JP3206674B2 - Surface defect inspection equipment - Google Patents
Surface defect inspection equipmentInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、従来目視で検査してい
たものをＣＣＤカメラを用いて表面欠陥を検出する装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for detecting a surface defect using a CCD camera, which has been inspected by visual inspection.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のＣＣＤカメラを用いて表面欠陥を
捕える装置は、ある程度の大きさの凹凸を捕えることが
できるが、nm単位の極めて小さい凹凸を捕らえることが
できなかった。また、表面欠陥を検出すると同時に色の
変化を捕えることができる装置もなかった。極めて小さ
い凹凸の変化や微妙な色の変化を捕えるには、目視に頼
らなければならないケースが現在も数多くある。微小な
表面欠陥を検査しなければならない製品は、例えば、光
ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ、磁気カード、
磁気ドラム、ＩＣ基板、プリント基板、電子写真用感光
体（ＯＰＣドラム）等、数多くある。2. Description of the Related Art A conventional device for capturing surface defects using a CCD camera can capture irregularities of a certain size, but cannot capture extremely small irregularities on the order of nm. Further, there is no device capable of detecting a surface defect and simultaneously capturing a color change. There are still many cases in which it is necessary to rely on visual observation to capture extremely small irregularities and subtle color changes. Products that must be inspected for small surface defects include, for example, optical disks, magneto-optical disks, magnetic tapes, magnetic cards,
There are many such as a magnetic drum, an IC substrate, a printed circuit board, and an electrophotographic photosensitive member (OPC drum).
【０００３】これらの製品は、ガラス、プラスチックス
又は金属の基体の上に塗工して得られる中間製品あるい
は最終製品の検査の一部は、今でも目視で行なってい
る。Some of the inspections of intermediate products or finished products obtained by coating these products on a glass, plastics or metal substrate are still performed visually.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】目視による検査は、個
人によるバラツキ、長時間の検査は目の疲れによるはじ
めと終わりとの間に検査結果に差が生じるなど不安定で
あり、生産コストの面でも好ましくなかった。The visual inspection is unstable due to individual variations, and the long-term inspection is unstable, such as a difference in the inspection results between the beginning and the end due to eye fatigue. But it was not good.
【０００５】本発明で解決しようとする課題は、塗工物
の凹凸の変化や色の変化を自動的に検査が可能で、長時
間測定検査しても、時間的なバラツキがない表面欠陥検
査装置を提供することにある。The problem to be solved by the present invention is that a surface defect inspection which can automatically inspect a change in unevenness and a change in color of a coated object and has no variation in time even after long-term measurement inspection. It is to provide a device.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、被検査物を検査用光ビームで光照射する機
構及びこの検査用光ビームに基づく被検査物からの反射
光をＣＣＤカメラを介して光量の変化に基づき検査対象
物の欠陥を検出する機構を有する表面欠陥検査装置にお
いて、被検査物からの反射光を、倍率５〜４００倍の微
分干渉レンズを取り付けたＣＣＤカメラ及びダイクロイ
ックミラーを取り付けたＣＣＤカメラで捕らえて表面欠
陥を検出する機構を有することを特徴とする塗工物の表
面欠陥検査装置、および該表面欠陥検査装置を用いた塗
工物の表面欠陥検査方法を提供する。 SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a mechanism for irradiating an object to be inspected with an inspection light beam and a CCD for reflecting light from the object based on the inspection light beam. In a surface defect inspection apparatus having a mechanism for detecting a defect of an inspection object based on a change in light amount via a camera, a reflected light from the inspection object, a CCD camera equipped with a differential interference lens having a magnification of 5 to 400 times, and A device for inspecting a surface defect of a coated product, comprising a mechanism for detecting a surface defect by capturing the surface defect with a CCD camera equipped with a dichroic mirror, and a coating device using the surface defect inspection device.
Provided is a method for inspecting a surface defect of a workpiece.
【０００７】本発明の表面欠陥検査装置は、図２に示し
たように、ドラムやディスクの表面欠陥を観察するため
ＣＣＤカメラをドラムやディスクの表面との距離を一
定に保つように取り付け、ＣＣＤカメラのレンズには倍
率５倍以上の微分干渉レンズ、必要に応じて明視野レ
ンズを取り付けて構成される。被検査物の明るさを一
定に保つため、水銀−キセノンランプを取り付けるこ
とが望ましい。また、色の変化を調べるため、ダイクロ
イックミラーをＣＣＤカメラの前に取り付けることが
望ましい。各ＣＣＤカメラからの信号をオシロスコープ
に導き、その波形により欠陥の有り無しを判定する。
試料に直接熱が伝わらないようにガラスファイバーで光
を光源から試料に導く方が好ましい。[0007] surface defect inspection apparatus of the present invention, as shown in FIG. 2, mounted so as to keep the CCD camera for observing the surface defects of the drum or disc the distance to the drum or disc surface at a constant, CCD The camera lens is configured by attaching a differential interference lens having a magnification of 5 or more and a bright field lens as necessary. It is desirable to attach a mercury-xenon lamp to keep the brightness of the inspection object constant. It is also desirable to mount a dichroic mirror in front of the CCD camera in order to check for color changes. The signal from each CCD camera is guided to an oscilloscope, and the presence or absence of a defect is determined based on the waveform.
It is preferable to guide light from the light source to the sample with a glass fiber so that heat is not directly transmitted to the sample.
【０００８】[0008]
【作用】ＣＣＤカメラの前に微分干渉レンズや明視野レ
ンズを取り付け、更にダイクロイックミラーを取り付け
て光の波長を分けることにより、小さい凹凸や微妙な色
の変化を電気特性として引出せるようになった。また、
光源として水銀−キセノンランプを用いることにより、
更に感度が上がり微小な変化も検出できるようになっ
た。ＣＣＤカメラからの出力は、欠陥が無い時には、一
定レベルの水準を保つが、欠陥がある時には、光の反射
量に応じて出力に変化が生じる。よく反射するところで
は出力が高くなり、反射しないところでは出力が低くな
る。従って、図１に示したように、予め基準値の幅を決
めておき、その値より大きいものあるいは小さいものを
欠陥とみなすことにより、人の目によらず判断すること
ができる。色の変化の場合も同じで、標準のレベルに比
べ色に変化があるとその出力に変化が生じ、感知するこ
とができる。[Function] By mounting a differential interference lens or bright field lens in front of a CCD camera and further attaching a dichroic mirror to separate the wavelength of light, small irregularities and subtle color changes can be extracted as electrical characteristics. . Also,
By using a mercury-xenon lamp as a light source,
Further, the sensitivity has been improved, and a minute change can be detected. When there is no defect, the output from the CCD camera maintains a certain level, but when there is a defect, the output changes according to the amount of light reflected. The output is high where the light is well reflected, and low where the light is not reflected. Therefore, as shown in FIG. 1, the width of the reference value is determined in advance, and a value larger or smaller than that value is regarded as a defect, so that the judgment can be made without human eyes. The same is true for the color change. If the color changes compared to the standard level, the output will change and it can be sensed.
【０００９】[0009]
【実施例】図２に示したように、ＯＰＣドラムの面と垂
直になるようＣＣＤカメラを取り付け、また、ドラムと
カメラレンズ先端のブレが最大２０μｍ以下となるよう
設置した。ＯＰＣドラムの大きさは、長さ２６cm、直径
３cm、また毎秒１回転する。ＣＣＤカメラに微分干渉レ
ンズを取り付けた時、また照明として水銀−キセノンラ
ンプを用いた時、どの程度のきずまで識別できたかを表
１にまとめて示した。EXAMPLE As shown in FIG. 2, a CCD camera was mounted so as to be perpendicular to the surface of the OPC drum, and the drum and the camera lens were set so that the tip of the camera lens had a maximum blur of 20 μm or less. The OPC drum measures 26 cm in length, 3 cm in diameter, and makes one revolution per second. Table 1 summarizes the extent to which flaws could be identified when a differential interference lens was attached to the CCD camera and when a mercury-xenon lamp was used as illumination.
【００１０】また、ダイクロイックミラー取り付けた時
の色の識別がどの程度有利になるかを表２にまとめて示
した。なお、この場合の光源は白色光を用いた。被検査
物が青色の場合、ダイクロイックミラーで波長５８０nm
以上の光を取り出すようにする。また被検査物が赤色の
場合、波長６５０nm以下の光を取り出すようにする。[0010] Table 2 also shows to what extent color identification when a dichroic mirror is attached is advantageous. In this case, the light source used was white light. When the test object is blue, the wavelength is 580 nm with a dichroic mirror.
Take out the above light. When the object to be inspected is red, light having a wavelength of 650 nm or less is taken out.
【００１１】被検査物に対する照明方法は同軸落射方式
を採用した。被検査物に対する熱の影響を避けるため水
銀−キセノンランプなどの光源からは、光ファイバーに
より導入した。また不要な光（紫外など）はフィルター
でカットした。ＣＣＤカメラからの信号をオシロスコー
プに導き、表面欠陥を観察した。ＣＣＤカメラの信号は
コンピュータに導き、処理することもできる。The illumination method for the object to be inspected employs a coaxial incident light system. The light was introduced from a light source such as a mercury-xenon lamp through an optical fiber in order to avoid the influence of heat on the test object. Unnecessary light (such as ultraviolet light) was cut by a filter. The signal from the CCD camera was led to an oscilloscope to observe surface defects. The signals of the CCD camera can also be directed to a computer and processed.
【００１２】[0012]
【表１】 [Table 1]
【００１３】 （条件） 微分干渉レンズを取り付けない時 １０倍の微分干渉レンズを取り付けた時 微分干渉レンズを取り付け光源に水銀−キセノンラン
プを用いた時におけるきずの大きさ、深さの識別度合い （評価基準） ノイズレベルを０
ｄＢとした時の出力比 ×：識別できない ０〜２ ｄＢ △：よくみると識別できる ２〜４ ｄＢ ○：識別できる ４〜８ ｄＢ ◎：はっきり識別できる ８〜 ｄＢ(Conditions) When a differential interference lens is not attached When a 10 × differential interference lens is attached When the differential interference lens is attached and a mercury-xenon lamp is used as a light source, the size and depth of a flaw are identified ( Evaluation criteria) Noise level is 0
Output ratio at dB ×: Unrecognizable 0 to 2 dB Δ: Recognizable when viewed closely 2 to 4 dB ○: Recognizable 4 to 8 dB A: Clearly recognizable 8 to dB
【００１４】[0014]
【表２】 [Table 2]
【００１５】被検査物が青色系の時はダイクロイックミ
ラーで赤色系の波長を取り出し、被検査物が赤色系の時
はダイクロイックミラーで青色系の波長を取り出すと色
斑の微妙な差を識別することができる。すなわち、ダイ
クロイックミラーが識別に有利になるのは補色関係にあ
る時である。When the object to be inspected is blue, a dichroic mirror extracts a red wavelength, and when the object is red, a dichroic mirror extracts a blue wavelength to identify subtle differences in color spots. be able to. In other words, the dichroic mirror is advantageous for identification when it has a complementary color relationship.
【００１６】ダイクロイックミラーの前には、レンズが
なくてもよいが、倍率５倍以上の明視野レンズや倍率５
倍以上の微分干渉レンズを取り付けることもできる。A lens may not be provided in front of the dichroic mirror.
A differential interference lens with a magnification of at least twice can be attached.
【００１７】倍率の高いレンズを取り付けるとそれだけ
微小な変化を捕えることができるが、それだけ処理時間
が長くなる。また被検査物の取り付け精度、回転精度な
どの精度向上が必要となる。従って、倍率４００倍位が
上限と考えられる。When a lens with a high magnification is attached, a minute change can be captured, but the processing time becomes longer. In addition, it is necessary to improve the mounting accuracy and rotation accuracy of the inspection object. Therefore, a magnification of about 400 is considered to be the upper limit.
【００１８】微分干渉レンズは、倍率が低くなると干渉
しなくなり、作るのが難しい。５倍位が限界である。A differential interference lens does not interfere with a low magnification, and is difficult to manufacture. The limit is about five times.
【００１９】微分干渉レンズは、それを通して見ると微
小な凹凸の差を拡大強調する性質がある。微分干渉レン
ズを付けたＣＣＤカメラを通して微少な凹凸をみると電
気信号でも拡大強調される。すなわち、微分干渉レンズ
を付けると、付けない場合に比べ電気信号においても微
少な表面の凹凸を明確に検知することができる。The differential interference lens has a property of enlarging and emphasizing a minute difference in unevenness when viewed through the lens. When small irregularities are seen through a CCD camera equipped with a differential interference lens, even electric signals are magnified and emphasized. That is, when a differential interference lens is attached, minute surface irregularities can be clearly detected even in an electric signal as compared with a case where the differential interference lens is not attached.
【００２０】微分干渉レンズは、その倍率が高いと微少
な凹凸に対し干渉がかけやすくなり、より細かな欠陥に
対処できるが、その分データ量が増え、単位面積当りに
換算するとデータ処理時間もかかることになる。微分干
渉レンズの最低倍率は、５倍位でこれ以下の倍率は干渉
がかかりにくくなり、技術的に微分干渉レンズそのもの
を作るのが困難となる。従って、微分干渉レンズの倍率
は最低倍率５倍、それ以上は求める凹凸の解析力とデー
タの処理時間によって決めることができる。上限は４０
０倍位である。When the differential interference lens has a high magnification, it easily interferes with minute irregularities and can cope with finer defects. However, the data amount increases accordingly, and the data processing time becomes longer when converted into a unit area. That would be. The lowest magnification of the differential interference lens is about five times, and a lower magnification is less likely to cause interference, making it difficult to technically produce the differential interference lens itself. Therefore, the magnification of the differential interference lens can be determined by a minimum magnification of 5 times, and the magnification of more than 5 times can be determined by the required analysis power of the unevenness and the data processing time. Upper limit is 40
It is about 0 times.
【００２１】表１から明らかなように微分干渉レンズを
用いると凹凸の差が小さくてもはっきりとその欠点を捕
えることができる。また光源に水銀−キセノンランプを
用いると更によく見分けられることがわかる。As is apparent from Table 1, when the differential interference lens is used, even if the difference in unevenness is small, the defect can be clearly recognized. It can also be seen that the use of a mercury-xenon lamp as the light source makes it even better.
【００２２】実施例ではＯＰＣドラムの例を示したが、
コンパクトディスクなど円盤状のものやシート状のもの
も応用できる。シート状の場合は、被検査物を縦あるい
は横にして検査する。In the embodiment, the example of the OPC drum has been described.
Disc-shaped or sheet-shaped ones such as compact disks can also be applied. In the case of a sheet, the inspection object is inspected vertically or horizontally.
【００２３】被検査物が回転あるいは縦又は横への移動
が困難な時は、カメラ側を動かすことによって表面欠陥
を検査することができる。When the object to be inspected is difficult to rotate or move vertically or horizontally, the camera can be moved to inspect a surface defect.
【００２４】[0024]
【発明の効果】本発明により今まで人手（目視）により
検査していた表面欠陥を機械に任せることにより長時間
むらなく検査ができるようになった。また表面の傷だけ
でなく色の変化も捕えることができるようになり、個人
差がなくなった。According to the present invention, a surface defect which has been inspected manually (visually) until now can be left to a machine so that the inspection can be performed uniformly for a long time. In addition, it became possible to catch not only surface scratches but also color changes, eliminating individual differences.
【図１】本発明の表面欠陥検査装置により得られたＣＣ
Ｄカメラからの出力（縦軸）の例と、検査合格値と定め
た上限基準値及び下限基準値との関係を示した模式図で
ある。FIG. 1 shows a CC obtained by a surface defect inspection apparatus according to the present invention.
It is the schematic which showed the example of the output (vertical axis | shaft) from D camera, and the relationship between the inspection pass value and the defined upper and lower reference values.
【図２】本発明の表面欠陥検査装置により円筒状の電子
写真用感光体の表面欠陥を検査する際の基本概念図であ
る。FIG. 2 is a basic conceptual diagram when a surface defect of a cylindrical electrophotographic photosensitive member is inspected by the surface defect inspection apparatus of the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−150859（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−260211（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−176932（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−26845（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-3-150859 (JP, A) JP-A-61-260211 (JP, A) JP-A-1-176932 (JP, A) JP-A-4- 26845 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 21/84-21/958
Claims (6)
機構及びこの検査用光ビームに基づく被検査物からの反
射光をＣＣＤカメラを介して光量の変化に基づき検査対
象物の欠陥を検出する機構を有する表面検査装置におい
て、被検査物からの反射光を、倍率５〜４００倍の微分
干渉レンズを取り付けたＣＣＤカメラ及びダイクロイッ
クミラーを取り付けたＣＣＤカメラで捕らえて表面欠陥
を検出する機構を有することを特徴とする塗工物の表面
欠陥検査装置。1. A mechanism for irradiating an inspection object with a light beam for inspection and a light reflected from the inspection object based on the light beam for inspection for detecting a defect of the inspection object based on a change in light amount via a CCD camera. In a surface inspection apparatus having a mechanism for detecting, a surface defect is detected by capturing reflected light from an inspection object with a CCD camera equipped with a differential interference lens with a magnification of 5 to 400 times and a CCD camera equipped with a dichroic mirror. A surface defect inspection device for a coated product, comprising:
５倍以上の明視野レンズを用いることを特徴とする請求Claims characterized in that a bright field lens of 5 times or more is used.
項１に記載の表面欠陥検査装置。Item 2. A surface defect inspection device according to item 1.
の色と補色関係にある色の光を検出することを特徴とすDetecting light of a color that is complementary to the color of
る請求項１、２のいずれかに記載の塗工物の表面欠陥検A surface defect inspection of the coated article according to any one of claims 1 and 2.
査装置。Inspection equipment.
ミラーで赤色系の波長を取り出し、被検査物が赤色系のTake out the red wavelength with a mirror,
時はダイクロイックミラーで青色系の波長取り出し、かAt times, use a dichroic mirror to extract the blue wavelength,
つ被検査物がＯＰＣドラムであることを特徴とする請求The object to be inspected is an OPC drum
項１、２のいずれかに記載の塗工物の表面欠陥検査装Item 1. A surface defect inspection device for coated articles according to any one of Items 1 and 2.
置。Place.
この検査用光ビームに基づく被検査物からの反射光を、The reflected light from the inspection object based on the inspection light beam is
ＣＣＤカメラを介して、光量の変化に基づき検査対象物Object to be inspected based on the change in light amount via CCD camera
の欠陥を検出する表面検査方法において、被検査物からSurface inspection method for detecting defects
の反射光を、倍率５〜４００倍の微分干渉レンズを取りThe reflected light is taken through a differential interference lens with a magnification of 5 to 400 times.
付けたＣＣＤカメラ、及びダイクロイックミラーと倍率CCD camera attached, dichroic mirror and magnification
５倍以上の明視野レンズを取り付けて、被検査物の色とAttach a bright field lens of 5 times or more,
補色関係にある色の光を検出できるようにしたＣＣＤカCCD camera that can detect light of complementary colors
メラで捕らえて、塗工物の表面の凹凸の変化と色の変化Change in unevenness and color change on the surface of the coated product caught by Mera
の両方を検出することを特徴とする塗工物の表面欠陥検Surface defect detection for coated articles characterized by detecting both
査方法。Inspection method.
この検査用光ビームに基づく被検査物からの反射光を、The reflected light from the inspection object based on the inspection light beam is
ＣＣＤカメラを介して、光量の変化に基づき検査対象物Object to be inspected based on the change in light amount via CCD camera
の欠陥を検出する表面検査方法において、被検査物からSurface inspection method for detecting defects
の反射光を、倍率５〜４００倍の微分干渉レンズを取りThe reflected light is taken through a differential interference lens with a magnification of 5 to 400 times.
付けたＣＣＤカメラと、被検査物が青色系の時は赤色系CCD camera attached and red type when the inspected object is blue type
の波長を取り出し、被検査物が赤色系の時は青色系の波Wavelength, and if the object to be inspected is red,
長取り出すTake out ように設定したダイクロイックミラーと倍率Dichroic mirror and magnification
５倍以上の明視野レンズを取り付けたＣＣＤカメラで捕Captured with a CCD camera equipped with a 5x or more bright field lens
らえて、塗工物の表面の凹凸の変化と色の変化の両方をTo control both the change in unevenness and the change in color on the surface of the coating.
検出することを特徴とするＯＰＣドラムの表面欠陥検査OPC drum surface defect inspection characterized by detection
方法。Method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09785192A JP3206674B2 (en) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | Surface defect inspection equipment |
Applications Claiming Priority (1)
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- 1992-04-17 JP JP09785192A patent/JP3206674B2/en not_active Expired - Fee Related
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