからの光に基づく二次元画像信号を生成する。信号処理回路１３０はまた、３行目、６行目、９行目、・・・のライン信号を抽出し、それらを組み合わせて第３の光源２００Ｃからの光に基づく二次元画像信号を生成する。なお、信号処理回路１３０は、各二次元画像信号を生成する際、必要に応じてデータが欠落している行のデータを補間してもよい。例えば、光源２００Ａに対応する二次元画像について、２行目および３行目のデータを、１行目および４行目のデータを用いて補間してもよい。
【００６５】
ステップＳ１０７：信号処理回路１３０は、生成した３つの二次元画像の各々に基づき、異常の有無を判断する。信号処理回路１３０は、例えば、公知の画像処理アルゴリズムを実行して、各二次元画像を解析する。これにより、例えば印刷の正常性、異物の混入の有無、傷または汚れの有無などを判断する。異常が検出されなかった場合は、ステップＳ１０１に戻り、前述の動作を再度実行する。異常が検出された場合は、ステップＳ１０８に移行する。
【００６６】
ステップＳ１０８：信号処理回路１３０は、画像解析の結果、異常を検出すると、異常が検出された画像信号に異常を示すフラグを付して記録する。そして、制御回路５００に異常が検出された旨の信号（アラート）を送信する。制御回路５００は、アラートを受けると、例えばユーザまたは管理者が使用する携帯端末または管理装置に通知を送る。これにより、ユーザまたは管理者は、製品に異常があったことを知ることができる。この場合も、ステップＳ１０１に戻り、対象物３００の残りの部分の検査を継続する。
【００６７】
以上のような動作により、検査装置１０は、複数の照明方法による検査を行うことができる。本実施形態では、１つのカメラ１００で複数の光源２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃを用いた検査を実行することができる。このため、省スペースかつ簡単な構成で、所望の検査を実現できる。
【００６８】
なお、上記の構成および動作は例示にすぎず、本開示の技術は上記の態様に限定されない。上記の構成および動作を適宜改変した検査装置、検査システム、および検査方法も、本開示の範囲に含まれる。
【００６９】
例えば、「シート状の対象物」は、紙およびフィルムに限らず、検査のために搬送される物であればよい。例えば、シートに封入された錠剤または食品であってもよい。錠剤または食品の凹凸、色、または品質などを検査する用途に本開示の技術を適用することができる。
【００７０】
また、複数の光源は、落射照明、遮光照明、および透過照明に限らず、どのような照明方法であってもよい。検査に用いられる光の波長は可視光に限らず、紫外線または赤外線であってもよい。
【００７１】
駆動装置６００は、ローラーとモータによって対象物３００を搬送する機構に限らず、電動式の可動ベルトのような装置でもよい。その場合、可動ベルトの上に載せられた製品自体が、シート状の構造を有している必要はない。シート状ではない製品がベルト上を搬送される形態では、ベルトと製品との組み合わせが「シート状の対象物」であるものと解釈する。
【００７２】
上記の実施形態では、イメージセンサによる１行の撮像ごとに光源が切り替えられるが、本開示の技術はこのような態様に限定されない。例えば、２行ごと、３行ごとなど、複数行ごとに点灯する光源が切り換えられてもよい。１つの光源が点灯している状態で連続して撮像される行数が増加するほど、解像度は低下するが、各光源に要求される応答速度は緩和される。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本開示の技術は、工場または倉庫などにおける製品の検査などの用途に利用できる。
【符号の説明】
【００７４】
１００  カメラ
１１０  光学系
１２０  イメージセンサ
１２１  半導体基板
１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ  光検出セル
１２３  マイクロレンズ
１３０  信号処理回路
２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ  光源
３００  対象物
４００  光学部材
５００  制御回路
６００  駆動装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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