(57)【要約】【課題】検査対象物の表面に影が生じないように紫外光を照射することができる外観検査装置及び紫外光照明装置を提供する。【解決手段】拡散板３を介し半透鏡４に照射された紫外光成分は、その紫外光成分を一部は透過し、他の部分は反射する半透鏡４により、画像取り込み手段６の光路軸上に導かれる。半透鏡４を反射し画像取り込み手段６の光路軸上に沿って円錐面状反射鏡５へ入射された紫外光は、円錐面状反射鏡５で反射され検査対象物１の外周表面を照射する。検査対象物１の外周表面で反射された紫外光は、円錐面状反射鏡６で再度反射され、半透鏡４に入射する。拡散板３を介し照射された紫外光と同様に、半透鏡４に入射された紫外光の一部は透過して画像取り込み手段６へ導かれる。【選択図】図１
2005345425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物の少なくとも一部外周表面を検査する外観検査装置であって、
上記検査対象物の上記一部外周表面を少なくとも紫外光で照明するための紫外光照明手段と、
円錐台側面形状の反射面を内面側に有し、大径開口部及び小径開口部を有する円錐面状反射鏡と、
上記円錐面状反射鏡の検査位置に配置された検査対象物の外周表面が上記円錐面状反射鏡に映し出された像を画像として取り込む画像取り込み手段とを有し、
上記紫外光照明手段は、
紫外光を含む光を照射する光源と、
上記光源から出射された光の少なくとも紫外光を拡散させながら透過する紫外光拡散手段と、
紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡であって、上記光源からの紫外光成分の反射光又は透過光を上記円錐面状反射鏡に照射し、該円錐面状反射鏡からの紫外光成分の透過光又は反射光を上記画像取り込み手段に照射するビームスプリッタとを有して成る
ことを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
上記紫外光拡散手段には石英拡散板が用いられ、上記ビームスプリッタには石英板に部分的反射膜が形成された半透鏡が用いられることを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
【請求項３】
上記画像取り込み手段は、紫外線用レンズを有し、紫外光領域に感度を有することを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
【請求項４】
上記円錐面状反射鏡の大径開口部側に設けられ、上記円錐面状反射鏡からの反射光の光路を上記画像取り込み手段へ変更する光路変更反射鏡を有することを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
【請求項５】
上記光路変更反射鏡の中心部には検査を終えた検査対象物が通過するための貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項４記載の外観検査装置。
【請求項６】
上記円錐面状反射鏡の反射面となる円錐面は、円錐の中心軸に直交する平面に対して４５°の傾きを有し、上記円錐面状反射鏡の中心軸上を検査位置とすることを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
【請求項７】
上記円錐面状反射鏡の反射面となる円錐面は、円錐の中心軸に直交する平面に対して６０°以上の傾きを有し、上記円錐面状反射鏡の上記小径開口部側の外部を検査位置とすることを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
【請求項８】
検査対象物の少なくとも一部表面を検査する外観検査装置であって、
上記検査対象物の上記一部表面を少なくとも紫外光で照明するための紫外光照明手段と、
上記検査対象物の表面の像を画像として取り込む画像取り込み手段とを有し、
上記紫外光照明手段は、
紫外光を含む光を照射する光源と、
この光源から出射された光の少なくとも紫外光を拡散させながら透過する紫外光拡散手段と、
紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡であって、上記光源からの紫外光成分の反射光又は透過光を上記検査対象物の表面に照射し、該検査対象物の表面からの紫外光成分の透過光又は反射光を上記画像取り込み手段に照射するビームスプリッタとを有して成る
ことを特徴とする外観検査装置。
【請求項９】
紫外光を含む光を照射する光源と、
上記光源から出射された光の少なくとも紫外光を拡散させながら透過する紫外光拡散手段と、
紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡であって、上記光源からの紫外光成分の反射光又は透過光を照明対象位置に照射し、該照明対象位置からの紫外光成分の透過光又は反射光を画像取り込み手段に照射するビームスプリッタと
を有することを特徴とする紫外光照明装置。
【請求項１０】
上記紫外光拡散手段には石英拡散板が用いられ、上記ビームスプリッタには石英板に部分的反射膜が形成された半透鏡が用いられることを特徴とする請求項９記載の紫外光照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外光領域の光を用いて検査対象物の表面を検査する外観検査装置及び紫外光照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物品の表面に現れる欠陥を検査する方法として、従来は主に作業員による目視検査が行われてきた。しかしながら、目視検査では検査員によるバラツキが生じやすく、また小さな欠陥をも見落とさないようにすることは困難である。そのため、より正確に検査を行うことができる様々な技術が提案されている。
【０００３】
ところで、検査対象物によっては可視光よりも紫外光を用いて検査した方が、可視光を使った検査では見落とされていたキズやシミなどが強調され、検査が容易に行えることが知られている。例えば、特許文献１には、紫外光領域の光を用いて検査対象物の表面を検査する技術に関して、電極に塗布された半田の塗布状態を、紫外光の反射率により電極と半田とのコントラストを強調して検査する技術が開示されている。このような技術によれば、異常部を強調することができるので、正確な検査を行うことができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３３２７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された紫外光光源では、点光源である紫外光用ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が平面視環状に配置され、紫外光を所定の斜め角度から照射しているため、紫外光が均一に照射されない虞がある。
【０００６】
ここで、光源からの光を曲折させ、検査対象物の表面を照射する光の光路と画像取り込み手段へ入射する光路とを同軸にすることや、光源に面光源を用いることが好ましいが、特に紫外光においては光に減衰量が大きいため、十分な強度の紫外光を得ることが困難であった。
【０００７】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、検査対象物の表面を照射する光の光路と画像取り込み手段へ入射する光路とを同軸にしても十分な強度の紫外光を得ることができる外観検査装置及び紫外光照明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】
【０００８】
上述の課題を解決するために、本発明に係る外観検査装置は、検査対象物の少なくとも一部外周表面を検査する外観検査装置であって、上記検査対象物の上記一部外周表面を少なくとも紫外光で照明するための紫外光照明手段と、円錐台側面形状の反射面を内面側に有し、大径開口部及び小径開口部を有する円錐面状反射鏡と、上記円錐面状反射鏡の検査位置に配置された検査対象物の外周表面が上記円錐面状反射鏡に映し出された像を画像として取り込む画像取り込み手段とを有し、上記紫外光照明手段は、紫外光を含む光を照射する光源と、上記光源から出射された光の少なくとも紫外光を拡散する紫外光拡散手段と、紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡であって、上記光源からの紫外光成分の反射光又は透過光を上記円錐面状反射鏡に照射し、該円錐面状反射鏡からの紫外光成分の透過光又は反射光を上記画像取り込み手段に照射するビームスプリッタとを有して成ることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明に係る外観検査装置は、検査対象物の少なくとも一部表面を検査する外観検査装置であって、上記検査対象物の上記一部表面を少なくとも紫外光で照明するための紫外光照明手段と、上記検査対象物の表面の像を画像として取り込む画像取り込み手段とを有し、上記紫外光照明手段は、紫外光を含む光を照射する光源と、この光源から出射された光の少なくとも紫外光を拡散させながら透過する紫外光拡散手段と、紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡であって、上記光源からの紫外光成分の反射光又は透過光を上記検査対象物の表面に照射し、該検査対象物の表面からの紫外光成分の透過光又は反射光を上記画像取り込み手段に照射するビームスプリッタとを有して成ることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明に係る紫外光照明装置は、紫外光を含む光を照射する光源と、上記光源から出射された光の少なくとも紫外光を拡散させながら透過する紫外光拡散手段と、紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡であって、上記光源からの紫外光成分の反射光又は透過光を照明対象位置に照射し、該照明対象位置からの紫外光成分の透過光又は反射光を画像取り込み手段に照射するビームスプリッタとを有することを特徴としている。
【００１１】
ここで、上記紫外光拡散手段には石英拡散板が用いられ、上記半透鏡には石英板に部分的反射膜が形成されたビームスプリッタが用いられることが好ましい。
【００１２】
また、上記画像取り込み手段のレンズには、紫外線用レンズが用いられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る外観検査装置及び紫外光照明装置は、光源から出射された紫外光を拡散する紫外光拡散手段と、紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡とを有することにより、検査対象物の検査に必要な紫外光を得ることができる。
【００１４】
ここで、紫外光拡散手段には石英拡散板が用いられ、半透鏡には石英板に部分的反射膜が形成されたビームスプリッタを用いることにより、紫外光の吸収を防ぐことができる。
【００１５】
また、画像取り込み手段のレンズには、紫外線用レンズを用いることにより、紫外光を感度良く撮像することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明する。本発明の具体例として示す外観検査装置及び紫外光照明装置は、検査対象物の表面に紫外光を照射する光路とＵＶ（Ultraviolet）カメラに入射される光路とが一致するようにしたものである。
【００１７】
（実施の形態１）  
図１は、第１の実施の形態における外観検査装置１０の構成を示すブロック図である。この外観検査装置１０は、円筒形状又は円柱形状を有する検査対象物１の少なくとも一部外周表面を検査するものである。なお、検査対象物１は、円筒形状又は円柱形状にのみに限定されるものではなく、径の異なる複数の円筒形状の組み合わせや円筒形状とそれ以外の形状の組み合わせでもよく、さらには、ほぼ完全な円筒形状又は円柱形状でなくても検査上円柱等と同一視できるような多角形柱等の形状も含むものである。
【００１８】
図１に示す外観検査装置１０は、検査対象物１の表面に対して紫外光を含む光を照射する紫外光光源２と、紫外光光源２から出射された紫外光を拡散させながら透過する拡散板３と、紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡４と、円錐台側面形状の反射面を内面側に有し、大径開口部及び小径開口部を有する円錐面状反射鏡５と、円錐面状反射鏡５に映し出された検査対象物１の外周表面の画像を取り込むためのＵＶカメラを有する画像取り込み手段６と、取り込まれた画像を処理する画像処理手段７と、画像を表示する画像表示装置８とを有して構成されている。
【００１９】
紫外光光源２は、例えば複数個の紫外光用ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が平面状に配置されて構成されている。この紫外光用ＬＥＤは、波長２００〜４００ｎｍの紫外光領域の光を発光するものである。
【００２０】
拡散板３は、光を散光させ、紫外光光源２の点光源を面光源にする。この拡散板３は、研磨剤により基板片面を砂面としたものである。基板には、紫外光を吸収することなく、拡散させながら透過させるために、２００ｎｍ〜２μｍの波長領域で透過性が優れた合成石英を用いることが望ましい。
【００２１】
半透鏡４は、紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射するビームスプリッタで構成されている。このビームスプリッタは、紫外光光源２から出射された紫外光を反射して円錐面状反射鏡５に照射するとともに、円錐面状反射鏡５で反射された紫外光を透過して画像取り込み手段に照射する。図２は、ビームスプリッタの一部を拡大した模式図である。このビームスプリッタは、複数の微細な反射膜４ａが所定の間隔で石英基板４ｂ上に被着したものである。また、ビームスプリッタは、反射膜４ａにより入射光の５０％を反射し、反射膜４ａを施していない部分により残りの５０％を透過することが望ましい。このようなビームスプリッタとして、例えばエドモンド・インダストリアル・オプティクス社製のポルカドット・ビームスプリッタ（商品名）を使用することができる。このポルカドット・ビームスプリッタは、０．１×０．１ｍｍの正方形状の反射強化アルミ膜を０．１５ｍｍの間隔（center to center）で合成石英基板上に真空蒸着させたものである。
【００２２】
円錐面状反射鏡５は、円錐台側面形状の反射面を内面側に有し、大径開口部及び小径開口部を有している。円錐面状反射鏡５は、紫外光を反射面で反射し検査対象物１の外周表面を照射するとともに、その外周表面で反射した紫外光を反射面で反射する。なお、円錐面状反射鏡５の反射面の角度θは、４５°に設定されている。
【００２３】
画像取り込み手段６は、ＵＶカメラを有し、円錐面状反射鏡５に映し出された検査対象物１の外周表面を撮像するように配置されている。このＵＶカメラのレンズ６ａには、紫外光が吸収されないように石英から成る紫外線用レンズが使用されている。また、ＵＶカメラは、紫外光領域に感度を有するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラで構成されている。このＵＶカメラとしては、例えば、ＣＣＤ素子面に紫外光を可視光に変える蛍光剤を塗布して変換するものや、ＣＣＤ駆動構造の内面を物理的に削り光電変換部へ紫外光が直接入射するものがある。
【００２４】
ここで、画像取り込み手段６に取り込まれる画像について図３を用いて説明する。図３に示すように、水平より４５°の傾きを有する円錐面状反射鏡５に円筒状物の検査対象物１を機械的にＺ軸方向に挿入し、円錐面状反射鏡５に検査対象物１の外周表面が映し出された像を画像取り込み手段６により撮像する。したがって、画像取り込み手段６は、円錐面状反射鏡５に映し出されたリング状の画像と検査対象物１の天面の画像とを撮像する。リング状の画像には、検査対象物１の底面から天面方向への外周表面が小径から大径方向に向かって映し出される。
【００２５】
画像処理手段７は、例えば、記憶・演算ができるパーソナルコンピュータなどで構成されている。画像取り込み手段６によって取り込まれる検査対象物１の外周表面の画像は、リング状であり、検査対象物１を側面から観察した場合の画像に比べて変形しているので、画像処理手段７は、画像処理を行い、検査対象物１の外周表面を展開した状態を示す画像に変換して画像表示装置８に表示させる。表示画像上で示される欠陥の面積は、実際の欠陥の面積と比例しており、画像処理手段７により欠陥の評価を行う。また、画像処理手段７は、検査対象物１の挿入位置がｘｙ方向にシフトしている場合において、それを補正する補正手段を有することが望ましい。
【００２６】
次に、外観検査装置１０の光路について説明する。画像取り込み手段６への光路に対して直角となるように設けられた紫外光光源２からの紫外光は、拡散板３により散光されて面光源となり、拡散板３全体から紫外光が発光される。そして、検査対象物１の表面全体に均一に紫外光が照射される。
【００２７】
拡散板３を介し照射された紫外光は、画像取り込み手段６への光路上に設けられた半透鏡４により、その光路が変更される。半透鏡４は、画像取り込み手段６への光路及び拡散板３を介し照射された紫外光の光路に対する角度が４５°になるように設置されている。したがって、拡散板３を介し半透鏡４に照射された紫外光成分は、一部は半透鏡４を透過するものの他の部分は反射して画像取り込み手段６の光路軸上に導かれる。
【００２８】
半透鏡４を反射し画像取り込み手段６の光路軸上に沿って円錐面状反射鏡５へ入射された紫外光は、円錐面状反射鏡５で反射され検査対象物１の外周表面を照射する。円錐面状反射鏡５の反射面の角度は４５°であるので、検査対象物１の外周表面に直角に紫外光が照射され、表面への紫外光の入射光と反射光とが同軸となる。
【００２９】
検査対象物１の外周表面で反射された紫外光は、円錐面状反射鏡６で再度反射され、半透鏡４に入射する。半透鏡４は、拡散板３を介し照射された紫外光と同様に、一部を透過して画像取り込み手段６へ導き、他の部分は反射する。したがって、例えば半透鏡４に入射光の５０％を反射し、残りの５０％を透過するビームスプリッタを使用したとすると、画像取り込み手段６に入射される紫外光は、拡散板３を介し照射された紫外光の２５％の強さとなる。
【００３０】
このように、紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡４を画像取り込み手段６の光路上に設け、出射される紫外光の光路と画像取り込み手段６に入射される光路とを一致させることにより、均一に紫外光を照射することができる。また、検査対象物１の外周表面を円錐面状反射鏡５に映して撮像することにより、検査対象物１の外周表面を全周に亘って撮像することができる。
【００３１】
なお、図１の外周検査装置１０の構成において、画像取り込み手段６は、検査対象物１の外周表面で反射された紫外光のうち半透鏡４を透過した紫外光を取り込むようにしたが、これに限らず、半透鏡４で反射された紫外光を取り込むようにしてもよい。この場合、画像取り込み手段６は、半透鏡４で半射された紫外光が取り込めるように配置され、また、紫外光光源は、紫外光が半透鏡４を透過するように配置される。
【００３２】
（実施の形態２）  
図２は、第２の実施の形態における外観検査装置２０の構成を示すブロック図である。この外観検査装置２０は、平面状の検査対象物２１の表面を検査するものである。
【００３３】
外観検査装置２０は、検査対象物２１の表面に対して紫外光を含む光を照射する紫外光光源２と、紫外光光源２から出射された紫外光を拡散させながら透過する拡散板３と、紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡４と、検査対象物２１の表面の画像を取り込むためのＵＶカメラを有する画像取り込み手段６と、取り込まれた画像を処理する画像処理手段７と、画像を表示する画像表示装置８とを有して構成されている。なお、上述した図１に示す外観検査装置１０の構成の各部と対応する部分には同じ指示符号を付している。すなわち、この外観検査装置２０は、図１に示す外観検査装置１０の構成から円錐台側面形状の反射面を内面側に有し、大径開口部及び小径開口部を有する円錐面状反射鏡５を除いたものである。
【００３４】
ここで、この外観検査装置２０の光路について説明する。画像取り込み手段６への光路に対して直角となるように設けられた紫外光光源２からの紫外光は、拡散板３により散光され、拡散板３全体から紫外光が発光される。そして、検査対象物２１の表面全体に均一に紫外光が照射される。
【００３５】
拡散板３を介し照射された紫外光は、画像取り込み手段６への光路上に設けられた半透鏡４により、その光路が変更される。半透鏡４は、画像取り込み手段６への光路及び拡散板３を介し照射された紫外光の光路に対する角度が４５°になるように設置されている。したがって、拡散板３を介し半透鏡４に照射された紫外光成分は、一部は透過するものの他の部分は反射して画像取り込み手段６の光路軸上に導かれる。
【００３６】
半透鏡４を反射し画像取り込み手段６の光路軸上に沿って入射された紫外光は、検査対象物２１の表面に直角に照射され、表面への紫外光の入射光と反射光とが同軸となる。
【００３７】
検査対象物２１の表面で反射された紫外光は、再度、半透鏡４に入射する。半透鏡４は、拡散板３を介し照射された紫外光と同様に、一部は透過して画像取り込み手段６へ導き、他の部分は反射する。したがって、例えば半透鏡４に入射光の５０％を反射し、残りの５０％を透過するビームスプリッタを使用したとすると、画像取り込み手段６に入射される紫外光は、拡散板３を介し照射された紫外光の２５％の強さとなる。
【００３８】
このように、紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡４を画像取り込み手段６の光路上に設け、出射される紫外光の光路と画像取り込み手段６に入射される光路とを一致させることにより、均一に紫外光を照射することができる。また、画像取り込み手段６で撮像される画像は、画像処理を行わなくても実際に目視する画像と類似しているため、欠陥や異常を把握しやすい。
【００３９】
（実施の形態３）  
図５は、第３の実施の形態における外観検査装置３０の構成を示すブロック図である。なお、上述した図１に示す構成の各部と対応する部分には同じ指示符号を付している。検査対象物３１は、円筒形状又は円柱形状のみからなるものでもよく、径の異なる複数の円筒形状の組み合わせや円筒形状とそれ以外の形状の組み合わせでもよく、さらには、ほぼ完全な円筒形状又は円柱形状でなくても検査上円柱等と同一視できるような多角形柱等の形状も含む。これらの形状の物品を総じて、以下、「円筒状物」という。
【００４０】
この図５に示す外観検査装置３０は、検査対象物３１となる円筒状物を照明するための紫外光光源２と、円筒状物の側面外周の画像を取り込むための紫外光領域に感度を持つＵＶカメラを有する画像取り込み手段６とを備える。画像取り込み手段６への光路に対して側面に設けられた紫外光光源２からの紫外光は、拡散板３により散光され、画像取り込み手段６の前に設けられた半透鏡４により進路を変更されて、画像取り込み手段６の軸線に沿って入射される。本実施の形態における紫外光は、円錐面状反射鏡３２の下に設けられた反射鏡３３により再度進路を変更され、円錐面状反射鏡３２へ入射される。円錐面状反射鏡３２の反射面の角度θは４５°である。円錐面状反射鏡３２の中心部には中心孔が形成されており、この中心孔を通って検査対象物３１である円筒状物が導入される。照明光は円錐面状反射鏡３２の反射面で反射され円筒状物を照射する。円筒状物の側面外周で反射された反射光は、円錐面状反射鏡３２の反射面で反射され、反射鏡３３で進路変更させられて、半透鏡４を透過して画像取り込み手段６へ到達する。画像取り込み手段６は円錐面状反射鏡３２に映った像を撮像するように配置されている。このように円筒状物の側面外周を円錐面状反射鏡３２に映して撮像することにより、円筒状物や画像取り込み手段６を回転させることなく、円筒状物の側面を全周に亘って撮像することができる。
【００４１】
ここで、円錐面状反射鏡３２と反射鏡３３との距離を検査対象物３１である円筒状物の長さに応じて構成するようにする。円錐面状反射鏡３２と反射鏡３３との距離が適当でない場合、円筒状物自身が紫外光及び像を遮ってしまうため、円筒状物の側面を完全に映し出すことができないからである。このように、検査対象物３１である円筒状物の長さに応じて構成するようにすることにより、様々な長さの検査対象物にも適用させることができる。
【００４２】
図６は、反射鏡３３を示しており、（ａ）は断面図、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ検査対象物通過方向側（鏡面）及びその反対側（裏面）から見た図である。図６に示すように反射鏡３３は検査対象物３１が通過する穴を有しており、その穴は検査対象通過方向及びカメラ撮像方向からドリル等で開けるようにして形成される。すなわち、４５°に傾けて設置されている反射鏡３３の貫通孔３３ａの側面は、カメラの撮像方向からも検査対象物通過方向からも見えないようになっている。なお、貫通孔３３ａの側面には乱反射防止のためにつや消し黒色塗料などの処理が施されている。このように、光が反射しないような通過穴を設けた反射鏡３３を用いることにより、円錐面状反射鏡３２に映し出された円筒状物の側面外周の像を乱反射させることなく画像取り込み手段６に送ることができる。
【００４３】
しかし、図６（ｂ）の鏡面３３ｂに映し出され、画像取り込み手段６によって取り込まれる円筒状物の側面外周の画像はリング状であり、円筒状物を側面から観察した場合の画像に比べて変形されており、このまま表示しても検査が行いにくい。したがって、画像処理手段７によって画像処理を行い、円筒状物の側面外周を展開した状態を示す画像に変換して画像表示装置８に表示させる。このように表示することにより、表示された画像は円筒状物を側面から観察して把握されるものと類似しており、検査するものは欠陥や異常を発見しやすく、しかも欠陥の位置や大きさを、目視や定量的にすぐに把握できる。表示画像上で示される欠陥の面積は実際の欠陥の面積と比例しており、画像処理により欠陥の評価も行うことができる。
【００４４】
以上、円筒状物の中心軸と円錐面状反射鏡３２の中心軸とが一致しているときには、画像取り込み手段６によって取り込まれる画像から円筒状物の側面外周を展開した状態を示す画像への変換は正確に行われるが、傾いている場合には変換は正確に行われず、変形して表示される。したがって、現実には直線であっても曲線として現れ、検査するものはこれを傾きによる画面の変形であるか検査対象物である円筒状物に変形が生じたことによる異常であるかが区別できない。
【００４５】
この問題を解決するために、傾きによって表示画像が変形されることを防止する補正手段を設けることが好ましい。この補正手段は、検査対象物３１である円筒状物の姿勢を矯正しながら円錐面状反射鏡３２の位置に案内する案内部材３４と、この案内部材３４内を検査対象物である円筒状物が通過したことを検出するためのセンサ３５とを有している。
この補正手段により、案内部材３４の導入部より投入された円筒状物は、導入部を下に向かって進みながらその姿勢を整え、通路部を通るときには円筒状物の中心軸と円錐面状反射鏡３２の中心軸とが一致した状態になる。したがって、円錐面状反射鏡３２を通して撮像された画像は正確に変換され、円筒状物の側面外周を展開した状態を示す画像となって画像表示装置８に表示される。撮像を終えた円筒状物は反射鏡３３の中心の乱反射を防止された貫通孔３３ａを通り、搬送手段３６（容器やコンベヤ等）で回収される。
【００４６】
このように、本実施の形態においては、検査対象物３１である円筒状物を投入して落下させるだけで、連続的に外観検査を行うことができる。
【００４７】
なお、本実施の形態では、検査対象物３１である円筒状物を投入して落下させた状態で外周表面を検査しているが、装置を水平に構成して円筒状物を水平方向に通過させることで、連続的に外観検査を行うこともできる。
【００４８】
（実施の形態４）  
次に、第４の実施の形態における外観検査装置４０について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態では、検査対象物４１として、コイルボビンやねじ等を例示しているが、これに限定されるものではなく、径の異なる複数の円筒形状の組み合わせや円筒形状とそれ以外の形状の組み合わせでもよく、さらには、ほぼ完全な円筒形状又は円柱形状でなくても検査上円柱等と同一視できるような多角形柱等の形状も含むものである。
【００４９】
図７は、外観検査装置４０の構成を示すブロック図である。なお、上述した図１に示す構成の各部と対応する部分には同じ指示符号を付している。
【００５０】
この図７に示す外観検査装置４０は、円筒形状あるいは円筒形状に近似した形状を少なくとも一部に有する検査対象物４１の少なくとも一部外周表面を検査する装置であり、例えば電子部品のコイルを巻くボビンのフランジやねじの頭部（天面及び外周３６０度）の傷や欠陥を検査するために用いられる。この図７の具体例では、検査対象物４１として、コイルボビンを例示している。
【００５１】
外観検査装置４０は、円錐面状反射鏡４２と、紫外光光源２と、半透鏡４と、環状照明手段４６と、画像取り込み手段６と、画像処理手段７とを有して構成されている。円錐面状反射鏡４２は、円錐台側面形状の反射面４３を内面側に有し、大径開口部４４及び小径開口部４５を有している。
【００５２】
本実施の形態における円錐面状反射鏡４２の反射面４３となる円錐面については、円錐の中心軸に直交する平面に対して４５°よりも大きい傾きを持たせており、好ましくは６０°以上の傾き、より好ましくは７５°の傾きを持たせることにより、検査対象物４１を円錐面状反射鏡４２の内部に挿入しなくとも一部外周表面（例えばコイルボビンのフランジ部の外周面）を検査可能に構成している。すなわち、検査対象物４１（例えばコイルボビン）を、搬送手段４７により円錐面状反射鏡４２の小径開口部４５側の外部の検査位置に搬送するだけで、後述するように、画像取り込み手段６により、円錐面状反射鏡４２の反射面４３に映し出された検査対象物４１の一部外周表面（例えばコイルボビンのフランジ部の外周面）の像を画像として取り込むことができるようになっている。
【００５３】
このように検査対象物４１の一部外周表面を円錐面状反射鏡４２の反射面４３に映して撮像することにより、検査対象物４１や画像取り込み手段６を回転させることなく、検査対象物４１の一部外周表面を全周に亘って撮像することができるのみならず、検査対象物４１を円錐面状反射鏡４２の内部に挿入することなく外周検査が行える。
【００５４】
ここで、ＵＶカメラを有する画像取り込み手段６によって取り込まれる検査対象物４１の一部外周表面（例えばコイルボビンのフランジ部の外周面）の画像はリング状であり、検査対象物４１を側面から観察した場合の画像に比べて変形されており、このまま表示しても検査が行いにくい。したがって、画像取り込み手段６で取り込まれた画像を、例えばコンピュータのような記憶・演算ができる画像処理手段７に送って画像処理することにより、例えば検査対象物４１の外周表面が長方形状に平面展開された画像を画像表示装置８に表示するようにしている。このように表示することにより、表示された画像は検査対象物４１を側面から観察して把握されるものと類似しており、検査するものは欠陥や異常を発見しやすく、しかも欠陥の位置や大きさを、目視や定量的にすぐに把握できる。表示画像上で示される欠陥の面積は実際の欠陥の面積と比例しており、画像処理により欠陥の評価も行うことができる。なお、本実施の形態においては、検査対象物４１の天面（上面）も同時に画像取り込み手段６で取り込んで、そのまま表示するようにしている。
【００５５】
紫外光光源２は、円錐面状反射鏡４２の大径開口部４４と画像取り込み手段６との間の光路上に配された半透鏡４に光を照射して検査対象物４１側に光を反射させることで、検査対象物４１を照明するものである。この半透鏡４を介した紫外光光源２の照明では、検査対象物４１の天面（上面）が主として照明され、側面が十分に照明されないことを考慮して、紫外光領域の光を含む環状照明手段４６を設けており、この環状照明手段４６により検査対象物４１の一部外周表面（例えばコイルボビンのフランジ部の外周面）に光を照射して照明している。
【００５６】
環状照明手段４６は、円環状に配設された複数の発光手段である紫外光用ＬＥＤと、これらの複数の紫外光用ＬＥＤからの光を導入し検査位置に配された検査対象物４１の一部外周表面に光を出射する環状の導光部材とを有して構成されている。導光部材は、円錐面状反射鏡４２の外周を取り囲む円環状に形成され、入射された光を拡散して出射する光拡散材料を用いて構成されている。
【００５７】
このように、紫外光光源２のみによる照明を行う場合、面光源を用いても紫外光光源２から半透鏡４で反射された光による照明だけでは検査対象物４１の側面の照明が不十分とされ、さらに輝度分布補足等が必要とされていたが、上述したような環状照明手段４６を用いることにより、輝度分布補足等が不要となる。また、上述の実施の形態における外観検査装置１０、２０、３０は、検査対象物１、２１、３１の表面に紫外光を照射する光路とＵＶカメラに入射される光路とが一致するように構成されていたが、本実施の形態の外観検査装置４０によれば、紫外光が照射される光路とＵＶカメラに入射される光路とが異なっていても環状照明手段４６を設けることにより、表面に生じる影を減少させ、精度の高い検査を行うことができる。
【００５８】
次に、本実施の形態の原理を、図８に基づいて説明する。本実施の形態においては、円錐面状反射鏡４２の反射面４３となる円錐面を、円錐の中心軸に直交する平面（水平面）に対して４５°よりも大きい傾きを持たせており、好ましくは６０°以上の傾き、より好ましくは７５°の傾きを持たせている。これにより、検査対象物４１を円錐面状反射鏡４２の内部に挿入しなくとも一部外周表面（例えばコイルボビンのフランジ部の外周面）を検査することができる。
【００５９】
図８は、本実施の形態の外観検査装置４０の具体例として、例えば電子部品のコイルを巻くボビンのフランジ検査を行う場合の光路を模式的に示したものである。この図８において、円錐面状反射鏡４２の小径開口部４５側の外部の検査位置であって、検査対象物４１、例えばコイルボビンを機械的に垂直に配置し、画像取り込み手段６、例えば１台のＵＶカメラを用いてコイルボビンの外周を撮影し、ＵＶカメラに接続された画像処理手段７で画像処理し、検査対象物４１である例えばコイルボビンの側面外周を検査する。この実施の形態においては、コイルボビンの側面４１ｓ及び天面（上面）４１ｔの検査が行える。この場合、検査対象物４１（例えばコイルボビン）の軸が垂直（円錐面状反射鏡４２の中心軸と平行）であり、検査対象物４１の中心が円錐面状反射鏡４２の中心軸上に位置していることが理想的である。
【００６０】
生産ライン等における検査対象物を搬送する搬送手段４７としては、検査対象物４１である例えばコイルボビンを円錐面状反射鏡４２の小径開口部４５側の外部の検査位置に搬送すればよく、円錐面状反射鏡４２の内部に挿入する操作が不要であるため、水平面上で移送させるだけの比較的簡単な構造の搬送手段４７を用いることができる。
【００６１】
図９に示す円錐面状反射鏡４２の反射面４３は、中心軸に直交する平面に対して７５°の傾きを有しており、この円錐面状反射鏡４２の下側（小径開口部側）に検査対象物４１である例えばコイルボビンを配置し、このコイルボビンの天面４１ｔとフランジの側面４１ｓを同時に検査する場合の概念図を示している。この図９の例においては、コイルボビンは円錐面状反射鏡４２の中心軸上の検査位置に配置され、高さｈであるコイルボビン２のフランジの側面４１ｓの最下部の稜線は、円錐面状反射鏡４２の反射面４３の最下部に写像されている状態を示している。コイルボビンのフランジの側面４１ｓは、図９の上面図の灰色で塗りつぶした部分のように幅ｈ／２のリング状の写像になる。
【００６２】
本実施の形態によれば、上述したように、円錐面状反射鏡４２の反射面４３の傾きを４５°以上、好ましくは６０°以上（より好ましくは７５°）に設定することにより、検査対象物４１が円錐面状反射鏡４２の小径開口部４５側の外部に位置した状態で、検査対象物４１の一部外周表面（例えばねじ頭の側面）が円錐面状反射鏡４２の反射面４３に映し出されて画像取り込み手段６で取り込むことを可能としたものである。これによって、検査対象物４１の搬送手段４７は、円錐面状反射鏡４２の外部の検査位置を通過する平面上で移動させる操作だけで済み、構造を簡略化できるのみならず、軸の垂直合わせの精度や中心位置決め精度等を高めることも容易である。また、円錐面状反射鏡４２の反射面４３の傾きを７５°にした場合には、画像取り込み手段６により、検査対象物４１の一部外周側面の幅の丁度１／２の幅のリング状の画像として取り込むことができるため、画像処理演算の負担が軽減されるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態に係る外観検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】半透鏡を説明するための図である。
【図３】画像取り込み手段に取り込まれる画像を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る外観検査装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る外観検査装置の構成を示すブロック図である。
【図６】反射鏡を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る外観検査装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る外観検査装置の光路を説明するための図である。
【図９】検査対象物の中心と円錐面状反射鏡の中心とが一致している場合の画像を説明する図である。
【符号の説明】
【００６４】
１    検査対象物、  ２    紫外光光源、  ３    拡散板、  ４    半透鏡、  ５    円錐面状反射鏡、  ６    画像取り込み手段、  ７    画像処理手段、  ８    画像表示装置、  １０    外観検査装置、  ２０    外観検査装置、  ２１    検査対象物、  ３０    外観検査装置、  ３１    検査対象物、  ３２    円錐面状反射鏡、  ３３    反射鏡、  ３４    案内部材、３５    センサ部、  ３６    搬送手段、  ４０    外観検査装置、  ４１    検査対象物、  ４２    円錐面状反射鏡、  ４３    反射面、  ４４    大径開口部、  ４５    小径開口部、  ４６    環状照明手段、  ４７    搬送手段
【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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