JP4543665B2 - 表面欠陥の検出方法及び装置 - Google Patents

Description

この発明は、光沢を有する材料、例えば磁気テープ等の磁気記録媒体の磁性層表面やバックコート層表面、圧延材、研磨した金属等の表面、光反射率の高い樹脂の表面、ガラス表面、等の、各種材料の表面における非常に微細な塗布時の欠陥、付着物、押し傷等の表面欠陥を検出することができるようにした表面欠陥検出方法及び装置に関する。

従来の磁気記録媒体、例えば磁気テープの検査方法は、磁気ヘッドにより信号を磁気テープに記録し、且つ、再生し、その再生レベルから磁気テープの欠陥の有無を判定するものが一般的であった。

このような検査方法は、磁気記録媒体の傷と再生信号に表われる実害との相関が大きいので、最も信頼性の高い検査方法とされていた。

この従来の磁気記録媒体の検査方法は、具体的には、磁気記録媒体を高速で走行させて多チャンネル固定磁気ヘッドを信号再生ヘッドとして使用することにより、高速、且つ、高能率に検査するようにしていた。

このような磁気記録媒体の欠陥検査の分野においては、近年の、磁気記録媒体における記録情報の高密度化に対応するために、従来よりも微細・微小な欠陥までも検出可能な高分解能が要求されている。

ところが、上記のような多チャンネル固定磁気ヘッドによる磁気記録媒体表面の欠陥検査方法では、その磁気ヘッドの製作技術上の限界から、検出の分解能を高くすることが容易でなく、この分解能は、磁気記録媒体幅方向で５０μｍ程度が実用上の限界であり、装置の条件を調整して熟練者が検査を行なったとしても２０μｍ程度が限界であった。しかも、チャンネル数が多くなるほど装置が大掛かりとなり、コスト増大の原因となっていた。

又、上記のような多チャンネル固定磁気ヘッドを利用した場合よりも高い検査分解能を得られる磁気記録媒体検査方法としては、特許文献１あるいは特許文献２に開示されるような、光学的に磁気記録媒体の表面欠陥を検査する方法がある。

特許文献１の磁気テープ検査方法は、赤色ＬＥＤ（発光ダイオード）光源から照射した光を磁気テープ表面で反射させ、これをセンサヘッドで受光・検出するに際して、センサヘッドの受光軸方向を磁気テープの主面法線方向に対して一定角度傾けることにより、欠陥部分の信号を高ＳＮで検出できるようにしたものである。

又、特許文献２の磁気記録媒体の表面検査方法は、ハロゲン光を磁性層表面に照射して、その反射光をＣＣＤカメラで受光・検出するに際し、投受光角度を特定範囲とし、更に入射光の光軸位置を反射点から偏倚させることにより、信号出力レベルを最大、システムノイズを最小とするようにしたものである。

更に、特許文献３の磁気ディスクの光学的検査方法は、磁気ディスク面の垂直線に対して傾斜角を有する方向から光線を入射し、ディスクの面上方に散乱された光を結像して暗視野像を得ると共に、該暗視野像を受光素子を列設したラインセンサで受光して散乱光強度を測定するものであって、入射する光線をディスク面の検査領域を走査せしめ、ラインセンサの１又は複数の素子が所定レベル以上の強度の信号を所定時間以上取得したとき欠陥部として検出するようにしたものである。

特に、近年の高密度記録技術を駆使した磁気記録媒体装置等では、例えば磁性層塗布時の欠陥、付着物、押し傷等の欠陥の場合は、その高さが低く、全体としてなだらかな形状であるため再生信号に及ぼす影響は比較的ゆるやかではあるものの、欠陥が多く集中するとエラレートが増加する。又、その大きさが１０〜２０μｍの場合には再生信号にエラーレートの増加が認められる。このような大きさが１０〜２０μｍ程度の欠陥を安定して、且つ、簡単に検出できる方法や装置が望まれている。

特開平８−２０１３０９号公報 特開平８−２３３５６０号公報 特開平１０−１４３８０１号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示される方法は、ＬＥＤ光源の光量が少なく、又全反射方式の検出であるため大きな異物等の検出は可能であるものの、大きさが１０〜２０μｍの欠陥を安定して検出することは困難であった。

又、特許文献２の磁気記録媒体の表面検査方法も、全反射方式の検出であるために、大きさが１０〜２０μｍの欠陥を安定して検出することが困難であったという問題点がある。

更に、特許文献３の磁気ディスクの光学的検査方法では、照射光による直接照射領域からの散乱光を結像して暗視野像を得るようにしているので、微小欠陥に対しては、欠陥部からの散乱光の強い波光値が低いレベルであり、ＳＮ比が低いという問題点がある。

又、上記各特許文献に開示されているような表面欠陥検査方法は、磁気記録媒体の表面以外の分野、例えば圧延過程におけるストリップ表面の欠陥検査、メッキ表面の欠陥検査、ガラス基板等のガラス製品の表面欠陥検査、機械加工工程における研磨金属表面の検査等に用いられているが、いずれの場合でも、欠陥部での散乱光とそのバックグラウンド光との比が小さいため、検出が困難であることが多かった。

この発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、微小欠陥でも高ＳＮ比で確実に検出することができるようにした光学的な、表面欠陥検出方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明者は、磁気テープ等の表面の検査方法について鋭意研究を重ね、検査対象物の表面の垂線に対して一定角度傾斜したカメラ光軸のカメラによる検査領域、及び、この領域から僅かにずらして、平行光の出射口の鏡像が位置する光源像領域を設定し、該領域よりも暗い領域、即ちバックグラウンドの光量が小さい領域での、表面欠陥からの散乱光をカメラにより受光し、高ＳＮ比で表面欠陥を検出できることが分かった。

即ち、以下の本発明により上記目的が達成可能となる。

（１）検査対象物表面に、カメラによる検査領域を設定し、且つ、この検査領域の中心を通るカメラ光軸を、前記検査対象物表面の法線に対する傾斜角βが０＜β≦１０°となるように傾けて設定し、前記検査領域を含む照射領域に、光を入射したとき、この照射領域中であって前記検査領域の外側に隣接する位置に、前記光の出射口の鏡像が位置するように、該光の出射口を設定し、且つ、この光の出射口の中心と前記検査領域の中心とを通る設定直線が、前記法線に対する前記カメラ光軸のカメラ対称光軸とのなす傾斜角αを０＜α＜２５°に設定し、前記検査領域からの散乱光を前記カメラにより受光して、受光信号に変換し、この受光信号が前記検査領域の無欠陥部からの受光信号の強度よりも一定値以上大きいとき、前記検査対象物の表面欠陥として検出し、前記検査対象物の表面における、前記光の出射口の鏡像が位置する光源像領域の、前記検査領域からの隣接方向の全長をＷとしたとき、前記光源像領域の前記隣接方向中心位置から前記検査領域までの距離Ｄを、Ｗ／２＜Ｄ≦３Ｗ／２としたことを特徴とする表面欠陥の検出方法。

（２）前記傾斜角αを、０＜α＜５°としたことを特徴とする（１）に記載の表面欠陥の検出方法。

（３）前記傾斜角αを、５°≦α＜１０°、１０°≦α＜１５°、又は、１５°≦α＜２５°のいずれかに設定したことを特徴とする（１）に記載の表面欠陥の検出方法。

（４）前記光を、前記カメラにより前記光の出射口の鏡像が位置する光源像領域が直線帯形状となると共に、照射光軸が、前記光源像領域の幅方向中心線と平行な平面内にあるように設定し、且つ、前記検査領域が、前記直線状の光源像領域と平行な直線帯形状になると共に、前記カメラ光軸が、前記法線に対して、前記光の出射口を通る前記設定直線と反対側に傾斜角βで傾斜され、前記直線帯形状の検査領域における幅方向中心線を含む平面内にあるように設定したことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の表面欠陥の検出方法。

（５）前記光源像領域及び検査領域それぞれの幅方向中心線と平行、且つ、検査対象物表面と垂直な第１の仮想平面に対して、この第１の仮想平面及び前記検査対象物表面に垂直な第２の仮想平面内で、前記平行光の照射光軸を前記カメラ対称光軸に対して傾斜角αに傾け、且つ、前記カメラ光軸を、照射光軸とは反対側に前記第１の仮想平面に対して傾斜角βに傾けて設定したことを特徴とする（４）に記載の表面欠陥の検出方法。

（６）前記検査対象物が帯状材のとき、前記光源像領域及び検査領域を、該帯状材を幅方向に横断する直線帯形状に設定すると共に、該帯状材を長手方向に走行させつつ表面欠陥を検出することを特徴とする（４）又は（５）に記載の表面欠陥の検出方法。

（７）前記カメラをＣＣＤラインカメラとし、このＣＣＤラインカメラの複数の入射光軸を含む入射光軸面を、前記検査領域の幅方向中心線を含む平面と一致して設定したことを特徴とする（４）乃至（６）のいずれかに記載の表面欠陥の検出方法。

（８）検査対象物を、その少なくとも一部の表面が、厚さ方向定位置で検査位置を通過又は検査位置に静止するように支持する支持装置と、前記検査位置における前記表面に検査領域が設定され、且つ、カメラ光軸が、前記表面での法線に対して、傾斜角βが、０＜β≦１０°となるように傾けて配置され、入射光強度に比例する強度の受光信号を出力するカメラと、前記検査領域を含む照射領域に光を照射するとともに、この照射領域中であって、前記検査領域の外側に隣接する位置に、前記光の出射口の鏡像が位置する光源像領域を形成し、且つ、この光の出射口の中心と前記検査領域の中心とを通る直線が、前記カメラ光軸の、前記法線に対するカメラ対称光軸となす傾斜角αが０°＜α＜２５°に設定された検査光照射装置と、前記カメラからの前記受光信号の強度が前記検査領域における無欠陥部分からの入射光による受光信号の強度よりも一定値以上大きいとき欠陥検出信号を出力する判定装置と、を有してなり、前記カメラは、前記検査領域から見て前記光源像領域の中心に向かう方向における該光源像領域の全長をＷとしたとき、前記光源像領域の前記方向の中心位置から前記検査領域までの距離Ｄが、Ｗ／２＜Ｄ≦３Ｗ／２となるように設定されたことを特徴とする表面欠陥検出装置。

（９）前記検査光照射装置における前記傾斜角αを、０＜α＜５°としたことを特徴とする（８）に記載の表面欠陥検出装置。

（１０）前記検査光照射装置における前記傾斜角αを、５°≦α＜１０°、１０°≦α＜１５°、又は、１５°≦α＜２５°のいずれかに設定したことを特徴とする（８）に記載の表面欠陥検出装置。

（１１）前記検査光照射装置は、前記光源像領域が直線帯形状となると共に、前記光の照射光軸が、前記光源像領域の幅方向中心線と平行な平面内にあるように設定され、且つ、前記カメラは、前記検査領域が、前記直線帯形状の光源像領域と平行な直線帯形状になると共に、前記カメラ光軸が、前記法線に対して、前記光の出射口を通る前記設定直線と反対側に傾斜角βで傾斜され、前記直線帯形状の検査領域における幅方向中心線を含む平面内にあるように設定されたことを特徴とする（８）乃至（１０）のいずれかに記載の表面欠陥検出装置。

（１２）前記検査光照射装置は、前記光源像領域及び検査領域それぞれの幅方向中心線と平行、且つ、検査対象物表面と垂直な第１の仮想平面に対して、この第１の仮想平面及び前記検査対象物表面に垂直な第２の仮想平面内で、前記光の出射口を通る前記設定直線が傾斜角αに傾けて設けられ、且つ、前記カメラは、前記カメラ光軸を、前記設定直線とは反対側に傾斜角βに傾けて設けられたことを特徴とする（１１）に記載の表面欠陥検出装置。

（１３）前記検査対象物が帯状材であり、前記支持装置は、該帯状材を長手方向に走行させる構成とされ、前記検査光照射装置及び前記カメラは、前記光源像領域及び検査領域が、該帯状材を幅方向に横断する直線帯形状となるように設定されたことを特徴とする（１１）又は（１２）に記載の表面欠陥検出装置。

（１４）前記カメラはＣＣＤラインカメラであり、このＣＣＤラインカメラの複数の入射光軸を含む入射光軸面が、前記検査領域の幅方向中心線を含む平面と一致して設定されたことを特徴とする（１１）乃至（１３）のいずれかに記載の表面欠陥検出装置。

上記のように、検査光である光の照射光軸及びカメラの検査領域とそのカメラ光軸を設定すると、高ＳＮ比で欠陥部からの散乱光に基づく受光信号を得ることができる。

本発明は上記のように構成したので、磁気テープ等の表面欠陥を高ＳＮＲで検出することができるという優れた効果を有する。

検査対象物表面に、カメラによる検査領域を設定し、且つ、この検査領域の中心を通るカメラ光軸を、前記検査対象物表面の法線に対する傾斜角βが０＜β≦１０°となるように傾けて設定し、前記検査領域を含む照射領域に光を入射したとき、この照射領域中であって前記検査領域の外側に隣接する位置に、前記光の出射口の鏡像が位置するように、該光の出射口を設定し、且つ、この光の出射口の中心と前記検査領域の中心とを通る設定直線が、前記法線に対する前記カメラ光軸のカメラ対称光軸とのなす傾斜角αを０＜α＜５°に設定し、前記検査領域からの散乱光を前記カメラにより受光して、受光信号に変換し、この受光信号が前記検査領域の無欠陥部からの受光信号の強度よりも一定値以上大きいとき、前記検査対象物の表面欠陥として検出することにより上記目的を達成する。

以下本発明の実施例１を図面を参照して詳細に説明する。この実施例１は、検査対象物を磁気記録媒体としたものである。

この実施例１に係る表面欠陥検出装置１０は、図１に示されるように、磁気記録媒体である磁気テープ１２の検査部１２Ａを直平面状に支持する支持装置１４と、この支持装置１４の、前記直平面状に支持される磁気テープ１２の表面との法線１６Ａ（図２参照）を含み、且つ、磁気テープ１２を幅方向に横断する第１の仮想平面１６（図２参照）と磁気テープ１２の表面との交線上に設定された帯状検査領域２２Ａの幅方向中心線２２Ｂ（図４参照）を通るカメラ光軸２１が、前記第１の仮想平面１６に対して傾斜角βが、０＜β≦１０°となるように傾けて配置されたＣＣＤラインカメラ２２と、前記帯状検査領域２２Ａを含む照射領域３０に光１８を照射し、照射領域３０内で、帯状検査領域２２Ａから見てその幅方向一方の外側（図２において左側）に隣接して接近した位置に、磁気テープ１２を幅方向に横断する帯状の光源像領域（光１８の出射口である光出射口１８Ｂの鏡像が位置する領域）１８Ａを形成する検査光照射装置２０と、前記ＣＣＤラインカメラ２２からの前記受光信号の強度が、前記帯状検査領域２２Ａにおける無欠陥部分からの入射光による受光信号の強度よりも一定値以上大きいとき欠陥信号を出力する判定装置２４と、を備えて構成されている。

前記傾斜角βは、前記法線１６Ａを含み、且つ、前記第１の仮想面１６と検査部１２Ａの表面とに直角な第２の仮想平面１７内での角度である。

前記カメラ光軸２１の、前記第１の仮想平面１６を対称面とするカメラ対称光軸２３は、前記第１の仮想平面１６に対して第２の仮想平面１７内で、カメラ光軸２１と反対側に角度β傾斜している。前記光１８の照射光軸１９は、前記検査部１２Ａの表面を対称面とする前記ＣＣＤラインカメラ２２の鏡像を観察するための仮想位置２２Ｍと、光出射口１８Ｂとを結ぶように設定され、且つ、検査光照射装置２０の光出射口１８Ｂは、その中心と前記帯状検査領域２２Ａの幅方向中心線２２Ｂとを通る設定直線１９Ｂが前記カメラ対称光軸２３と傾斜角αで交わるように設定されている。

前記支持装置１４は、図３に示されるように、平行に配置された一対の円筒状ガイド部材２６Ａ、２６Ｂを備え、これら円筒状ガイド部材２６Ａ、２６Ｂの、磁気テープ１２が巻き掛けられる範囲では、多数のエア吹出し細孔２７が形成され、ここから圧縮空気を吹出すことによって円筒状ガイド部材２６Ａ、２６Ｂに巻き掛けられる磁気テープ１２を、ガイド部材表面とは非接触の状態で且つ磁気テープ１２を直平面状に維持しつつ走行させるようにしている。なお、この直平面状に維持されている磁気テープ１２の部分が検出部１２Ａである。

前記支持装置１４は、磁気テープ１２を直平面状に維持しつつ走行させることができるものであればよく、磁気テープに対して非接触なものに限定されない。

前記光出射口１８Ｂの中心と、帯状検査領域２２Ａの幅方向中心とを通る前記設定直線１９Ｂは、前記カメラ対称光軸２３及び帯状検査領域２２Ａの幅方向中心線を含むカメラ対称光軸２３Ａに対して、前記ＣＣＤラインカメラ２２のカメラ光軸２１の反対側に傾斜角αだけ傾けて配置されている。この傾斜角αは、０＜α＜２５°の範囲で後述のように設定される。

なお、前記照射光軸１９及びカメラ光軸２１は、共に磁気テープ１２の幅方向に連続して複数あり、図４に示されるように、これらによって照射光軸面１９Ａ及びカメラ光軸面２１Ａが形成される。カメラ光軸面２１Ａは、前記仮想平面１６に対して傾斜角βで傾斜され、照射光軸面１９Ａは、光源像領域１８Ａの幅方向中心線１８Ｃを通って形成されている。

又、図５に示されるように、磁気テープ１２の走行方向から見て光１８とカメラ光軸２１は、磁気テープ１２に対して垂直かつ重なり合うように設定されている。

前記検査光照射装置２０は、図１に示されるように、ハロゲンランプ２８Ａと、その光を導くための光ファイバー束２８Ｂとを備えて構成され、前記支持装置１４により直平面状に支持された磁気テープ１２の表面を照射して、前述のように、磁気テープ１２をその幅方向に横断する前記帯状の光源像領域１８Ａを含む照射領域３０を形成するようにされている。この照射領域３０は、中心部分となる前記光源像領域１８Ａと、その外側の、光源像が観察されないが光１８が照射される光源像外側領域１８Ｄ（図４参照、詳細後述）とからなっている。

ここで、前記帯状の光源像領域１８Ａの幅方向中心線１８Ｃに対する帯状検査領域２２Ａの距離Ｄは、図２に示されるように、前記光源像領域１８Ａの幅をＷとしたとき、Ｗ／２＜Ｄ≦３Ｗ／２の範囲とする。Ｄ≦Ｗ／２の場合は、強い照射光が、外乱光として入射することがある。Ｄ＞３Ｗ／２とすると帯状検査領域２２Ａは、前記光源像外側領域１８Ｄ内での光源像領域１８Ａから離れた位置となるので照射光が弱く、従って、この領域から得られる散乱光が弱くなる。なお光源像領域１８Ａから離れると照射光が徐々に弱くなっていくので、光源像外側領域１８Ｄの外周縁、即ち、照射領域３０の外周縁は、不明瞭である。

前記判定装置２４は、前記磁気テープ１２の長手方向の一定間隔、即ち、所定のライン走査周期で、テープ幅方向の分解能に対応する位置毎に、ＣＣＤラインカメラ２２から同ＣＣＤラインカメラ２２に入射する光エネルギーに対応して輝度信号を受けて、この輝度信号と、上記帯状検査領域２２Ａにおける無欠陥部分での輝度信号のレベル（ローレベル）とを比較して、一定値以上の差があるとき、欠陥信号を出力するようにされている。

詳細には、ＣＣＤラインカメラ２２からは、入射する光エネルギーが蓄積して得られた積分値が輝度信号として出力され、判定装置２４では、前記輝度信号を、比較器２４Ａで予め設定されている、前記ローレベルの輝度に所定値を加えた輝度の信号（比較値）と比較して、入力した輝度信号が比較値よりも大きい場合に、欠陥信号を出力するようにされている。

上記のような表面欠陥検出装置１０により、磁気テープ１２の表面の欠陥を検出する場合、帯状検査領域２２Ａが、光１８による光源像領域１８Ａの外側に隣接して設定されているので、磁気テープ１２表面における欠陥のない部分ではＣＣＤラインカメラ２２で得られる輝度信号はほとんど黒レベルに近く、磁気テープ１２の平面性や光学系に起因して輝度が上がる度合が少ない。

更に詳細には、図４にも示されるように、上記帯状検査領域２２Ａは、光１８による光源像領域１８Ａの外側に隣接する光源像外側領域１８Ｄに含まれ、且つ、上述のように、カメラ光軸２１のカメラ対称光軸２３に対して傾斜角αの設定直線１９Ｂ上に光出射口１８Ｂがあるので、光１８の前記光源像領域１８Ａでの正反射光はＣＣＤラインカメラ２２に入射することがない。

一方、磁気テープ１２の表面に何らかの欠陥がある場合は上記帯状検査領域２２Ａで照射光が散乱し、散乱光の一部がＣＣＤラインカメラ２２に入射する。

前述のように、光源像外側領域１８Ｄでの磁気テープ１２の輝度はほとんど黒レベルに近いので、欠陥部からの散乱光がこの黒レベルに対して高い輝度となり、結果として検出信号のＳＮＲが大幅に向上される。これに対して、従来のように帯状光源像領域と検査領域とを一致させた場合、欠陥のない部分の輝度が高く欠陥部の輝度が立ち下がってある程度の輝度差は得られるものの、欠陥検出の波高値が低いため本発明のような高いＳＮＲは得られない。

ここで、前記傾斜角αの設定と磁気テープ１２表面の欠陥の種類との関係について説明する。

図６に示されるように、押し疵等の凹部３２が磁気テープ１２の表面にあるとき、この凹部３２からの散乱光量は少なくＳＮ比のレベルがかなり小さく、且つ、特異的に散乱光量の多い角度が磁気テープ１２表面の法線１６Ａ又は第１の仮想平面１６に接近している。従って、ＳＮ比のレベルを高くするためには、傾斜角αを５°以下且つ可能な限り０°に近づける。

傾斜角αが０に近くなると、光１８の照射光軸１９とカメラ対称光軸２３とが平行且つ接近するので、磁気テープ１２がその走行時にばたつくと誤検出を生じる。従って、検査時の磁気テープ１２の平担性を保つべく、走行テンション、速度変動、テープガイド形状等を調整するとよい。

又、図７に示されるように、磁気テープ１２の表面に塗布時の欠陥、付着物等の高さが高く、且つ大きい凸部３４があるときは、該凸部３４の側面３４Ａからの比較的大きい散乱光量を得ることができる。図７の符号γ、γ´は、前記光１８が側面３４Ａにより反射されてＣＣＤラインカメラ２２に入射する場合の、側面３４Ａの法線に対する入射光の角度及び散乱光の角度を示す。

従って、前述と同様に、高ＳＮ比を得るためには傾斜角αをできるだけ０°に接近させるのが好ましいが、磁気テープの走行ばたつき等により検査領域が正反射領域に入り込んでしまう危険性があるので、検査の安定性を優先して、傾斜角αは５°以上のやや大きい範囲に設定すると良い。

更に最も検査の安定性を優先する場合から、高ＳＮ比を優先する場合までを３段階に分けて、１５°≦α＜２５°、１０°≦α＜１５°、５°≦α＜１０°の３段階の範囲でいずれかを選択して設定すると良い。

βについては、β＝０°では検査環境周囲からの外乱光によるノイズが集まりやすく、β＞１０°では、表面欠陥を斜め方向から見る度合いが大きくなるため欠陥が小さく観察されることになり検出感度が低くなってしまうので０＜β≦１０°が適切である。

なお上記実施例１は、磁気テープ１２の表面欠陥を検出する装置に関するものであるが、本発明はこれに限定されるものでなく、ガラス基板の表面、メッキ表面、研磨した金属表面、等の反射率が高い材料の表面における欠陥を検出する際に適用することができる。

又、上記実施の形態の例では、光１８を用いているが、この光は、その照射光軸上の一定領域の外側にも照射領域を有するものであればよく、平行光線束、収束光線束、発散光線束のいずれでもよい。

又、上記表面欠陥検出装置１０は、検査対象物である磁気テープ１２表面に帯状光源像領域１８Ａを形成し、これに対してＣＣＤラインカメラ２２も、帯状検査領域２２Ａを有するものであるが、本発明はこれに限定されるものでなく、光源像領域及び検査領域がスポット状であってもよい。この場合、被検査面の法線を基準として傾斜角α及びβを設定する。又、光源像スポットと検査スポットとのオフセット量Ｄも前述のＷ／２＜Ｄ≦３Ｗ／２の範囲で設定する。ここで、光源像スポットの幅Ｗは、検査スポットからみた光源像スポットの中心方向の外径となる。

なお、前記検査光照射装置２０は、光源種についてはハロゲンランプ、ＬＥＤ、ナトリウムランプ、レーザダイオード等の種々のものが考えられるが、絶対光量が大きく調光が容易という点から、ハロゲンランプが特に優れている。

更に、前記帯状検査領域２２Ａは、磁気テープ１２の表面を、送り方向に対して直角に横切るように設定されているが、本発明はこれに限定されるものでなく、これはテープの幅方向に対して±４０度以内、好ましくは±２０度以内で傾けてもよい。

この実施例２は１／２インチ幅のビデオ用磁気テープ（塗布型の磁性層及びバックコート層を備える）を測定対象物とし、検査光照射装置の光源種としてはハロゲンランプを用いた。

又、ＣＣＤラインカメラは、市販のライカサイズ１眼レフカメラ用のレンズ、を備え、ＣＣＤアレイはテープ幅方向の画素数が１０２４で、磁気テープは送り速度がＶ＝５ｍ／secという条件とすることにより、テープ幅方向分解能が１２μｍ、テープ走行方向のサイズを１２８μｍとした。

磁性層側の検出結果を、図８（Ａ）に示し、これに対応して、図８（Ｂ）に、同じ欠陥を、帯状光源像領域と検査領域とを一致させた従来の表面結果検出装置により測定した結果を示す。なお、図８（Ａ）、図８（Ｂ）は欠陥種が付着物の場合をそれぞれ示す。

これらの図から分かるように、図８（Ｂ）では、符号Ｘbで示される欠陥部において輝度信号が大きく立ち下がっているが、他の部分でも輝度信号が立ち下がっていて、欠陥による立ち下がりか否かを弁別することが困難である。

これに対して、本発明の実施例２では、図８（Ａ）において符号Ｘaで示されるように、欠陥部では輝度信号が大きく立ち上がり、他の部分にこれと紛らわしい信号が見られない。従って、表面欠陥を高ＳＮＲで検出できることが分かる。

次に、欠陥が凸部である場合と凹部である場合のそれぞれについての前記傾斜角α、及びβと、ＳＮ比（ＳＮＲ）との関係について実験により得られた結果を示す。

表１及び図９は、前記と同様の磁気テープの磁性層側について測定したものであり、欠陥として付着物により凸部が形成された場合の、傾斜角α、βとＳＮＲとの関係を示している。

なお、ＳＮＲの値は次のようにして求めた。欠陥部からの輝度信号強度をａ、ローレベルの輝度信号強度をｂとしたとき、ＳＮＲ＝ａ／ｂとした。但し、図８（Ｂ）等のようにａがｂよりも小さい場合は、ＳＮＲ＝−（１−ａ／ｂ）とした。又、αは、図２に例示したように、設定直線１９Ｂがカメラ対称光軸２３に対して法線１６から離れる方向に傾いている場合をプラスの値とし、反対方向に傾いている場合をマイナスの値で表記した。このマイナスの表記は方向を示すためだけのものであり、絶対値をとったものが本発明の傾きαとなる。

表１において、○印は得られたＳＮＲが好ましい範囲である場合、×印は設定した傾斜角度が利用できる範囲外の場合、△印は利用できる範囲をそれぞれ示す。又、無印も利用範囲外を示す。

表１及び図９から、欠陥が付着物等の凸部の場合は、傾斜角βが０＜β≦１０°の範囲で、傾斜角αが５°≦α＜１０°が最も好ましく、以下、１０°≦α＜１５°、１５°≦α＜２５°の順で良好なＳＮＲを得ることができることが分かる。

なお、βが１５°と２０°のデータについては、ＳＮＲの値そのものは良好な場合もあるが、前記のような理由により、本発明において利用できる範囲外という意味で１５°と２０°の欄にＸ印を付した。

次に、表２及び図１０に、前記と同様の磁気テープのバックコート側表面における欠陥が押し疵である凹部（大きさ１０μｍ程度の微小なもの）の場合について傾斜角α、βとＳＮＲとの関係を示す。

表２において、○印、×印、無印は表１におけると同一の範囲を示す。表２からは、０＜β≦１０°の領域で、傾斜角αが、５°より小さく且つ限りなく０°に近いときに良好な検出結果を得られることが分かる。より詳しくは、０＜β≦５°且つαが４°以下が好ましく、更には０＜β≦５°且つαが３°以下が好ましい。又、５＜β≦１０°の範囲では、αが３°以下であれば本発明の効果が得られる。

なお、用いた磁気テープのバックコート側表面における凹部欠陥のサイズは非常に微細であるため、欠陥部からの散乱光量が少なく、得られるＳＮＲの値も低くなっているが、磁気テープの走行系の調整（具体的には走行スピードを低く設定し、検査部１２Ａの平面性を高くする）をすることにより、ＳＮＲを向上して検出可能となるように設定したものである。

本発明の実施例１に係る表面欠陥検出装置を示す一部ブロック図を含む斜視図 同表面欠陥検出装置における平行光の照射光軸（面）とＣＣＤラインカメラのカメラ光軸（面）との関係を示す模式図 同表面欠陥検出装置において磁気テープを支持するための支持装置を示す斜視図 光による磁気テープ表面での照射領域、検査領域、光源像領域、光源像外領域の関係を拡大して示す模式図 平行光の照射光軸とカメラ光軸との関係をテープ送り方向から見た模式図 磁気テープ表面の欠陥部が凹部である場合の平行光と散乱光との関係を示す模式図 磁気テープ表面の欠陥部が凸部である場合の平行光と散乱光との関係を示す模式図 実施例２にかかる表面欠陥検出装置によって磁気テープ表面の付着物欠陥を検出した場合の検出信号の波形を、従来例と比較して示す線図 磁気テープ表面の欠陥部が凸部である場合の傾斜角β及びαと検出値のＳＮＲとの関係を示す線図 磁気テープ表面の欠陥部が凹部である場合の図９と同様の線図

符号の説明

１０…表面欠陥検出装置
１２…磁気テープ
１２Ａ…検査部
１４…支持装置
１６…第１の仮想平面
１６Ａ…法線
１８…光
１８Ａ…光源像領域
１８Ｂ…光出射口
１８Ｃ…幅方向中心線
１８Ｄ…光源像外側領域
１９…照射光軸
１９Ａ…照射光軸面
１９Ｂ…設定直線
２０…検査光照射装置
２１…カメラ光軸
２１Ａ…カメラ光軸面
２２…ＣＣＤラインカメラ
２２Ａ…帯状検査領域
２２Ｂ…幅方向中心線
２２Ｍ…仮想位置
２３…カメラ対称光軸
２４…判定装置
３０…凹部
３２…凸部
３２Ａ…側面

Claims (14)

1. 検査対象物表面に、カメラによる検査領域を設定し、且つ、この検査領域の中心を通るカメラ光軸を、前記検査対象物表面の法線に対する傾斜角βが０＜β≦１０°となるように傾けて設定し、前記検査領域を含む照射領域に、光を入射したとき、この照射領域中であって前記検査領域の外側に隣接する位置に、前記光の出射口の鏡像が位置するように、該光の出射口を設定し、且つ、この光の出射口の中心と前記検査領域の中心とを通る設定直線が、前記法線に対する前記カメラ光軸のカメラ対称光軸とのなす傾斜角αを０＜α＜２５°に設定し、前記検査領域からの散乱光を前記カメラにより受光して、受光信号に変換し、この受光信号が前記検査領域の無欠陥部からの受光信号の強度よりも一定値以上大きいとき、前記検査対象物の表面欠陥として検出し、前記検査対象物の表面における、前記光の出射口の鏡像が位置する光源像領域の、前記検査領域からの隣接方向の全長をＷとしたとき、前記光源像領域の前記隣接方向中心位置から前記検査領域までの距離Ｄを、Ｗ／２＜Ｄ≦３Ｗ／２としたことを特徴とする表面欠陥の検出方法。
2. 請求項１において、前記傾斜角αを、０＜α＜５°としたことを特徴とする表面欠陥の検出方法。
3. 請求項１において、前記傾斜角αを、５°≦α＜１０°、１０°≦α＜１５°、又は、１５°≦α＜２５°のいずれかに設定したことを特徴とする表面欠陥の検出方法。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記光を、前記カメラにより前記光の出射口の鏡像が位置する光源像領域が直線帯形状となると共に、照射光軸が、前記光源像領域の幅方向中心線と平行な平面内にあるように設定し、且つ、前記検査領域が、前記直線状の光源像領域と平行な直線帯形状になると共に、前記カメラ光軸が、前記法線に対して、前記光の出射口を通る前記設定直線と反対側に傾斜角βで傾斜され、前記直線帯形状の検査領域における幅方向中心線を含む平面内にあるように設定したことを特徴とする表面欠陥の検出方法。
5. 請求項４において、前記光源像領域及び検査領域それぞれの幅方向中心線と平行、且つ、検査対象物表面と垂直な第１の仮想平面に対して、この第１の仮想平面及び前記検査対象物表面に垂直な第２の仮想平面内で、前記光の照射光軸を前記カメラ対称光軸に対して傾斜角αに傾け、且つ、前記カメラ光軸を、照射光軸とは反対側に前記第１の仮想平面に対して傾斜角βに傾けて設定したことを特徴とする表面欠陥の検出方法。
6. 請求項４又は５において、前記検査対象物が帯状材のとき、前記光源像領域及び検査領域を、該帯状材を幅方向に横断する直線帯形状に設定すると共に、該帯状材を長手方向に走行させつつ表面欠陥を検出することを特徴とする表面欠陥の検出方法。
7. 請求項４乃至６のいずれかにおいて、前記カメラをＣＣＤラインカメラとし、このＣＣＤラインカメラの複数の入射光軸を含む入射光軸面を、前記検査領域の幅方向中心線を含む平面と一致して設定したことを特徴とする表面欠陥の検出方法。
8. 検査対象物を、その少なくとも一部の表面が、厚さ方向定位置で検査位置を通過又は検査位置に静止するように支持する支持装置と、前記検査位置における前記表面に検査領域が設定され、且つ、カメラ光軸が、前記表面での法線に対して、傾斜角βが、０＜β≦１０°となるように傾けて配置され、入射光強度に比例する強度の受光信号を出力するカメラと、前記検査領域を含む照射領域に光を照射するとともに、この照射領域中であって、前記検査領域の外側に隣接する位置に、前記光の出射口の鏡像が位置する光源像領域を形成し、且つ、この光の出射口の中心と前記検査領域の中心とを通る直線が、前記カメラ光軸の、前記法線に対するカメラ対称光軸となす傾斜角αが０°＜α＜２５°に設定された検査光照射装置と、前記カメラからの前記受光信号の強度が前記検査領域における無欠陥部分からの入射光による受光信号の強度よりも一定値以上大きいとき欠陥検出信号を出力する判定装置と、を有してなり、前記カメラは、前記検査領域から見て前記光源像領域の中心に向かう方向における該光源像領域の全長をＷとしたとき、前記光源像領域の前記方向の中心位置から前記検査領域までの距離Ｄが、Ｗ／２＜Ｄ≦３Ｗ／２となるように設定されたことを特徴とする表面欠陥検出装置。
9. 請求項８において、前記検査光照射装置における前記傾斜角αを、０＜α＜５°としたことを特徴とする表面欠陥検出装置。
10. 請求項８において、前記検査光照射装置における前記傾斜角αを、５°≦α＜１０°、１０°≦α＜１５°、又は、１５°≦α＜２５°のいずれかに設定したことを特徴とする表面欠陥検出装置。
11. 請求項８乃至１０のいずれかにおいて、前記検査光照射装置は、前記光源像領域が直線帯形状となると共に、前記光の照射光軸が、前記光源像領域の幅方向中心線と平行な平面内にあるように設定され、且つ、前記カメラは、前記検査領域が、前記直線帯形状の光源像領域と平行な直線帯形状になると共に、前記カメラ光軸が、前記法線に対して、前記光の出射口を通る前記設定直線と反対側に傾斜角βで傾斜され、前記直線帯形状の検査領域における幅方向中心線を含む平面内にあるように設定されたことを特徴とする表面欠陥検出装置。
12. 請求項１１において、前記検査光照射装置は、前記光源像領域及び検査領域それぞれの幅方向中心線と平行、且つ、検査対象物表面と垂直な第１の仮想平面に対して、この第１の仮想平面及び前記検査対象物表面に垂直な第２の仮想平面内で、前記光の出射口を通る前記設定直線が傾斜角αに傾けて設けられ、且つ、前記カメラは、前記カメラ光軸を、前記設定直線とは反対側に傾斜角βに傾けて設けられたことを特徴とする表面欠陥検出装置。
13. 請求項１１又は１２において、前記検査対象物が帯状材であり、前記支持装置は、該帯状材を長手方向に走行させる構成とされ、前記検査光照射装置及び前記カメラは、前記光源像領域及び検査領域が、該帯状材を幅方向に横断する直線帯形状となるように設定されたことを特徴とする表面欠陥検出装置。
14. 請求項１１乃至１３のいずれかにおいて、前記カメラはＣＣＤラインカメラであり、このＣＣＤラインカメラの複数の入射光軸を含む入射光軸面が、前記検査領域の幅方向中心線を含む平面と一致して設定されたことを特徴とする表面欠陥検出装置。

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