(57)【要約】【課題】高度の熟練に頼ることなく目視検査に対する十分な検査精度及び検査品質を確保するとともに、作業性及び検査能率の向上、さらには検査者の眼の疲労防止に寄与する。【解決手段】被検査物Ｓの外観不良を、検査者Ｈの目視により検査する際に、少なくとも点光源３からの光Ｌをコンデンサレンズ４により集束光Ｌｆに変換するとともに、この集束光Ｌｆを被検査物Ｓの表面Ｆに斜めに照射し、この表面Ｆから正反射した反射光Ｌｆｒを検査者Ｈの眼Ｈｅに入光させ、或いは、集束光Ｌｆを被検査物Ｓの表面Ｆに照射し、この被検査物Ｓを透過した透過光Ｌｆｓを検査者Ｈの眼Ｈｅに入光させるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の外観不良を、検査者の目視により検査する際に用いる目視検査装置において、少なくとも点光源とこの点光源からの光を集束光に変換するコンデンサレンズを有する照射手段と、この照射手段からの集束光が被検査物の表面に斜めに照射され、かつこの表面から正反射した反射光を検査者の眼に入光させる反射手段を備えることを特徴とする目視検査装置。
【請求項２】
前記照射手段は、前記点光源と前記コンデンサレンズ間に配することにより光の性質を変更するフィルタを備えることを特徴とする請求項１記載の目視検査装置。
【請求項３】
前記照射手段は、前記点光源と前記コンデンサレンズ間の距離を変更することにより集束光の焦点位置を調整する位置調整部を備えることを特徴とする請求項１記載の目視検査装置。
【請求項４】
前記コンデンサレンズは、フレネルレンズであることを特徴とする請求項１記載の目視検査装置。
【請求項５】
前記反射手段は、被検査物を支持し、かつ位置，高さ及び角度の一又は二以上を調整可能な被検査物支持部を備えることを特徴とする請求項１記載の目視検査装置。
【請求項６】
被検査物の外観不良を、検査者の目視により検査する際に用いる目視検査方法において、少なくとも点光源からの光をコンデンサレンズにより集束光に変換するとともに、この集束光を被検査物の表面に斜めに照射し、この表面から正反射した反射光を検査者の眼に入光させることを特徴とする目視検査方法。
【請求項７】
被検査物の外観不良を、検査者の目視により検査する際に用いる目視検査装置において、少なくとも点光源とこの点光源からの光を集束光に変換するコンデンサレンズを有する照射手段と、この照射手段からの集束光が被検査物の表面に照射され、かつこの被検査物を透過した透過光を検査者の眼に入光させる透過手段を備えることを特徴とする目視検査装置。
【請求項８】
前記照射手段は、前記点光源と前記コンデンサレンズ間に配することにより光の性質を変更するフィルタを備えることを特徴とする請求項７記載の目視検査装置。
【請求項９】
前記照射手段は、前記点光源と前記コンデンサレンズ間の距離を変更することにより集束光の焦点位置を調整する位置調整部を備えることを特徴とする請求項７記載の目視検査装置。
【請求項１０】
前記コンデンサレンズは、フレネルレンズであることを特徴とする請求項１記載の目視検査装置。
【請求項１１】
被検査物の外観不良を、検査者の目視により検査する際に用いる目視検査方法において、少なくとも点光源からの光をコンデンサレンズにより集束光に変換するとともに、この集束光を被検査物の表面に照射し、この被検査物を透過した透過光を検査者の眼に入光させることを特徴とする目視検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板類やシート類等の被検査物における歪等の外観不良を目視により検査する際に用いて好適な目視検査装置及び目視検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高度の平坦性が要求される基板類やシート類等の被検査物の表面に発生する僅かな歪等の外観不良の検査、例えば、微妙な凹凸の有無などの検査は、色差やコントラスト差が生じないため、自動検査手段による検査は困難となり、専ら熟練された検査者の目視検査に頼っているのが実情である。
【０００３】
しかし、従来の目視検査は、目視環境における主に照明の明るさを重視していたため、上述した微妙な凹凸等の検査にとっては十分な検査環境にあるとは言えない問題があった。即ち、白地に色付の異物が存在したり傷が付いている場合には、色差やコントラスト差が大きくなるため、目視によっても比較的容易に判別できるが、微妙な凹凸等に基づく外観不良は、色差やコントラスト差がほとんど発生しないため、単に照明の明るさを改善しても十分な検査環境を得ることはできない。結局、熟練された限られた検査者に頼らざるを得ないとともに、外観不良の見逃しが発生しやすくなることから十分な検査精度及び検査品質を確保しにくく、しかも作業性及び検査能率の低下、さらには検査者の眼の疲労を招いてしまう問題が存在した。
【０００４】
本発明は、このような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、高度の熟練に頼ることなく目視検査に対する十分な検査精度及び検査品質を確保できるとともに、作業性及び検査能率の向上、さらには検査者の眼の疲労防止に寄与できる目視検査装置及び目視検査方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
【０００５】
本発明に係る目視検査装置１は、少なくとも点光源３とこの点光源３からの光Ｌを集束光Ｌｆに変換するコンデンサレンズ４を有する照射手段２と、この照射手段２からの集束光Ｌｆが被検査物Ｓの表面Ｆに斜めに照射され、かつこの表面Ｆから正反射した反射光Ｌｆｒを検査者Ｈの眼Ｈｅに入光させる反射手段５を備えることを特徴とする。なお、反射手段５の代わりに、照射手段２からの集束光Ｌｆが被検査物Ｓの表面Ｆに照射され、かつ被検査物Ｓを透過した透過光Ｌｆｓを検査者Ｈの眼Ｈｅに入光させる透過手段５ｓを用いても同様に実施できる。
【０００６】
この場合、好適な実施の形態により、照射手段２には、点光源３とコンデンサレンズ４間に配することにより光Ｌの性質を変更するフィルタ１１を設けることが望ましい。また、照射手段２には、点光源３とコンデンサレンズ４間の距離を変更することにより集束光Ｌｆの焦点位置を調整する位置調整部１２を設けることができる。さらに、コンデンサレンズ４には、フレネルレンズ４ｆを用いるとともに、反射手段５には、被検査物Ｓを支持し、かつ位置，高さ及び角度の一又は二以上を調整可能な被検査物支持部１４を設けることができる。
【０００７】
一方、本発明に係る目視検査方法は、被検査物Ｓの外観不良を、検査者Ｈの目視により検査する際に、少なくとも点光源３からの光Ｌをコンデンサレンズ４により集束光Ｌｆに変換するとともに、この集束光Ｌｆを被検査物Ｓの表面Ｆに斜めに照射し、この表面Ｆから正反射した反射光Ｌｆｒを検査者Ｈの眼Ｈｅに入光させるようにしたことを特徴とする。なお、集束光Ｌｆを被検査物Ｓの表面Ｆに照射し、この被検査物Ｓを透過した透過光Ｌｆｓを検査者Ｈの眼Ｈｅに入光させるようにしても同様に実施できる。
【０００８】
このような目視検査装置１及び目視検査方法によれば、点光源３からの光Ｌは、コンデンサレンズ４により集束光Ｌｆに変換、特に、方向性の高い集束光Ｌｆに変換されるため、この集束光Ｌｆが被検査物Ｓに反射し又は透過した際に、微妙な凹凸等の特異部位Ｘのコントラスト差や色差が強調され、検査者Ｈは、特異部位Ｘに基づく外観不良を容易かつ確実に判別することが可能となる。
【０００９】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１０】
まず、本実施例に係る反射式の目視検査装置１の構成について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１１】
２は照射手段であり、この照射手段２はケーシング２０を備える。ケーシング２０の内部には、照射ユニット２１と電気回路ユニット２２を配設するとともに、ケーシング２０の前面部は開放し、この開放した前面部にフレネルレンズ４ｆ（コンデンサレンズ４）を配設する。
【００１２】
照射ユニット２１は、ケーシング２０の底面２０ｄ上に配した前後方向に沿ったガイドレール２３及びこのガイドレール２３に対して平行となるボールねじ機構２４を備え、このガイドレール２３とボールねじ機構２４により支持盤２７を支持する。この場合、支持盤２７は、下面に設けた前後一対のスライダ２５，２６を、ガイドレール２３に対してスライド自在に装填するとともに、下面の他の位置を、ボールねじ機構２４のスクリュ部２４ｓに螺合したボールナット部２４ｎに固定する。また、スクリュ部２４ｓの一端は、駆動モータ２８ｍ（図３）及び減速機構を内蔵した回転駆動部２８の回転出力軸に接続（結合）する。これにより、駆動モータ２８を駆動制御すれば、支持盤２７をガイドレール２３に沿って進退移動させることができ、後述する点光源３とフレネルレンズ４ｆ間の距離を変更して集束光Ｌｆの焦点位置を調整する位置調整部１２が構成される。
【００１３】
そして、支持盤２７の上面には、点光源３及びフィルタ１１をそれぞれ配設する。点光源３は立体角の小さい光Ｌを発光する光源であり、例えば、ハロゲンランプ等の点光源用ランプ３１を用いる。この場合、支持盤２７の後端寄りに取付板２９を起設し、この取付板２９に取付けたランプソケット３０に、点光源用ランプ３１を装着する。また、フィルタ１１は、例えば、見やすくすることにより検査者Ｈの眼Ｈｅの疲れを少なくする緑色フィルタ等を用いることができる。このフィルタ１１は、支持盤２７の中間位置に起設したフィルタソケット３０に装着する。点光源用ランプ３１及びフィルタ１１はいずれも着脱可能である。なお、フィルタ１１は、一枚（一種）であるか二枚（二種）以上であるかは問わない。このようなフィルタ１１を設けることにより、より見やすく或いは判別しやすくなるなどの付加的効果を得ることができる。
【００１４】
一方、電気回路ユニット２２は、プリント基板により構成し、このプリント基板は、ケーシング２０の一方の側面部近傍における底面部２０ｄ上に起設する。図３に、電気回路ユニット２２を構成する電気回路図を示す。同図において、５１は、操作部５２が付属する制御部であり、この制御部５１の出力側に駆動モータ２８ｍを接続するとともに、入力側に直流電源部５３の直流出力部を接続する。これにより、操作部５２を操作すれば、制御部５１により駆動モータ２８ｍを正転制御，逆転制御又は停止制御することができる。また、５４は、操作部５５が付属する調光部であり、この調光部５４の出力側に点光源用ランプ３１を接続するとともに、入力側に直流電源部５３の直流出力部を接続する。これにより、操作部５５を操作すれば、調光部５４により点光源用ランプ３１の輝度を可変調整することができる。なお、直流電源部５３の入力側は、ＡＣ１００ボルトの商用交流電源に接続する。さらに、ケーシング２０の後面部には、操作部５２及び操作部５５の操作用ツマミ５２ｓ，５５ｓを配設するとともに、電源スイッチ５６を配設する。
【００１５】
他方、５は反射手段であり、被検査物Ｓを支持し、かつ位置，高さ及び角度を調整可能な被検査物支持部１４を備える。被検査物支持部１４は、ベースプレート６１を備え、このベースプレート６１は、ケーシング２０の底面２０ｄに形成した前後方向に沿ったガイドスリット６２にスライド可能に装填する。また、ベースプレート６１における先端部の上面には、支持ポスト６３を起設し、支持ポスト６３の上端に設けた自在継手（球継手）により被検査物支持板６４の裏面を支持する。この場合、支持ポスト６３は伸縮可能に構成する。なお、６５は被検査物支持板６４の下辺に設けた被検査物Ｓの滑落防止用ストッパである。よって、ベースプレート６１をガイドスリット６２に対して押込み又は引出すことにより被検査物支持板６４の位置調整を行うことができ、支持ポスト６３を伸縮させて被検査物支持板６４の高さ調整を行うことができ、自在継手により被検査物支持板６４の角度調整を行うことができる。このような被検査物支持部１４を設けることにより、より作業性及び作業能率を高めることができる。
【００１６】
次に、本実施例に係る目視検査方法を含む上述した目視検査装置１の使用方法及び動作（機能）について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１７】
まず、電源スイッチ５６をオンすることにより、点光源用ランプ３１が点灯する。これにより、点光源用ランプ３１から発する光Ｌは、フィルタ１１を透過した後、フレネルレンズ４ｆを透過してケーシング２０の外部に照射される。この際、光Ｌは、上述した緑色フィルタ等のフィルタ１１により、その性質が変換されるとともに、フレネルレンズ４ｆにより集束光Ｌｆに変換される。
【００１８】
一方、被検査物支持部１４には被検査物Ｓをセットする。被検査物Ｓとしては、高度の平坦性が要求される基板類或いはシート類（フィルム，紙等）が好適である。また、最初に各種調整を行う。この場合、例えば、被検査物Ｓを模したテストパターンＳｓを用いることができる。即ち、被検査物Ｓがフィルムシートの場合、同一のフィルムシートに標準的な特異部位（外観不良）Ｘを施したテストパターンＳｓを製作し、このテストパターンＳｓを被検査物支持板６４にセットすればよい。そして、この状態で、検査者Ｈは、支持ポスト６３を伸縮して被検査物支持板６４の高さを調整するとともに、ベースプレート６１を移動させて被検査物支持板６４の位置を調整する。また、被検査物支持板６４の角度を変え、テストパターンＳｓの表面Ｆに照射された集束光Ｌｆが検査者Ｈの眼Ｈｅに対して正反射するように調整する。被検査物支持板６４の角度は、正反射する角度が最も望ましいが、検査者Ｈが上述した標準的な特異部位Ｘが最も強調される角度を設定すればよい。したがって、本発明（実施例）における正反射とは正確な角度を意味するものではなく、方向性を表す程度の意味である。さらに、検査者Ｈは、テストパターンＳｓの特異部位Ｘが最も見やすく（判別しやすく）なるように、輝度調整部１３により輝度を調整するとともに、集束光Ｌｆの焦点位置を位置調整部１２により調整する。
【００１９】
そして、実際の検査を行う場合には、テストパターンＳｓの代わりに、被検査物Ｓをセットすればよい。
【００２０】
このような目視検査装置１及び目視検査方法によれば、点光源用ランプ３１からの光Ｌを、フレネルレンズ４ｆにより集束光Ｌｆに変換するとともに、この集束光Ｌｆを被検査物Ｓの表面Ｆに斜めに照射し、この表面Ｆで正反射した反射光Ｌｆｒを検査者Ｈの眼Ｈｅに入光させるようにしたため、例えば、蛍光灯のような非点光源の下であって、非正反射による角度では判別しにくい特異部位Ｘ、例えば、数ミクロンメートル前後の高さを有する微妙な凹凸であっても、コントラスト差又は色差の強調された暗部を発生させることができ、検査者Ｈは、このような微妙な凹凸等（特異部位Ｘ）に基づく外観不良を容易かつ確実に判別することができる。しかも、集束光Ｌｆを用いるため、図４に示すように、反射光Ｌｆｒのほとんどが検査者Ｈの眼Ｈｅに入光し、被検査物Ｓの隅に存在するような特異部位Ｘであっても、眼Ｈｅの位置を大きく或いはほとんど変えることなく容易かつ確実に見つけることができる。
【００２１】
ところで、照射手段２は、ケーシング２０に全てを収容した一体形に構成したため、検査机等の上の任意の位置に置いて使用することができる。したがって、被検査物Ｓを検査者Ｈが手に持ち、概ね正反射する角度となるように被検査物Ｓを傾斜させて検査する簡易的検査も行うことができる。この場合、被検査物支持部１４は不要となり、任意の角度に置くことができるケーシング２０が反射手段５を構成することになる。
【００２２】
次に、本実施例に係る透過式の目視検査装置１の構成について、図５及び図６を参照して説明する。
【００２３】
上記のように、照射手段２は、ケーシング２０（図１）に全てを収容した一体形式に構成するため、検査机等の上の任意の位置に置き、その向きを変えることができる。したがって、ケーシング２０をセッティングし、図５に示すように、照射手段２からの集束光Ｌｆを被検査物Ｓの表面Ｆに照射するとともに、この被検査物Ｓを透過した透過光Ｌｆｓを検査者Ｈの眼Ｈｅに入光させるようにすれば、検査者Ｈは、透過光Ｌｆｓを見て検査を行うことができる。この場合、被検査物Ｓは、所定の支持手段により起立させてもよいし、検査者Ｈが手に持っていてもよい。よって、ケーシング２０は、透過光Ｌｆｓを検査者Ｈの眼Ｈｅに入光させる透過手段５ｓ（図１）を構成する。
【００２４】
このような透過式の目視検査装置１であっても、基本的には、点光源３からの光Ｌを変換して得た集束光Ｌｆを利用するため、蛍光灯のような非点光源の下で直接目視する場合に比ベ、被検査物Ｓに存在する微妙な凹凸等の特異部位Ｘに対しても、図１（図４）に示した反射式の目視検査装置１と同様に、コントラスト差又は色差の強調された暗部を発生させることができる。
【００２５】
例えば、図６に示すように、被検査物Ｓの表面に光路を変える凸部等の特異部位Ｘが存在する場合、図６（ｂ）に示すように、蛍光灯のような非点光源の下では、被検査物Ｓに入射する光の立体角が広くなる（光が広角度から入ってくる）ため、透過光Ｌｓの立体角も広くなり、例示の特異部位Ｘでは、光の出射方向が上方側へ変化するが、眼Ｈｅの方向にも光が届くことから暗部にはならず、透過光Ｌｓを検査者Ｈの眼Ｈｅで見た際における特異部位Ｘのコントラスト差又は色差は、像Ｖｒで示すように相対的に低くなり、特異部位Ｘを見つけにくくなる。これに対して、図６（ａ）に示すように、集束光Ｌｆを利用した場合には、被検査物Ｓに入射する光の立体角が狭くなるため、透過光Ｌｆｓの立体角も狭くなり、例示の特異部位Ｘでは、透過光Ｌｆｓｏの出射方向が上方側へ変化し、眼Ｈｅには届かなくなる。よって、透過光Ｌｆｓを検査者Ｈの眼Ｈｅで見た際における特異部位Ｘのコントラスト差又は色差（暗部）は、像Ｖｆで示すように相対的に高くなり、特異部位Ｘを見つけ易くなる。なお、この現象（作用）は、前述した反射式の目視検査装置１の場合にも同様に発生する。
【００２６】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明は、このような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，形状，数量，素材，部品等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することができる。例えば、点光源３としてハロゲンランプ３１を例示したが点光源３となる任意の発光手段を用いることができるとともに、コンデンサレンズ４としてフレネルレンズ４ｆを例示したが集束光Ｌｆを得ることができる任意形式のレンズを用いることができる。また、フィルタ１１，位置調整部１２，輝度調整部１３及び被検査物支持部１４は任意に設けることができる。さらに、被検査物支持部１４は、位置，高さ及び角度の全てを調整可能に構成した場合を示したが、位置，高さ及び角度の一部のみを調整可能に構成してもよい。なお、特異部位Ｘとしては、例示の凹凸のみならず、ゴミ，傷．パターンの境目，段差（膜の切れ・抜け等）なども含まれる。
【００２７】
【発明の効果】
このように、本発明に係る目視検査装置及び目視検査方法は、少なくとも点光源からの光をコンデンサレンズにより集束光に変換するとともに、この集束光を被検査物の表面に斜めに照射し、かつ表面から正反射した反射光を検査者の眼に入光させ、或いは、集束光を被検査物の表面に照射し、この被検査物を透過した透過光を検査者の眼に入光させるようにしたため、次のような顕著な効果を奏する。
【００２８】
（１）　微妙な凹凸等（特異部位）に基づく外観不良であっても確実に判別することができ、高度の熟練に頼ることなく、目視検査に対する十分な検査精度及び検査品質を確保することができる。
【００２９】
（２）　外観不良を容易に判別することができ、作業性及び検査能率の向上、さらには検査者の眼の疲労防止に寄与できるとともに、特に、集束光のほとんどが検査者の眼に入光するため、被検査物の隅に存在するような外観不良であっても、眼の位置を大きく或いはほとんど変えることなく容易かつ確実に見つけることができる。
【００３０】
（３）　好適な実施の形態により、照射手段に、点光源とコンデンサレンズ間に配することにより光の性質を変更するフィルタを設ければ、より見やすく或いは判別しやすくなるなどの付加的効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係る反射式の目視検査装置の側面断面図、
【図２】同目視検査装置の断面平面図、
【図３】同目視検査装置における電気回路ユニットの電気回路図、
【図４】同目視検査装置の作用説明図、
【図５】同実施例に係る透過式の目視検査装置の作用説明図、
【図６】同目視検査装置の作用詳細説明図、
【符号の説明】
１　　　目視検査装置
２　　　照射手段
３　　　点光源
４　　　コンデンサレンズ
４ｆ　　フレネルレンズ
５　　　反射手段
５ｓ　　透過手段
１１　　フィルタ
１２　　位置調整部
１４　　被検査物支持部
Ｌ　　　光
Ｌｆ　　集束光
Ｌｆｒ　反射光
Ｌｆｓ　透過光
Ｓ　　　被検査物
Ｆ　　　被検査物の表面
Ｈ　　　検査者
Ｈｅ　　眼
【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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