JP2022103787A - Defect detection device, defect inspection method, computer program, and article manufacturing method - Google Patents

Abstract

To provide a defect detection device that detects defects on the surface of an object at high speed with an inexpensive configuration.SOLUTION: A defect detection device 100 includes: an illuminating unit that illuminates an object with line pattern light having a plurality of lines in a direction different from the moving direction of the object; an imaging unit that acquires three or more two-dimensional images of the line pattern light reflected in an evaluation area of the object moving at a predetermined speed in a predetermined time; and a processing unit that detects defects in the evaluation area of the object based on a plurality of images obtained by the imaging unit. The imaging unit images the object under the conditions of nx>ny and r<p/N, where ny is the number of pixels in the imaging unit in the moving direction of the object in the image, nx is the number of pixels in the imaging unit in the direction perpendicular to the moving direction of the object in the image, r is the pixel resolution in the moving direction of the object, p is the minimum pitch of the line pattern light in the moving direction in the object, and N is the imaging number of the plurality of images required to detect defects in the predetermined evaluation area.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、物体に光を照明し、傷や欠陥を検出する装置に関する。 The present invention relates to a device that illuminates an object with light to detect scratches and defects.

従来から物の外観を評価することは重要な命題であり、近年、工業製品の仕上がり検査においては自動化が進められている。特に空間的にある周期をもった明暗パターンの照明（ラインパターン照明）を対象物に照明して、凹凸などの欠陥を検査する試みは古くから行われている。 Evaluating the appearance of an object has traditionally been an important proposition, and in recent years, automation has been promoted in the finish inspection of industrial products. In particular, attempts have been made for a long time to inspect defects such as unevenness by illuminating an object with light and dark pattern illumination (line pattern illumination) having a certain period in space.

中でもラインパターン照明の位相を変えて、検査箇所について複数の画像を得て処理をする位相差法は傷や欠陥検査の有効な手段である。しかし、フィルムやガラス、鋼材を含むウェブ部材（製造過程上ロール状で例えば１００ｍやそれ以上の長さで製品が出来上がるもの）等の検査、つまり移動する物体に位相差法を適用し、連続的高速かつ自動で微小欠陥を検査することは非常に難しい。 Above all, the phase difference method in which the phase of the line pattern illumination is changed to obtain and process a plurality of images of the inspection points is an effective means for inspecting scratches and defects. However, inspection of web members including films, glass, and steel materials (rolls in the manufacturing process, for example, products with a length of 100 m or more), that is, the phase difference method is applied to moving objects and is continuous. It is very difficult to inspect minute defects at high speed and automatically.

ここで、特許文献１に移動する物体をラインパターン照明で照明し、複数画像を取得して欠陥を検査する手法が開示されている。特許文献１では、明暗パターンを有する複数の光を被検物に照明し、当該複数の光の照射に基づいた反射光または透過光を撮像素子で受光して得た複数の画像、またはそれらの画像に微分処理が施された各画素を得る。そして、同一位置の画素に関する最大値や最小値を評価値として、位置が異なる各画素について評価値を比較している。 Here, Patent Document 1 discloses a method of illuminating a moving object with line pattern illumination, acquiring a plurality of images, and inspecting a defect. In Patent Document 1, a plurality of images having a light and dark pattern are illuminated on an object, and a plurality of images obtained by receiving reflected light or transmitted light based on the irradiation of the plurality of lights with an image sensor, or a plurality of images thereof. Each pixel obtained by differentiating the image is obtained. Then, the evaluation values are compared for each pixel at a different position, with the maximum value and the minimum value for the pixels at the same position as evaluation values.

さらに、ラインパターン照明と撮像素子を固定して、被検物が照明のストライプ上を移動していく画像から欠陥を検査する方法についても言及している。この場合、被検物を移動させて得た複数の画像を、初期画像を基準にして、各画像の撮像タイミングにおける被検物体の移動量分だけ画素をずらして検査対象領域を抽出し、各場所（画素）の最大値、最小値を用いて欠陥を検出している。 It also describes a method of fixing a line pattern illumination and an image sensor to inspect defects from an image in which the subject moves on the stripes of the illumination. In this case, the plurality of images obtained by moving the test object are extracted from the inspection target area by shifting the pixels by the amount of movement of the test object at the imaging timing of each image with reference to the initial image. Defects are detected using the maximum and minimum values of the location (pixel).

特開２０００－１８９３２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-18932 特開２００５－２６５８１６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-265816

特許文献１のように、移動する物体（対象物、サンプル）の所望の評価領域に関し、一定の時間間隔で複数の画像を撮像して、得られた画像群から評価領域に存在する微小な欠陥を検出する場合を想定する。この場合、各画像の撮像時間間隔と対象物の移動速度からそれぞれ撮像画像中の評価領域の移動を予測して、対象評価領域が映り込む画素を特定して対象評価領域の画像群における変化を抽出する。または画像を合成して評価するが、対象物の移動に予期せぬウネリ（移動方向に垂直な方向への揺らぎ）があると所望の評価箇所が映り込む画素は予測された画素からズレを持つ。このズレは微小な傷を検出する際に検出漏れや検出感度の低下などの原因となり問題であるが、特許文献１では、当該問題にまで議論が及んでいない。 As in Patent Document 1, a plurality of images are taken at regular time intervals with respect to a desired evaluation region of a moving object (object, sample), and minute defects existing in the evaluation region from the obtained image group are obtained. Is assumed. In this case, the movement of the evaluation area in the captured image is predicted from the imaging time interval of each image and the moving speed of the object, the pixels to which the target evaluation area is reflected are specified, and the change in the image group of the target evaluation area is detected. Extract. Or, the image is synthesized and evaluated, but if there is an unexpected swell (fluctuation in the direction perpendicular to the moving direction) in the movement of the object, the pixel in which the desired evaluation point is reflected has a deviation from the predicted pixel. .. This deviation causes problems such as omission of detection and deterioration of detection sensitivity when detecting minute scratches, but Patent Document 1 does not extend to the problem.

また、移動する物体を高い検査スループットで検査することに対応するためフレームレートを上げることも重要であるがこの点も議論されていない。 It is also important to increase the frame rate in order to inspect moving objects with high inspection throughput, but this point has not been discussed.

特許文献２では、ラインセンサーを使用して、移動する対象物に対して位相差法を適用し、被検物の高さ分布を得る方法が開示されている。ピッチＰｘで対象物に照明したラインパターン照明をＰｘ／Ｎ個の等間隔に配置したＮ個のラインセンサーを使用して移動する被検物の画像を連続的に取得し、同じ点を撮影した画像を位相シフト法で位相解析し、当該対象物の高さ分布を得ている。上記構成により最小の構成で移動する対象物の非接触形状計測を実現しているが、高速、高分解能な要求を満たそうとすると、ラインセンサーを多数個並べる構成となりコストがかかり、ラインセンサーの位置合わせなどの組み立て上の負荷もかかる問題がある。また、フレーム毎の移動距離が所望の分解能になるよう高速なフレームレートで処理してもよいが、高速の信号処理は、処理部の負担になる。 Patent Document 2 discloses a method of applying a phase difference method to a moving object using a line sensor to obtain a height distribution of a test object. Line pattern illumination illuminating the object with pitch Px Using N line sensors arranged at equal intervals of Px / N, images of the moving subject were continuously acquired and the same points were taken. The image is phase-analyzed by the phase shift method to obtain the height distribution of the object. The above configuration realizes non-contact shape measurement of moving objects with the minimum configuration, but when trying to meet the requirements for high speed and high resolution, it is costly to arrange a large number of line sensors, and the line sensor There is also a problem that the assembly load such as alignment is applied. Further, processing may be performed at a high frame rate so that the moving distance for each frame has a desired resolution, but high-speed signal processing is a burden on the processing unit.

そこで本発明は、例えば、安価な構成で、対象物表面の欠陥を高速に検出する欠陥検出装置を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide, for example, a defect detection device that detects defects on the surface of an object at high speed with an inexpensive configuration.

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての欠陥検出装置は、所定の速度で移動する対象物の表面上にある欠陥を検出する欠陥検出装置であって、対象物を、対象物の移動方向とは異なる方向のラインを複数有するラインパターン光で照明する照明部と、所定の速度で移動している対象物の評価領域で反射されたラインパターン光の２次元画像を所定の時間で３枚以上取得する撮像部と、撮像部により得られた複数の画像に基づき対象物の評価領域内の欠陥を検出する処理部と、を含み、画像における対象物の移動方向の撮像部の画素数をｎｙ、画像における対象物の移動方向に対して垂直な方向の撮像部の画素数をｎｘ、対象物における移動方向の画素分解能をｒ、対象物における移動方向のラインパターン光の最小のピッチをｐ、所定の評価領域での欠陥を検出するために必要な複数の画像の撮像枚数をＮ、としたとき、撮像部は、ｎｘ＞ｎｙで、かつｒ＜ｐ／Ｎの条件で対象物を撮像することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the defect detection device as one aspect of the present invention is a defect detection device that detects a defect on the surface of an object moving at a predetermined speed, and the object is an object. A two-dimensional image of a line pattern light reflected in an evaluation area of an object moving at a predetermined speed and a lighting unit illuminated by a line pattern light having a plurality of lines in a direction different from the moving direction of the object for a predetermined time. Including an image pickup unit that acquires three or more images and a processing unit that detects defects in the evaluation region of the object based on a plurality of images obtained by the image pickup unit, the image pickup unit in the moving direction of the object in the image. The number of pixels is ny, the number of pixels of the image pickup unit in the direction perpendicular to the moving direction of the object in the image is nx, the pixel resolution in the moving direction in the object is r, and the minimum line pattern light in the moving direction in the object is the minimum. When the pitch is p and the number of images of a plurality of images required for detecting defects in a predetermined evaluation region is N, the image pickup unit is targeted under the conditions of nx> ny and r <p / N. It is characterized by imaging an object.

本発明によれば、例えば、安価な構成で、対象物表面の欠陥を高速に検出する欠陥検出装置を提供することができる。 According to the present invention, for example, it is possible to provide a defect detection device that detects defects on the surface of an object at high speed with an inexpensive configuration.

実施例１の欠陥検出装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the defect detection apparatus of Example 1. FIG. 実施例１のラインパターン照明を例示する図である。It is a figure which illustrates the line pattern illumination of Example 1. FIG. 実施例１のラインパターン照明とカメラの配置位置を例示する図である。It is a figure which illustrates the line pattern illumination and the arrangement position of a camera of Example 1. FIG. 実施例１においてカメラで取得した画像を例示する図である。It is a figure which illustrates the image acquired by the camera in Example 1. FIG. 実施例１の欠陥検査方法の処理フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing flow of the defect inspection method of Example 1. FIG. 実施例２においてカメラで取得した画像を例示する図であるIt is a figure which illustrates the image acquired by the camera in Example 2. FIG. 実施例３においてカメラで取得した画像を例示する図である。It is a figure which illustrates the image acquired by the camera in Example 3. FIG.

以下に、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について実施例や図を用いて説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略ないし簡略化する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings with reference to examples and figures. In each figure, the same member or element is given the same reference number, and duplicate explanations are omitted or simplified.

図１は、本実施例に係る欠陥検出装置１００を示す図である。本実施例における欠陥検出装置（欠陥検査装置）１００は、ラインパターン照明（照明部）１と、カメラ（撮像部）２と、制御部３と、画像処理部（処理部）５と、表示部６とを含みうる。欠陥検出装置１００は、所定の速度で移動するサンプル４の表面における所望の評価領域に関し、一定の時間間隔で複数の画像を撮像して、得られた画像群から評価領域に存在する微小な欠陥を検出することができる装置である。また、以下では、サンプル（対象物）４の移動する方向をＹ軸方向（Ｙ方向）、Ｙ軸方向に直行する方向をＸ軸方向（Ｘ方向）とする。 FIG. 1 is a diagram showing a defect detection device 100 according to this embodiment. The defect detection device (defect inspection device) 100 in this embodiment includes a line pattern illumination (illumination unit) 1, a camera (imaging unit) 2, a control unit 3, an image processing unit (processing unit) 5, and a display unit. 6 and can be included. The defect detection device 100 captures a plurality of images at regular time intervals with respect to a desired evaluation region on the surface of the sample 4 moving at a predetermined speed, and from the obtained image group, minute defects existing in the evaluation region. Is a device that can detect. Further, in the following, the moving direction of the sample (object) 4 is referred to as the Y-axis direction (Y direction), and the direction orthogonal to the Y-axis direction is referred to as the X-axis direction (X direction).

ラインパターン照明１は、拡散性のある配光特性を持ち、明部１Ａと暗部１Ｂからなる面照明であって、ラインパターン照明１の各部から光（ラインパターン光）を照射することでサンプル４の各部を照明する。 The line pattern illumination 1 has a diffusive light distribution characteristic, is a surface illumination composed of a bright portion 1A and a dark portion 1B, and is a sample 4 by irradiating light (line pattern light) from each portion of the line pattern illumination 1. Illuminate each part of.

サンプル４は、略平面上の評価対象物であり、Ｘ方向に所定の幅を持った状態で、Ｙ方向に数メートルまたは数十メートル以上の長さで製造される。本実施例においては、サンプル４は、Ｙ方向に移動する。また、サンプル４の欠陥検査をする際、画像取得領域４１内において、Ｙ方向に一定の速度ｖで移動していく。なお、本実施例において、速度ｖは一定の速度とするが、これに限らず速度を変化させるようにしてもよい。サンプル４は、一例として製造ライン中のフィルムや、ガラス、または鋼板など、製造過程で一方向に長く製品が製造され、ロールで出荷するような、ウェブ部材である。 The sample 4 is an object to be evaluated on a substantially plane, and is manufactured with a length of several meters or several tens of meters or more in the Y direction with a predetermined width in the X direction. In this embodiment, the sample 4 moves in the Y direction. Further, when inspecting the defect of the sample 4, the sample 4 moves in the Y direction at a constant speed v in the image acquisition region 41. In this embodiment, the speed v is a constant speed, but the speed is not limited to this and may be changed. Sample 4 is, for example, a web member such as a film, glass, or a steel plate in a production line, in which a product is manufactured for a long time in one direction in the manufacturing process and shipped in a roll.

カメラ２は、サンプル４の評価面（評価領域）の２次元画像が取得可能なように構成される撮像装置である。本実施例では、ラインパターン照明１からサンプル４の領域の一部である画像取得領域４１に映り込む光を撮像する。即ち、ラインパターン照明１から照射された照明光（ラインパターン光）がサンプル４の評価領域で反射された反射光を撮像するように構成される。カメラ２とラインパターン照明１はそれぞれ後述する制御部３に回線を介して接続され制御されることで、同期（連動）して動作することが出来る。なお、カメラ２で撮像した画像は制御部３を経由して画像処理部５に取り込まれる。また、カメラ２は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの２次元エリアセンサーとレンズで構成される。 The camera 2 is an imaging device configured so that a two-dimensional image of the evaluation surface (evaluation area) of the sample 4 can be acquired. In this embodiment, the light reflected in the image acquisition region 41, which is a part of the region of the sample 4 from the line pattern illumination 1, is captured. That is, the illumination light (line pattern light) emitted from the line pattern illumination 1 is configured to capture the reflected light reflected in the evaluation region of the sample 4. The camera 2 and the line pattern illumination 1 can be operated in synchronization (interlocking) by being connected to and controlled by a control unit 3 described later via a line. The image captured by the camera 2 is taken into the image processing unit 5 via the control unit 3. Further, the camera 2 is composed of a two-dimensional area sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Sensor) and a lens.

制御部３は、例えばＣＰＵやメモリ（記憶部）などを有する基板を含み、少なくとも１つのコンピュータで構成され、欠陥検出装置１００の各構成要素に回線を介して接続される。また、制御部３は、メモリに格納されたプログラムに従って、欠陥検出装置１００全体の各構成要素の動作及び調整などを統括的に制御する。また、制御部３は、欠陥検出装置１００の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし欠陥検出装置１００の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよいし、欠陥検出装置１００とは別の場所に設置し遠隔で制御してもよい。 The control unit 3 includes a substrate having, for example, a CPU and a memory (storage unit), is composed of at least one computer, and is connected to each component of the defect detection device 100 via a line. Further, the control unit 3 comprehensively controls the operation and adjustment of each component of the entire defect detection device 100 according to the program stored in the memory. Further, the control unit 3 may be configured integrally with other parts of the defect detection device 100 (in a common housing), or may be configured separately from the other parts of the defect detection device 100 (in a different housing). ) It may be configured, or it may be installed in a place different from the defect detection device 100 and controlled remotely.

画像処理部５は、各種画像処理を行い、欠陥を判定するための様々な数値処理を行い、欠陥の有無や合否を判定できる。本実施例では、画像処理部５はカメラ２で取得した画像を処理する。さらに、サンプル４における評価領域内、例えば画像取得領域４１にある傷や欠陥の大きさや深さ、見た目の目立ち具合などを数値化し合否判定もすることができる。 The image processing unit 5 can perform various image processing, perform various numerical processing for determining a defect, and determine the presence or absence of a defect and pass / fail. In this embodiment, the image processing unit 5 processes the image acquired by the camera 2. Further, the size and depth of scratches and defects in the evaluation region in the sample 4, for example, the image acquisition region 41, the conspicuousness of appearance, and the like can be quantified and a pass / fail judgment can be made.

表示部６は、取り込んだ画像や、画像処理部５で数値処理した結果やそれを使用して判定した欠陥の合否結果等を画面（モニタ）上に表示することができる。 The display unit 6 can display the captured image, the result of numerical processing by the image processing unit 5, the pass / fail result of the defect determined by using the image, and the like on the screen (monitor).

ここで、ラインパターン照明１について図２を参照して説明する。図２は本実施例におけるラインパターン照明１を例示する図である。ラインパターン照明１は、明部１Ａと暗部１Ｂが１ピッチ（周期）Ｐとして、サンプル４の移動方向とは異なる方向に空間的に交互にライン状の明部１Ａと暗部１Ｂをマスクの平面上に配置した面照明で、明部１Ａと暗部１Ｂを複数有するように構成される。本実施例においては、少なくとも２ライン以上の明部１Ａをもって構成される。ラインパターン照明１は、例えば、内部に敷き詰められた（配置された）ＬＥＤの上に拡散板を配置することで得られる一様に明るい面照明に、暗部１Ｂは黒いインクでシルク印刷したり、暗部となる黒い金属等の板材を配置等したりすることで構成されうる。即ち、明部１Ａは光を透過する光透過部として機能し、暗部１Ｂは明部１Ａより光透過率が低い非光透過部として機能する。ラインパターン照明１は、交互に対置した明部１Ａと暗部１Ｂによってラインパターンを有する照明光（ラインパターン光）を照射することができる。本実施例では、明部１Ａ及び暗部１Ｂは、Ｙ方向がＸ方向よりも短辺であって、Ｘ方向はＹ方向よりも長辺となるような略長方形状に構成される。 Here, the line pattern illumination 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating the line pattern illumination 1 in this embodiment. In the line pattern illumination 1, the bright part 1A and the dark part 1B are set as 1 pitch (period) P, and the line-shaped bright part 1A and the dark part 1B are spatially alternately arranged in a direction different from the moving direction of the sample 4 on the plane of the mask. It is configured to have a plurality of bright portions 1A and a plurality of dark portions 1B in the surface illumination arranged in. In this embodiment, it is composed of at least two lines or more of bright portions 1A. The line pattern illumination 1 is, for example, a uniformly bright surface illumination obtained by arranging a diffuser plate on the LEDs spread (arranged) inside, and the dark portion 1B is silk-printed with black ink. It can be configured by arranging a plate material such as black metal which becomes a dark part. That is, the bright portion 1A functions as a light transmitting portion that transmits light, and the dark portion 1B functions as a non-light transmitting portion having a lower light transmittance than the bright portion 1A. The line pattern illumination 1 can irradiate illumination light (line pattern light) having a line pattern by alternately facing bright portions 1A and dark portions 1B. In this embodiment, the bright portion 1A and the dark portion 1B are configured in a substantially rectangular shape such that the Y direction has a shorter side than the X direction and the X direction has a longer side than the Y direction.

なお、ラインパターン照明１は、例えば所定の位置に一様に明るい面照明とミラーを設置し、当該ミラーを介してラインパターン光をサンプル４の表面に照明するように構成するようにしてもよい。即ち、当該ミラー上に反射率の高い部分と低い部分をストライプ状に配置するように構成することで、本実施例におけるラインパターン光と同様のラインパターン光を形成することができる。さらに、チェッカーパターンのように２方向（Ｘ及びＹ方向）におけるラインパターン光でサンプル４の表面を照明する構成であってもよい。 The line pattern illumination 1 may be configured such that, for example, a uniformly bright surface illumination and a mirror are installed at predetermined positions, and the line pattern light is illuminated on the surface of the sample 4 through the mirror. .. That is, by arranging the portion having high reflectance and the portion having low reflectance in a stripe shape on the mirror, it is possible to form the same line pattern light as the line pattern light in this embodiment. Further, the surface of the sample 4 may be illuminated with line pattern light in two directions (X and Y directions) as in the checker pattern.

図３は、本実施例のラインパターン照明１とカメラ２の配置位置を例示する図である。ラインパターン照明１は、サンプル４の表面上にラインパターン光を斜め上方から照明するように配置される。カメラ２についても、サンプル４の画像取得領域４１の斜め上方、即ち、サンプル４表面からの反射光を受光する位置に配置される。本実施例では、明部１Ａと暗部１Ｂのラインパターンの配列方向とサンプル４の移動方向に対応する向き（略一致する向き）はカメラ２の方向から望むと略一致し、かつ、カメラ２の光軸２ｉとサンプル４の法線のなす角度γは例えば６０°に設定する。ラインパターン照明１はサンプル４の画像取得領域４１の正反射方向２ｊの方向に設置される。なお、カメラ２の光軸２ｉとサンプル４の法線のなす角度γは６０°に限らず、任意の角度に設定してもよく、またサンプル４の種類や材質等によって変更するようにしてもよい。 FIG. 3 is a diagram illustrating the arrangement positions of the line pattern illumination 1 and the camera 2 of this embodiment. The line pattern illumination 1 is arranged on the surface of the sample 4 so as to illuminate the line pattern light from diagonally above. The camera 2 is also arranged diagonally above the image acquisition region 41 of the sample 4, that is, at a position where the reflected light from the surface of the sample 4 is received. In this embodiment, the directions corresponding to the arrangement direction of the line patterns of the bright part 1A and the dark part 1B and the moving direction of the sample 4 (the directions that substantially match) are substantially the same as desired from the direction of the camera 2, and the direction of the camera 2 is substantially the same. The angle γ formed by the normal of the optical axis 2i and the sample 4 is set to, for example, 60 °. The line pattern illumination 1 is installed in the direction of the specular reflection direction 2j of the image acquisition region 41 of the sample 4. The angle γ formed by the optical axis 2i of the camera 2 and the normal of the sample 4 is not limited to 60 °, and may be set to any angle, or may be changed depending on the type and material of the sample 4. good.

ラインパターン照明１とカメラ２が接続される制御部３は、ラインパターン照明１、カメラ２を同期して制御し、指定の撮像タイミング（時間タイミング）ｔでサンプル４の画像取得領域４１を複数撮像し、複数の二次元画像を取得していく。ここで、サンプル４表面で反射される（サンプル４表面に映り込む）ラインパターン光のサンプル４上でのピッチをｐ、サンプル４の移動速度をｖ、Ｎを３以上の整数とする。そして、撮像タイミングｔについて、ｔ＝ｐ／（Ｎｖ）間隔であると、Ｎ枚の画像でラインパターン照明１から照明されるラインパターン光の反射光の明暗の中をサンプル４の各点が一周期移動する。なお、ピッチｐは、カメラ２が撮像する画像におけるサンプル４の移動方向のラインパターン光の最小のピッチである。 The control unit 3 to which the line pattern illumination 1 and the camera 2 are connected controls the line pattern illumination 1 and the camera 2 in synchronization, and captures a plurality of image acquisition regions 41 of the sample 4 at a designated imaging timing (time timing) t. Then, multiple 2D images are acquired. Here, the pitch of the line pattern light reflected on the surface of the sample 4 (reflected on the surface of the sample 4) on the sample 4 is p, the moving speed of the sample 4 is v, and N is an integer of 3 or more. Then, with respect to the imaging timing t, when the interval is t = p / (Nv), each point of the sample 4 is one in the light and darkness of the reflected light of the line pattern light illuminated from the line pattern illumination 1 with N images. It moves periodically. The pitch p is the minimum pitch of the line pattern light in the moving direction of the sample 4 in the image captured by the camera 2.

ラインパターン照明１の明部１Ａと暗部１ＢのピッチＰと、上述のピッチｐは、図３に例示しているような関係にある。カメラ２とサンプル（射出瞳）４の距離をａ、サンプル４とラインパターン照明１の距離をｂ、照明角とカメラ２の観察角度をγとすると、ｐ＝а／｛（а＋ｂ）ｃｏｓγ｝×Ｐとなる。これにより、カメラ２の画角内で、ピッチｐは変化する。本実施例においては、カメラ２による取得画像をＹ方向に短い距離とするので、便宜的にカメラ２の光軸とサンプルのなす角度γで一意にピッチｐが定まるとして一定値として扱うこととする。 The pitch P of the bright portion 1A and the dark portion 1B of the line pattern illumination 1 and the above-mentioned pitch p have a relationship as illustrated in FIG. Assuming that the distance between the camera 2 and the sample (exit pupil) 4 is a, the distance between the sample 4 and the line pattern illumination 1 is b, and the illumination angle and the observation angle of the camera 2 are γ, p = а / {(а + b) cosγ} × It becomes P. As a result, the pitch p changes within the angle of view of the camera 2. In this embodiment, since the image acquired by the camera 2 has a short distance in the Y direction, it is treated as a constant value assuming that the pitch p is uniquely determined by the angle γ formed by the optical axis of the camera 2 and the sample for convenience. ..

本実施例の欠陥検出装置１００を用いたサンプル４の欠陥検査における処理フローを、図４及び図５を参照して説明する。図４は、本実施例のカメラ２で撮像した画像を例示す図である。図５は、サンプル４の表面上の欠陥検出方法における処理フローを例示するフローチャートである。なお、図５のフローチャートで示す各動作（処理）は、制御部３がコンピュータプログラムを実行することによって制御される。 The processing flow in the defect inspection of the sample 4 using the defect detection device 100 of this embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a diagram showing an image captured by the camera 2 of this embodiment as an example. FIG. 5 is a flowchart illustrating a processing flow in the defect detection method on the surface of the sample 4. Each operation (process) shown in the flowchart of FIG. 5 is controlled by the control unit 3 executing a computer program.

まず、ステップＳ１０では、サンプル４の移動を開始し、速度がｖになるように不図示の制御装置（制御手段）で制御する（速度制御工程）。次に、ステップＳ１１では、制御部３はラインパターン照明１を制御し、ラインパターン照明１からラインパターン光をサンプル４の表面（評価面）に対し照明する（照明工程）。次に、ステップＳ１２では制御部３は、カメラ２を制御して速度ｖで流れていくサンプル４表面上（評価面上）を撮像して画像を取得する。具体的には、欠陥検査を開始したい最初の評価箇所（評価領域）が、画像取得領域４１の領域（第１評価領域）４２に来たタイミングで、画像Ｉ１（ｘ，ｙ）を撮像する（撮像工程）。この時、領域４２は、Ｎを３以上の整数として、移動方向であるＹ方向にｐ／Ｎの長さ以上の領域であるとする。 First, in step S10, the movement of the sample 4 is started and controlled by a control device (control means) (not shown) so that the speed becomes v (speed control step). Next, in step S11, the control unit 3 controls the line pattern illumination 1 and illuminates the surface (evaluation surface) of the sample 4 with the line pattern light from the line pattern illumination 1 (illumination step). Next, in step S12, the control unit 3 controls the camera 2 and captures an image on the surface (evaluation surface) of the sample 4 flowing at a speed v to acquire an image. Specifically, the image I1 (x, y) is imaged at the timing when the first evaluation point (evaluation area) for which the defect inspection is to be started comes to the area (first evaluation area) 42 of the image acquisition area 41 (. Imaging process). At this time, it is assumed that the region 42 is a region having a length of p / N or more in the Y direction, which is the moving direction, where N is an integer of 3 or more.

ここで、撮像する画像におけるサンプル４の移動方向のカメラ２の画素数をｎｙ、撮像する画像におけるサンプル４の移動方向に対して垂直な方向のカメラ２の画素数をｎｘとした場合、ｎｘ＞ｎｙとする。 Here, when the number of pixels of the camera 2 in the moving direction of the sample 4 in the image to be captured is ny, and the number of pixels of the camera 2 in the direction perpendicular to the moving direction of the sample 4 in the image to be captured is nx, nx>. Let it be ny.

ｎｘ＞ｎｙとすることで、撮像する画像のＸ方向の幅を広く取ったままＹ方向の必要画素を減らすことができ、焦点深度が短い光学構成でも欠陥検査をすることができる。即ち、カメラ２のレンズ絞りを開くことができるので、照明時間（露光時間）の短時間化をすることができるようになり、カメラ２の照明中（露光中）のサンプル４の移動による被写体ボケを低減する事にも効果がある。よって、サンプル４のＸ方向の幅を広く確保した画像で高分解能な欠陥検査を可能にする。 By setting nx> ny, the required pixels in the Y direction can be reduced while keeping the width of the image to be captured in the X direction wide, and defect inspection can be performed even in an optical configuration having a short depth of focus. That is, since the lens aperture of the camera 2 can be opened, the illumination time (exposure time) can be shortened, and the subject blur due to the movement of the sample 4 during the illumination (exposure) of the camera 2. It is also effective in reducing. Therefore, it is possible to perform high-resolution defect inspection on an image in which the width of the sample 4 in the X direction is widened.

また、ｎｘ＞ｎｙとする事は、フレームレートを高速にできる点でも効果がある。一般的に、本実施例のカメラ２のような２次元エリアセンサーのフレームレートを高速にするには、水平走査方向の画素数を削減するよりも垂直走査方向の画素を削減することが効果的である。 Further, setting nx> ny is also effective in that the frame rate can be increased at high speed. In general, in order to increase the frame rate of a two-dimensional area sensor such as the camera 2 of the present embodiment, it is more effective to reduce the number of pixels in the vertical scanning direction than to reduce the number of pixels in the horizontal scanning direction. Is.

一般的に、２次元エリアセンサーの略長方形の画面の短辺方向が垂直走査方向である。よって、２次元エリアセンサーの長辺をｎｘ方向に合わせ、短辺をｎｙ方向に合わせ、さらにｎｙ方向の画素を削減する。これにより、サンプル４のＸ方向の幅を広く確保した画像で、フレームレートを上げることができ、検査速度を上げることができる。さらに、Ｙ方向に移動量の少ない画像を使用して検査画像を合成できるので、後述する処理画像（合成画像）を生成する際にサンプル４の移動のウネリによる画像のボケを低減でき精細な処理画像が得られる。また、上述したように、この時、サンプル４表面で反射されるラインパターン光のサンプル４上でのピッチをｐとする。そして、所定の検査領域での欠陥を検出するために必要な画像（ラインパターン光の映り込み画像）の縞位相の分割数をＮ（Ｎ＞＝３）とする。Ｎはカメラ２の撮像枚数である。そして、サンプル４における移動方向の画素分解能をｒとして、ｒ＜ｐ／Ｎの条件で撮像する。これによって、後述する処理画像を生成する際に、Ｎ枚の少ない画像で高分解能な処理画像を生成することができる。本実施例では所定の評価領域（１箇所目の検査領域）である画像取得領域４１において、カメラ２は上記のようにＮを３枚以上取得する。これは１回の欠陥検出するために必要となる撮像枚数であるため、２回目以降の欠陥検出においても同様に、カメラ２はＮを３枚以上取得するものとする。 Generally, the short side direction of the substantially rectangular screen of the two-dimensional area sensor is the vertical scanning direction. Therefore, the long side of the two-dimensional area sensor is aligned with the nx direction, the short side is aligned with the ny direction, and the number of pixels in the ny direction is further reduced. As a result, the frame rate can be increased and the inspection speed can be increased in the image in which the width of the sample 4 in the X direction is secured widely. Furthermore, since the inspection image can be synthesized using an image with a small amount of movement in the Y direction, it is possible to reduce image blurring due to the movement of the sample 4 when generating a processed image (composite image) described later, and fine processing is performed. An image is obtained. Further, as described above, at this time, the pitch of the line pattern light reflected on the surface of the sample 4 on the sample 4 is p. Then, the number of divisions of the fringe phase of the image (image in which the line pattern light is reflected) necessary for detecting the defect in the predetermined inspection region is set to N (N> = 3). N is the number of images taken by the camera 2. Then, the image is taken under the condition of r <p / N, where r is the pixel resolution in the moving direction in the sample 4. As a result, when generating the processed image described later, it is possible to generate a high-resolution processed image with a small number of N images. In this embodiment, in the image acquisition area 41 which is a predetermined evaluation area (first inspection area), the camera 2 acquires three or more N images as described above. Since this is the number of images taken for one defect detection, the camera 2 is assumed to acquire three or more N images in the second and subsequent defect detections as well.

次に、ステップＳ１３では、制御部３は画像処理部５を制御して、ステップＳ１１で取得した画像である画像Ｉ１（ｘ，ｙ）から領域４２に映る画像を、評価画像Ｊ１１（ｘ，ｙ）として抽出する。なお、本実施例においては、評価画像Ｊ１１（ｘ，ｙ）には欠陥１０が含まれるものとする。また、領域４２は移動方向とは垂直な方向にはカメラ２の画角いっぱいあるいはサンプル全幅など出来るだけ広い範囲を取ることが好ましい。 Next, in step S13, the control unit 3 controls the image processing unit 5, and the image reflected in the region 42 from the image I1 (x, y) acquired in step S11 is converted into the evaluation image J11 (x, y). ). In this embodiment, it is assumed that the evaluation image J11 (x, y) contains the defect 10. Further, it is preferable that the region 42 has as wide a range as possible, such as the full angle of view of the camera 2 or the entire width of the sample in the direction perpendicular to the moving direction.

次に、ステップＳ１４では、ｉ＝ＮになるまでＩｉ（ｘ，ｙ）を撮像する。つまり、ｎ番目の評価箇所に着目すると、画像の中をｐ／Ｎずつ進んだＮ枚の画像が取得できるまで、ステップＳ１１に戻り画像を取得する。ｉ＝Ｎとなった場合には、ステップＳ１４に進む。 Next, in step S14, Ii (x, y) is imaged until i = N. That is, paying attention to the nth evaluation point, the process returns to step S11 and the images are acquired until N images that have advanced by p / N in the image can be acquired. When i = N, the process proceeds to step S14.

ｉ＝Ｎではない場合は、制御部３はカメラ２を制御し、ｔ＝ｐ／（Ｎｖ）時間後に中心座標がｐ／Ｎずれた画像Ｉ２（ｘ，ｙ）を撮像する。画像Ｉ２（ｘ、ｙ）は、評価画像Ｊ１１（ｘ，ｙ）におけるラインパターン照明１からのラインパターン光の反射光の位相がΔｘ１＝ｐ／Ｎピッチ進んだ領域である領域（第２の評価領域）４３に移動した画像である。そして、制御部３は画像処理部５を制御して、画像Ｉ２（ｘ，ｙ）から領域４３に映る画像を、評価画像Ｊ１２（ｘ，ｙ）として抽出する。また、画像Ｉ２（ｘ，ｙ）には、２番目の評価領域が評価画像Ｊ２１（ｘ，ｙ）として領域４２に含まれうる。 If i = N, the control unit 3 controls the camera 2 and captures an image I2 (x, y) whose center coordinates are shifted by p / N after t = p / (Nv) time. The image I2 (x, y) is a region in which the phase of the reflected light of the line pattern light from the line pattern illumination 1 in the evaluation image J11 (x, y) is advanced by Δx1 = p / N pitch (second evaluation). It is an image moved to the area) 43. Then, the control unit 3 controls the image processing unit 5 to extract the image reflected in the region 43 from the image I2 (x, y) as the evaluation image J12 (x, y). Further, in the image I2 (x, y), the second evaluation region may be included in the region 42 as the evaluation image J21 (x, y).

次に、制御部３はカメラ２を制御し、さらにｔ時間後に２ｐ／Ｎずれた画像Ｉ３（ｘ，ｙ）を撮像する。画像Ｉ３（ｘ、ｙ）は、領域４３から評価画像Ｊ１１（ｘ，ｙ）におけるラインパターン照明１からのラインパターン光の反射光の位相がΔｘ２＝２ｐ／Ｎピッチ進んだ領域である領域（第３の評価領域）４４に移動した画像である。そして、制御部３は画像処理部５を制御して、画像Ｉ３（ｘ，ｙ）から領域４４に映る画像を、評価画像Ｊ１３（ｘ，ｙ）として抽出する。また、画像Ｉ３（ｘ，ｙ）には、２番目の評価領域が評価画像Ｊ２２（ｘ，ｙ）として領域４３に含まれ、３番目の評価領域が評価画像Ｊ３１（ｘ，ｙ）として領域４２に含まれうる。 Next, the control unit 3 controls the camera 2 and takes an image I3 (x, y) shifted by 2 p / N after t time. The image I3 (x, y) is a region (th) in which the phase of the reflected light of the line pattern light from the line pattern illumination 1 in the evaluation image J11 (x, y) is advanced by Δx2 = 2p / N pitch from the region 43. It is an image moved to the evaluation area (3) 44. Then, the control unit 3 controls the image processing unit 5 to extract the image reflected in the region 44 from the image I3 (x, y) as the evaluation image J13 (x, y). Further, in the image I3 (x, y), the second evaluation region is included in the region 43 as the evaluation image J22 (x, y), and the third evaluation region is the region 42 as the evaluation image J31 (x, y). Can be included in.

こうして、上記のように１番目の評価箇所（第１の評価領域）に関しては画像Ｉ１（ｘ，ｙ）から評価画像Ｊ１１（ｘ，ｙ）を抽出する。さらに、２番目の評価箇所（第２の評価領域）に関しては、画像Ｉ２（ｘ，ｙ）から、評価画像Ｊ１２（ｘ，ｙ）を抽出する。さらに、３番目の評価箇所（第３の評価領域）に関しては、画像Ｉ３（ｘ，ｙ）から評価画像Ｊ１３（ｘ，ｙ）を抽出する。これらの第１から第３領域はピッチ内（最小ピッチｐ内）に含まれる領域である。抽出したそれぞれの画像は、ｎｘ＞ｎｙの画像であるので、カメラ２のパースによる同一箇所のずれがほぼ発生しない。即ち、ほぼ無視できるずれとして判断できる。そのため、同一箇所で映り込んだラインパターン照明１の位相だけが異なる画像群として扱うことができる。 In this way, the evaluation image J11 (x, y) is extracted from the image I1 (x, y) with respect to the first evaluation portion (first evaluation region) as described above. Further, with respect to the second evaluation portion (second evaluation region), the evaluation image J12 (x, y) is extracted from the image I2 (x, y). Further, with respect to the third evaluation portion (third evaluation region), the evaluation image J13 (x, y) is extracted from the image I3 (x, y). These first to third regions are regions included in the pitch (within the minimum pitch p). Since each of the extracted images is an image of nx> ny, there is almost no deviation of the same location due to the perspective of the camera 2. That is, it can be judged as a deviation that can be almost ignored. Therefore, it can be treated as an image group in which only the phase of the line pattern illumination 1 reflected in the same place is different.

次に、ステップＳ１５では、制御部３は、画像処理部５を制御し、抽出した評価画像Ｊ１１（ｘ，ｙ）、評価画像Ｊ１２（ｘ，ｙ）、及び評価画像Ｊ１３（ｘ，ｙ）を評価画像セットとする。そして、当該評価画像セットから少なくとも１枚の合成画像（処理画像）に再編成し取得する（画像生成工程）。取得した処理画像はメモリ等に保存する。処理画像の生成方法としては、ラインパターン照明１とサンプル４の相対位置がΔＹｉだけ変化した時、位相が４πΔＹｉ／ｐラジアンでシフトする周波数成分の強度変化に関する情報を用いて、取得したＮ枚の画像から、処理画像を生成する。 Next, in step S15, the control unit 3 controls the image processing unit 5 to obtain the extracted evaluation image J11 (x, y), evaluation image J12 (x, y), and evaluation image J13 (x, y). It is an evaluation image set. Then, the evaluation image set is reorganized into at least one composite image (processed image) and acquired (image generation step). The acquired processed image is saved in a memory or the like. As a method of generating the processed image, when the relative positions of the line pattern illumination 1 and the sample 4 change by ΔYi, the phase shifts by 4πΔYi / p radian. Generate a processed image from the image.

次に、ステップＳ１６では、制御部３は、メモリ等からステップＳ１５で生成した処理画像を読み出し、当該処理画像に基づいて、サンプル４表面における評価面の欠陥を検出する（処理工程）。 Next, in step S16, the control unit 3 reads the processed image generated in step S15 from the memory or the like, and detects defects on the evaluation surface on the surface of the sample 4 based on the processed image (processing step).

以上のように、Ｙ方向に繋がり移動していくサンプル４表面の画像の取得と、評価する領域の抽出を、連続して行い、図４に例示しているように、Ｊｍｉ（ｘ，ｙ）、Ｊｍ－１ｉ＋１（ｘ，ｙ）、及びＪｍ－２ｉ＋２（ｘ，ｙ）を各ｍ番目の画像から抽出する。次に、ｍが同じＮ枚の画像群を合成していくことで、サンプル４表面の欠陥を検出していくことができる。これにより、フィルムやガラスのようなウェブ部材の全面における連続した検査が可能になり、１台のカメラ２を使用した安価な構成で、高速にサンプル４表面上の微小欠陥検出を行うことができる。なお、図５における処理が終了したサンプル４を別の処理装置で処理することにより、物品を製造することができる。 As described above, the acquisition of the image of the surface of the sample 4 connected and moving in the Y direction and the extraction of the region to be evaluated are continuously performed, and as illustrated in FIG. 4, Jmi (x, y). , Jm-1i + 1 (x, y), and Jm-2i + 2 (x, y) are extracted from each m-th image. Next, by synthesizing N image groups having the same m, defects on the surface of the sample 4 can be detected. This enables continuous inspection of the entire surface of a web member such as a film or glass, and can detect minute defects on the surface of the sample 4 at high speed with an inexpensive configuration using one camera 2. .. The article can be manufactured by processing the sample 4 that has been processed in FIG. 5 with another processing apparatus.

また、上記のような欠陥検出装置１００で、カメラ２の光学系の光軸とセンサ面の光軸を相対的に傾けて配置をする、いわゆるシャインプルーフ構成にすることも効果がある。即ち、評価面における画像取得領域４１を、例えば１０ｍｍの長さで評価すると、全面に焦点を合わせるためには、焦点深度は１０ｍｍ×ｓｉｎ（６０°）＝８．６ｍｍ必要になる。一方、評価面で幅０．１ｍｍの欠陥を判別するためにはカメラ２方向から欠陥を見ると、０．１ｍｍ×ｃｏｓ（６０°）＝０．０５ｍｍとなる。カメラ２の光学系のボケの許容量はそれより小さいことが好ましく、つまり、カメラ２のレンズの焦点方向に８．６ｍｍにわたって５０μｍ程度のボケしか許容せず、マクロ撮影的に欠陥の観察をする本用途においては、レンズ絞りを相当数絞る必要が発生する。 Further, it is also effective to have a so-called Scheimpflug configuration in which the defect detection device 100 as described above is arranged so that the optical axis of the optical system of the camera 2 and the optical axis of the sensor surface are relatively tilted. That is, when the image acquisition region 41 on the evaluation surface is evaluated with a length of, for example, 10 mm, the depth of focus needs to be 10 mm × sin (60 °) = 8.6 mm in order to focus on the entire surface. On the other hand, in order to discriminate a defect having a width of 0.1 mm on the evaluation surface, when the defect is viewed from two directions of the camera, 0.1 mm × cos (60 °) = 0.05 mm. The allowable amount of blur in the optical system of the camera 2 is preferably smaller than that, that is, only a blur of about 50 μm is allowed over 8.6 mm in the focal direction of the lens of the camera 2, and defects are observed in macro photography. In this application, it is necessary to reduce the number of lens diaphragms considerably.

このことから、検査時間と撮像時間の両立をするために、カメラ２のレンズ光軸とセンサ面を傾斜させて配置し、焦点面を光軸と傾けるシャインプルーフ構成にして、レンズの絞りを出来るだけ開き、センサに到達する光を確保することが効果的である。ここで、判定すべき傷の大きさに応じて、焦点がぼけていることは構わない。 From this, in order to achieve both inspection time and imaging time, the lens optical axis of the camera 2 and the sensor surface are arranged so as to be tilted, and the focal plane is tilted with the optical axis so that the lens can be stopped down. It is effective to open only and secure the light that reaches the sensor. Here, it does not matter if the focus is out of focus according to the size of the scratch to be determined.

ここで、ステップＳ１４で生成する処理画像の一例は、位相が４πΔＹ１／ｐラジアンでシフトする周波数成分（サンプルが平面の場合には、画像上に発生する、周期Ｐ／２の縞状パターンに対応する周波数成分）の振幅画像である。 Here, an example of the processed image generated in step S14 corresponds to a frequency component whose phase is shifted by 4πΔY1 / p radians (when the sample is a plane, it corresponds to a striped pattern having a period P / 2 generated on the image. It is an amplitude image of the frequency component).

ラインパターン照明１とサンプル４の相対的な位置をｐ／Ｎ幅のステップでシフトさせた場合、ΔＹｉ（ｉ＝１，２，・・・Ｎ）は以下の式（１）で表される。
ΔＴｉ＝（ｐ／Ｎ）×（ｉ―１） （１）
この式（１）はΔＹ１がゼロである場合も含むもので、１番目の画像が前記基準位置から変化したものである場合は以下の式（２）で表される。
ΔＹｉ＝（ｐ／Ｎ）×ｉ （２）
この時、振幅画像Ａ（ｘ，ｙ）は、以下の数１により算出できる。 When the relative positions of the line pattern illumination 1 and the sample 4 are shifted in steps of p / N width, ΔYi (i = 1, 2, ... N) is expressed by the following equation (1).
ΔTi = (p / N) × (i-1) (1)
This equation (1) includes the case where ΔY1 is zero, and is expressed by the following equation (2) when the first image is changed from the reference position.
ΔYi = (p / N) × i (2)
At this time, the amplitude image A (x, y) can be calculated by the following equation 1.

これが、Ｎ枚（Ｎ＞＝３）の画像を処理して被検面の表面の情報を含む処理画像であり、位相が４πΔＹｉ／ｐラジアンでシフトする周波数成分の強度変化に関する情報を用いて生成された処理画像である。 This is a processed image that includes information on the surface of the surface to be inspected by processing N images (N> = 3), and is generated using information on the intensity change of the frequency component whose phase shifts in 4πΔYi / p radians. It is a processed image that has been processed.

サンプル４が移動すると、抽出した各評価画像上に反射したラインパターン照明１の発光点に相当する明るい点やラインパターン照明１の暗部１Ｂに相当する暗い点も各評価画像中を移動する。そのため、各評価画像の同一箇所の画素上の１点では、強度の明暗が変化する。 When the sample 4 moves, a bright point corresponding to the light emitting point of the line pattern illumination 1 and a dark point corresponding to the dark portion 1B of the line pattern illumination 1 reflected on each extracted evaluation image also move in each evaluation image. Therefore, the intensity changes at one point on the pixel at the same location in each evaluation image.

光沢性を有するサンプル４に関し、表面が正常な光沢を有する部分では、この明暗の差に相当する振幅が発生する。一方、傷や微小な凹凸、表面の荒れ、散乱性の欠陥がある部分では、鏡面反射以外にも散乱光が発生する。散乱が発生すると、ラインパターン照明１の映り込みの明部１Ａと暗部１Ｂのコントラストが低下し、局所的な明暗差の振幅の低下が発生する。例えば、完全拡散面では光の散乱角度分布は入射光の角度に依存しなくなるため、ラインパターン照明１で縞状のパターンをサンプル４に投影しても光の散乱角度分布は常に一様に、振幅はゼロとなる。このため、振幅画像では、表面性状として散乱性の度合いを評価することができ、傷や微小な凹凸、表面粗さなど、散乱性の欠陥の情報を得ることができ、可視化することもできる。 With respect to the glossy sample 4, an amplitude corresponding to this difference in brightness is generated in a portion where the surface has a normal gloss. On the other hand, scattered light is generated in addition to specular reflection in a portion having scratches, minute irregularities, surface roughness, and scattering defects. When scattering occurs, the contrast between the bright portion 1A and the dark portion 1B of the reflection of the line pattern illumination 1 decreases, and the amplitude of the local brightness difference decreases. For example, on a completely diffused surface, the light scattering angle distribution does not depend on the angle of the incident light, so even if a striped pattern is projected onto the sample 4 with the line pattern illumination 1, the light scattering angle distribution is always uniform. The amplitude is zero. Therefore, in the amplitude image, the degree of scattering property can be evaluated as the surface texture, and information on scattering defects such as scratches, minute irregularities, and surface roughness can be obtained and visualized.

また、合成画像の別の例は、位相が４πΔＹｉ／ｐラジアンでシフトする周波数成分の位相画像である。位相画像θ（ｘ，ｙ）は、以下の数２により算出できる。 Another example of the composite image is a phase image of a frequency component whose phase shifts in 4πΔYi / p radians. The phase image θ (x, y) can be calculated by the following equation 2.

上記数２で位相は‐π～πの値で算出されるため、それ以上に位相が変化する場合は、位相画像では非連続な位相の飛びが発生する。このため、必要に応じて位相接続（位相アンラップ）が必要である。位相画像では、表面性状としてサンプル４の表面の傾きを評価することができ、可視化することもできる。

Since the phase is calculated by the value of −π to π in the above equation 2, if the phase changes more than that, a discontinuous phase jump occurs in the phase image. Therefore, a phase connection (phase unwrap) is required if necessary. In the phase image, the inclination of the surface of the sample 4 can be evaluated and visualized as the surface texture.

位相接続（位相アンラップ）には、種々のアルゴリズムが提案されているが、画像ノイズが大きい場合には、誤差が生じうる。位相接続を回避するための手段として、位相の微分に相当する位相差を算出してもよい。位相差Δθｘ（ｘ，ｙ）およびΔθｙ（ｘ，ｙ）は以下の数３により算出できる。 Various algorithms have been proposed for phase connection (phase unwrap), but if the image noise is large, an error may occur. As a means for avoiding the phase connection, the phase difference corresponding to the differential of the phase may be calculated. The phase difference Δθx (x, y) and Δθy (x, y) can be calculated by the following equation 3.

さらに、処理画像の別の例として平均画像がある。平均画像Ｉａｖｅ（ｘ，ｙ）は、以下の数４により算出できる。 Furthermore, there is an average image as another example of the processed image. The average image Iave (x, y) can be calculated by the following equation 4.

平均画像では、表面性状として反射率の分布を評価できる。したがって、平均画像では、汚れや錆びなど、正常な部分と反射率に違いがある欠陥の情報を得ることができる。可視化することもできる。このように、振幅画像、位相画像または位相差画像、平均画像で、光学的に評価可能な表面性状が異なる結果、可視化される欠陥も異なるため、これらの画像を組み合わせることで、多様な表面性状を評価して、多様な欠陥を可視化することができる。 In the average image, the distribution of reflectance can be evaluated as the surface texture. Therefore, in the average image, it is possible to obtain information on defects such as stains and rust that have a difference in reflectance from the normal portion. It can also be visualized. In this way, the amplitude image, phase image or phase difference image, and average image have different surface textures that can be evaluated optically, and as a result, the defects that are visualized also differ. Therefore, by combining these images, various surface textures can be obtained. Can be evaluated to visualize various defects.

ラインパターン照明１については、本実施例中ではサンプル４の移動方向に配列方向が略一致する方向に配置した。しかし、これに限らず、サンプル４の移動と共にラインパターン照明１の明暗の中をサンプル４の各場所が移動すればよく、サンプル４の移動方向に対してラインパターン照明１の配列は平行でない方向、例えば斜めでも構わない。 In this embodiment, the line pattern illumination 1 is arranged in a direction in which the arrangement directions substantially match the moving direction of the sample 4. However, the present invention is not limited to this, and each place of the sample 4 may move in the light and dark of the line pattern illumination 1 with the movement of the sample 4, and the arrangement of the line pattern illumination 1 is not parallel to the movement direction of the sample 4. For example, it may be slanted.

また、本実施例において、ラインパターン照明１の距離をカメラ２、サンプル４から遠ざけると、サンプル４の評価面における画像取得領域４１から反射されるラインパターン光の明暗照明のピッチは細かくなり、欠陥に対する評価の敏感度は上がる。逆に、ラインパターン照明１の距離をカメラ２、サンプル４に近づけると、画像取得領域４１から反射されるラインパターン光の明暗照明のピッチは粗くなり、欠陥に対する評価の敏感度は下がる。 Further, in this embodiment, when the distance of the line pattern illumination 1 is increased from the camera 2 and the sample 4, the pitch of the light and dark illumination of the line pattern light reflected from the image acquisition region 41 on the evaluation surface of the sample 4 becomes finer, which is a defect. The sensitivity of the evaluation to is increased. On the contrary, when the distance of the line pattern illumination 1 is brought closer to the camera 2 and the sample 4, the pitch of the light and dark illumination of the line pattern light reflected from the image acquisition region 41 becomes coarse, and the sensitivity of the evaluation to the defect decreases.

ただし、投影される縞のピッチの変化に応じて、評価とは無関係な加工時のヒキ目なども敏感度は変化し、ノイズ成分として見えてくる。そのため、欠陥の大きさや深さなどに応じて、それぞれの敏感度が評価判定に適した敏感度になるように照明の位置を調整することも有効である。この場合、微小な傷や大きな凹欠陥など評価したい欠陥の種類に応じて照明位置を変化させて、調整してもよい。 However, according to the change in the pitch of the projected fringes, the sensitivity of the grain during processing, which is unrelated to the evaluation, also changes and appears as a noise component. Therefore, it is also effective to adjust the position of the illumination so that the respective sensitivities are suitable for the evaluation determination according to the size and depth of the defect. In this case, the illumination position may be changed and adjusted according to the type of defect to be evaluated, such as a minute scratch or a large concave defect.

画像の取得、抽出については、本実施例では、取得した画像を領域分割して所望の評価領域が次の撮像時に撮像されると予想される画素領域を画像中に設定し、連続して撮像した異なる画像から、所望の評価領域が撮像されている画素領域を各画像から抽出した。しかし、これに限られることはなく、連続して取得した複数の画像から、同一箇所で異なる照明条件を複数抽出する方法であればよい。 Regarding the acquisition and extraction of an image, in this embodiment, the acquired image is divided into regions, a pixel region where a desired evaluation region is expected to be captured at the next imaging is set in the image, and continuous imaging is performed. From the different images, the pixel region in which the desired evaluation region was imaged was extracted from each image. However, the present invention is not limited to this, and any method may be used as long as it is a method of extracting a plurality of different lighting conditions at the same location from a plurality of continuously acquired images.

なお、本実施例ではウェブ部材を例にして説明した。しかし、測定するサンプル４はこれに限ることなく、略平面を評価する移動する物体であればよく、サンプル４を不図示のステージに乗せてステージに備える駆動部を駆動させることでサンプル４を移動するような測定方法でも同様に適用することができる。 In this embodiment, the web member has been described as an example. However, the sample 4 to be measured is not limited to this, and may be any moving object that evaluates a substantially plane, and the sample 4 is moved by placing the sample 4 on a stage (not shown) and driving a drive unit provided on the stage. The same can be applied to the measurement method as described above.

以上、本実施例においては、上記のようにカメラ２による撮像の際に、ｎｘ＞ｎｙとすることで、水平走査方向の画素数を確保したまま垂直走査方向の画素を削減でき、サンプルの幅を広く画面内に写した状態でカメラのフレームレートを上げる事もできる。フレームレートを上げることで検査速度が上がり、Ｙ方向に移動量の少ない画像を使用して検査画像を合成できるので、サンプル４の移動のウネリによる画像のボケを低減でき精細な処理画像が得られる。さらに、ｒ＜ｐ／Ｎの条件で撮像することでＮ枚の少ない画像で高分解能な処理画像が得られる。これにより、安価な構成でサンプル４表面の微小欠陥を高速に検出する事が可能な欠陥検出装置１００を提供することができる。 As described above, in this embodiment, by setting nx> ny when imaging with the camera 2 as described above, the number of pixels in the vertical scanning direction can be reduced while the number of pixels in the horizontal scanning direction is secured, and the width of the sample can be reduced. It is also possible to increase the frame rate of the camera while the image is widely captured on the screen. By increasing the frame rate, the inspection speed increases, and the inspection image can be combined using an image with a small amount of movement in the Y direction. Therefore, blurring of the image due to the movement of the sample 4 can be reduced and a finely processed image can be obtained. .. Further, by imaging under the condition of r <p / N, a high-resolution processed image can be obtained with a small number of N images. This makes it possible to provide a defect detection device 100 capable of detecting minute defects on the surface of the sample 4 at high speed with an inexpensive configuration.

図６は、本実施例における欠陥検出装置１００で得る画像を例示する図である。本実施例の欠陥検出装置１００は、実施例１の欠陥検出装置１００と同様の構成であり欠陥検出方法も同様であるため、説明は省略する。本実施例においては、カメラ２の取得画像領域とサンプル４から反射されるラインパターン光のラインの本数の関係が異なっており、ｔｖ＞ｐ／Ｎの関係になっていることが実施例１との違いとなる。 FIG. 6 is a diagram illustrating an image obtained by the defect detection device 100 in this embodiment. Since the defect detection device 100 of this embodiment has the same configuration as the defect detection device 100 of the first embodiment and the defect detection method is also the same, the description thereof will be omitted. In this embodiment, the relationship between the acquired image area of the camera 2 and the number of lines of the line pattern light reflected from the sample 4 is different, and the relationship of tv> p / N is different from that of the first embodiment. Will be the difference.

具体的には、画像取得領域４１で取得した画像に対して、Ｊｍｉ（ｘ，ｙ）、Ｊｍ－１ｉ＋１（ｘ，ｙ）、及びＪｍ－２ｉ＋２（ｘ，ｙ）を各ｍ番目の画像から抽出し、ｍが同じＮ枚の画像群を合成し、欠陥を検出する。ここで、画像を抽出する各領域から反射されるラインパターン光が（１＋１／Ｎ）ｐとしていて、撮像タイミングｔはｔ＝ｐ／（Ｎｖ）で撮像する。これにより、サンプル４の同一領域が、画像取得領域４１の領域４２から領域４３、領域４４と進むことで合計４ピッチｐ分の画像を取得することができる。 Specifically, Jmi (x, y), Jm-1i + 1 (x, y), and Jm-2i + 2 (x, y) are extracted from each m-th image with respect to the image acquired in the image acquisition area 41. Then, N image groups having the same m are combined to detect defects. Here, the line pattern light reflected from each region from which the image is extracted is (1 + 1 / N) p, and the image pickup timing t is t = p / (Nv). As a result, the same region of the sample 4 advances from the region 42 of the image acquisition region 41 to the region 43 and the region 44, so that an image for a total of 4 pitches can be acquired.

この場合の取得画像Ｉｍ（ｘ、ｙ）は、実施例１に比較するとＹ方向の画素ｎｙが多くなるが、ｎｘ＞ｎｙの範囲内でＹ方向の画像の取得領域を広げることが重要である。 The acquired image Im (x, y) in this case has more pixels ny in the Y direction as compared with the first embodiment, but it is important to expand the acquired area of the image in the Y direction within the range of nx> ny. ..

実施例１に対し、同じフレームレートの場合にはＹ方向に４倍の長さの画像を処理して傷欠陥検査ができるのでより高いスループットに対応することができる。ただし、本実施例のようにＹ方向に長い画像を処理していくことで、カメラ２を斜めに配置したことによる取得画面のパースの影響がでる。これにより、Ｎ枚の画像の同一点の画素にずれが生じ、そのまま合成すると、画素のずれによるボケが出てきて、サンプル４表面の欠陥検出の分解能を下げることになる。 In contrast to Example 1, in the case of the same frame rate, an image having a length four times as long in the Y direction can be processed to inspect for scratches and defects, so that a higher throughput can be supported. However, by processing a long image in the Y direction as in this embodiment, the perspective of the acquisition screen due to the oblique arrangement of the camera 2 appears. As a result, the pixels at the same point of the N images are displaced, and if they are combined as they are, blurring due to the pixel displacement occurs, and the resolution of defect detection on the surface of the sample 4 is lowered.

そこで、この影響をなくすために、パースによる広がり分を各画像について画素のＸ方向の座標補正を行ったうえで処理画像を作成する。また、ピッチｐも画像上端と画像下端では異なるピッチになってくるので、画素のＹ方向の座標補正を同時に行う。これにより欠陥検出の分解能を下げることなく、欠陥の検出をすることができる。 Therefore, in order to eliminate this effect, a processed image is created after performing coordinate correction in the X direction of the pixels for each image for the spread amount due to perspective. Further, since the pitch p also has different pitches at the upper end of the image and the lower end of the image, the coordinate correction in the Y direction of the pixels is performed at the same time. As a result, defects can be detected without lowering the resolution of defect detection.

また、全ての画像取得領域がＹ方向に長くなるので、画像の上端下端では光学的な反射角度が異なってくる。よって、フレネル反射による反射率も通常上端側が、反射角が大きくなり、反射率が上がり、下端側は反射角が小さくなることで反射率が下がる。この誤差も、画像の振幅で評価をする振幅画像や平均画像では顕著に影響してくる。よって、この対策として、制御部３は、画像の各画素においての反射角から反射率を算出し、マップ化したデータをメモリまたは画像処理部５等に保存して状況に応じ読み出して使用することも有効である。また、傷や欠陥の無い測定したいサンプルと略同一材料で作成した基準材料をあらかじめ測定して、画素毎の到達光量を算出して、光学的な効率をマッピングしたデータをメモリまたは画像処理部５に保存しておく。これにより、画像処理部５が処理画像を生成する際に、上記のデータに基づいて実際の検出画像の輝度値に対して割り返すことで反射率の影響を取り除く強度補正をすることができる。即ち、画像の明るさ分布を補正することができるため、上記した誤差の影響をなくすことができる。 Further, since all the image acquisition areas become longer in the Y direction, the optical reflection angles differ at the upper and lower ends of the image. Therefore, as for the reflectance due to Fresnel reflection, the reflectance is usually increased on the upper end side and the reflectance is increased, and the reflectance is decreased on the lower end side due to the smaller reflection angle. This error also has a significant effect on the amplitude image and the average image that are evaluated by the amplitude of the image. Therefore, as a countermeasure, the control unit 3 calculates the reflectance from the reflection angle in each pixel of the image, saves the mapped data in the memory or the image processing unit 5, etc., and reads it out according to the situation for use. Is also valid. Further, a reference material prepared in advance using substantially the same material as the sample to be measured without scratches or defects is measured in advance, the amount of reached light for each pixel is calculated, and the data in which the optical efficiency is mapped is stored in the memory or the image processing unit 5. Save it in. As a result, when the image processing unit 5 generates the processed image, it is possible to perform intensity correction for removing the influence of the reflectance by dividing the brightness value of the actual detected image based on the above data. That is, since the brightness distribution of the image can be corrected, the influence of the above error can be eliminated.

なお、撮像タイミングｔ毎のサンプル４の移動量がラインパターン照明１のピッチに対して（１＋１／３）ｐとしたがこれに限らず、Ｍを整数として（Ｍ＋１／３）ｐとしても同様に処理することができる。 The amount of movement of the sample 4 for each imaging timing t is (1 + 1/3) p with respect to the pitch of the line pattern illumination 1, but the present invention is not limited to this, and M is also an integer (M + 1/3) p. Can be processed.

以上、本実施例においては、実施例１と同様に安価な構成でサンプル４表面の微小欠陥を高速に検出する事が可能な欠陥検出装置１００を提供することができる。さらに、実施例１と同じフレームレートの場合にはＹ方向に４倍の長さの画像を処理して傷欠陥検査ができるのでより高いスループットに対応することができる。 As described above, in the present embodiment, it is possible to provide the defect detection device 100 capable of detecting minute defects on the surface of the sample 4 at high speed with an inexpensive configuration as in the first embodiment. Further, in the case of the same frame rate as in the first embodiment, since an image having a length four times as long in the Y direction can be processed and a scratch defect inspection can be performed, a higher throughput can be supported.

図７は、本実施例における欠陥検出装置１００で得る画像を示す図である。本実施例の欠陥検出装置１００は、実施例１の欠陥検出装置１００と同様の構成であり欠陥検出方法も同様であるため、説明は省略する。本実施例においては、カメラ２のレンズがテレセントリックレンズ（テレセントリック光学系）になっている点が実施例１及び２と異なる。 FIG. 7 is a diagram showing an image obtained by the defect detection device 100 in this embodiment. Since the defect detection device 100 of this embodiment has the same configuration as the defect detection device 100 of the first embodiment and the defect detection method is also the same, the description thereof will be omitted. The present embodiment is different from the first and second embodiments in that the lens of the camera 2 is a telecentric lens (telecentric optical system).

本実施例においては、実施例２と同様に画像取得領域４１で取得した画像に対して、Ｊｍｉ（ｘ，ｙ）、Ｊｍ－１ｉ＋１（ｘ，ｙ）、及びＪｍ－２ｉ＋２（ｘ，ｙ）を各ｍ番目の画像から抽出し、ｍが同じＮ枚の画像群を合成し、欠陥を検出する。ここで、画像を抽出する各領域に映り込むラインパターン照明が（１＋１／Ｎ）ｐとしていて、撮像タイミングｔはｔ＝ｐ／（Ｎｖ）で撮像する。これにより、サンプル４の同一領域が、画像取得領域４１の領域４２から領域４３、領域４４と進むことで合計４ｐ分の画像を取得する。 In this embodiment, Jmi (x, y), Jm-1i + 1 (x, y), and Jm-2i + 2 (x, y) are applied to the image acquired in the image acquisition area 41 in the same manner as in Example 2. Extracts from each m-th image, N image groups having the same m are combined, and defects are detected. Here, the line pattern illumination reflected in each area from which the image is extracted is (1 + 1 / N) p, and the image pickup timing t is t = p / (Nv). As a result, the same region of the sample 4 advances from the region 42 of the image acquisition region 41 to the region 43 and the region 44, so that a total of 4p of images is acquired.

本実施例において、得られる画像はパースによるサンプル４の変形もなく、サンプル４表面で反射されるラインパターン光のサンプル４上でのピッチｐも画像の上端、下端で同じになる。したがって、パース補正や、画像の上端下端でのピッチｐの差を補正するような処理を行うこともなく、実施例１と同様に得られた画像群を処理して欠陥検出をすることができる。 In this embodiment, the obtained image is not deformed by the sample 4 due to perspective, and the pitch p of the line pattern light reflected on the surface of the sample 4 on the sample 4 is the same at the upper end and the lower end of the image. Therefore, it is possible to perform defect detection by processing the obtained image group in the same manner as in Example 1 without performing perspective correction or processing for correcting the difference in pitch p at the upper and lower ends of the image. ..

以上、本実施例においては、実施例１と同様に安価な構成でサンプル４表面の微小欠陥を高速に検出する事が可能な欠陥検出装置１００を提供することができる。さらに、実施例２と同じフレームレートの場合にはＹ方向に４倍の長さの画像を処理する際に、画像のパース補正や画像の上端下端でのピッチの差を補正しなくても処理画像を生成することができる。これにより、高速に欠陥検査ができるのでより高いスループットに対応することができる。 As described above, in the present embodiment, it is possible to provide the defect detection device 100 capable of detecting minute defects on the surface of the sample 4 at high speed with an inexpensive configuration as in the first embodiment. Further, in the case of the same frame rate as in the second embodiment, when processing an image having a length four times in the Y direction, processing is performed without correcting the perspective of the image or the difference in pitch at the upper and lower ends of the image. Images can be generated. As a result, defect inspection can be performed at high speed, and higher throughput can be supported.

なお、以上の実施例においてはサンプル４が移動する例を用いて説明した。しかしこれに限らず、サンプル４だけでなくラインパターン照明（照明部）１も移動してもよいし、ラインパターン照明１だけが移動してもよく、サンプル４の移動とは、サンプル４とラインパターン照明１の相対的な移動を含みうる。 In the above examples, an example in which the sample 4 moves has been described. However, the present invention is not limited to this, and not only the sample 4 but also the line pattern illumination (illumination unit) 1 may be moved, or only the line pattern illumination 1 may be moved. It may include the relative movement of the pattern illumination 1.

＜その他の実施例＞
以上、本発明をその好適な実施例に基づいて詳述してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。 <Other Examples>
Although the present invention has been described in detail based on the preferred embodiments thereof, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made based on the gist of the present invention. It is not excluded from the scope of the invention.

また、上記実施例における制御の一部または全部を上述した実施例の機能を実現するコンピュータプログラムをネットワーク又は各種記憶媒体を介して欠陥検出装置１００に供給するようにしてもよい。そしてその欠陥検出装置１００におけるコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行するようにしてもよい。その場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することとなる。 Further, a computer program that realizes a part or all of the control in the above-described embodiment may be supplied to the defect detection device 100 via a network or various storage media. Then, the computer (or CPU, MPU, etc.) in the defect detection device 100 may read and execute the program. In that case, the program and the storage medium in which the program is stored constitutes the present invention.

１ ラインパターン照明
２ カメラ
３ 制御部
４ サンプル
５ 画像処理部
６ 表示部
４１ 画像取得領域
１０ 欠陥
１００ 欠陥検出装置

1 Line pattern lighting 2 Camera 3 Control unit 4 Sample 5 Image processing unit 6 Display unit 41 Image acquisition area 10 Defect 100 Defect detection device

Claims (15)

所定の速度で移動する対象物の表面上にある欠陥を検出する欠陥検出装置であって、
前記対象物を、前記対象物の移動方向とは異なる方向のラインを複数有するラインパターン光で照明する照明部と、
前記所定の速度で移動している前記対象物の評価領域で反射された前記ラインパターン光の２次元画像を所定の時間で３枚以上取得する撮像部と、
前記撮像部により得られた複数の画像に基づき前記対象物の評価領域内の前記欠陥を検出する処理部と、を含み、
前記画像における前記対象物の前記移動方向の前記撮像部の画素数をｎｙ、前記画像における前記対象物の前記移動方向に対して垂直な方向の前記撮像部の画素数をｎｘ、前記対象物における前記移動方向の画素分解能をｒ、前記対象物における前記移動方向の前記ラインパターン光の最小のピッチをｐ、所定の評価領域での前記欠陥を検出するために必要な前記複数の画像の撮像枚数をＮ、としたとき、
前記撮像部は、
ｎｘ＞ｎｙ で、かつ ｒ＜ｐ／Ｎ
の条件で前記対象物を撮像することを特徴とする欠陥検出装置。 A defect detection device that detects defects on the surface of an object moving at a predetermined speed.
An illumination unit that illuminates the object with line pattern light having a plurality of lines in a direction different from the moving direction of the object.
An imaging unit that acquires three or more two-dimensional images of the line pattern light reflected in the evaluation region of the object moving at a predetermined speed in a predetermined time.
Includes a processing unit that detects the defect in the evaluation region of the object based on a plurality of images obtained by the imaging unit.
The number of pixels of the image pickup unit in the moving direction of the object in the image is ny, the number of pixels of the image pickup unit in the direction perpendicular to the movement direction of the object in the image is nx, and the object has. The pixel resolution in the moving direction is r, the minimum pitch of the line pattern light in the moving direction in the object is p, and the number of captured images of the plurality of images required to detect the defect in a predetermined evaluation region. When is N,
The image pickup unit
nx> ny and r <p / N
A defect detection device characterized in that the object is imaged under the conditions of. 前記処理部は、前記画素の座標補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。 The defect detection device according to claim 1, wherein the processing unit corrects the coordinates of the pixels. 前記処理部は、前記画像の明るさ分布を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の欠陥検出装置。 The defect detection device according to claim 1 or 2, wherein the processing unit corrects the brightness distribution of the image. 前記撮像部の垂直走査方向は前記対象物の前記移動方向に対応していることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の欠陥検出装置。 The defect detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the vertical scanning direction of the imaging unit corresponds to the moving direction of the object. 前記評価領域は、第１評価領域と、前記第１評価領域に対して中心座標がｐ／Ｎずれた第２評価領域と、前記第１評価領域に対して中心座標が２ｐ／Ｎずれた第３評価領域を含むことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の欠陥検出装置。 The evaluation region has a first evaluation region, a second evaluation region whose center coordinates are deviated by p / N from the first evaluation region, and a second evaluation region whose center coordinates are deviated by 2 p / N from the first evaluation region. 3. The defect detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the defect detection device includes an evaluation region. 前記撮像部は、前記第１評価領域、前記第２評価領域、前記第３評価領域のそれぞれの領域で反射された前記画像を３枚以上取得することを特徴とする請求項５に記載の欠陥検出装置。 The defect according to claim 5, wherein the imaging unit acquires three or more images reflected in each of the first evaluation region, the second evaluation region, and the third evaluation region. Detection device. 前記第１評価領域から前記第３評価領域は、前記最小のピッチ内に含まれることを特徴とする請求項６に記載の欠陥検出装置。 The defect detection device according to claim 6, wherein the first evaluation region to the third evaluation region are included in the minimum pitch. 前記撮像部によって撮像するタイミングをｔ、前記対象物の移動速度をｖとしたとき、
ｔｖ＞ｐ／Ｎとすることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の欠陥検出装置。 When the timing of imaging by the imaging unit is t and the moving speed of the object is v,
The defect detection device according to any one of claims 1 to 7, wherein tv> p / N. 前記照明部は、明部と暗部を前記対象物の前記移動方向に平行でない方向になるよう配列したマスクを介して前記ラインパターン光を形成することを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の欠陥検出装置。 One of claims 1 to 8, wherein the illumination unit forms the line pattern light through a mask in which a bright portion and a dark portion are arranged so as to be in a direction not parallel to the moving direction of the object. The defect detection device according to item 1. 前記照明部は、前記対象物の表面上に前記ラインパターン光を斜め上方から照明するように配置され、前記撮像部は、前記対象物からの反射光を受光する位置に配置されることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の欠陥検出装置。 The illumination unit is arranged on the surface of the object so as to illuminate the line pattern light from diagonally above, and the image pickup unit is arranged at a position where the reflected light from the object is received. The defect detection device according to any one of claims 1 to 9. 前記撮像部は、センサと光学系とを含み、
前記センサの光軸と前記光学系の光軸は相対的に傾いて配置されていることを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の欠陥検出装置。 The image pickup unit includes a sensor and an optical system.
The defect detection device according to any one of claims 1 to 10, wherein the optical axis of the sensor and the optical axis of the optical system are arranged so as to be relatively inclined. 前記撮像部は、テレセントリック光学系を含むことを特徴とする請求項１～１１のいずれか１項に記載の欠陥検出装置。 The defect detection device according to any one of claims 1 to 11, wherein the image pickup unit includes a telecentric optical system. 所定の速度で移動する対象物の表面上にある欠陥を検出する欠陥検出方法であって、
前記対象物を、前記対象物の移動方向とは異なる方向のラインを複数有するラインパターン光で照明する照明工程と、
前記所定の速度で移動している前記対象物の評価領域で反射された前記ラインパターン光の２次元画像を所定の時間で３枚以上取得する撮像工程と、
前記撮像工程により得られた複数の画像に基づき前記対象物の評価領域内の前記欠陥を検出する処理工程と、を含み、
前記撮像工程で前記画像を取得する際の前記対象物の前記移動方向の画素数をｎｙ、前記撮像工程で前記画像を取得する際の前記対象物の前記移動方向に対して垂直な方向の画素数をｎｘ、前記対象物における前記移動方向の画素分解能をｒ、前記対象物における前記移動方向の前記ラインパターン光の最小のピッチをｐ、所定の評価領域での前記欠陥を検出するために必要な前記複数の画像の撮像枚数をＮ、としたとき、
前記撮像工程において、
ｎｘ＞ｎｙ で、かつ ｒ＜ｐ／Ｎ
の条件で前記対象物を撮像することを特徴とする欠陥検出方法。 A defect detection method that detects defects on the surface of an object moving at a predetermined speed.
A lighting step of illuminating the object with line pattern light having a plurality of lines in a direction different from the moving direction of the object.
An imaging step of acquiring three or more two-dimensional images of the line pattern light reflected in the evaluation region of the object moving at a predetermined speed in a predetermined time.
Including a processing step of detecting the defect in the evaluation region of the object based on a plurality of images obtained by the imaging step.
The number of pixels in the moving direction of the object when acquiring the image in the imaging step is ny, and the pixels in the direction perpendicular to the moving direction of the object when acquiring the image in the imaging step. The number is nx, the pixel resolution in the moving direction of the object is r, the minimum pitch of the line pattern light in the moving direction of the object is p, and it is necessary to detect the defect in a predetermined evaluation region. When the number of captured images of the plurality of images is N,
In the imaging process,
nx> ny and r <p / N
A defect detection method, characterized in that the object is imaged under the conditions of. 所定の速度で移動する対象物の表面上にある欠陥を検出する欠陥検出方法をコンピュータによって実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記対象物を、前記対象物の移動方向とは異なる方向のラインを複数有するラインパターン光で照明するように照明部を制御する工程と、
前記所定の速度で移動している前記対象物の評価領域に映り込む前記ラインパターン光の画像を所定の時間で３枚以上取得するように撮像部を制御する工程と、
前記撮像部を制御する工程により得られた複数の画像に基づき前記欠陥を検出するように処理部を制御する工程と、を含み、
前記画像における前記対象物の前記移動方向の前記撮像部の画素数をｎｙ、前記画像における前記対象物の前記移動方向に対して垂直な方向の前記撮像部の画素数をｎｘ、前記対象物における前記移動方向の画素分解能をｒ、前記対象物における前記移動方向の前記ラインパターン光の最小のピッチをｐ、所定の評価領域での前記欠陥を検出するために必要な前記複数の画像の撮像枚数をＮ、としたとき、
前記撮像部を制御する工程において、
ｎｘ＞ｎｙ で、かつ ｒ＜ｐ／Ｎ
の条件で前記対象物を撮像するように前記撮像部を制御することを特徴とするコンピュータプログラム。 A computer program for a computer to execute a defect detection method for detecting a defect on the surface of an object moving at a predetermined speed.
A step of controlling the illumination unit so as to illuminate the object with line pattern light having a plurality of lines in a direction different from the moving direction of the object.
A step of controlling the imaging unit so as to acquire three or more images of the line pattern light reflected in the evaluation region of the object moving at a predetermined speed in a predetermined time.
Including a step of controlling the processing unit so as to detect the defect based on a plurality of images obtained by the step of controlling the image pickup unit.
The number of pixels of the image pickup unit in the moving direction of the object in the image is ny, the number of pixels of the image pickup unit in the direction perpendicular to the movement direction of the object in the image is nx, and the object has. The pixel resolution in the moving direction is r, the minimum pitch of the line pattern light in the moving direction in the object is p, and the number of captured images of the plurality of images required to detect the defect in a predetermined evaluation region. When is N,
In the process of controlling the image pickup unit,
nx> ny and r <p / N
A computer program characterized in that the image pickup unit is controlled so as to image the object under the conditions of. 請求項１３に記載の欠陥検出方法によって前記対象物の前記欠陥を検出する工程と、
欠陥検出をされた前記対象物を処理することにより物品を製造する工程と、を有することを特徴とする物品の製造方法。

A step of detecting the defect of the object by the defect detecting method according to claim 13.
A method for manufacturing an article, which comprises a step of manufacturing an article by processing the object for which a defect has been detected.

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