(57)【要約】  【課題】  光学的手法を用いて、被検査体面の長手方向に生じる凹凸状欠点を検出し、凹凸状欠点の高さ、幅を短時間で精度良く求めることを可能とする検査装置を提供すること。  【解決手段】  被検査体である連続走行しているシート状物の一面に光照射手段、他面に撮像手段が設置し、前記撮像手段で撮像した透過光に基づいて、被検査体表面に存在する凹凸状欠点を検出、定量化するデータ処理手段を備え、前記データ処理手段では、凹凸状欠点部の出力信号波形の２つのピークの横方向の幅と縦方向の振幅の積により凹凸状欠点の高さを短時間で求めることができる。【選択図】図５
2007333608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体の片方の面側から光を照射する光照射手段と、前記被検査体の他方の面に対向して配設され前記被検査体からの透過光を撮像する複数の光電変換素子を有し撮像した光量を出力信号波形として出力する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した前記透過光の信号波形に基づいて前記被検査体の表面に存在する凹凸状欠点を検出するデータ処理手段とを備えたシートの検査装置であって、前記光照射手段は該光照射手段の長手方向と前記撮像手段の撮像軸とに直交する軸の方向に連続的に発光光量が変化するよう前記撮像手段によって出力されるよう発光する発光部を有し、前記撮像手段は、撮像軸が、前記光照射手段と交わるよう配設され、前記データ処理手段は前記撮像手段の出力信号波形の所定の閾値を超えるピークを検出することにより前記被検査体上の凹凸状欠点の位置を検出する位置検出手段と、前記撮像手段の出力信号波形における隣り合う２つのピークの位置の差と前記２つのピークの出力値の差との積に比例する出力に基づいて前記凹凸状欠点の形状を求める定量化手段と、を備えることを特徴とするシートにおける凹凸状欠点の検査装置。
【請求項２】
前記光照射手段は、該光照射手段と被検査体との間に前記光照射手段の長手方向と平行な方向に延在する減光部材を備えたライン状光源であり、前記撮像手段は、前記撮像軸が前記減光部と交わり、かつ、前記被検査体に欠点が存在しない場合において前記ライン状光源からの光が入射するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシートにおける凹凸状欠点の検査装置。
【請求項３】
前記撮像手段は、複数の光電変換素子を前記光照射手段と平行に配列したものであることを特徴とする請求項１または２に記載のシートにおける凹凸状欠点の検査装置。
【請求項４】
走行している被検査体に存在する凹凸状欠点の形状を求める凹凸状欠点の検査方法であって、前記被検査体の片方の面側から光照射手段の長手方向と撮像手段の撮像軸とに直交する軸の方向に連続的に変化する光量を照射する光照射手段によって前記被検査体に光を照射し、撮像軸が前記光照射手段と交わるように配設された複数の光電変換素子を有する撮像手段によって前記被検査体からの透過光を撮像し、前記各光電変換素子の出力信号波形の所定の閾値を超えるピークを検出する位置検出手段によって凹凸状欠点の位置を検出し、前記光電変換素子の出力信号波形における隣り合う２つのピークの位置の差と前記２つのピークの出力値の差との積に比例する出力に基づく定量化手段によって前記凹凸状欠点の形状を求めることを特徴とするシートにおける凹凸状欠点の検査方法。
【請求項５】
前記光照射手段として、光照射手段の長手方向と前記撮像手段の撮像軸とに直交する光量は連続的に変化するものを用い、単調に変化する部分が存在することを特徴とする請求項４に記載のシートにおける凹凸状欠点の検査方法。
【請求項６】
前記撮像手段として、前記光照射手段に平行な一次元の画像を得るものを用いることを特徴とする請求項４または５に記載のシートにおける凹凸状欠点の検査方法。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれかに記載のシートにおける凹凸状欠点の検査方法を用いて前記シートの凹凸状欠点を検査することを特徴とするシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートにおける凹凸状欠点の検査装置および検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックフィルムなどのシートを連続的に製造する工程において、ポリマ吐出口で局所的な凹凸状の厚みムラが流れ方向に連続的に発生することがある。この厚みムラは凹凸の高さと幅が所定の大きさ以上になるとスジ状欠点となり、このスジ状欠点はユーザーの加工工程で問題となるために、シートの製造者としては、スジ状欠点を持つシートが製品として出荷されることを避けなければならない。したがって、スジ状欠点を持つシートに対して、良品と不良品とを判別するときには、スジ状欠点の有無だけではなく、上記のスジ状欠点が幅何ｍｍ以下で高さ何μｍ以下ならば良品といった定量的な基準が定められている。よって、スジ状欠点の形状を定量的に評価し、良品と不良品とを判定することが望ましい。また、製造されたシートを検査する際に、巻き取った後では、ロールの内部状態が判らないため、製造されたシートの一部を抜き取って検査するのではなく、インラインでの全長全幅検査が望まれる。さらに、製造工程においてシートは長さ方向に毎分数ｍ〜数百ｍで搬送されているので、シート長さ方向の検査間隔を短くするために、定量評価は短時間で行うことが望ましい。
【０００３】
被検査体表面に存在する凹凸状欠点の形状を定量化する場合、被検査体に光を照射し、その反射光の状態を参照することで、被検査体表面の凹凸状欠点を検出し、定量化する方法が用いられている。例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３に記載の方法が知られている。
【０００４】
特許文献１に記載の方法を、図１を用いて説明する。図１は特許文献１に記載の検査装置の原理図である。図１において、１は被検査体、２は光照射手段、３は撮像手段、９は凹凸状欠点、８はデータ処理装置を表している。
【０００５】
特許文献１に記載の方法は、照射する光の強度または波長が、照射面に沿って大から小へ徐々に変化する平面状の光照射手段２を用いて、被検査体１に光を照射して、被検査体表面での反射光を撮像手段３で受光する。この方法では、撮像手段３は、被検査体１に凹凸状欠点が存在した場合は凹凸状欠点がない場合と比較して、光照射手段２の異なる位置からの光を受光する。
【０００６】
撮像手段３が受光する受光量は被検査体１表面の斜度に応じて変化するため、撮像手段３より出力された信号を微分処理する。さらに、微分信号の値により被検査体表面の凹凸状欠点の発生箇所と大きさを検出し、撮像した反射光の光の強度または波長が凹凸状欠点の斜面の傾きに関係する事実に基づいて凹凸状欠点の高さまたは深さを測定するものである。
【０００７】
特許文献２に記載の方法を、図２Ａを用いて説明する。図２Ａは特許文献２に記載の検査装置の斜視図である。図２Ａにおいて、１は被検査体、２は光照射手段、３は撮像手段、４は再帰型反射スクリーン、６はスジ状欠点、８はデータ処理装置を表している。
【０００８】
同図に示すように、被検査体１の表面を再帰型反射スクリーン４と光照射手段２の間に配置し、光照射手段２の光が被検査体１の表面に当たり、反射して再帰型反射スクリーン４に向かうような光路を形成する。上記配置により、光照射手段２からの光は被検査体１で反射し、再帰型反射スクリーン４に入って入射光軸と同じ方向に反射するので、再び被検査体１の表面で反射して光照射手段２の上方に配置された撮像手段３に捕らえられる。この構成によって被検査体１の表面の凹凸状欠点が光学的に強調された画像を撮像手段３で捕えることができ、平滑であるべき表面の凹凸状欠点場所を容易に発見することができる。
【０００９】
上記再帰型反射スクリーンによる表面検査の検出原理を図２Ｂにより説明する。図２Ｂは特許文献２の検査装置の表面検査の原理を示す説明図である。図２Ｂにおいて、１は被検査体、４は再帰型反射スクリーン、４１はビーズ状反射球である。再帰型反射スクリーン４は、その表面にビーズ状反射球４１が密設されており、各反射球４１は入射光に対し、図示するような指向性の反射パターンを有している。図２Ｂに示すように、光源方向からきた光は、被検査体１の表面で再帰型反射スクリーン４の方向に反射する。一方、光照射手段２の上方に配置された撮像手段３は、図中のカメラビューイング方向から被検査体１表面に向いており、再帰型反射スクリーン４からの反射光が被検査体１で再反射する光を捕えている。被検査体１のＡ、Ｂ、Ｃの各点をカメラから見るとき、点Ｃのように凹凸状欠点のない平面では、撮像手段３は中間的な明るさをもった面として捕える。一方、凹凸状欠点の撮像手段３側から見て下り坂である点Ａでは、再帰型反射スクリーン４からの光は凹凸状欠点で反射角が変化し、強い光を捕える。凹凸状欠点の撮像手段３側から見て上り坂である点Ｂでは、再帰型反射スクリーン４からの光は凹凸状欠点で反射角が変化し、弱い光を捕える。従って、撮像手段３で受光した光量により、被検査体１の表面の凹凸状欠点を検出することができる。
特許文献２に記載の方法は、光照射手段２を用いて被検査体１に光を照射し、被検査体表面での反射光を、再帰型反射スクリーン４にて反射させ、再度被検査体１に照射し、被検査体表面での反射光を撮像手段３で撮像する。
【００１０】
また、撮像手段３で撮像した画像の濃淡値は、被検査体表面の凹凸の斜度に応じて変化するため、被検査体の種別に対応する濃淡値―斜度のテーブルをあらかじめ作成し、そのテーブルにより、画像の濃淡値をスジ状欠点の斜度に変換し、求めた斜度を積分することにより、被検査体１の表面形状を定量化するものである。
【００１１】
特許文献３に記載の方法を、図３を用いて説明する。図３は特許文献３に記載の検査装置の斜視図である。図３において、１は被検査体、２は光照射手段、３は撮像手段、５は拡散スクリーン、９は凹凸状欠点を表している。
【００１２】
特許文献３に記載の方法は、光照射手段２を用いて被検査体１に光を照射し、被検査体表面での反射光を撮像手段３で撮像する。被検査体１に凹凸状欠点９が存在した場合、光照射手段２からの光は、前記凹凸状欠点により反射角が変化し、撮像手段３での撮像画像の濃淡値に変化が生じる。この凹凸状欠点での濃淡値の変化を検出するために、撮像手段３により撮像した画素データの一測定ラインの輝度平均値を求め、各画素データの輝度値と前記輝度平均値の差分を積分（累積的に加算）する。これによって、被検査体表面の凹凸状欠点が強調される。さらに、前記積分値と被検査体の曲率や色を補正するための変換係数を用いて、被検査体表面の凹凸の形状を求めるものである。
【特許文献１】特許第２９２６３６５号公報
【特許文献２】特開２００６−００３１６８号公報
【特許文献３】特許第３１０７６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記背景技術において、連続走行しているシート状物に適用することは困難である。
【００１４】
特許文献１に記載の方法は、光照射手段からの光を被検査体で反射させて、その反射光を撮像手段により撮像している。しかし、連続走行されているシート状物は上下変動、角度変動が大きく、このシート状物の変動により、撮像手段で撮像する光の光量が変化する。
【００１５】
つまり、同じ高さの凹凸状欠点が発生した場合であっても、シート状物の上下変動、角度変動により、撮像手段で撮像する光の光量に違いが生じ、求めるべき凹凸状欠点の高さとは違う値となる。
【００１６】
このように、凹凸状欠点の高さを高精度に検査することができないという問題点があった。
【００１７】
特許文献２に記載の方法では、光照射手段からの光と再帰型反射スクリーンからの反射光を、被検査体において反射させ、エリアセンサカメラにより撮像しているが、シート状物に適用した場合、連続走行されているシート状物の上下変動、角度変動によって、同じ高さのスジ状欠点が発生した場合であっても、エリアセンサカメラで撮像する光の光量に違いが生じ、求めるべきスジ状欠点の高さとは違う値となる。さらに、撮像手段がエリアセンサカメラであるため、連続走行するシート状物の全長検査が困難である。
【００１８】
また、プラスチックフィルムの製造ラインでは、多種多様の品種が製造されており、品種や厚み変更が頻繁に行われている。そのため、被検査体の種別に対応する濃淡値―斜度のテーブルを作成する必要があり、複数の品種についての濃淡値―斜度のテーブルを作成することは困難であるという問題点があった。
【００１９】
さらに、スジ状欠点の画素データを累積的に加算することで、スジ状欠点の高さを求めている。ここで、シート状物は数百ｍで搬送されることもあり、被検査体面にスジ状欠点が多数発生した場合は、画素データを累積的に加算することでスジ状欠点の高さを定量的に求めるための時間的に十分でないという問題がある。
【００２０】
特許文献３に記載の方法では、特許文献１、２と同様に、光照射手段からの光を被検査体で反射させて、その反射光を撮像手段により撮像しているため、シート状物の生産ラインでは、シート状物の上下変動、角度変動により、高精度に定量化ができないという問題点、撮像手段で撮像した凹凸状欠点の信号波形を積分（累積的に加算）することに要する時間に関して、シート表面に凹凸状欠点が多数発生した場合、フィルムなどのシートにおける製造に適用するには時間的に十分ではなく、また、被検査体表面の凹凸状欠点形状の定量化の精度は、変換係数に依存され、変換係数を精度良く求めなければならないという問題点があった。
【００２１】
本発明の目的は、従来技術の上記問題を解決し、シートにおける凹凸状欠点を精度良く検出、定量化することができる検査装置ならびに検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するために本発明によれば、被検査体の片方の面側から光を照射する光照射手段と、前記被検査体の他方の面に対向して配設され前記被検査体からの透過光を撮像する複数の光電変換素子を有し撮像した光量を出力信号波形として出力する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した前記透過光の信号波形に基づいて前記被検査体の表面に存在する凹凸状欠点を検出するデータ処理手段とを備えたシートの検査装置であって、前記光照射手段は長手方向と前記撮像手段の撮像軸とに直交する面内の方向に連続的に発光光量が変化するよう前記撮像手段によって出力されるよう発光する発光部を有し、前記撮像手段は撮像軸が、前記光照射手段と交わるよう配設され、前記データ処理手段は前記撮像手段の出力信号波形の所定の閾値を超えるピークを検出することにより前記被検査体上の凹凸状欠点の位置を検出する位置検出手段と、前記光電変換素子の出力信号波形における隣り合う２つのピークの位置の差と前記２つのピークの出力値の差との積に比例する出力に基づいて前記凹凸状欠点の形状を求める定量化手段と、を備えるシートにおける凹凸状欠点の検査装置が提供される。
【００２３】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記光照射手段として、該光照射手段と被検査体との間に前記光照射手段の長手方向と平行な方向に延在する減光部材を備えたライン状光源を用い、前記撮像手段は前記撮像軸が前記減光部と交わり、かつ、前記被検査体に欠点が存在しない場合において前記ライン状光源からの光が入射するよう構成されるシートにおける凹凸状欠点の検査装置が提供される。
【００２４】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記撮像手段として、複数の光電変換素子を前記光照射手段と平行に配列したものを用いるシートにおける凹凸状欠点の検査装置が提供される。
【００２５】
また、本発明の別の形態によれば、走行方向に走行している被検査体に存在する凹凸状欠点の形状を求める凹凸状欠点の検査方法であって、前記被検査体の片方の面側から長手方向と前記撮像手段の撮像軸とに直交する軸方向に連続的に変化する光量を照射する光照射手段によって前記被検査体に光を照射し、光量が単調に変化する場所を撮像する複数の光電変換素子を有する撮像手段によって前記被検査体からの透過光を撮像し、前記各光電変換素子の出力信号波形の所定の閾値を超えるピークを検出する位置検出手段によって凹凸状欠点の位置を検出し、前記光電変換素子の出力信号波形における隣り合う２つのピークの位置の差と前記２つのピークの出力値の差分値との積に比例する出力に基づく定量化手段によって前記凹凸状欠点の形状を求めるシートにおける凹凸状欠点の検査方法が提供される。
【００２６】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記光照射手段の長手方向と前記撮像手段の撮像軸とに直交する軸方向の光量は連続的に変化し、単調に変化する部分が存在するシートにおける凹凸状欠点の検査方法が提供される。
【００２７】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記撮像手段は前記光照射手段に平行な一次元の画像を得るシートにおける凹凸状欠点の検査方法が提供される。
【００２８】
また、本発明の別の形態によれば、前記シートにおける凹凸状欠点の検査方法を用いて前記シートの凹凸状欠点を検査するシートの製造方法が提供される。
【００２９】
本発明において、「凹凸状欠点」とは、被検査体表面に存在する凹状または凸状の欠点をいう。例えば、凹凸状の被検査体の走行方向に連続的に発生する厚みムラや、被検査体に別の物体を塗布する場合に発生する塗布ムラなどである。
【００３０】
本発明において、「光照射手段」とは、被検査体を挟んで撮像手段と対向する位置に設置され、被検査体上の撮像手段の撮像範囲に光を照らすことができる発光体のことをいう。光照射手段は、複数の光ファイバを線状に配置したものや、円柱状のロッド照明であると所定の検査範囲を均一に照射できるので好ましい。また、円柱状の蛍光灯を使用することにより、安く装置を実現することが可能である。
【００３１】
本発明において、「連続的に発光光量が変化する」とは、光照射手段の長手方向と前記撮像軸とに直交する軸方向において、光照射手段の中心部で光量が最大となり、中心から離れるほど明から暗に一意に、直線または曲線状に変化する光量のことをいう。連続的な光量は、山形でもよいし、一方で光量が多く、もう一方で光量が少ない右上がり形、右下がり形などでも良い。また、光照射手段に光を遮る減光部材を設けることにより、連続的な光量の変化を急峻にでき、被検査体上の凹凸状欠点をより精度良く検出することが可能である。
【００３２】
また、本発明において、「撮像手段」とは、被検査体を挟んで、光照射手段と対向する位置に設置され、複数の光電変換素子を有し、各光電変換素子の受光量を電気信号として出力するものをいう。撮像手段として、複数の光電変換素子が一列に配置されたラインセンサカメラを用いると、連続走行するフィルムを高速に連続的に撮像できるということから好ましい。
【００３３】
また、本発明において、「減光部材」とは、光照射手段の発光部と被検査体との間に、前記発光部の長手方向に平行に配設され、光照射手段からの光量に指向性を持たせるための部材をいう。減光部材としては、鉄製、アルミ製のような光を通さない材質のものを使い、光照射手段の長手方向に直交する断面の光を遮ることが好ましい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明のシートにおける凹凸状欠点の検査装置によれば、シート状被検査体の良品・不良品を判別する重要な基準である、シート状被検査体表面に生じるスジ状欠点などの凹凸状欠点の形状の撮像信号波形から、短時間でスジ状欠点の形状を定量評価する検査装置および検査方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図４は、被検査体１であるプラスチックフィルムに生じるスジ状欠点の形状を表した図である。図４において、１は被検査体であるプラスチックフィルム、６はスジ状欠点を表している。図４に示すプラスチックフィルムの表面に生じるスジ状欠点は、プラスチックフィルム１の流れ方向に平行に発生し、フィルム長さ方向に垂直な断面において微小な凸状を形成する。このスジ状欠点の幅および高さを、透過光を受光することで定量評価する場合を例にとって説明する。
【００３６】
図５は、本発明の一実施形態におけるシートの検査装置の構成を示す斜視図である。図５において、１は被検査体であるプラスチックフィルム、２は光照射手段、３は撮像手段、７はスリット、８はデータ処理手段、１０は減光部材、θはフィルムの幅方向と光照射手段の長手方向のなす角度フィルムの走行方向と撮像手段の撮像軸のなす角度、θ2はフィルムの走行方向と撮像手段の撮像軸のなす角度を表している。図５のシートの検査装置は、フィルム長さ方向に走行しているフィルム１の片方の面に光照射手段２、他方の面に撮像手段３が配置されており、撮像手段３で撮像した透過光を光電変換素子により出力信号波形に変換され、データ処理手段へ入力される。ここで、透過式とすることにより、連続走行しているフィルムの上下振動、角度変動に強くすることができ、精度良く定量化を実施することができる。
【００３７】
データ処理手段８は入力された出力信号波形に基づいて、フィルム表面に存在する凹凸部の形状を定量的に求める。
【００３８】
光照射手段２はスリット部７を画成するための減光部材１０を備えたライン状光源とし、長手方向と撮像手段の撮像軸とに直交する軸方向の光量は、連続的に変化することを特徴とし、撮像手段３の視野幅は、光照射手段２の長手方向と平行に配置されており、撮像手段３の撮像軸の延長は、光照射手段の長手方向と撮像手段の撮像軸とに直交する軸方向に備えられた減光部材と一致することを特徴とする。
【００３９】
図６Ａは光照射手段の長手方向と撮像手段の撮像軸とに直交する軸方向に撮像手段の撮像軸が変化したときの光照射手段の長手方向と撮像手段の撮像軸とに直交する軸方向の撮像手段で受光した光量分布を示す概略図である。図６Ａにおいて、２は光照射手段を表している。図６Ａの撮像手段により受光した光量分布は光照射手段２の発光部の中心部が最も明るく、周辺ほど暗くなる山形の分布である。撮像手段で受光した濃淡値がなだらかに変化するのは、撮像手段のフォーカスが被検査体１の表面に合わせられており、フォーカスが合わせられていない光照射手段近傍から広く光を取り入れるためである。
【００４０】
図６Ｂはスリットを画成するための減光部材を備えた光照射手段２の長手方向と撮像手段とに直交する軸方向に撮像手段の撮像軸が変化したときの光照射手段の長手方向と撮像手段の撮像軸とに直交する軸方向の撮像手段で受光した光量分布を示す概略図である。図６Ｂにおいて、２は光照射手段、７はスリット、１０は減光部材を表している。図６Ｂのように、光照射手段２にスリット７を画成する減光部材１０を設置することにより、光照射手段２の長手方向と撮像手段の撮像軸とに直交する軸方向に撮像手段の撮像軸を変化させたとき、光照射手段の長手方向と撮像手段の撮像軸とに直交する断面方向に急峻な光量分布を得ることができる。この減光部材１０は、光照射手段２の長手方向と撮像手段の撮像軸とに直交する軸方向に対し、発光部の近くに設置するほど急峻な光量分布を得ることができるので、スジ状欠点が発生した場合、撮像手段によって受光する光量が十分に変化できるので好ましい。しかし、近くに設置しすぎると、必要な光量を得ることができず、検出精度が低下する。また、減光部材１０が発光部と離れてしまうと、急峻な光量分布を得ることができず、検出精度が低下するため、光照射手段の長手方向と撮像手段の撮像軸とに直交する軸方向の減光部材と発光部の中心部との位置は、５ｍｍ〜３０ｍｍの間とすることが好ましい。
【００４１】
以下に、被検査体であるプラスチックフィルム１を挟んで対向している光照射手段２と撮像手段３から、プラスチックフィルム１に存在するスジ状欠点を検出する原理について説明する。図７Ａは、本発明の一実施形態における光照射手段の長手方向に平行な方向から見た撮像手段の撮像軸を表した概略図である。図７Ｂは本発明の一実施形態における光照射手段の長手方向に平行な方向から見たフィルム上にスジが発生した場合のスジの左斜面での撮像手段の撮像軸の変化の概略図である。図７Ｃは本発明の一実施形態における光照射手段の長手方向に平行な方向から見たフィルム上にスジが発生した場合のスジの右斜面での撮像手段の撮像軸の変化の概略図である。
【００４２】
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃにおいて、１は被検査体であるプラスチックフィルム、２は光照射手段、３は撮像手段、６はスジ状欠点、７はスリット、８はデータ処理手段、１０は減光部材、ａは撮像手段の撮像軸の延長と光照射手段２に設置されている減光部材１０の平面上との交点、ｂはスジ状欠点発生時のスジ状欠点の左斜面で変化した撮像手段の撮像軸の延長と光照射手段２に設置されている減光部材１０の平面上との交点、ｃはスジ状欠点発生時のスジ状欠点の右斜面で変化した撮像手段の撮像軸の延長と光照射手段２に設置されている減光部材１０の平面上との交点を表している。
図８はフィルム上にスジが発生した場合に撮像手段で撮像した光量の変化を示したものである。図８において、２は光照射手段、１０は減光部材を表している。なお、ａ，ｂ，ｃはそれぞれ図７のａ，ｂ，ｃに対応している。
【００４３】
図７Ｂ、図７Ｃのように、フィルム上にスジ状欠点６が発生した場合、スジ状欠点の斜面で屈折率が変化し、撮像手段３の撮像軸の延長と光照射手段の交点が変化する。図７Ｂのように、スジ状欠点の左斜面では、撮像手段の撮像軸と光照射手段の交点は光照射手段の中央部近くに変化し、撮像手段で撮像する光量も多くなる。反対に、図７Ｃにように、スジ状欠点の右斜面では、撮像手段の撮像軸と光照射手段の交点は光照射手段の中央部から遠ざかるように変化し、撮像手段で撮像する光量も少なくなる。
【００４４】
スジ状欠点の高さを精度良く定量化するためには、図７Ｂ、図７Ｃのように、スジ状欠点で光の屈折が変化し、光照射手段の長手方向と撮像手段の撮像軸とに直交する軸方向の撮像位置が変化した場合、図８のように光量が十分に変化できるようにすることが好ましい。そのため、撮像手段３による欠点がない場合における撮像位置は光量の最大値と最小値の中間となるように設置することが好ましい。また、光照射手段の長手方向に平行に光を遮る減光部材を配設することにより、光照射手段の長手方向と撮像手段の撮像軸とに直交する軸方向の撮像位置が変化した場合に、撮像手段で撮像した出力信号波形の光量の変化量が大きくなり、精度良くスジ状欠点の高さを定量化することができる。
【００４５】
また、図５において、フィルム１と撮像手段３のなす角度θ2が小さくなるほど、スジ状欠点の斜面での角度変化が大きくなり、スジ状欠点がない場合とある場合の光軸のずれが大きくなるため、スジ状欠点の検出性能は向上する。しかし、角度θ2が小さくなると、機器構成に必要な場所が広くなるため、３０°＜θ2＜７５°が好ましい。
【００４６】
フィルム表面に凹凸状欠点が生じた場合、光を透過するフィルム表面に光を照射すると、凹凸状欠点の斜面に垂直な平面方向に、照射された光の光路が偏向される。フィルム表面に生じるフィルム長さ方向に続くスジ状欠点の場合も同様に、スジの斜面に垂直な平面方向に光は屈折する。ここで、光照射手段と撮像手段は長手方向がフィルムの走行方向に対して垂直となるように設置し、光照射手段からの光がスジ状欠点に照射された場合、スジ状欠点の斜面の法線方向はフィルム走行方向に垂直な方向のみであるため、スジ状欠点で屈折された光はフィルムの走行方向に対して垂直な方向に変化する。この方向は光照射手段の長手方向に平行であるため、フィルム表面にスジ状欠点がある場合とない場合との光の光量は同じとなる。そのため、スジ状欠点を検出することが不可能である。
【００４７】
このことから図５に示すように、光照射手段と撮像手段は、フィルムの走行方向に垂直な方向から、０°＜θ＜９０°である角度θ傾けて設置することを特徴とする。
【００４８】
ここで、θは、０°に近くなると、フィルム１にスジ状欠点が発生した場合の光照射手段の長手方向と撮像手段の撮像軸とに直交する軸方向の撮像手段３の撮像軸の変化量が小さいため、スジ状欠点部の出力信号波形が小さくなり、検出精度は低い。そのため、θは１５°以上とすることが好ましい。一方、９０°に近くなるに従い、スジ状欠点でのフィルム走行方向に屈折される光量は多くなり、検出信号は大きくなるが、フィルム幅方向に対する検査できる範囲が狭くなるので、６０°以下とすることが好ましい。
【００４９】
次に、得られた撮像手段での信号波形からスジ状欠点の位置を検出し、定量化する方法について説明する。図９は、本発明の一実施形態における撮像手段で撮像した撮像信号波形を表した図である。図９のように撮像手段３により撮像した信号の濃淡値が急激に変化している場所が、フィルム表面の斜度が急激に変化しているスジ状欠点である。
【００５０】
また、データ処理手段は、各光電変換素子の出力信号波形のピークを検出することによるスジ状欠点の位置検出手段と、２つのピークの位置の間隔と値の差分とを用いてスジ状欠点の形状を求める定量化手段とを備えることを特徴とするものである。
【００５１】
図１０は、本発明の一実施形態による撮像信号波形からのスジ状欠点の位置検出方法を表した図である。位置検出手段では、図１０のように、撮像手段により撮像された透過光を光電変換素子により信号波形に変換し、その信号波形から照明ムラ、フィルムのバタツキの影響を除去する。さらに、照明ムラ、フィルムのバタツキの除去後の波形から、極大値と極小値の２つのピークを抽出し、極大値と極小値の差分値の絶対値が閾値を超えていた場合に、その位置をスジ状欠点部として検出する。ここで、スジ状欠点の位置を検出するために使用した、隣り合う極大値と極小値の差分値の閾値は、検出したいスジ状欠点の高さに応じて決まり、予め検出したい最小のスジ状欠点を検出しておき、その時の隣り合う極大値と極小値の差分値を閾値とすることにより、最小のスジ状欠点以上の高さのスジ状欠点を検出することが可能となる。
【００５２】
照明ムラ、フィルムのバタツキの影響の除去方法として、照明ムラの信号波形パターンをあらかじめ認識しておき、撮像信号波形との差分を取る方法、または、撮像信号波形の移動平均をとり、撮像信号との差分を取る方法がある。
【００５３】
図１１は、本発明の一実施形態によるスジ状欠点部を切り出した撮像信号波形の定量化手段を表した図である。図１１において、ｗはスジ状欠点部の極大値と極小値の画素位置の差分値、ｈはスジ状欠点部の極大値と極小値の差分値を表している。定量化手段では、図１１に示すように検出したスジ状欠点部の極大値と極小値を各１つ含む撮像信号波形から、短時間でスジ状欠点部の高さ、幅を求めることを特徴とするものである。
【００５４】
本発明者らは、定量化手段を適用するために、プラスチックフィルム表面に発生するスジ状欠点を多数採取し、スジ状欠点の形状を測定した結果、スジ状欠点の断面はコサイン波形と近似できることを確認した。さらに、本発明者らは、撮像手段によってフィルム表面のスジ状欠点を撮像した場合、撮像波形はフィルム表面の斜度の大きさに応じて変化することから、コサイン波形と近似したフィルム表面の斜度は、コサイン波形の微分であるサイン波形で近似できることを見出した。
【００５５】
図１２は、コサイン波形近似されたスジ状欠点を表した図である。図１３は、コサイン波形近似されたスジ状欠点の信号波形を表した図である。ここで、図１２と図１３の線種は対応しており、図１２のコサイン波形近似されたスジ状欠点（１）の信号波形は図１３の（１）である。同様に、図１２のスジ状欠点（２）（３）の信号波形も図１３の（２）（３）にそれぞれ対応する。
スジ状欠点（１）とスジ高さが（１）の２倍である（２）を比較すると、信号波形において、（２）の振幅は（１）の振幅の２倍となっている。また、スジ状欠点（１）とスジの幅が（１）の２倍である（３）を比較すると、信号波形において、（３）の振幅は（１）の振幅の２分の１で、（３）の周期は（１）の２倍となっている。
【００５６】
撮像信号波形の振幅はフィルム表面の傾き（一次微分量）に比例しているので、撮像信号のスジ状欠点部の信号波形の半周期分を積分することにより、フィルム表面のスジ状欠点部の高さに比例した情報を算出することが可能である。
【００５７】
スジ状欠点部の信号波形を正弦波と近似できることから、フィルム表面の高さＨは以下の式により、画素位置に関して積分することによって算出することができる。ｈはスジ状欠点部の極大値と極小値の差分値、ｗはスジ状欠点部の極大値と極小値の画素位置の差分値である。また、積分範囲はスジ状欠点部の信号波形の半周期である。
【００５８】
【数１】
2007333608.tif 000003
【００５９】
さらに、数式のスジ状欠点部の高さＨは、単位が画素である。そのため、以下の式のように、実際の数値に変換する変換定数を掛け合わせることにより、実際のスジ高さを求めることができる。ここで、Ａ，Ｂは変換定数であり、光照射手段の光量分布に合わせて設定する。
変換定数の調整方法として、高さの判っているスジ状凹凸部を検査装置によって撮像し、高さと信号の関係を求めることにより、簡単に調整することができる。
【００６０】
【数２】
2007333608.tif 000004
【００６１】
以上のように、スジ状欠点の断面形状をコサイン形に近似したので、フィルム表面のスジ状欠点の高さＨは積分計算をすることなく、スジ状欠点部の撮像信号波形の特徴量であるｈとｗとの掛け合わせという簡単な数式によって求めることができる。実際の計算においては、ｗやｈと比例する量を信号から検出し、それらを掛け合わせることでも同様の結果が得られる。例えば、ｗの替わりに信号の変化の開始点と終了点の位置の差を用いたりすることもできる。
図１３のスジ信号波形について、波形の振幅と半周期を掛け合わせて高さを求めると、波形（１）を基準とした場合、波形（２）の高さは（１）の２倍、波形（３）の高さは（１）と同じとなり、図１２と一致することが確認できる。
【００６２】
フィルム表面のスジ状欠点の幅Ｗはスジ部の撮像信号波形の２つのピーク位置の画素の差分に撮像手段の分解能を掛け合わせて２倍することによって求めることが可能である。
【００６３】
分解能とは、撮像手段の視野幅を撮像手段である複数の一列に並んだ光電変換素子の数で割った、１つの光電変換素子が撮像する範囲である。
【実施例】
【００６４】
以下に本発明の実施例として、製膜中の延伸前の透明プラスチックフィルムの表面に生じる、フィルム長さ方向に垂直な断面において凸形状で、かつ、フィルムの長さ方向に平行に続くスジ状欠点の高さおよび幅を定量評価した。
【００６５】
撮像手段としてのラインセンサカメラは、撮像素子が７５００個直線状に配置されたものを、光照射手段には、長手方向に平行にスリット部を設けた円柱状の蛍光灯を用いた。ラインセンサカメラ、蛍光灯とフィルムの幅方向との角度θは２０°とした。また、ラインセンサカメラの撮像軸とフィルムの為す角度θ2は６５°とした。また、蛍光灯の長手方向と撮像手段の撮像軸とに直交する軸方向の蛍光灯の中心部と減光部材の間の距離は２０ｍｍとした。
【００６６】
データ処理手段として、ラインセンサカメラからの出力信号波形から、移動平均によって照明ムラおよびフィルムのバタツキの影響を除去し、隣り合う極大値と極小値の差分値を検出し、検出したいスジ状欠点の最小の高さである１．０μｍのスジ状欠点を検出したときの隣り合う極大値と極小値の差分と閾値とし、出力信号波形と比較することにより、スジ状欠点部を検出することができた。
さらに、出力信号波形の隣り合う極大値と極小値の差分値が閾値以上であったスジ状欠点部において隣り合う極大値と極小値の位置の間隔と振幅を掛け合わせて、フィルムの種類、光源の特性から決定した定数を掛け合わせ、足すことにより、短時間かつ高精度でスジ状欠点部を定量化することができた。
【００６７】
そして、このスジ状欠点の定量化情報に基づいてフィルムの製造工程を管理し、フィルム全長に亘ってスジ状欠点を検出し、大きさを定量化することができ、フィルムの製造工程にフィードバックし、フィルムの製造方法を改善することができた。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、連続走行するプラスチックフィルム表面に生じるスジ状欠点の定量評価を行う凹凸状欠点の検査装置に限らず、鉄鋼板表面に生じる凹凸状欠点の幅および高さや、高反射材料で表面をコーティングされたフィルム表面の局所的コーティング抜け度合いの定量評価などにも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】特許文献１の検査装置の原理図である。
【図２Ａ】特許文献２の検査装置の斜視図である。
【図２Ｂ】特許文献２の検査装置の表面検査の原理を示す説明図である。
【図３】特許文献３の検査装置の斜視図である。
【図４】スジ状欠点の形状図である。
【図５】本発明の一実施形態における検査装置構成を示す斜視図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態における光照射手段の長手方向と撮像手段の撮像軸とに直交する軸方向の光量分布の概略図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態におけるスリットを画成するための減光部材を備えた光照射手段の長手方向と撮像手段の撮像軸とに直交する軸方向の光量分布の概略図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態における光照射手段の長手方向に平行な方向から見た撮像手段の光軸を表した概略図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態における光照射手段の長手方向に平行な方向から見たフィルム上にスジが発生した場合のスジの左斜面での撮像手段の光軸の変化の概略図である。
【図７Ｃ】本発明の一実施形態における光照射手段の長手方向に平行な方向から見たフィルム上にスジが発生した場合のスジの右斜面での撮像手段の光軸の変化の概略図である。
【図８】本発明の一実施形態におけるフィルム上にスジが発生した場合の撮像手段により撮像した濃淡値の変化を表した概略図である。
【図９】本発明の一実施形態における撮像信号波形を表した概念図である。
【図１０】本発明の一実施形態における撮像信号波形からの凹凸状欠点の位置検出方法を表した概念図である。
【図１１】本発明の一実施形態による撮像信号波形の定量化手段を表した概念図である。
【図１２】コサイン波形近似されたスジ状欠点を表した模式図である。
【図１３】コサイン波形近似されたスジ状欠点の信号波形を表した模式図である。
【符号の説明】
【００７０】
１    被検査体
２    光照射手段
３    撮像手段
４    再帰型反射スクリーン
４１  ビーズ型反射球
５    拡散スクリーン
６    スジ状欠点
７    スリット
８    データ処理装置
９    凹凸状欠点
１０  減光部材
θ    フィルムの幅方向と光照射手段の長手方向のなす角度
θ2    フィルムの走行方向と撮像手段の撮像軸のなす角度
ｈ    スジ状欠点部の極大値と極小値の差分値
ｗ    スジ状欠点部の極大値と極小値の画素位置の差分値
ａ    撮像手段の撮像軸の延長と光照射手段の交点
ｂ    スジ状欠点発生時の撮像手段の撮像軸の延長と光照射手段の交点
ｃ    スジ状欠点発生時の撮像手段の撮像軸の延長と光照射手段の交点
【図１】
2007333608.tif 000005
【図２Ａ】
2007333608.tif 000006
【図２Ｂ】
2007333608.tif 000007
【図３】
2007333608.tif 000008
【図４】
2007333608.tif 000009
【図５】
2007333608.tif 000010
【図６Ａ】
2007333608.tif 000011
【図６Ｂ】
2007333608.tif 000012
【図７Ａ】
2007333608.tif 000013
【図７Ｂ】
2007333608.tif 000014
【図７Ｃ】
2007333608.tif 000015
【図８】
2007333608.tif 000016
【図９】
2007333608.tif 000017
【図１０】
2007333608.tif 000018
【図１１】
2007333608.tif 000019
【図１２】
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【図１３】
2007333608.tif 000021