(57)【要約】【課題】  従来光透過材料内部等のゴミ、キズ、ムラ等の検査を試料からの反射光をＰ偏光及びＳ偏光に分光する偏光プリズムを備えた偏光カメラを用いてＰ偏光およびＳ偏光を２次元のＣＣＤ画像センサで個別に撮像しそのレベル差に基づいて試料の小さなゴミ等を検出していたが直線偏光光源で複数の直線偏光を切り替え制御して被写体に照射し、その反射光によって検出を確実に行う１台の撮像装置で測定できる偏光選択型撮像装置を提供する。【解決手段】  偏光方向が異なる複数の直線偏光を生成する直線偏光生成手段よりなる直線偏光照明手段と前記直線偏光の被写体への照射による反射光をレンズを介して結像した光学像を光電変換して映像信号を生成する撮像素子及びその駆動手段と該撮像素子から生成された映像信号を比較処理する映像信号処理手段と前記撮像素子の駆動手段に同期して１フレームごとに前記直線偏光生成手段を制御する偏光制御手段を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光方向が異なる複数の直線偏光を生成する直線偏光生成手段よりなる直線偏光照明手段と、前記直線偏光の被写体への照射による反射光をレンズを介して結像した光学像を光電変換して映像信号を生成する撮像素子及びその駆動手段と、該撮像素子から生成された映像信号を比較処理する映像信号処理手段と、前記直線偏光生成手段を制御する偏光制御手段と、を備え、
前記偏光制御手段が、前記撮像素子の駆動手段に同期して１フレームごとに前記直線偏光生成手段を制御するものであることを特徴とする偏光選択型撮像装置。
【請求項２】
前記直線偏光生成手段が、前記偏光方向が異なる複数の直線偏光を１５°〜９０°間隔の直線偏光で被写体を照射するものであることを特徴とする請求項１に記載の偏光選択型撮像装置。
【請求項３】
偏光方向が異なる複数の直線偏光のうち２波を１組とした狭角が同一で偏光方向が異なる組み合わせの複数組を生成する直線偏光生成手段よりなる直線偏光照明手段と、レンズを介して入射した前記直線偏光の被写体への照射による反射光を２方向へ分光する偏光ビームスプリッタと、該偏光ビームスプリッタで２方向に分光されたそれぞれの光学像を光電変換して映像信号を生成する撮像素子及びその駆動手段と、該撮像素子から生成された映像信号を比較処理する映像信号処理手段と、前記レンズと前記偏光ビームスプリッタ間に配設され、前記反射光の２波で１組とした複数組の直線偏光を一定時間周期で選択し、かつ前記複数組の直線偏光を同相となるように制御する液晶素子で構成された偏光スイッチと、前記直線偏光生成手段と該偏光スイッチを制御する偏光制御手段と、を備え、
前記偏光制御手段が、前記撮像素子の駆動手段に同期して１フレームごとに前記直線偏光生成手段と偏光スイッチを制御するものであることを特徴とする偏光選択型撮像装置。
【請求項４】
前記直線偏光生成手段が、前記２波で１組の直線偏光を互いに偏光方向の方位が直交する直線偏光とし、かつ偏光方向の方位が異なる複数組の直線偏光で被写体を照射するものであることを特徴とする請求項３に記載の偏光選択型撮像装置。
【請求項５】
前記直線偏光生成手段が、光源と、前記偏光制御手段で偏光方向の方位を制御できる複数の液晶素子とを備えてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の偏光選択型撮像装置。
【請求項６】
前記直線偏光生成手段が、前記偏光制御手段で選択制御できる複数の光源と、偏光方向が互いに異なる複数の偏光フィルタとを備えてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の偏光選択型撮像装置。
【請求項７】
前記偏光制御手段が、前記２波で１組の直線偏光をそれぞれ前記偏光ビームスプリッタ入射面に水平な振動面をもつ直線偏光と、前記偏光ビームスプリッタ入射面に垂直な振動面をもつ直線偏光となるように前記偏光スイッチを制御してなることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の偏光選択型撮像装置。
【請求項８】
前記映像信号処理手段が、前記撮像素子で生成された複数の偏光方向による映像信号レベルを比較し、予め設定した閾値を超えた映像信号を検出できることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の偏光選択型撮像装置。
【請求項９】
前記映像信号処理手段が、反射光の偏光が照射光と比較し変化が生じにくい参照被写体からの反射光による前記撮像素子で生成された映像信号と、前記撮像素子で生成された複数の偏光方向による映像信号とのレベルを比較し、予め設定した閾値を超えた映像信号を検出できることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の偏光選択型撮像装置。
【請求項１０】
前記映像信号処理手段が、前記予め設定した閾値を超えた映像信号を検出したとき、アラーム信号を出力できることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の偏光選択型撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光方向が異なる複数の直線偏光を選択し被写体に照射してゴミ、キズ、ムラ等を検査する偏光選択型撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業分野では、部品表面や光透過材料内部のゴミ、キズ、ムラや、液体中に混在する異物等を検査する場合に、被写体から反射する偏光波を利用して目視又はテレビカメラ等で検査していることが多い。例えば、光学硝子材等の表面や内部のゴミ、キズ、ムラおよび特殊疵等を検査する場合は、反射光又は透過光を偏光フィルタを介して直接目視で監視したり、複数のテレビカメラのレンズにそれぞれ偏光方向の異なる偏光フィルタを装着し、その出力画像を監視して検査している。
【０００３】
例えば、後記特許文献１では、金属やガラス等、光の正反射率の高い試料の場合には、試料に対する光の入射角度によってＰ偏光、Ｓ偏光の反射率が異なることから、試料からの反射光をＰ偏光およびＳ偏光に分光する偏光プリズムを備えた偏光カメラを用いてＰ偏光およびＳ偏光を２次元のＣＣＤ画像センサで個別に撮像し、Ｐ偏光の撮像データおよびＳ偏光の撮像データを処理し、Ｐ偏光量とＳ偏光量との差に基づいて試料の小さな傷等の表面状態を検出している。
【０００４】
また、後記特許文献２では、下層に絶縁性不透明皮膜層および上層に絶縁性透明皮膜層がそれぞれ形成された被覆鋼板表面を照明し、撮像装置で被覆鋼板表面を撮像して前記皮膜層の疵を検査する疵検査方法において、前記被覆鋼板表面をブリュースター角又はその近くの角度で照明し、正反射角又はその近くの角度で被覆鋼板表面からの反射光を、第１撮像装置でＰ偏光フィルタを介して撮像するとともに第２撮像装置でＳ偏光フィルタを介して撮像し、下層の絶縁性不透明皮膜層および上層の絶縁性透明皮膜層の疵をそれぞれ区別できる疵検査方法およびその装置を提供している。
【特許文献１】特許公開２０００−０３５４０３号公報
【特許文献２】特許公開２００２−２１４１５０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、部品表面や光透過材料内部のゴミ、キズ、ムラ等を検査するために、被写体から反射するＰ偏光とＳ偏光のみの偏光波を利用しているため、被写体の移動による反射面の変化、凹凸の変化、又はキズの方向変化等で、被写体に対する光の当たり具合が微妙に変化し、そのためゴミ、キズ、ムラ等の発見が困難な状況の生ずる恐れがあった。
【０００６】
また、ゴミ、キズ、ムラ等の発見を容易にするため、複数の偏光方向の偏光波を検出し利用するためには、複数の撮像装置が必要となり、検査装置の大型化、コスト高を招いてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明者は、上記に鑑み鋭意研究の結果、直線偏光生成手段で生成する複数の直線偏光を選択制御して被写体に照射し、その反射光によって被写体のゴミ、キズ、ムラ等の検出を確実に行うため、次の手段によりこの課題を解決した。
（１）偏光方向が異なる複数の直線偏光を生成する直線偏光生成手段よりなる直線偏光照明手段と、前記直線偏光の被写体への照射による反射光をレンズを介して結像した光学像を光電変換して映像信号を生成する撮像素子及びその駆動手段と、該撮像素子から生成された映像信号を比較処理する映像信号処理手段と、前記直線偏光生成手段を制御する偏光制御手段と、を備え、
前記偏光制御手段が、前記撮像素子の駆動手段に同期して１フレームごとに前記直線偏光生成手段を制御するものであることを特徴とする偏光選択型撮像装置。    
【０００８】
（２）前記直線偏光生成手段が、前記偏光方向が異なる複数の直線偏光を１５°〜９０°間隔の直線偏光で被写体を照射するものであることを特徴とする前項（１）に記載の偏光選択型撮像装置。
【０００９】
（３）偏光方向が異なる複数の直線偏光のうち２波を１組とした狭角が同一で偏光方向が異なる組み合わせの複数組を生成する直線偏光生成手段よりなる直線偏光照明手段と、レンズを介して入射した前記直線偏光の被写体への照射による反射光を２方向へ分光する偏光ビームスプリッタと、該偏光ビームスプリッタで２方向に分光されたそれぞれの光学像を光電変換して映像信号を生成する撮像素子及びその駆動手段と、該撮像素子から生成された映像信号を比較処理する映像信号処理手段と、前記レンズと前記偏光ビームスプリッタ間に配設され、前記反射光の２波で１組とした複数組の直線偏光を一定時間周期で選択し、かつ前記複数組の直線偏光を同相となるように制御する液晶素子で構成された偏光スイッチと、前記直線偏光生成手段と該偏光スイッチを制御する偏光制御手段と、を備え、前記偏光制御手段が、前記撮像素子の駆動手段に同期して１フレームごとに前記直線偏光生成手段と偏光スイッチを制御するものであることを特徴とする偏光選択型撮像装置。
【００１０】
（４）前記直線偏光生成手段が、前記２波で１組の直線偏光を互いに偏光方向の方位が直交する直線偏光とし、かつ偏光方向の方位が異なる複数組の直線偏光で被写体に照射するものであることを特徴とする前項（３）に記載の偏光選択型撮像装置。
【００１１】
（５）前記直線偏光生成手段が、光源と、前記偏光制御手段で偏光方向の方位を制御できる複数の液晶素子とを備えてなることを特徴とする前項（１）〜（４）のいずれか１項に記載の偏光選択型撮像装置。
【００１２】
（６）前記直線偏光生成手段が、前記偏光制御手段で制御できる複数の光源と、偏光方向が互いに異なる複数の偏光フィルタとを備えてなることを特徴とする前項（１）〜（４）のいずれか１項に記載の偏光選択型撮像装置。
【００１３】
（７）前記偏光制御手段が、前記２波で１組の直線偏光をそれぞれ前記偏光ビームスプリッタ入射面に水平な振動面をもつ直線偏光と、前記偏光ビームスプリッタ入射面に垂直な振動面をもつ直線偏光となるように前記偏光スイッチを制御してなることを特徴とする前項（３）〜（６）に記載の偏光選択型撮像装置。
【００１４】
（８）前記映像信号処理手段が、前記撮像素子で生成された複数の偏光方向による映像信号レベルを比較し、予め設定した閾値を超えた映像信号を検出できることを特徴とする前項（１）〜（７）のいずれか１項に記載の偏光選択型撮像装置。
【００１５】
（９）前記映像信号処理手段が、反射光の偏光が照射光と比較し変化が生じにくい参照被写体からの反射光による前記撮像素子で生成された映像信号と、前記撮像素子で生成された複数の偏光方向による映像信号とのレベルを比較し、予め設定した閾値を超えた映像信号を検出できることを特徴とする前項（１）〜（７）のいずれか１項に記載の偏光選択型撮像装置。
【００１６】
（１０）前記映像信号処理手段が、前記予め設定した閾値を超えた映像信号を検出したとき、アラーム信号を出力できることを特徴とする前項（１）〜（９）のいずれか１項に記載の偏光選択型撮像装置。
【発明の効果】
【００１７】
本願発明によれば、次のような効果が発揮される。
１．本願発明の請求項１の発明によれば、
偏光方向が異なる複数の直線偏光を生成する直線偏光生成手段よりなる直線偏光照明手段により、ゴミ、キズ、ムラ等の検査に最も適した複数の直線偏光を選択制御し被写体に照射できるので、熟練した作業者が被写体に対する照明の角度を変化させたり、照明手段を特殊な照明角度に設定したりすることなく、また、被写体を傾けたりして光の当たり具合を微妙に変化させて検体のゴミ、キズ、ムラ等を発見する面倒な作業を行う必要がなくなり、さらに、直線偏光照明手段を被写体の撮像に最も適した照明位置と撮像装置の位置を選択でき、容易に、かつ確実に被写体である検体のゴミ、キズ、ムラ等の検査を行うことができる。
【００１８】
また、被写体を照明する直線偏光生成手段により、ゴミ、キズ、ムラ等の検査に最も適した複数の直線偏光を選択制御し被写体に照射でき、かつ偏光制御手段によって前記直線偏光生成手段を制御すれば、それぞれの偏光方向の光学像を撮像素子で光電変換して映像信号を生成し、ゴミ、キズ、ムラ等の検出に最も適した映像信号として出力できるので、１台の偏光選択型撮像装置で、効率よく、かつ確実な自動疵検査装置、自動疵選別装置等を構築することができる。
【００１９】
さらに、ゴミ、キズ、ムラ等の検査に最も適した複数の直線偏光を選択制御し被写体に照射し、その反射光を光電変換して映像信号を生成し、その映像信号を比較処理する映像信号処理手段を有しているので、ゴミ、キズ、ムラ等の検査を目視で行う必要が無く自動化でき、かつ検出精度が高く、高品質な自動疵検査装置、自動疵選別装置等を構築することができる。
【００２０】
加えて、映像信号を内部又は外部の自動疵検査装置、自動疵選別装置等に送出できると同時に、ゴミ、キズ、ムラ等を検出し易い映像信号を映像モニタで直接疵画像として監視できるので、より確実に被写体のゴミ、キズ、ムラ等の目視確認ができる。
【００２１】
さらにまた、前記偏光制御手段が、前記撮像素子の駆動手段に同期して１フレームごとに前記直線偏光生成手段を制御できるので、例えば、撮像素子で光電変換された１フレームごとに複数の偏光方向の映像信号を出力すれば、コンピュータ処理に適したプログレッシブスキャン方式であり、高速で映像信号を比較処理できると同時に、ちらつきのない、垂直解像力に優れた画像の映像信号を映像モニタへ供給できる。
【００２２】
２．本願発明の請求項２の発明によれば、
前記請求項１の効果に加えて、前記直線偏光生成手段が、前記偏光方向が異なる複数の直線偏光を１５°〜９０°間隔の直線偏光で被写体を照射すれば、ゴミ、キズ、ムラ等の検出に最も適した複数の偏光方向の直線偏光で被写体を照射できるので、撮像素子で光電変換された１フレームごとに複数の偏光方向の映像信号を出力することとなり、１台の偏光選択型撮像装置で、効率よく、かつ確実な自動疵検査装置、自動疵選別装置等を構築することができる。
【００２３】
３．本願発明の請求項３の発明によれば、
被写体を照射する直線偏光生成手段により、ゴミ、キズ、ムラ等の検査に最も適した偏光方向２波で１組とした狭角が同一で偏光方向が異なる組み合わせの複数組を被写体に照射できるので、熟練した作業者が被写体に対する照射の角度を変化させたり、照明手段を特殊な照射角度に設定したりすることなく、また、被写体を傾けたりして光の当たり具合を微妙に変化させて検体のゴミ、キズ、ムラ等を発見する面倒な作業を行う必要がなくなり、被写体の撮像に最も適した照明位置と撮像装置の位置を選択でき、容易に、かつ確実に被写体である検体のゴミ、キズ、ムラ等の検査を行うことができる。
【００２４】
また、被写体を照射する直線偏光生成手段により、ゴミ、キズ、ムラ等の検査に最も適した偏光方向２波で１組とした狭角が同一で偏光方向が異なる組み合わせの複数組を被写体に照射し、さらに偏光制御手段によって液晶素子で構成された偏光スイッチを前記複数組の直線偏光を同相となるように制御し変換できるので、偏光ビームスプリッタで効率よく分光でき、かつゴミ、キズ、ムラ等の検出に最も適した映像信号として出力できるので、１台の偏光選択型撮像装置で、効率よく、確実な自動疵検査装置、自動疵選別装置等を構築することができる。
【００２５】
加えて、映像信号を内部又は外部の自動疵検査装置、自動疵選別装置等に送出できると同時に、ゴミ、キズ、ムラ等を検出し易い映像信号を映像モニタで直接疵画像として監視できるので、より確実に被写体のゴミ、キズ、ムラ等の目視確認ができる。
【００２６】
さらに、ゴミ、キズ、ムラ等の検査に最も適した複数の直線偏光を選択制御して被写体に照射し、その反射光を光電変換して映像信号を生成し、その映像信号を比較処理する映像信号処理手段を有しているので、ゴミ、キズ、ムラ等の検査を目視で行う必要が無く自動化でき、かつ検出精度が高く、高品質な自動疵検査装置、自動疵選別装置等を構築することができる。
【００２７】
さらにまた、前記偏光制御手段が、前記撮像素子の駆動手段に同期して１フレームごとに前記直線偏光生成手段と該偏光スイッチを制御できるので、例えば、撮像素子で光電変換された１フレームごとに２波で１組とした複数組の偏光方向の映像信号を出力すれば、コンピュータ処理に適したプログレッシブスキャン方式であり、高速で映像信号を比較処理できると同時に、ちらつきのない、垂直解像力に優れた画像の映像信号を映像モニタへ供給できる。
【００２８】
４．本願発明の請求項４の発明によれば、
前記請求項３の効果に加えて、ゴミ、キズ、ムラ等の検査に最も適した互いに偏光方向の方位が直交する偏光方向２波で１組とした複数組の直線偏光で被写体に照射すれば、それぞれの偏光方向の光学像を撮像素子で光電変換して映像信号を生成し、ゴミ、キズ、ムラ等の検出に最も適した映像信号として出力できるので、１台の偏光選択型撮像装置で、効率よく、かつ確実な自動疵検査装置、自動疵選別装置等を構築することができる。
【００２９】
５．本願発明の請求項５の発明によれば、
前記請求項１〜４の効果に加えて、前記直線偏光生成手段が、光源と、前記偏光制御手段で偏光方向の方位を制御できる複数の液晶素子とを備えているので、
ゴミ、キズ、ムラ等の検査に最も適した複数の直線偏光を選択制御し被写体に照射できるように任意に設定したり、又はゴミ、キズ、ムラ等の検査に最も適した互いに偏光方向の方位が直交する偏光方向２波で１組とした複数組の直線偏光を任意に設定でき、その直線偏光で被写体に照射すれば、それぞれの偏光方向の光学像を撮像素子で光電変換して映像信号を生成し、ゴミ、キズ、ムラ等の検出に最も適した映像信号として出力できるので、１台の偏光選択型撮像装置で、ゴミ、キズ、ムラ等の検出精度が高く、高品質で、かつあらゆる被写体に即対応できる自動疵検査装置、自動疵選別装置等を構築することができる。
【００３０】
６．本願発明の請求項６の発明によれば、
前記請求項１〜４の効果に加えて、前記直線偏光生成手段が、前記偏光制御手段で制御できる複数の光源と、偏光方向が互いに異なる複数の偏光フィルタとを備えているので、ゴミ、キズ、ムラ等の検査に最も適した複数の直線偏光を選択制御し被写体に照射できるように偏光フィルタを装着した光源を選択したり、又はゴミ、キズ、ムラ等の検査に最も適した互いに偏光方向の方位が直交する偏光方向２波で１組とした複数組の直線偏光が得られるように偏光フィルタを装着した光源を選択し、その直線偏光で被写体に照射すれば、それぞれの偏光方向の光学像を撮像素子で光電変換して映像信号を生成し、ゴミ、キズ、ムラ等の検出に最も適した映像信号として出力できるので、１台の偏光選択型撮像装置で、ゴミ、キズ、ムラ等の検出精度が高く、高品質で、かつ低コストの自動疵検査装置、自動疵選別装置等を構築することができる。
【００３１】
７．本願発明の請求項７の発明によれば、
前記請求項３〜６の効果に加えて、前記偏光制御手段が、前記２波で１組の直線偏光をそれぞれ前記偏光ビームスプリッタ入射面に水平な振動面をもつ直線偏光と、前記偏光ビームスプリッタ入射面に垂直な振動面をもつ直線偏光となるように前記偏光スイッチを制御しているので、前記偏光ビームスプリッタでＰ偏光及びＳ偏光を効率よく分光でき、それぞれの偏光方向の光学像を撮像素子で光電変換して映像信号を生成し、ゴミ、キズ、ムラ等の検出に最も適した映像信号として出力できるので、１台の偏光選択型撮像装置で、効率よく、かつ検出精度が高い自動疵検査装置、自動疵選別装置等を構築することができる。
【００３２】
８．本願発明の請求項８の発明によれば、
前記請求項１〜７の効果に加えて、ゴミ、キズ、ムラ等の検査に最も適した複数の直線偏光を選択制御し被写体に照射し、その反射光を光電変換して映像信号を生成し、予め設定した閾値を超えた映像信号を検出し比較処理する映像信号処理手段を有しているので、ゴミ、キズ、ムラ等の検査を目視で行う必要が無く自動化でき、かつ検出精度が高く、高品質な自動疵検査装置、自動疵選別装置等を構築することができる。
【００３３】
９．本願発明の請求項９の発明によれば、
前記請求項１〜７の効果に加えて、前記映像信号処理手段が、反射光の偏光が照射光と比較し変化が生じにくい参照被写体からの反射光による前記撮像素子で生成された映像信号と、前記撮像素子で生成された複数の偏光方向による映像信号とのレベルを比較し、予め設定した閾値を超えた映像信号を検出できるので、参照被写体からの反射光は偏光を生じにくいため、常に安定した基準となる映像信号が得られ、この基準映像信号とレベル比較することで、ゴミ、キズ、ムラ等の検査を目視で行う必要が無く自動化でき、さらに検出精度が向上し、高品質な自動疵検査装置、自動疵選別装置等を構築することができる。
【００３４】
１０．本願発明の請求項１０の発明によれば、
前記請求項１〜９の効果に加えて、前記映像信号処理手段が、前記予め設定した閾値を超えた映像信号を検出したとき、アラーム信号を出力できるので、例えば、検査作業者への警告信号にしたり、アラーム信号をゴミ、キズ、ムラ等のある検体の自動排出用信号として利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本願発明を実施するための最良の形態を実施例図に基づいて詳細に説明する。
図１は本願発明実施例の複数の直線偏光を選択制御し被写体に照射する直線偏光生成手段を使用した偏光選択型撮像装置の説明図、図２は同発明実施例の２波で１組とした複数組の直線偏光を選択制御し被写体に照射する直線偏光生成手段を使用した偏光選択型撮像装置の説明図、図３は同発明実施例の２波で１組とした２組の直線偏光生成手段で照射された被写体からの反射光と偏光スイッチの第１フレームの動作説明図、図４は同発明実施例の２波で１組とした２組の直線偏光生成手段で照射された被写体からの反射光と偏光スイッチの第２フレームの動作説明図である。
【実施例１】
【００３６】
図１において、偏光選択型撮像装置１０１は、被写体１２に対し偏光方向の方位がそれぞれ異なる２波の反射光の直線偏光Ａ、Ｂを得るために偏光フィルタ２ａ、２ｂがそれぞれ装着された光源２’、２”を交互に時間的周期で選択照射する直線偏光生成手段２よりなる直線偏光照明手段と、前記被写体１２からの反射光をレンズ３を介して結像した光学像を光電変換し映像信号を生成するＣＣＤ（撮像素子）１及びＣＣＤ駆動手段１０と、ＣＣＤ１から生成された偏光方向の方位がそれぞれ異なる２波の反射光による映像信号を比較処理しそのレベル差を検出する映像信号処理手段６と、映像信号出力端子７と、アラーム信号出力端子８と、モニタ映像信号出力端子９と、前記ＣＣＤ駆動手段１０に同期して１フレームごとに前記直線偏光生成手段２を制御できる偏光制御手段１１で構成されている。
【００３７】
前記偏光制御手段１１は、ＣＣＤ駆動手段１０に同期して前記直線偏光生成手段２を駆動し、光源２’、２”を１フレームごとに選択して検査対象である被写体１２を照射する。
【００３８】
前記光源２’の前面には、検査対象の被写体１２への照射方向に対し水平な振動面をもつ偏光方向の方位０°で直線偏光Ａの反射光が得られる偏光フィルム等を装着した偏光フィルタ２ａが配設され、前記偏光制御手段１１によって第１フレームで光源２’を点灯し、偏光フィルタ２ａを介して被写体１２を照射することによって被写体１２から直線偏光Ａの反射光を得ている。
【００３９】
同様に、前記光源２”の前面には、前記被写体１２への照射方向に対し垂直な振動面をもつ偏光方向の方位９０°で直線偏光Ｂの反射光が得られる偏光フィルム等を装着した偏光フィルタ２ｂが配設され、前記偏光制御手段１１によって次の第２フレームで光源２”を点灯し、偏光フィルタ２ｂを介して被写体１２を照射することによって被写体１２から直線偏光Ｂの反射光を得ている。
【００４０】
直線偏光Ａ、Ｂの反射光は、レンズ３によりＣＣＤ１の光電面に結像され、光電変換された映像信号は映像信号処理手段６へ入力され、第１フレーム及び第２フレームの映像信号はそれぞれの図示しないフレームメモリに記憶される。
【００４１】
前記フレームメモリから読み出した２つの映像信号のレベルを比較し、又は、反射光の偏光が照射光と比較し変化が生じにくい、例えば、金属表面に鏡面加工をした図示しない参照被写体からの反射光による前記ＣＣＤ１で生成された基準映像信号と、前記ＣＣＤ１で生成された複数の偏光方向による映像信号とのレベルを比較し、予め設定した閾値を超えた映像信号を公知の回路技術により検出して、例えば、検査作業者への警告信号にしたり、アラーム信号としてゴミ、キズ、ムラ等のある検体の自動排出用信号として利用できる。
【００４２】
上記実施例１で示した偏光方向の方位は一例であり、その数値に限定されることはなく、また、前記被写体１２からの反射光である直線偏光Ａ、Ｂは、それぞれ１５°〜９０°間隔の直線偏光であればよく、さらに、検体のゴミ、キズ、ムラ等の測定に最も適した、検体のゴミ、キズ、ムラ等の現象が最も強調されやすい偏光方向を、Ａ⊥Ｂの偏光方向の方位で組み合わせ選択制御して撮像素子に結像した光学像を光電変換して映像信号を得ることが好ましい。
【００４３】
また、直線偏光生成手段２の偏光フィルム等を用いた偏光フィルタ２ａ、２ｂは偏光フィルム等に限定されることなく、電圧制御によって偏光方向の方位が任意に設定できる液晶素子を用いた偏光板でもよい。
【００４４】
さらに、前記被写体１２からの反射光を複数の偏光方向の直線偏光とするため、複数の光源と、複数の偏光フィルタを組み合わせて装着し、選択制御し被写体を照射してもよい。
【実施例２】
【００４５】
図２において、偏光選択型撮像装置１０２は、偏光方向が異なる４波の直線偏光Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを２波で１組とした２組の直線偏光Ａ／Ｂ、Ｃ／Ｄの反射光を得るために２枚で１組の偏光フィルタ２ａ／２ｂ、２ｃ／２ｄの２組がそれぞれ装着された光源２’、２”を交互に選択し被写体１２に照射する直線偏光生成手段２よりなる直線偏光照明手段と、該被写体１２からレンズ３を介して入射した反射光を２方向へ分光する偏光ビームスプリッタ５と、該偏光ビームスプリッタ５で２方向に分光されたそれぞれの光学像を光電変換して映像信号を生成するＣＣＤ１、２及びそのＣＣＤ駆動手段１０と、該ＣＣＤ１、２から生成された映像信号を比較処理しそのレベル差を検出する映像信号処理手段６と、映像信号出力端子７と、アラーム信号出力端子８と、モニタ映像信号出力端子９と、前記レンズ３と前記偏光ビームスプリッタ５間に配設され、前記反射光の２波で１組とした２組の直線偏光Ａ／Ｂ、Ｃ／Ｄを一定時間周期で選択し、かつ前記２組の直線偏光Ａ／Ｂ、Ｃ／Ｄを同相となるように制御する液晶素子で構成された偏光スイッチ４と、前記ＣＣＤ駆動手段１０に同期して１フレームごとに前記直線偏光生成手段２と偏光スイッチ４を制御できる偏光制御手段１１で構成されている。
【００４６】
前記偏光制御手段１１は、ＣＣＤ駆動手段１０に同期して前記直線偏光生成手段２を駆動し、光源２’、２”を１フレームごとに選択して検査対象である被写体１２を照射する。
【００４７】
前記光源２’の前面には、検査対象の被写体１２への照射方向に対し水平（０°）な振動面をもつ偏光方向の方位０°で直線偏光Ａの反射光が得られる偏光フィルム等を装着した偏光フィルタ２ａと、前記被写体１２への照射方向に対し垂直（９０°）な振動面をもつ偏光方向の方位９０°で直線偏光Ｂの反射光が得られる偏光フィルム等を装着した偏光フィルタ２ｂが配設され、光源２’が点灯されると２波で１組とした反射光の直線偏光Ａ／Ｂが同時に得られるように被写体１２へ照射される。
【００４８】
同様に、前記光源２”の前面には、検査対象の被写体１２への照射方向に対し４５°の振動面をもつ偏光方向の方位４５°で直線偏光Ｃの反射光が得られる偏光フィルム等を装着した偏光フィルタ２ｃと、前記被写体１２への照射方向に対し１３５°の振動面をもつ偏光方向の方位１３５°で直線偏光Ｄの反射光が得られる偏光フィルム等を装着した偏光フィルタ２ｄが配設され、光源２”が点灯されると２波で１組とした反射光の直線偏光Ｃ／Ｄが同時に得られるように被写体１２へ照射される。
【００４９】
直線偏光Ａ／Ｂ、Ｃ／Ｄの反射光は、レンズ３によりＣＣＤ１、２の光電面に偏光スイッチ４及び偏光ビームスプリッタ５を介して結像され、光電変換された映像信号は映像信号処理手段６へ入力され、第１フレームの映像信号はそれぞれ図示しないフレームメモリに記憶され、同様に、第２フレームの映像信号もそれぞれ図示しないフレームメモリに記憶される。
【００５０】
図３及び図４において、液晶素子で構成する偏光スイッチ４の詳細な構造を模式的に示している。偏光スイッチ４は、一対の透明基板４ｂ、４ｃと、透明基板４ｂ、４ｃに狭持された液晶層４ａで構成されている。
【００５１】
透明基板４ｂ、４ｃの互いに対向する主面には透明電極が形成されており、前記偏光制御手段１１に接続されている。液晶層４ａには、例えば、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）形液晶を用いている。
【００５２】
偏光スイッチ４は、公知のように前記透明基板４ｂ、４ｃ間及び液晶層４ａに印加する電圧を制御して液晶層４ａの液晶分子の旋光性を変化させることによって入射する直線偏光の光の偏光状態を変化させることができる。
【００５３】
被写体１２が前記直線偏光生成手段２で照射され、その反射光である２波で１組の直線偏光Ａ／Ｂ、Ｃ／Ｄは、前記偏光スイッチ４によってそれぞれ同相となるように、前記偏光ビームスプリッタ５入射面に水平（０°／Ｐ偏光）な振動面をもつ直線偏光Ｅと、前記偏光ビームスプリッタ５入射面に垂直（９０°／Ｓ偏光）な振動面をもつ直線偏光Ｅとなるように変換される。
【００５４】
図３において、偏光スイッチ４は、その旋光性が失われるように偏光制御手段１１によって電圧制御された状態である。そこで、第１フレームで直線偏光Ａ／Ｂが選択されるように前記ＣＣＤ駆動手段１０に同期して直線偏光生成手段２を制御し、直線偏光Ａ／Ｂがレンズ３を透過し偏光スイッチ４へ入射するようにする。
【００５５】
前記被写体１２からの反射光である２波で１組の直線偏光Ａ（０°）と直線偏光Ｂ（９０°）は、偏光スイッチ４に入射されると、旋光性が失われているため液晶層４ａで、いわゆる捻れを受けずにそのまま透過し、偏光スイッチ４を透過した直線偏光Ｅは入射光の偏光方向の方位が維持された状態である。
【００５６】
次に、図４において、偏光スイッチ４は、その旋光性が作動するように偏光制御手段１１によって電圧制御された状態である。そこで、第２フレームで直線偏光Ｃ／Ｄが選択されるように前記ＣＣＤ駆動手段１０に同期して直線偏光生成手段２を制御し、直線偏光Ｃ／Ｄがレンズ３を透過し偏光スイッチ４へ入射するようにする。
【００５７】
前記被写体１２からの反射光である２波で１組の直線偏光Ｃ（４５°）と直線偏光Ｄ（１３５°）は、偏光スイッチ４に入射されると、偏光スイッチ４は−４５°の旋光性で作動するように電圧制御されているため、液晶層４ａで、直線偏光Ｃ／Ｄがいわゆる捻れを受け、偏光スイッチ４を透過した直線偏光Ｅは、第１フレームとそれぞれ同相となり、前記偏光ビームスプリッタ５入射面に水平（０°／Ｐ偏光）な振動面をもつ直線偏光Ｅと、前記偏光ビームスプリッタ５入射面に垂直（９０°／Ｓ偏光）な振動面をもつ直線偏光Ｅとなるように変換される。    
【００５８】
したがって、図２において、それぞれ同相に変換された直線偏光Ｅは、偏光ビームスプリッタ５へ入射され、前記偏光ビームスプリッタ５入射面に水平（０°）な振動面をもつ直線偏光Ｅは透過直進し、Ｐ偏光がＣＣＤ２光電面に結像し、前記偏光ビームスプリッタ５入射面に垂直（９０°）な振動面をもつ直線偏光Ｅは偏光ビームスプリッタ５の反射面５’で反射され、Ｓ偏光としてＣＣＤ１光電面に結像される。
【００５９】
上記実施例２で示した前記直線偏光生成手段２の偏光方向の方位は一例であり、その数値に限定されることはなく、また、前記被写体１２からの反射光である２波で１組とした２組の直線偏光Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ１５°〜９０°間隔の直線偏光であればよく、さらに、検体のゴミ、キズ、ムラ等の測定に最も適した、検体のゴミ、キズ、ムラ等の現象が最も強調されやすい４種類の代表的な偏光方向を、Ａ⊥Ｂ及びＣ⊥Ｄの偏光方向の方位で組み合わせ選択制御して撮像素子に結像した光学像を光電変換して映像信号を得ることが好ましい。
【００６０】
また、直線偏光生成手段２の偏光フィルム等を用いた偏光フィルタ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは偏光フィルム等に限定されることなく、電圧制御によって偏光方向の方位が任意に設定できる液晶素子を用いた偏光板でもよい。
【００６１】
さらに、前記被写体１２からの反射光である２波で１組とした複数組の直線偏光とするため、複数の光源と、複数の偏光フィルタを組み合わせて装着し、２波で１組とした偏光方向の方位が異なる複数組の光源により選択制御し被写体を照射してもよい。
【００６２】
前記ＣＣＤ１、２に結像した光学像は光電変換され、映像信号処理手段６へ入力される。映像信号処理手段６では、前記偏光スイッチ４で同相に制御され、かつ偏光ビームスプリッタ５でＳ偏光、Ｐ偏光に分光されＣＣＤ１、２で光電変換して生成された２つ、又は４つの映像信号を前記図示しないフレームメモリにそれぞれ一旦記憶し、それぞれのフレームメモリから読み出した２つ、又は４つの映像信号のレベルを比較し、又は、反射光の偏光が照射光と比較し変化が生じにくい、例えば、金属表面に鏡面加工をした図示しない参照被写体からの反射光による前記ＣＣＤ１又は２で光電変換され生成された基準映像信号と、前記偏光スイッチ４で同相に制御された直線偏光を光電変換し前記ＣＣＤ１、２で生成されたそれぞれの映像信号とのレベルを比較し、予め設定した閾値を超えた映像信号を公知の回路技術により検出して、例えば、検査作業者への警告信号にしたり、アラーム信号としてゴミ、キズ、ムラ等のある検体の自動排出用信号として利用できる。
【００６３】
前記２波で１組とした複数組の直線偏光生成手段とした場合も、同様に映像信号処理手段６において処理するようにすればよい。
【００６４】
また上記実施例において、映像信号はフレーム順に時系列信号として映像出力端子７から外部へ出力してもよい。さらに、予め設定した閾値を超えた映像信号を検出し映像出力端子７から外部へ出力すると同時に、アラーム信号を、例えば、点滅などするカーソル信号又は文字信号などをその映像信号に付加し、アラーム信号出力端子８へ出力できる。
【００６５】
さらにまた、前記映像信号処理手段６が、２つ、又は４つ以上の映像信号を映像モニタ画面上で２〜複数分割表示する画像処理を行い、モニタ映像信号出力端子９に出力してもよく、例えば、直線偏光生成手段２を時間的周期で制御し直線偏光に変換した複数の偏光方向による映像信号を１台の映像モニタで監視することができる。
【００６６】
前記直線偏光生成手段２を、可視光帯域又は不可視光帯域内のいずれか一つの帯域の被写体照明光を発光できる光源を備えた直線偏光生成手段２としてもよく、また、偏光スイッチ４に波長選択型偏光スイッチを用いてもよい。
【００６７】
上記のように、可視光帯域又は不可視光帯域内のいずれか一つの帯域光と、偏光方向が異なる複数の直線偏光を選択制御し被写体に照射する直線偏光生成手段２とを組み合わせた偏光選択型撮像装置１０１、１０２とすれば、より確実にゴミ、キズ、ムラ等の検査に役立てることができる。
【００６８】
ここで、ＣＣＤ１、２は、２次元型固体撮像素子でもよく、１次元型固体撮像素子でもよい。また、ＣＣＤに限定されることなく他の固体撮像素子又は管球型撮像素子でもよい。
【００６９】
以上の実施例の説明において、ＣＣＤとの組み合わせ使用時に偏光ビームスプリッタ５の前後等に配設されるモアレ防止用水晶ローパスフィルタ、ＣＣＤの信号増幅回路に必要な相関二重サンプリング回路、ガンマ補正回路等、通常固体撮像素子カメラに必要とされるが、本願発明に関与しない公知技術については説明及び図中において省略してある。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
１台の偏光選択型撮像装置で、偏光方向が異なる複数の直線偏光を選択制御し被写体に照射する直線偏光生成手段を利用して被写体のゴミ、キズ、ムラ等の発見を確実、容易にできるため、ゴミ、キズ、ムラ等の計測装置、検査装置及び監視装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本願発明実施例の複数の直線偏光を選択制御し被写体に照射する直線偏光生成手段を使用した偏光選択型撮像装置の説明図
【図２】同発明実施例の２波で１組とした複数組の直線偏光を選択制御し被写体に照射する直線偏光生成手段を使用した偏光選択型撮像装置の説明図
【図３】同発明実施例の２波で１組とした２組の直線偏光生成手段で照射された被写体からの反射光と偏光スイッチの第１フレームの動作説明図
【図４】同発明実施例の２波で１組とした２組の直線偏光生成手段で照射された被写体からの反射光と偏光スイッチの第２フレームの動作説明図
【符号の説明】
【００７２】
１０１、１０２：偏光選択型撮像装置
２：直線偏光生成手段
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ：偏光フィルタ
２’、２”：光源
３：レンズ
４：偏光スイッチ
４ａ：液晶層
４ｂ、４ｃ：透明基板
５：偏光ビームスプリッタ
５’反射面
６：映像信号処理手段
７：映像信号出力端子
８：アラーム信号出力端子
９：モニタ映像信号出力端子
１０：ＣＣＤ駆動手段
１１：偏光制御手段
１２：被写体
ＣＣＤ１、ＣＣＤ２：撮像素子
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ：直線偏光
【図１】
2007322316.tif 000003
【図２】
2007322316.tif 000004
【図３】
2007322316.tif 000005
【図４】
2007322316.tif 000006