(57)【要約】【課題】柱状の中空部が複数、平行に配置された中空柱状構造集合体に対し、一端面に光を照射するとともに他端面に配されたセンサでの受光に応じて中空部の状態の検査を行う装置において、中空部の軸線の傾きや、被検体とセンサとの間の距離もしくはその変動の制約を緩和しつつも、正確に検査が行えるようにする。【解決手段】中空柱状構造集合体の一端面側に一様な拡散光を照射する照明装置を配設する一方、他端面側にレンズアレイを含むラインセンサアレイを配設する。ラインセンサアレイの配設位置は、レンズアレイの光の入射端が中空柱状構造集合体の他端面に対して焦点距離以上の間隔を置いた位置に設定する。【選択図】図５
2015163857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が出射する際に当該出射光が微小広がりの光となる柱状の中空部が複数、平行に配置された中空柱状構造集合体の検査装置であって、
前記複数の中空部の一方の端部が位置する前記中空柱状構造集合体の一端面に一様な拡散光を照射するための拡散光照明装置と、
前記複数の中空部の他方の端部が位置する前記中空柱状構造集合体の他端面に対向可能な位置に配設され、前記中空柱状構造集合体の幅以上の寸法を有する検出素子アレイおよびレンズアレイを含み、前記複数の中空部から出射される光の受光量を検出するためのラインセンサアレイと、
を備え、前記複数の中空部の状態を検査するために、前記ラインセンサアレイを、前記レンズアレイの前記光の入射端が前記中空柱状構造集合体の前記他端に対して焦点距離以上の間隔を置いた位置に配設したことを特徴とする中空柱状構造集合体の検査装置。
【請求項２】
前記ラインセンサアレイの検出出力に基づいて構築した前記中空柱状構造集合体の他端面の画像に現れる、前記レンズ間の繋ぎ目に起因した縞模様を除去するために、前記レンズ間の繋ぎ目位置をずらして少なくとも２つの前記ラインセンサアレイが配設され、それらの検出信号によって前記繋ぎ目が相補されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の中空柱状構造集合体の検査装置。
【請求項３】
前記ラインセンサアレイの検出出力に基づいて構築した前記中空柱状構造集合体の他端面の画像に現れる、前記レンズ間の繋ぎ目に起因した縞模様を除去するために、前記縞模様を数学的処理により除去するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の中空柱状構造集合体の検査装置。
【請求項４】
前記ラインセンサアレイの検出出力に基づいて構築した前記中空柱状構造集合体の他端面の画像に現れる、前記レンズ間の繋ぎ目に起因した縞模様を除去するために、前記拡散光照明装置の照射光の光量を増大させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の中空柱状構造集合体の検査装置。
【請求項５】
前記拡散光照明装置は直線状の発光部を有し、該発光部が前記ラインセンサアレイと同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の中空柱状構造集合体の検査装置。
【請求項６】
前記発光部から発した拡散光が、前記他端面の縁部を経て、該縁部の近傍の部位に対向する前記ラインセンサアレイの部位に到達することを制限するために、前記発光部と前記一端面との間にルーバを介挿したことを特徴とする請求項５に記載の中空柱状構造集合体の検査装置。
【請求項７】
前記発光部から発した拡散光が、前記他端面の縁部を経て、該縁部の近傍の部位に対向する前記ラインセンサアレイの部位に到達することを制限するために、前記発光部としてのＬＥＤアレイと、これと平行に設けた球形レンズアレイとを前記一端面の側に配設したことを特徴とする請求項５に記載の中空柱状構造集合体の検査装置。
【請求項８】
前記発光部から発した拡散光が、前記他端面の縁部を経て、該縁部の近傍の部位に対向する前記ラインセンサアレイの部位に到達することを制限するために、前記発光部の投光幅を可変とする機構、または、前記中空柱状構造集合体の側面に接する遮光部材、または、前記発光部として１以上の個数を単位とした駆動を可能とする配線を施したＬＥＤアレイを設け、前記中空柱状構造体の端面の寸法に対応した点灯領域が設定されるようにしたことを特徴とする請求項５に記載の中空柱状構造集合体の検査装置。
【請求項９】
前記中空柱状構造集合体には、前記一端面および前記他端面において両端が開放され、隔壁によって区画された複数の中空部を有する開放型構造の中空柱状構造集合体と、前記一端面において端部が閉塞された中空部と前記他端面において端部が閉塞中空部との配列を有する閉塞型構造の中空柱状構造集合体と、の少なくとも一方が含まれ、
前記開放型構造の中空柱状構造集合体について検査される状態の種類には、前記中空部の目詰まりの有無および前記中空部に面する前記隔壁の凹凸の有無が含まれ、
前記閉塞型構造の中空柱状構造集合体について検査される前記状態の種類には、閉塞されているべき端部の開口の有無および隣接する中空部を区画する前記隔壁の欠損の有無が含まれる、
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の中空柱状構造集合体の検査装置。
【請求項１０】
前記隔壁の凹凸または前記隔壁の欠損を検出できるようにするために、それらに対応して現れる微弱な検出信号変化を処理するようにしたことを特徴とする請求項９に記載の中空柱状構造集合体の検査装置。
【請求項１１】
前記
請求項１ないし１０のいずれかに記載の検査装置を用い、
前記検出素子アレイの検出出力に対応して前記中空柱状構造集合体の前記他端面の２次元像を構築し、
当該構築した２次元像に基づいて前記中空柱状構造集合体の良否の判定を行う、
ことを特徴とする中空柱状構造集合体の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空柱状構造集合体の検査装置および検査方法に関し、例えば流体との化学反応を利用したり、粒子状物質を濾過したりすることで流体を清浄化するフィルタなどに用いられる中空柱状構造集合体を検査する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば対向する２端間を貫いて直管状に延在する多数の中空部を有してなる中空柱状構造集合体において、孔詰まりがあると流体との接触面積が減少するために流体の清浄化機能を十分に果たし得なくなる。そのため、例えば特許文献１には、中空柱状構造集合体の一端側から平行光を照射する一方、他端側で中空部を通過した光を集光・撮像することで、孔詰まりを検査する構成が開示されている。
【０００３】
しかしながら、一般に平行光を照射および検出するためのテレセントリックな光学系および観測系はサイズが大きいため、特許文献１に開示されたような構成では検査装置の大型化が生じる。また、検査対象が傾くなどすることで、貫通孔の延在軸が平行光の光軸と一致していない場合には、孔詰まりの有無の判定が困難となる。貫通孔の一端側から入射された平行光が中空部を区画する隔壁に突き当たり、光が吸収されて他端側から出射されなくなったり、あるいは反射によって他端側からの出射方向が反れ、テレセントリックな観測系で受光ができなくなったりすることで、誤判定が生じ得るからである。従って、上記構成では、検査対象の姿勢を定める構造を要することになるが、これによって検査装置はさらに大型化してしまう。
【０００４】
これに対し、特許文献２には、平行光ではなく拡散光を中空柱状構造集合体の一端面（以下、光入射端ともいう）の側から照射することで、中空柱状構造集合体ないしは貫通孔の軸線が傾いていても検査を可能とするための構成が開示されている。そして、第１の実施形態として、中空柱状構造集合体の他端面（以下、光出射端ともいう）に半透明のスクリーンを接触させて配置し、スクリーンに投影された像を全体的に撮像して検査を行う構成が記載されている。また、第２の実施形態として、他端面側にテレセントリックレンズを用いた映像系や密着型センサを配置して中空部毎に撮像を行い、当該得られた中空部毎の画像を組み合わせて全体的な画像を得て検査を行う構成が記載されている。すなわち、特許文献２は、光入射端側に拡散光源を用いる一方、光出射端側には、スクリーンと一般的なカメラとの組み合わせもしくは光出射端に密着配置した密着型センサを適用すること、または、光出射端に垂直なテレセントリック映像系を適用することにより、光入射端と光源とのアライメントを不要としつつ、出射光量の変化に基づいて中空部内表面の凹凸ないしは狭窄を中空部毎に検出するものである。
【０００５】
しかしながら、特許文献２においては、中空柱状構造集合体の光出射端に対し、スクリーンもしくは密着型センサが密接もしくは近接していること、または、テレセントリック映像系が正対していることを要するので、光出射端側に配置されるそれらの光検出系に関しては、厳格な位置決めがなされていなければならない。従って、例えばスクリーンもしくは密着型センサを中空柱状構造体に対し相対移動させながら検査を行う場合、そのような相対移動に伴って両者間で空隙が生じると、多数の中空部全体について同一条件での検査を行うことが困難となる。また、特にテレセントリック映像系を用いた場合には、中空柱状構造集合体が傾いていたり、または姿勢の変動が生じたりすると、光出射端とテレセントリック映像系とが正対しなくなり、企図した平行光の受光ができなくなることも考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２８３６０３号公報
【特許文献２】特開２００５−１３４１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
よって本発明は、中空部の軸線の傾きや、被検体とセンサとの間の距離もしくはその変動の制約を緩和しつつも、中空柱状構造集合体を正確に検査できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのために、本発明は、光が出射する際に当該出射光が微小広がりの光となる柱状の中空部が複数、平行に配置された中空柱状構造集合体の検査装置であって、
前記複数の中空部の一方の端部が位置する前記中空柱状構造集合体の一端面に一様な拡散光を照射するための拡散光照明装置と、
前記複数の中空部の他方の端部が位置する前記中空柱状構造集合体の他端面に対向可能な位置に配設され、前記中空柱状構造集合体の幅以上の寸法を有する検出素子アレイおよびレンズアレイを含み、前記複数の中空部から出射される光の受光量を検出するためのラインセンサアレイと、
を備え、前記複数の中空部の状態を検査するために、前記ラインセンサアレイを、前記レンズアレイの前記光の入射端が前記中空柱状構造集合体の前記他端に対して焦点距離以上の間隔を置いた位置に配設したことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上記検査装置を用い、
前記センサ素子アレイの検出出力に対応して前記中空柱状構造集合体の前記他端面の２次元像を構築し、
当該構築した２次元像に基づいて前記中空柱状構造集合体の良否の判定を行う、
中空柱状構造集合体の検査方法に存する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、中空柱状構造集合体の一端面側に一様な拡散光を照射する照明装置を配設する一方、他端面側にレンズアレイを含むラインセンサアレイを配設し、そのラインセンサアレイの配設位置を、レンズアレイの光の入射端が中空柱状構造集合体の他端面に対して焦点距離以上の間隔を置いた位置に設定したことにより、中空部の軸線の傾きや、被検体とセンサとの間の距離もしくはその変動の制約を緩和しつつも、中空柱状構造集合体を正確に検査できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の検査対象となり得る中空柱状構造集合体の一例を模式的に示す破断斜視図である。
【図２】本発明の検査対象となり得る中空柱状構造集合体の他の例を模式的に示す破断斜視図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る中空柱状構造集合体の検査装置の基本構成および検査原理を説明するための模式図であり、（ａ）は中空柱状構造集合体の傾きがない状態を、（ｂ）は中空柱状構造集合体の傾きがある状態を示している。
【図４】閉塞型構造の中空柱状構造集合体Ｆにおいて生じ得る欠陥の一例およびその検出態様を説明するための模式的な断面図である。
【図５】（ａ）は開放型構造の中空柱状構造体の光出射端とセンサ装置とのギャップが一様である状態での検査、（ｂ）は（ａ）の状態から中空柱状構造体を水平面に対し傾けた状態での検査を説明するための模式図である。
【図６】（ａ）は閉塞型構造の中空柱状構造体の光出射端とセンサ装置とのギャップが一様である状態での検査、（ｂ）は（ａ）の状態から中空柱状構造体を水平面に対し傾けた状態での検査を説明するための模式図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、開放型構造の中空柱状構造体に対し、それぞれ、ギャップを設定しない場合およびギャップを設定した場合における検出素子アレイによる受光量検出波形を説明するための模式図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、閉塞型構造の中空柱状構造体に対し、それぞれ、ギャップを設定しない場合およびギャップを設定した場合における検出素子アレイによる受光量検出波形を説明するための模式図である。
【図９】図３に示した検査装置を適用して構成した検査システムの概略構成を示す模式的側面図である。
【図１０】図９の検査システムの制御系の構成例を示すブロック図である。
【図１１】図１０の制御系による検査処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、レンズアレイのレンズ間の繋ぎ目が検出に及ぼす影響を説明するための図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は、レンズ間の繋ぎ目と被検体の隔壁とによって生じるモアレを説明するための図である。
【図１４】レンズ間の繋ぎ目ないしモアレのない２次元像を示す図である。
【図１５】照明装置の構成に起因して生じ得る被検体の縁部での検出精度の低下を説明するための説明図である。
【図１６】被検体の縁部で検出精度を維持するための原理を説明するための説明図である。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は、被検体の縁部で検出精度を維持するための具体的な構成の３例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。  
１．本発明の検査対象
図１および図２は、本発明検査方法および検査装置の対象（被検体）となり得る中空柱状構造集合体の２例を示す。図１に示す中空柱状構造集合体Ｃは、その対向する２端間を貫いて直管状に延在する多数の中空柱状構造、すなわち中空柱状構造集合体Ｃの一端面Ｃ１およびこれに対向する他端面Ｃ２において両端が開放され、隔壁Ｐによって区画された複数の中空部Ｈを有している（以下、開放型構造という場合もある）。また、図２に示す中空柱状構造集合体Ｆは、その一端面Ｆ１において一端が開放されるとともに他端面Ｆ２において他端が閉塞された中空部Ｈ１と、その一端面Ｆ１において一端が閉塞されるとともに他端面Ｆ２において他端が開放された中空部Ｈ２とを交互に配置した構成を有している（以下、閉塞型構造という場合もある）。
【００１３】
なお、これらの図に示された中空柱状構造集合体は、あくまでも基本的な構成を例示するためのものであって、中空柱状構造集合体自体の形状や寸法、中空部の数，断面形状，断面寸法，軸方向長，並び隔壁の厚さなどの限定を企図したものではない。但し、本発明が好ましく適用できる中空柱状構造集合体は、出射光が微小広がりの光（準平行光）となるような断面寸法および長さの中空部を有してなるもの（例えば断面円形状の中空部であれば、直径に対して有意の倍数以上の長さを持つもの）である。
【００１４】
本発明の被検体となる中空柱状構造集合体の形態は、流体との化学反応を利用したり、粒子状物質を濾過したりすることで流体を清浄化するフィルタを含むものであるが、本発明はそれらに限られるものでもない。すなわち、柱状に延在する複数の中空部が平行に配置された中空柱状構造集合体であれば、その中空柱状構造のそれぞれの状態（欠陥の有無など）を検査するために用いることができるものである。なお、本明細書において、「欠陥」とは、例えば開放型構造にあっては、製造上の要因や不要物質の混入によって生じる開放型中空部の目詰まり（完全に閉塞しているもののほか、一部閉塞すなわち狭窄しているものも含む）、または、中空柱状構造集合体自体の製造上の要因あるいは中空部内表面に適用される物質のむらによって生じる隔壁の凹凸などが含まれる。また、閉塞型構造における「欠陥」には、閉塞端の穴あきやセル間の隔壁の欠けなどが含まれる。
【００１５】
２．基本的な実施形態
図３は、本発明の一実施形態に係る中空柱状構造集合体の検査装置の基本構成および検査原理を説明するための模式図であり、（ａ）は中空柱状構造集合体の傾きがない状態を、（ｂ）は中空柱状構造集合体の傾きがある状態を示している。図示の実施形態に係る検査装置は、中空柱状構造集合体の一端に拡散光ＤＬを照射するための拡散光照明装置１０と、他端からの出射光ＯＬを受けるコンタクトイメージセンサ（ＣＩＳ）形態のラインセンサアレイ２０と、を有する。
【００１６】
拡散光照明装置１０としては、一様な拡散光を発することができるのであれば適宜の発光体を有するものを採用することができる。しかし構成が簡単であること、必要な光量が得やすいこと、および消費電力を低減することなどの観点からは、面状の発光体ではなく、直線的に一様な拡散性を持つ直線状の発光部を有するものを採用することが有利である。その発光部の例としては、例えば直管蛍光灯や、伝送ライト式のハロゲンランプあるいはメタルハライドランプなどを挙げることができる。この場合、検査対象となり得る中空柱状構造体の端面の寸法に対応した有効照射幅を有するものとされる。また、発光部の他の例としては、ＬＥＤアレイを挙げることができる。この場合、含まれるＬＥＤすべてを直列に配線して同時に駆動するのではなく、適宜の個数ずつを単位とした駆動を可能とし、検査対象となり得る中空柱状構造体の端面の寸法に対応した照射が可能となるようにすることができる。
【００１７】
本実施形態では、中空部の一端に入射した拡散光の一部すなわち中空部の延在方向とほぼ平行に入射した光はそのまま他端に進んで行くため、図３（ｂ）のような場合であってもラインセンサアレイ２０において所要の検出を行うことが可能である。なお、図３（ｂ）は中空柱状構造集合体の傾きがある状態を示しているが、正確に言えば、検査にあたって問題となる「傾き」とは、中空部の軸線が光軸に対して傾いている状態を意味し、必ずしも図３（ｂ）に示した状態に限られるものではない。すなわち、例えば中空柱状構造集合体の端面の少なくとも一方が中空部の軸線に対して垂直でなく、その垂直でない端面が光出射面となるような場合でも中空部の軸線が光軸に対して傾いている状態となるからであり、そのような場合にも拡散光を用いることは有効である。
【００１８】
また、図４に示すように、閉塞型構造の中空柱状構造集合体Ｆにおいて、端面を目視するだけでは発見できないような隔壁の欠損が生じていた場合でも、拡散光を用いることは有効である。すなわち、照明装置１０側が開放されている中空部から入射した光は、欠損部を介し、ラインセンサアレイ２０側が開放されている隣接中空部に入光し、その開放端から出射されるので、これを検出することで隔壁の欠損を知ることができるからである。
【００１９】
本実施形態のラインセンサアレイ２０は、レンズアレイ（例えば、被検体となり得る中空柱状構造体の端面の寸法に対応した範囲にわたって複数のロッドレンズを直線状に配列したロッドレンズアレイ）および検出素子アレイを含んだものとして構成される。拡散光照明装置１０が直線状の発光部を有するものである場合には、当該拡散光照明装置１０とラインセンサアレイ２０とが同一平面、好ましくは平行に配置されていることが強く望ましい。本実施形態においては、ＣＩＳ形態のラインセンサアレイ２０を用いるが、被検体である中空柱状構造体の光出射端に密着してまたは直近にこれを配設するのではなく、ラインセンサアレイ２０を、レンズの光入射端が中空柱状構造集合体の他端面の光出射端から焦点距離以上の間隔（以下、ギャップと称する）を置く位置に配設して、中空部からの出射光を捕えることを要件とする。
【００２０】
このことには、ピントが合っていない位置（非結像位置）で中空柱状構造体の光出射端を観測する場合が含まれる。しかし本実施形態では、中空部からの出射光が準平行光となっていること、および、短焦点のレンズアレイを有するラインセンサアレイ２０を採用しているので受光角が大きいことから、ある程度のギャップが介在しても受光が可能であり、センサアレイにおいて必要な分解能を確保できる。これはまた、中空柱状構造集合体の検査時にギャップの変動があっても、また中空柱状構造集合体の傾きがあっても観測が可能であることも意味する。
【００２１】
図５の（ａ）は、開放型構造の中空柱状構造体Ｃの光出射端とレンズアレイ２２の光入射端との間で本発明の規定に従うギャップが設定されている状態での検査、（ｂ）は、（ａ）の状態から傾いた状態、すなわちギャップが一様でない状態での検査をそれぞれ示している。（ｂ）の状態では、（ａ）の状態に比べてレンズアレイ２２に入射する光軸が傾くことで入射位置は横方向にシフトするが、入射光はレンズ内で屈折して検出素子アレイ２４に導かれるので、傾きがあっても、目詰まりなどの欠陥に対応する黒点は検出される。
【００２２】
図６の（ａ）は、閉塞型構造の中空柱状構造体Ｆに対し、図５の（ａ）と同様にギャップが一様である状態での検査、（ｂ）は、図５の（ｂ）と同様に、図６の（ａ）の状態から傾いた状態で検査が行われる場合を示す。（ｂ）の場合でも、欠陥のある中空部Ｈ２’からの入射光はレンズ内で屈折して検出素子アレイ２４に導かれるので、傾きがあっても、閉塞されているべき端部での意図しない穴あきなどの欠陥に対応する輝点は検出される。
【００２３】
以上に加え、本発明者らはさらに、適切にギャップを設定することが却って本願発明の目的に照らして好ましい検査を可能とすることを見出した。
【００２４】
図７（ａ）および（ｂ）は、開放型構造の中空柱状構造体Ｃに対し、それぞれ、ギャップを設定しない場合およびギャップを設定した場合における検出素子アレイ２４の検出素子による受光量検出波形を説明するための模式図である。これらの図において、Ｈａは欠陥がない中空部を、Ｈｂは目詰まりによる欠陥のある中空部を、Ｈｃは隔壁Ｐに凹凸による欠陥がある中空部をそれぞれ模式的に示している。また、簡単化のために、検出素子の検出波形を単純な矩形波を基本として描いてある。
【００２５】
中空部Ｈｂを通る光の一部は、目詰まり部分によって遮光されるか、あるいは反射されて中空部の光出射端に至る。また、中空部Ｈｃを通る光の一部は、隔壁の凹凸部分によって減衰しつつも反射によって光出射端に至る。ここで、図７（ａ）の場合には、各中空部の光出射端に現れる光がすべて対向位置にある検出素子アレイ２４の部分に捕えられるため、光出射端から斜め方向に反れて行く光は検出されない。従って、隔壁相当部分によって輪郭が明確となった検出素子の検出波形ないしは観測結果が得られることになり、中空部の目詰まりの程度や隔壁の凹凸の程度にもよるが、それらの欠陥を明確に識別することが困難となり得る。
【００２６】
これに対し、図７（ｂ）の場合には、ギャップが設定されていることによって、検出素子アレイ２４は光出射端から側方に反れて入来する光を捕えることができる。その光の入射位置および強さは目詰まりと隔壁の凹凸の程度とで異なり、これが検出素子の検出波形の輪郭の違いとなって現れるので、欠陥の種類を識別することが容易となるのである。
【００２７】
図８（ａ）および（ｂ）は、閉塞型構造の中空柱状構造体Ｆに対し、それぞれ、ギャップを設定しない場合およびギャップを設定した場合におけるセンサアレイ２４の検出素子による受光量検出波形を説明するための模式図である。これらの図は、Ｈ１ａおよびＨ２ａは欠陥がない中空部を、Ｈ２ｂは閉塞されているべき端部に穴あきによる欠陥が生じている中空部をそれぞれ模式的に示すとともに、中空部Ｈ２ｂと隣接する中空部Ｈ１ｂとの間の隔壁Ｐ’に一部欠損がある状態を示している。
【００２８】
穴あき部分を介して中空部Ｈ２ｂに入射した光はその開放端に至る。また、中空部Ｈ２ｂには、隣接する中空部Ｈ１ｂに入射した光の一部が隔壁Ｐ’の欠損部分を介して侵入し、これも開放端に至ることになる。ここで、図８（ａ）の場合には、中空部Ｈ２ｂの開放端に現れる光がすべて対向位置にある検出素子アレイ２４の部分に捕えられるため、中空部Ｈ２ｂの開放端に対応した検出素子の検出波形は、閉塞されているべき端部に穴あきによる欠陥のみがある場合の検出波形と区別がつきづらく、隔壁Ｐ’に欠損部分があることを明確に判定することが難かしくなる。
【００２９】
これに対し、図８（ｂ）の場合には、ギャップが設定されていることによって、隔壁Ｐ’の欠損部分を介して侵入し、中空部Ｈ２ｂの開放端から斜め方向に反れて入来する光による微弱な信号変化を検出することができる。従って、ギャップがない場合や目視による検査では検出が極めて困難な、隔壁の欠損を検出することが容易となるのである。
【００３０】
なお、中空柱状構造集合体の良否は、欠陥のある中空部の数、その全数に対する比率、欠陥のある中空部の分布状態などに基づいて総合的に判断される。しかしながら、欠陥の種類を特定することは、その発生頻度や分布などの分析を通じて発生要因を突き止め、製造工程の改善等に資することができることから極めて有意義なものである。
【００３１】
３．本実施形態の効果
本実施形態においては、テレセントリックな照射系および観測系を用いていないため、装置構成が大型化することがない。また、図３（ｂ）に示すように検査に際して中空柱状構造集合体が傾き、中空部の延在軸が平行光の光軸と一致していない場合でも、セルの欠陥の有無の判定が可能となる。さらに、閉塞型構造の中空柱状構造集合体Ｆにおいて隔壁の欠損が生じていた場合でも、これを検出することで隔壁の欠損を知ることができるようになる。
【００３２】
また、本実施形態は、被検体となり得る中空柱状構造体の端面の寸法に対応した範囲にわたって複数のレンズを直線状に配列したレンズアレイ２２および検出素子アレイ２４を含んだラインセンサアレイ２０を用いることで、その長手方向と交差する方向における一次元の相対走査での検査が可能となる。また、中空柱状構造集合体の検査時の傾きによって光出射端とレンズアレイ入射端との距離が変動しても、検査に与える影響を排除できる。さらに、中空柱状構造体の端面とラインセンサアレイ２０との間にあえてギャップを設定することで、種々の欠陥を識別できるようになる。
【００３３】
以上のことは、見方を変えて言えば、本発明は照射系の側と観測系の側とで生じる２つの大きな制約を排除することができるものである。
【００３４】
４．検査システム
次に、上述の実施形態に係る検査装置を検査システムに具現化させた実施形態を説明する。
【００３５】
図９はその実施形態による検査システムの概略構成を示す模式的側面図、図１０は検査システムの制御系の構成例を示すブロック図、図１１は図１０の制御系による検査処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００３６】
図９において、被検体である中空柱状構造集合体ＣまたはＦは、矢印Ｙで示す搬送方向の上流側に配置された搬送部４０、および、これと所定の間隔を置いて搬送方向の下流側に配置された搬送部５０とによって搬送される。図示の例による搬送部４０は、搬送方向の上流側に配されたタイミングプーリ（不図示）および下流側に配されたタイミングプーリ４１と、これらに張架された無端式ベルトコンベアの形態のタイミングベルト４３とを有する。また、搬送部５０も、搬送方向の上流側に配されたタイミングプーリ５１および下流側に配されたタイミングプーリ（不図示）と、これらに張架された無端式ベルトコンベアの形態のタイミングベルト５３とを有している。なお、搬送部としては、無端式ベルトコンベアの形態のものだけでなく、少なくともラインセンサアレイ２０に向う光軸を確保できるものであれば、ローラのみで搬送を行うものなど適宜の形態のものを用いることができる。
【００３７】
被検体は搬送部４０および搬送部５０間の間隔を通過して搬送されるが、その通過の過程で、間隔部分に配されたラインセンサアレイ２０により光出射端側の走査が行われる。ラインセンサアレイ２０の上方には、直線的に一様な拡散性を持つ直線状の発光部を有する分散光照明装置１０が、被検体の光入射端に対向し、且つラインセンサアレイ２０と同一平面に位置するように、好ましくは平行となるように配置される。ラインセンサアレイ２０および分散光照明装置１０は、それらの長手方向が搬送方向Ｙと交差する方向、例えば直交するＸ方向に一致するように配置することができる。
【００３８】
ラインセンサアレイ２０は、上述したように適宜のギャップが設定される位置に配置することができるが、本実施形態においてはこれを昇降装置３０によって支持することで、被検体の情報やユーザの要望に応じてそのＺ方向の位置を変化させることができるものとしてある。また、分散光照明装置１０についても、被検体の高さに応じて位置を変更するための手段に指示させておくことも可能である。さらに、分散光照明装置１０とラインセンサアレイ２０との位置関係は逆であってもよい。
【００３９】
以上の各部は図１０に示す制御装置１００によって制御される。制御装置１００は、例えばＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０３、ＥＥＰＲＯＭ１０５、ＲＡＭ１０７およびＶＲＡＭ１０９基本的な構成として有している。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０３に格納された後述するような処理手順に対応するプログラムに従って各部を制御する。ＥＥＰＲＯＭ１０５は、例えばシステムの電源がオフである場合にも所要の情報を保持しておくために用いられる一方、ＲＡＭ１０７はＣＰＵ１０１によるデータ処理の過程で一時的なワークメモリとして用いることができるものである。さらに、ＶＲＡＭ１０９は、例えばラインセンサアレイ２０の検出出力に基づく情報、すなわち走査に伴って被検体の光出射端から得られたデータを、光出射端の位置に対応付けて展開するために用いることができる。
【００４０】
拡散光照明装置１０、ラインセンサアレイ２０、センサ昇降装置３０、および、搬送部４０，５０を含む搬送装置６０は、入出力装置１１１を介してＣＰＵ１０１に接続され、駆動／停止等が制御される。また、ラインセンサアレイ２０の検出出力は入出力装置１１１を介して入力され、必要に応じ適宜の加工が施されてＶＲＡＭ１０９に展開される。入出力装置１１１にはさらにＧＵＩ７０が接続されている。ＧＵＩ７０は、例えば、被検体に係る情報、すなわち被検体の種類（開放型構造の中空柱状構造集合体Ｃであるか閉塞型構造の中空柱状構造集合体Ｆであるかなど）、形状、寸法、および中空部の形状・寸法等を設定するためのキーボードやポインティングデバイスなどの入力手段と、当該情報入力に際してオペレータを補助する情報のほか、制御装置１００から送信されてくる情報（後述する処理手順によって判定された情報や光出力端の可視化情報など）を表示するための表示手段と、を含むものとして構成することができる。
【００４１】
以上の制御系の構成において、図１１に示す検査処理手順が起動されると、まずステップＳ１において上述した被検体に係る情報の取り込みが行われ、次にステップＳ３にて検査条件の取り込みが行われる。検査条件とは、例えば、前述した欠陥種類の識別が望まれているか、あるいは単に欠陥の有無のみを知るために鮮明なデータを取得したいか、などである。そして、ステップＳ５においては、取り込んだそれらの情報に基づいて、適切なギャップを設定するべく昇降装置３０を制御してもよい。
【００４２】
さらに、拡散光照明装置１０として、適宜の個数ずつを単位とした駆動が可能となるようにＬＥＤを配線したＬＥＤアレイを発光部とし有するものを用いる場合には、ステップＳ１で取り込んだ中空柱状構造体の端面の寸法に対応した照射が行われるようにする設定を行うことができる。なお、この際、照射光に対して中空柱状構造集合体の搬送過程でＸ方向の幅が変化して行くために、中空柱状構造集合体の縁から外れた照射光がラインセンサアレイの検出動作に影響を及ぼすのであれば、その変化に合わせて動的に照射範囲が変化するよう設定が行われるようにしてもよい。
【００４３】
以上の初期処理を経た後、拡散光照明装置１０が点灯されるとともに搬送装置６０が起動され（ステップＳ７）、被検体を搬送しつつ光出射端の走査が行われ、この過程で検出素子アレイ２４の検出出力に対応したデータ（必要に応じて、ノイズ除去、図８（ｂ）において説明したような微弱な検出信号変化を処理するための閾値設定もしくは信号増幅処理、波形整形ないしは輪郭補正およびその他の処理を経たものとすることができる）がＶＲＡＭ１０９に展開されて行く（ステップＳ９）。そして、１つの被検体についてのデータ展開が終了すると、必要に応じて後述するようなデータ処理が行われる（ステップＳ１１）。
【００４４】
次に、ステップＳ１３にて中空部毎の状態の分析および判断（欠陥の有無、さらには望まれている場合には結果の種類の判断）が行われ、さらにステップＳ１５にて、欠陥のある中空部の数、その全数に対する比率、欠陥のある中空部の分布状態などに基づいて被検体の良否が判定される。そして、ステップＳ１７において、これらの判断および判定の結果がＧＵＩ７０に通知され、表示手段を介してオペレータに提示することができる。また、検出素子アレイ２４の検出出力に対応してＶＲＡＭ１０９に展開されたデータに基づき、図５および図６に示したような被検体の光出射端の２次元像を構築して表示手段に表示させることや、当該２次元像に基づいて被検体の良否の判定を行うことができる。
【００４５】
次に、ステップ１９においては、続いて搬送されてくる被検体の有無が判定され、肯定判定された場合にはステップＳ７に復帰してそれ以降のステップを繰り返す一方、否定判定された場合には拡散光照明装置１０の消灯および搬送装置６０の停止を含む終了処理を行う。
【００４６】
以上の実施形態によれば、搬送部４０および搬送部５０間の間隔部分に配置されたラインセンサアレイ２０および拡散光照明装置１０の間を通過する過程で被検体である中空柱状構造集合体の検査が行われるので、簡単且つ小型の構成でありながらも、複数の中空柱状構造集合体を連続的且つ高速に検査することができるようになる。また、被検体に係る情報や要望に応じてギャップの調整が可能となることから、中空柱状構造集合体に対し適切な検査を行うことができるようになる。
【００４７】
５．検査精度を確保するための実施形態
本実施形態のようにレンズを直線状に配列してなるレンズアレイ２２を含むラインセンサアレイ２０を用いた場合、レンズ間の繋ぎ目が検出素子アレイ２４の検出信号に影響を与える。また、被検体が開放型構造の中空柱状構造集合体Ｃである場合、隔壁に対応して、基本的には中空部の検出波形間の受光量が実質的にないと見なされる部分が現われる。これを、検出素子アレイ２４の検出信号に基づいて構築した開放型構造の中空柱状構造集合体Ｃの光出射端の模式的２次元像（図１２（ａ））に関して説明すると、その一部を拡大した図１２（ｂ）に示すように、レンズ間の繋ぎ目に相当する縞模様と光出射端には隔壁によって形成される格子模様とが現れることがわかる。
【００４８】
図１２（ｂ）から明らかなように、レンズ間の繋ぎ目に相当する縞ｓｔは中空部Ｈからの出射光量を減じてしまう。また、縞ｓｔと格子ｇｒとの相対的な向きおよび空間周波数にもよるが、図１３の（ａ）に示す縞ｓｔと（ｂ）に示す格子ｇｒとが重なり合うことによって、（ｃ）に示すようにモアレが発生することがある。これらは検出精度の低下をもたし得るので、縞ないしはモアレの発生を適切に防止し、図１４に示すような画像に対応した検出結果が得られるようにすることが望ましい。
【００４９】
そのために、上述した基本的な実施形態に対し、次のような３つの改良を加えることができる。
【００５０】
まず第１は、レンズアレイ２２および検出素子アレイ２４を含むラインセンサアレイ２０を少なくとも２つ用意し、レンズアレイの繋ぎ目が走査方向に重ならないように配置することである。これによれば、一つのレンズアレイのレンズ間の繋ぎ目が他のレンズアレイのレンズによって相補され、縞ｓｔの発生を防ぐことができる。相補のための具体的な構成としては、例えば図１０のＶＲＡＭ１０９に各検出素子アレイ２４の検出データの展開領域を用意し、図１１のステップＳ１１の処理にてそれらの論理和を取るようにすることができる。また、そのようなソフトウェアによる処理を行うほか、例えば搬送方向Ｙの上流側にあるラインセンサアレイ２０の検出素子アレイ２４の検出出力を、下流側にあるラインセンサアレイ２０の検出素子アレイ２４の検出出力と一致するように遅延させて両者の論理和演算を行う回路を設けることも可能である。
【００５１】
第２には、レンズアレイ２２および検出素子アレイ２４のセットは１つとしながらも、図１１のステップＳ１１において繋ぎ目に起因した縞模様を除去するための数学的な処理（例えば縞ｓｔに対応する関数の逆関数を加算する処理）を行うことである。
【００５２】
第３には、拡散光照明装置１０の発光量を増大させて、レンズアレイの繋ぎ目と隔壁の格子模様とのコントラストを強調し、精度を向上することである。これによると、繋ぎ目を消すことができる一方、発光量を大きくしても隔壁部分では光が遮断され、また目詰まりが生じている開口部も光が透過しないために、中空部ないしは中空柱状構造集合体の検査を精度高く行うことができる。このように光量を増大させることは、上記第１および第２の改良に比して、画像処理ないしは数学的処理を要することなく２値化に近い画像が得られるので、制御系の負担を軽減できる。
【００５３】
次に、拡散光照明装置１０に関連して検査精度を確保するための実施形態について述べる。  
【００５４】
上述のように、拡散光照明装置１０としては、一様な拡散光を発することができるのであれば適宜の発光体を有するものを採用することができるが、直線的に一様な拡散性を持つ直線状の発光部を有するものを採用することが有利である。そして、種々の端面寸法を有する中空柱状構造集合体が被検体となり得ることを考慮すれば、最も大きい端面寸法を持つ中空柱状構造集合体に合わせた照射範囲を有する拡散光照明装置１０を用いることが強く望ましい。
【００５５】
しかしその場合、中空柱状構造集合体の光出射端とラインセンサアレイのレンズアレイ間を焦点距離以上の間隔で配設することにより、図１５に示すように、例えば被検体である中空柱状構造集合体Ｃの本来検出対象としたい中空部Ｈを通過してくる光Ｌのみならず、被検体に向き合っていない発光部１１の端部から照射される拡散光Ｌ’も被検体の下縁部の近傍の部位に対向したラインセンサアレイ２０の部位に到達してしまうため、その部位で検出素子の検出波形の輪郭が崩れること、すなわち下縁部の近傍にある中空部の検出精度に影響を及ぼすことがある。すなわち、図１６に示すように、ギャップをａ、隔壁Ｐの厚みをｂとしたとき、被検体の下縁部Ｅを通ってレンズアレイ２２に入射する拡散光Ｌ’の入射角度θがｔａｎ−１（ｂ／ａ）を超えている場合には、その拡散光Ｌ’が中空部Ｈに対向するレンズアレイ２２の部位に到達してしまうからである。
【００５６】
これを抑制するためには、拡散光の入射角度がｔａｎ−１（ｂ／ａ）以下の角度θ’に制限されるよう、照明装置の構成を適切に定めればよく、具体的には、次のような３つの構成を採用することができる。
【００５７】
第１は、発光部として、直管蛍光灯や伝送ライト式のハロゲンランプあるいはメタルハライドランプ、またはＬＥＤアレイの形態の発光部１２に、ルーバ１６を付加することで、拡散光Ｌ’の入射角度θ’をθ以下に制限することである（図１７（ａ））。
【００５８】
第２は、発光部として、直管蛍光灯や伝送ライト式のハロゲンランプあるいはメタルハライドランプ、またはＬＥＤアレイの形態の発光部１２に、球型レンズアレイ１８を付加することで、拡散光Ｌ’の入射角度θ’をθ以下に制限することである（図１７（ｂ））。
【００５９】
第３には、発光部の投光幅を可変とする機構を設けること、または、中空柱状構造集合体の側面に接する遮光部材を設けること、または、上述したように、ＬＥＤアレイに含まれるＬＥＤ素子のすべてを直列に配線して同時に駆動するのではなく、適宜の個数ずつを単位とした駆動を可能とする配線を施したＬＥＤアレイ１４を採用し、図１７（ｃ）に示すように点灯領域と消灯領域とを設定することで、検査対象となり得る中空柱状構造体の端面の寸法に対応した照射が可能となるようにすることである。これによると、消費電力を一層低減できるだけでなく、被検体の縁部に対応したラインセンサアレイ２０の位置に到達するような拡散光Ｌ’が発生すること自体を防止し、且つ、搬送過程で照射光に対する中空柱状構造集合体のＸ方向の幅の変化に合わせて、動的に照射範囲が変化するようにすることも可能となる。
【符号の説明】
【００６０】
１０  拡散光照明装置
２０  ラインセンサアレイ
２２  レンズアレイ
２４  検出素子アレイ
３０  ラインセンサ昇降装置
４０、５０  搬送部
１００  制御部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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