JP5100247B2 - Optical defect detection apparatus and detection method - Google Patents
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Description
本発明は、検査対象物、特にガラス板等の透明板状体に存在する欠陥を検出する装置および検出方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and a detection method for detecting defects existing in an inspection object, particularly a transparent plate-like body such as a glass plate.
透明板、例えばガラス板に存在する欠陥には、ガラス板の成形時に生じる筋状の表面凹凸、内部組成に起因する屈折率の不均一な欠陥部分、表面に異物が落下することによって生じる落下異物、落下異物跡に存在するクレータ状の凹凸、ガラス板の内部に存在する異物、泡等がある。また、表面に透明膜が被覆されたガラス板の場合、透明膜の欠陥には、ピンホールなどがある。 Defects that exist on transparent plates, such as glass plates, are streaky surface irregularities that occur during the molding of glass plates, non-uniform refractive index defects due to internal composition, and foreign particles that fall due to foreign matter falling on the surface There are crater-like irregularities present in the fallen foreign matter traces, foreign matter existing inside the glass plate, bubbles and the like. Further, in the case of a glass plate whose surface is coated with a transparent film, the transparent film has defects such as pinholes.
これらの欠陥があると、光学的歪を生じて、光が屈折する。このため、光学的歪を伴うガラス板等は、光学基板として利用できないので、検査により欠陥を検出し、欠陥を有する透明板を排除する必要がある。 These defects cause optical distortion and light is refracted. For this reason, since a glass plate or the like with optical distortion cannot be used as an optical substrate, it is necessary to detect a defect by inspection and eliminate a transparent plate having a defect.
文献１に透明板状体の欠陥を検出する装置と方法が開示されている。
文献１に開示されている透明板状体の欠陥を検出する装置と方法は、一定ピッチで一定幅の明部と暗部とが一方向に交互に繰り返されるグリッドパターンを、グリッドパターンの配列方向と同じ方向に複数のＣＣＤ画素が配列されたラインセンサーカメラを用いて撮像するに当たり、グリッドパターンに含まれるｎ個のグリッド（明部と暗部とのペア）に対して、Ｘ×ｎ±α個の画素を対応させて、透明板状体を、グリッドパターンの配列方向に直交する方向に移動しながら、透明板状体を通してラインセンサーカメラで撮像し、得られた画像データから、９０°位相のずれた正弦波を得て、これらの正弦波からリサージュ図形を得て、リサージュ図形上で、各画素の位相角度を算出し、各画素間の位相角度の差から光学的歪みを検出するものである。
The apparatus and method for detecting a defect in a transparent plate-like body disclosed in
しかしながら、この方法では、検査対象物が含んでいる光学的歪みを定量的に測定することはできるが、ラインセンサーカメラのＣＣＤ素子が有しているホワイトノイズ、およびグリッド照明の明部と暗部の幅とピッチのばらつき、さらにグリッド上のほこりなどが原因となって、測定対象である透明板状体の歪量の測定値にノイズとしての信号が生じる。このノイズのために、板ガラスの表面うねり又は表面の凹凸などに起因する歪量を測定しようとしても、この歪量は非常に微小なために、このノイズに埋もれてしまって、測定することができない。 However, this method can quantitatively measure the optical distortion contained in the inspection object, but the white noise of the CCD sensor of the line sensor camera and the bright and dark areas of the grid illumination. Due to variations in width and pitch, dust on the grid, and the like, a signal as noise is generated in the measurement value of the distortion amount of the transparent plate to be measured. Due to this noise, even when trying to measure the amount of distortion caused by the surface undulation or surface irregularity of the glass sheet, the amount of distortion is so small that it is buried in this noise and cannot be measured. .
そこで、本発明は、透明板状体の光学的歪を測定する際に生じるノイズ成分を削減し、微小な歪量も検出することを可能とする光学的歪検出装置および検出方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an optical strain detection device and a detection method that can reduce noise components generated when measuring the optical strain of a transparent plate-like body and detect a minute strain amount. With the goal.
発明者は、このノイズ成分を削減するためには、検査対象物の同じ箇所について、複数回異なる画素によって撮像して、複数の画像データについて、平均化処理を行うことによりノイズ成分を減少させることができ、微小な歪みも検出できるとの知見を得た。 In order to reduce the noise component, the inventor reduces the noise component by imaging the same portion of the inspection object with a plurality of different pixels and performing an averaging process on a plurality of image data. And obtained knowledge that minute distortions can be detected.
請求項１に記載の発明は、ＣＣＤラインセンサーを用いて撮像する撮像手段と、
検査対象物を支持して、前記ＣＣＤラインセンサーの画素が配列されている方向（以下「ＣＣＤラインセンサー画素配列方向」ともいう）と平行に前記検査対象物を搬送する搬送手段と、前記撮像手段が撮像した画像データを処理する画像処理手段と、を備えた検査対象物の欠陥を検出する欠陥検出装置であって、
前記撮像手段は前記検査対象物が搬送される速度と画像をスキャンするタイミングとを同期させながら前記検査対象物を撮像して、画像データを前記画像処理手段へ送り、
前記画像処理手段は、前記検査対象物の同じ位置について、複数のＣＣＤ画素により複数回撮像された前記画像データを積算して平均化することにより、前記画像データに含まれるノイズ成分を軽減して、信号レベルの低い欠陥まで検出するように構成されていることを特徴とする。
The invention according to
A conveying unit that supports the inspection object and conveys the inspection object in parallel with a direction in which the pixels of the CCD line sensor are arranged (hereinafter also referred to as “CCD line sensor pixel arrangement direction”); A defect detection device for detecting defects of an inspection object, comprising image processing means for processing image data captured by
The imaging means images the inspection object while synchronizing the speed at which the inspection object is conveyed and the timing of scanning an image, and sends image data to the image processing means,
The image processing means reduces the noise component included in the image data by integrating and averaging the image data captured a plurality of times by a plurality of CCD pixels at the same position of the inspection object. Further, it is configured to detect even a defect having a low signal level.
請求項２に記載の発明は、ＣＣＤラインセンサーを用いて撮像する撮像手段と、
検査対象物を支持する検査対象物支持手段と、前記撮像手段を支持して、前記ＣＣＤラインセンサーの画素が配列されている方向（以下「ＣＣＤラインセンサー画素配列方向」ともいう）と平行に前記撮像手段を移動する移動手段と、前記撮像手段が撮像した画像データを処理する画像処理手段と、を備えた検査対象物の欠陥を検出する欠陥検出装置であって、
前記撮像手段は前記移動手段が移動する速度と画像をスキャンするタイミングとを同期させながら前記検査対象物を撮像して、画像データを前記画像処理手段へ送り、
前記画像処理手段は、前記検査対象物の同じ位置について、複数のＣＣＤ画素により複数回撮像された前記画像データを積算して平均化することにより、前記画像データに含まれるノイズ成分を軽減して、信号レベルの低い欠陥まで検出するように構成されていることを特徴とする。
The invention according to
The inspection object support means for supporting the inspection object, and the imaging means are supported in parallel with the direction in which the pixels of the CCD line sensor are arranged (hereinafter also referred to as “CCD line sensor pixel arrangement direction”). A defect detection apparatus for detecting a defect of an inspection object, comprising: a moving unit that moves an imaging unit; and an image processing unit that processes image data captured by the imaging unit,
The imaging means images the inspection object while synchronizing the moving speed of the moving means and the timing of scanning an image, and sends image data to the image processing means,
The image processing means reduces the noise component included in the image data by integrating and averaging the image data captured a plurality of times by a plurality of CCD pixels at the same position of the inspection object. Further, it is configured to detect even a defect having a low signal level.
請求項３に記載の発明は、一定ピッチかつ一定幅の明部と暗部とが配列されたグリッドパターンを照射するグリッドパターン照射手段と、ＣＣＤラインセンサーを用いて前記グリッドパターンを撮像する撮像手段と、前記グリッドパターンから前記ＣＣＤラインセンサーまでの光路内において検査対象である透明板状体（以下「透明検査対象物」ともいう）を支持して、前記ＣＣＤラインセンサーの画素が配列されている方向と平行に前記検査対象物を搬送する搬送手段と、前記撮像手段が撮像した画像データを処理する画像処理手段と、を備えた透明板状体の光学的歪みを検出する光学的歪み検出装置であって、
前記画像処理手段は、
前記グリッドパターンと前記ＣＣＤラインセンサーとの間で発生するモアレ縞の画像データから、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を作成する正弦波作成サブ手段と、
前記複数種類の正弦波から各ＣＣＤ画素におけるモアレ縞の位相角度を求める位相角度算出サブ手段と、
各ＣＣＤ画素間の前記位相角度の差から光学的歪を検出する光学的歪検出サブ手段と、を有し、
前記グリッドパターン照射手段と、前記撮像手段との配置は、前記透明検査対象物を通して前記グリッドパターンを前記ＣＣＤラインセンサーで撮像するとき、ｎ（ｎは１以上の整数）個のグリッドに対してＸ×ｎ±α（Ｘとαは１以上の整数）個のＣＣＤ画素が対応するような位置関係にすることによりα個のモアレ縞が生じるように配置し、
前記グリッドパターン照射手段の前記グリッドパターンは、前記ＣＣＤラインセンサー画素配列方向と平行に配列され、
前記搬送手段は、前記透明板状体を前記ＣＣＤラインセンサー画素配列方向と平行な方向に搬送し、
前記撮像手段は前記透明板状体が搬送される速度と画像をスキャンするタイミングとを同期させながら、前記透明板状体を通して前記グリッドパターンを撮像し、
前記画像処理手段は、前記透明板状体の同じ位置を通して前記グリッドパターンを複数のＣＣＤ画素により複数回撮像した前記画像データから、複数の前記光学的歪み量を求め、それら複数の前記光学的歪み量を積算して平均化することにより、前記光学的歪み量に含まれるノイズ成分を軽減して、信号レベルの低い歪の量まで検出するように構成されていることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a grid pattern irradiating unit that irradiates a grid pattern in which bright portions and dark portions having a constant pitch and a constant width are arranged, and an imaging unit that images the grid pattern using a CCD line sensor. The direction in which the pixels of the CCD line sensor are arranged to support a transparent plate-like object (hereinafter also referred to as “transparent inspection object”) to be inspected in the optical path from the grid pattern to the CCD line sensor. An optical distortion detection device for detecting optical distortion of a transparent plate-like body comprising: a conveyance unit that conveys the inspection object in parallel with the image processing unit; and an image processing unit that processes image data captured by the imaging unit. There,
The image processing means includes
A sine wave creating sub means for creating a plurality of types of sine waves whose phases are shifted by 90 ° from image data of moire fringes generated between the grid pattern and the CCD line sensor;
A phase angle calculation sub means for obtaining a phase angle of moire fringes in each CCD pixel from the plurality of types of sine waves;
Optical distortion detection sub means for detecting optical distortion from the phase angle difference between the CCD pixels,
The arrangement of the grid pattern irradiating means and the imaging means is such that when the grid pattern is imaged by the CCD line sensor through the transparent inspection object, X is applied to n (n is an integer of 1 or more) grids. Xn ± α (X and α are integers equal to or greater than 1) are arranged such that α moiré fringes are generated by making the positional relationship corresponding to the number of CCD pixels,
The grid pattern of the grid pattern irradiation means is arranged in parallel with the CCD line sensor pixel arrangement direction,
The transport means transports the transparent plate in a direction parallel to the CCD line sensor pixel arrangement direction,
The imaging means images the grid pattern through the transparent plate while synchronizing the speed at which the transparent plate is conveyed and the timing of scanning the image,
The image processing means obtains a plurality of optical distortion amounts from the image data obtained by imaging the grid pattern a plurality of times by a plurality of CCD pixels through the same position of the transparent plate, and the plurality of the optical distortions. By integrating and averaging the amounts, noise components included in the optical distortion amount are reduced, and a distortion amount having a low signal level is detected.
請求項４に記載の発明は、一定ピッチかつ一定幅の明部と暗部とが配列されたグリッドパターンを照射するグリッドパターン照射手段と、
ＣＣＤラインセンサーを用いて前記グリッドパターンを撮像する撮像手段と、
検査対象物を支持して、前記ＣＣＤラインセンサーの画素が配列されている方向と平行に前記検査対象物を搬送する搬送手段と、
前記撮像手段が撮像した前記画像データを処理する画像処理手段と、を備えた鏡面体の光学的歪みを検出する光学的歪み検出装置であって、
前記画像処理手段は、
前記グリッドパターンと前記ＣＣＤラインセンサーとの間で発生するモアレ縞の画像データから、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を作成する正弦波作成サブ手段と、
前記複数種類の正弦波から各ＣＣＤ画素におけるモアレ縞の位相角度を求める位相角度算出サブ手段と、
各ＣＣＤ画素間の前記位相角度の差から光学的歪を検出する光学的歪検出サブ手段と、を有し、
前記グリッドパターン照射手段と、前記撮像手段との配置は、前記グリッドパターンからの光線を前記検査対象物に反射させて前記グリッドパターンの反射像を前記ＣＣＤラインセンサーで撮像するとき、ｎ（ｎは１以上の整数）個のグリッドに対してＸ×ｎ±α（Ｘとαは１以上の整数）個のＣＣＤ画素が対応するような位置関係にすることによりα個のモアレ縞が生じるように配置し、
前記グリッドパターン照射手段の前記グリッドパターンは、前記ＣＣＤラインセンサー画素配列方向と平行に配列し、
前記搬送手段は、前記鏡面体を前記ＣＣＤラインセンサー画素配列方向と平行な方向に搬送し、
前記撮像手段は前記鏡面体が搬送される速度と画像をスキャンするタイミングとを同期させながら、前記鏡面体からの反射光により前記グリッドパターンの反射像を撮像し、
前記画像処理手段は、前記撮像手段が前記鏡面体の同じ位置からの反射光により複数のＣＣＤ画素により複数回撮像された前記グリッドパターンの反射像の前記画像データから、複数の前記光学的歪み量を求め、それら複数の前記光学的歪み量を積算して平均化することにより、前記光学的歪み量に含まれるノイズ成分を軽減して、信号レベルの低い歪の量まで検出するように構成されていることを特徴とする。
The invention according to
Imaging means for imaging the grid pattern using a CCD line sensor;
Conveying means for supporting the inspection object and conveying the inspection object in parallel with the direction in which the pixels of the CCD line sensor are arranged;
An image processing means for processing the image data picked up by the image pickup means, and an optical distortion detection device for detecting optical distortion of a mirror body,
The image processing means includes
A sine wave creating sub means for creating a plurality of types of sine waves whose phases are shifted by 90 ° from image data of moire fringes generated between the grid pattern and the CCD line sensor;
A phase angle calculation sub means for obtaining a phase angle of moire fringes in each CCD pixel from the plurality of types of sine waves;
Optical distortion detection sub means for detecting optical distortion from the phase angle difference between the CCD pixels,
The arrangement of the grid pattern irradiating means and the imaging means is such that when a light beam from the grid pattern is reflected by the inspection object and a reflected image of the grid pattern is captured by the CCD line sensor, n (n is By setting the positional relationship such that X × n ± α (X and α are integers of 1 or more) CCD pixels correspond to (grid of 1 or more) grids, α moiré fringes are generated. Place and
The grid pattern of the grid pattern irradiation means is arranged in parallel with the CCD line sensor pixel arrangement direction,
The transport means transports the mirror body in a direction parallel to the CCD line sensor pixel array direction,
The imaging means captures a reflected image of the grid pattern with reflected light from the mirror body while synchronizing the speed at which the mirror body is conveyed and the timing of scanning the image,
The image processing means includes a plurality of the optical distortion amounts from the image data of the reflected image of the grid pattern captured by the plurality of CCD pixels a plurality of times by the imaging means by the reflected light from the same position of the specular body. The noise components included in the optical distortion amount are reduced by integrating and averaging the plurality of optical distortion amounts, and the distortion level having a low signal level is detected. It is characterized by.
請求項５に記載の発明は、検査対象物の光学的欠陥を検出する方法であって、
前記検査対象物をＣＣＤラインセンサーの画素の配列方向と平行な方向に搬送する工程と、
前記ＣＣＤラインセンサーで、画像スキャンのタイミングと前記検査対象物の搬送速度とを同期させながら、搬送中の前記検査対象物を撮像する工程と、
前記検査対象物の同じ位置について、複数回撮像された前記画像データを積算して平均化する工程と、を有することにより、前記画像データに含まれるノイズ成分を軽減して、信号レベルの低い欠陥まで検出することを特徴とする。
The invention according to claim 5 is a method of detecting an optical defect of an inspection object,
Transporting the inspection object in a direction parallel to the direction in which the pixels of the CCD line sensor are arranged;
In the CCD line sensor, imaging the inspection object being conveyed while synchronizing the timing of image scanning and the conveyance speed of the inspection object;
A step of integrating and averaging the image data captured a plurality of times at the same position of the inspection object, thereby reducing a noise component included in the image data and reducing a defect having a low signal level. It is characterized by detecting up to.
請求項６に記載の発明は、ＣＣＤラインセンサーを用いて、搬送装置により搬送中の透明検査対象物を通して、グリッドパターンを撮像することにより透明検査対象物の光学的歪を検出する光学的歪検出方法であって、
前記ＣＣＤラインセンサーによりグリッドパターンを前記透明板状体を通して撮像すると、ｎ個のグリッドに対してＸ×ｎ±α個のＣＣＤ画素が対応することによりα個のモアレ縞が生じせしめる位置に、グリッドパターン照射装置と、搬送装置と、撮像装置と、を配置する工程と、
前記透明検査対象物を前記ＣＣＤラインセンサー画素配列方向と平行な方向に搬送し、
前記透明検査対象物が搬送される速度と画像をスキャンするタイミングとを同期させながら、前記透明検査対象物を通して前記グリッドパターンを撮像し、前記モアレ縞の画像データを取得する工程と、
前記モアレ縞の画像データに所定の演算処理を施して、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を得る正弦波作成工程と、
求められた前記複数種類の正弦波から各画素におけるモアレ縞の位相角度を求める位相角度算出工程と、
各画素間について求められた前記位相角度の差から光学的歪を検出する光学的歪検出工程と、
前記撮像装置が、前記透明検査対象物の同じ位置を通して前記グリッドパターンを複数のＣＣＤ画素により複数回撮像した前記画像データから、複数回の前記光学的歪み量を求め、それら複数回の前記光学的歪み量を積算して平均化する工程と、を有することにより透明板状体の同じ位置を通して、複数のＣＣＤ画素により複数回撮像された画像データから複数種類の正弦波を作成し、前記位相角度を求め、位相角度の差を積算して平均化することにより、前記画像データに含まれるノイズ成分を軽減して、信号レベルの低い歪の量まで検出することを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, optical distortion detection is performed in which an optical distortion of a transparent inspection object is detected by imaging a grid pattern through the transparent inspection object being conveyed by a conveyance device using a CCD line sensor. A method,
When a grid pattern is imaged through the transparent plate by the CCD line sensor, X × n ± α CCD pixels correspond to n grids so that α moire fringes are generated. A step of arranging a pattern irradiation device, a transfer device, and an imaging device;
Transporting the transparent inspection object in a direction parallel to the CCD line sensor pixel array direction,
Capturing the grid pattern through the transparent inspection object while acquiring the image data of the moire fringe while synchronizing the speed at which the transparent inspection object is conveyed and the timing of scanning the image;
A sine wave creation step of performing a predetermined calculation process on the image data of the moire fringes to obtain a plurality of types of sine waves whose phases are shifted by 90 °;
A phase angle calculation step for obtaining a phase angle of moire fringes in each pixel from the obtained plural types of sine waves;
An optical distortion detecting step of detecting optical distortion from the difference in the phase angle obtained for each pixel;
The imaging device obtains the optical distortion quantity a plurality of times from the image data obtained by imaging the grid pattern a plurality of times by a plurality of CCD pixels through the same position of the transparent inspection object, and the plurality of times the optical distortion is obtained. A step of accumulating and averaging the amount of distortion, and creating a plurality of types of sine waves from image data imaged a plurality of times by a plurality of CCD pixels through the same position of the transparent plate, and the phase angle The noise components included in the image data are reduced by integrating and averaging the phase angle differences, and a distortion level having a low signal level is detected.
請求項７に記載の発明は、ＣＣＤラインセンサーを用いて、グリッドパターンからの光線を搬送装置により搬送中の検査対象物に反射させて前記グリッドパターンの反射像を撮像することにより前記検査対象物の光学的歪を検出する光学的歪検出方法であって、
前記グリッドパターンからの光線を前記検査対象物に反射させて、ＣＣＤラインセンサーにより前記グリッドパターンの反射像を撮像すると、ｎ個のグリッドに対してＸ×ｎ±α個のＣＣＤ画素が対応することによりα個のモアレ縞が生じせしめる位置に、グリッドパターン照射装置と、搬送装置と、撮像装置と、を配置する工程と、
前記透明検査対象物を前記ＣＣＤラインセンサー画素配列方向と平行な方向に搬送し、
前記透明検査対象物が搬送される速度と画像をスキャンするタイミングとを同期させながら、前記グリッドパターンからの光線を前記検査対象物に反射させて、前記グリッドパターンの反射像を撮像し、前記モアレ縞の画像データを取得する工程と、
前記モアレ縞の画像データに所定の演算処理を施して、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を得る正弦波作成工程と、
求められた前記複数種類の正弦波から各画素における位相角度を求める位相角度算出工程と、
各画素間について求められた前記位相角度の差から光学的歪を検出する光学的歪検出工程と、
前記撮像装置が前記透明検査対象物の同じ位置からの反射光により複数のＣＣＤ画素により複数回撮像した前記画像データから、複数の前記光学的歪み量を求め、それら複数の前記光学的歪み量を積算して平均化する工程と、を有することにより前記画像データに含まれるノイズ成分を軽減して、信号レベルの低い歪の量まで検出することを特徴とする。
The invention according to claim 7 uses the CCD line sensor to reflect a light beam from the grid pattern to the inspection object being transported by a transport device and to capture a reflected image of the grid pattern, thereby inspecting the inspection object. An optical strain detection method for detecting the optical strain of
When a light beam from the grid pattern is reflected on the inspection object and a reflected image of the grid pattern is captured by a CCD line sensor, X × n ± α CCD pixels correspond to n grids. A step of arranging a grid pattern irradiation device, a transport device, and an imaging device at a position where α moiré fringes are generated.
Transporting the transparent inspection object in a direction parallel to the CCD line sensor pixel array direction,
While synchronizing the speed at which the transparent inspection object is conveyed and the timing of scanning an image, the reflected light of the grid pattern is reflected on the inspection object to capture a reflected image of the grid pattern, and the moire A step of acquiring fringe image data;
A sine wave creation step of performing a predetermined calculation process on the image data of the moire fringes to obtain a plurality of types of sine waves whose phases are shifted by 90 °;
A phase angle calculation step of obtaining a phase angle in each pixel from the obtained plural types of sine waves;
An optical distortion detecting step of detecting optical distortion from the difference in the phase angle obtained for each pixel;
The imaging device obtains a plurality of the optical distortion amounts from the image data imaged a plurality of times by a plurality of CCD pixels by reflected light from the same position of the transparent inspection object, and calculates the plurality of the optical distortion amounts. And a step of integrating and averaging to reduce a noise component included in the image data and detect a distortion amount having a low signal level.
請求項８に記載の発明は、２次元ＣＣＤカメラを用いて撮像する撮像手段と、
検査対象物を支持して、前記２次元ＣＣＤカメラ画素が配列されている直交２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）のうちＸ軸の方向に前記検査対象物を搬送する搬送手段と、 前記撮像手段が撮像した画像データを処理する画像処理手段と、を備えた検査対象物の欠陥を検出する欠陥検出装置であって、
前記撮像手段は前記検査対象物が前記Ｘ軸方向に搬送される速度と２次元画像をスキャンするタイミングとを同期させながら前記検査対象物を撮像して、画像データを前記画像処理手段へ送り、
前記画像処理手段は、前記検査対象物の同じ位置について、前記Ｘ軸方向に対して複数のＣＣＤ画素により複数回撮像された前記画像データをＸ軸方向に積算して平均化することにより、前記画像データに含まれるノイズ成分を軽減して、信号レベルの低い欠陥まで検出するように構成されていることを特徴とする。
The invention according to claim 8 is an imaging means for imaging using a two-dimensional CCD camera;
A transport unit that supports the inspection target and transports the inspection target in the X-axis direction among two orthogonal axes (X-axis and Y-axis) in which the two-dimensional CCD camera pixels are arranged; A defect detection device for detecting defects of an inspection object, comprising image processing means for processing image data captured by
The imaging means images the inspection object while synchronizing the speed at which the inspection object is conveyed in the X-axis direction and the timing of scanning a two-dimensional image, and sends image data to the image processing means,
The image processing means integrates and averages the image data picked up a plurality of times by a plurality of CCD pixels in the X-axis direction in the X-axis direction at the same position of the inspection object. The present invention is characterized in that a noise component included in image data is reduced and a defect having a low signal level is detected.
請求項９に記載の発明は、一定ピッチかつ一定幅の明部と暗部とが配列されたグリッドパターンを照射するグリッドパターン照射手段と、
２次元ＣＣＤカメラを用いて前記グリッドパターンを撮像する撮像手段と、
前記グリッドパターンから前記２次元ＣＣＤカメラまでの光路内において検査対象である透明板状体を支持して、前記２次元ＣＣＤカメラの画素が配列されている直交２軸のうちＸ軸の方向に前記検査対象物を搬送する搬送手段と、
前記撮像手段が撮像した画像データを処理する画像処理手段と、を備えた透明板状体の光学的歪みを検出する光学的歪み検出装置であって、
前記画像処理手段は、
前記グリッドパターンと前記２次元ＣＣＤカメラとの間で発生するモアレ縞の画像データから、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を作成する正弦波作成サブ手段と、
前記複数種類の正弦波から各ＣＣＤ画素におけるモアレ縞の位相角度を求める位相角度算出サブ手段と、
各ＣＣＤ画素間の前記位相角度の差から光学的歪を検出する光学的歪検出サブ手段と、を有し、
前記グリッドパターン照射手段と、前記撮像手段との配置は、前記透明検査対象物を通して前記グリッドパターンを前記２次元ＣＣＤカメラで撮像するとき、ｎ（ｎは１以上の整数）個のグリッドに対してＸ×ｎ±α（Ｘとαは１以上の整数）個のＣＣＤ画素が対応するような位置関係にすることによりα個のモアレ縞が生じるように配置し、
前記グリッドパターン照射手段の前記グリッドパターンは、前記２次元ＣＣＤカメラの画素が配列されている直交２軸のうちＸ軸の方向と平行に配列され、
前記搬送手段は、前記透明板状体を前記２次元ＣＣＤカメラの画素が配列されている直交２軸のうちＸ軸の方向と平行な方向に搬送し、
前記撮像手段は前記透明板状体が搬送される速度と画像をスキャンするタイミングとを同期させながら、前記透明板状体を通して前記グリッドパターンを撮像し、
前記画像処理手段は、前記透明板状体の同じ位置を通して前記グリッドパターンを複数のＣＣＤ画素により複数回撮像した前記画像データから、複数の前記光学的歪み量を求め、それら複数の前記光学的歪み量を積算して平均化することにより、前記光学的歪み量に含まれるノイズ成分を軽減して、信号レベルの低い歪の量まで検出するように構成されていることを特徴とする。
The invention according to
Imaging means for imaging the grid pattern using a two-dimensional CCD camera;
In the optical path from the grid pattern to the two-dimensional CCD camera, the transparent plate-like object to be inspected is supported, and the two-dimensional CCD camera pixels are arranged in the X-axis direction among the two orthogonal axes on which the pixels are arranged. A transport means for transporting the inspection object;
An image processing means for processing image data picked up by the image pickup means, and an optical distortion detection device for detecting optical distortion of a transparent plate-shaped body,
The image processing means includes
A sine wave creating sub means for creating a plurality of types of sine waves whose phases are shifted by 90 ° from image data of moire fringes generated between the grid pattern and the two-dimensional CCD camera;
A phase angle calculation sub means for obtaining a phase angle of moire fringes in each CCD pixel from the plurality of types of sine waves;
Optical distortion detection sub means for detecting optical distortion from the phase angle difference between the CCD pixels,
The grid pattern irradiating means and the imaging means are arranged with respect to n (n is an integer of 1 or more) grids when the grid pattern is imaged by the two-dimensional CCD camera through the transparent inspection object. X × n ± α (X and α are integers equal to or greater than 1) are arranged so that α moiré fringes are generated by making the positional relationship corresponding to the number of CCD pixels,
The grid pattern of the grid pattern irradiating means is arranged in parallel with the direction of the X axis among the two orthogonal axes in which the pixels of the two-dimensional CCD camera are arranged,
The transport means transports the transparent plate-like body in a direction parallel to the X-axis direction among two orthogonal axes in which pixels of the two-dimensional CCD camera are arranged,
The imaging means images the grid pattern through the transparent plate while synchronizing the speed at which the transparent plate is conveyed and the timing of scanning the image,
The image processing means obtains a plurality of optical distortion amounts from the image data obtained by imaging the grid pattern a plurality of times by a plurality of CCD pixels through the same position of the transparent plate, and the plurality of the optical distortions. By integrating and averaging the amounts, noise components included in the optical distortion amount are reduced, and a distortion amount having a low signal level is detected.
本発明に係る光学的歪検出装置または検出方法によれば、透明板状体の歪を対象とする従来の光学的歪検出装置または検出方法では、測定装置を構成するラインセンサーカメラのＣＣＤ素子が有しているホワイトノイズ、および／またはグリッド照明の明部と暗部の幅とピッチのばらつき、さらにグリッド上のほこり、などに起因するノイズに隠れて検出することができなかった微小な歪をも検出することができる。 According to the optical strain detection device or detection method of the present invention, in the conventional optical strain detection device or detection method for the distortion of the transparent plate-like body, the CCD element of the line sensor camera constituting the measurement device is There is also white noise and / or minute distortion that could not be detected hidden behind noise due to variations in the width and pitch of bright and dark areas of grid lighting, and dust on the grid. Can be detected.
また、透明でない検査対象物についても、同じ箇所を複数の画素により複数回撮像し、画像データを平均化することにより、欠陥量が微小であり、通常の検出装置では、ノイズに隠れてしまう欠陥までも検出することができる。 Also for non-transparent inspection objects, the same location is imaged multiple times with a plurality of pixels, and the image data is averaged, so that the amount of defects is very small. Can also be detected.
以下、図を参照しつつ、発明を実施するための最良の形態につき説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る欠陥検出装置の主要部分の概略を示す斜視図である。
図１において、１０１はラインセンサーカメラであり、１０２はグリッドパターンであり、１０３はグリッドパターン照射手段を構成する照明部であり、１０４は検査対象物である。
１０５は検査対象物が搬送部によって搬送される方向を示す矢印であり、１０６はラインセンサーカメラ１０１が画像をスキャンする方向を示す矢印である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a main part of the defect detection apparatus according to
In FIG. 1, 101 is a line sensor camera, 102 is a grid pattern, 103 is an illumination unit constituting grid pattern irradiation means, and 104 is an inspection object.
なお、図１においては、検査対象物１０４を透明体として、描いているので、わかりにくいが、ラインセンサーカメラ１０１に近いほうから、検査対象物１０４（ガラス）があり、その向こうにグリッドパターン１０２があり、その次に、照明部１０３が置かれている。
In FIG. 1, since the
グリッドパターン１０２は明部（図１では白部）と暗部（図１では黒部）が交互に並んでいる。また、グリッドパターンの配列の方向は、検査対象物が搬送部（図１には図示されていない）によって搬送される方向と同じである。本発明の実施の形態においては、検査対象物１０４はガラス板である。
In the
ラインセンサーカメラ１０１の画素はグリッドパターンの配列の方向と同じ（平行）であり、検査対象物が搬送部によって搬送される方向と同じものとなる。したがって、検査対象物１０４を搬送する速度とラインセンサーカメラ１０１が画像をスキャンする速度を同期させることにより、検査対象物１０４上の同じ場所を、ラインセンサーカメラ１０１の異なる画素によって、複数回撮像することができる。図を参照して、説明する。
The pixels of the
図６は図１の斜視図に係る欠陥検出装置を別の角度から視た図であり、検査対象物１０４の側面が見える角度から視た側面図である。
図６において、１０４は検査対象物であり、側面が示されている。１０２はグリッドパターンであり、これも側面が示されている。
6 is a view of the defect detection apparatus according to the perspective view of FIG. 1 viewed from another angle, and is a side view viewed from an angle at which the side surface of the
In FIG. 6,
図２は本発明の実施の形態に係る欠陥検出装置を側面から視た側面図である。
図２においては、検査対象物１０４の側面が見えている。
図２において、１０１はラインセンサーカメラであり、Ｇ１はラインセンサーカメラ１０１の画素であり、Ｇ２は画素Ｇ１の隣の画素である。１０６はラインセンサーカメラ１０１が画像をスキャンする方向を示す矢印である。２１１は画素Ｇ１から検査対象物１０４を通ってグリッドパター１０２に至る視線である。２１２は画素Ｇ２からグリッドパターン１０２に至る視線である。２２１は検査対象物１０４の端の部分であり、検査対象物１０４を通って、ラインセンサーカメラ１０１が撮像できる範囲である視野に最初に到達した部分である。
視線２１１は画素Ｇ１から検査対象物１０４の部分２２１を通って、グリッドパター１０２に至る。この結果、視線２１１による撮像により画素Ｇ１には部分２２１に関する画像データが保持される。
FIG. 2 is a side view of the defect detection apparatus according to the embodiment of the present invention viewed from the side.
In FIG. 2, the side surface of the
In FIG. 2, 101 is a line sensor camera, G1 is a pixel of the
The line of
図３は検査対象物１０４がラインセンサーカメラ１０１の視野の中により深く搬送された様子を示す側面図である。
図３において、２２２は検査対象物１０４の一部であり、部分２２１に隣接する部分である。図３において、視線２１１は画素Ｇ１から部分２２２を通ってグリッドパターン１０２に至る。この結果、画素Ｇ１には検査対象物１０４の部分２２２に関する画像データが保持される。
FIG. 3 is a side view showing a state in which the
In FIG. 3,
また、図３において、視線２１２は画素Ｇ２から検査対象物１０４の部分２２１を通って、グリッドパター１０２に至る。この結果、視線２１２による撮像により画素Ｇ２には部分２２１に関する画像データが保持される。
In FIG. 3, the line of
このように、検査対象物１０４を搬送する速度とラインセンサーカメラ１０１が画像をスキャンするタイミングとを同期させて、検査対象物１０４をラインセンサーカメラ１０１の画素が配列している方向と同じ方向に搬送しながら、ラインセンサーカメラ１０１により、検査対象物１０４を通して、グリッドパターン１０２を撮像することにより、ラインセンサーカメラ１０１の各画素には、時間が進むとともに、検査対象物１０４の端（先端部）から、順次奥のほう（図３の向かって右側)に向かう部分についての画像データが保持される。また、検査対象物１０４上の同じ位置（部分）についての画像データが、時間が進むとともに、ラインセンサーカメラ１０１の図３の最も右側の画素から左側の画素に移動しながら保持される。
Thus, the speed at which the
図に基づいて説明する。
図４は、ラインセンサーカメラ１０１の各画素に保持される検査対象物の各部分についての画像データと時間の推移との関係を示す説明用のグラフである。
図４において、４０４は時間の推移を示す横軸であり、時間がＴ１からＴ２に向かって進んで行く。４０３はラインセンサーカメラ１０１の画素の配列を示す縦軸であり、縦軸４０３の下のＧ１が図３のラインセンサーカメラ１０１の最も右側の画素であり、次のＧ２が画素Ｇ１の左隣の画素であり、縦軸４０３の下方が、ラインセンサーカメラ１０１の右側に対応し、縦軸４０３の上方がラインセンサーカメラ１０１の左側に対応する。
This will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is an explanatory graph showing the relationship between the image data and the transition of time for each part of the inspection object held in each pixel of the
In FIG. 4,
４１１は画素Ｇ１に時間の推移に伴って保持される画像データの集合（以下「画像データ群」ともいう）である。画像データ群４１１に属する１１は、画素Ｇ１が時間Ｔ１に部分２２１を撮像した画像データ（以下「画像データ１１」ともいう）である。画像データ群４１１に属する１２は、画素Ｇ１が時間Ｔ２に部分２２２を撮像した画像データ（以下「画像データ１２」ともいう）である。以下、画像データ群４１１の画像データ１３以降についても同様であり、時間Ｔ３、時間Ｔ４、と時間が推移するにつれて、検査対象物１０４のより奥の部分を画素Ｇ１が撮像した画像データとなる。
Reference numeral 411 denotes a set of image data (hereinafter also referred to as “image data group”) held in the pixel G1 with time. 11 belonging to the image data group 411 is image data (hereinafter, also referred to as “
４１２も４１１と同様に時間の推移に伴って画素Ｇ２に保持された画像データの集合である。画像データ群４１２に属する２１は、画素Ｇ２が時間Ｔ２に部分２２１を撮像した画像データである。画像データ群４１２に属する２２は、画素Ｇ２が時間Ｔ３において部分２２２を撮像した画像データである。
Similarly to 411, 412 is a set of image data held in the pixel G2 with time.
４１３乃至４１９もそれぞれ画素Ｇ３乃至Ｇ９が時間の推移に伴って撮像した画像データの集合である。各画像データ群の中には、各画素が検査対象物１０４について先端部分から終端部分に向かって順次、撮像した画像データが配置されている。
413 to 419 are sets of image data captured by the pixels G3 to G9 with time. In each image data group, image data obtained by sequentially imaging each pixel from the front end portion to the end portion of the
４５１は各画像データ群４１１乃至４１９の中で、それぞれ１番目の位置に存在する画像データを結ぶ線である。４５２は各画像データ群４１１乃至４１９の中で、それぞれ２番目の位置に存在する画像データを結ぶ線（以下、各画像データ群の中の同じ位置に存在する画像データを結ぶ線を「画像データ連結線」ともいう。）である。
図２に示されている、検査対象物の位置と画素Ｇ１の関係は、図４の時間Ｔ１における画像データ１１に対応している。すなわち、画像データ４１１の１１は、画素Ｇ１が図２の状態（時間Ｔ１のとき）で部分２２１を撮像した画像データであり、検査対象物１０４の部分２２１の光学的特性を有する。
The relationship between the position of the inspection object and the pixel G1 shown in FIG. 2 corresponds to the
画像データ４１１の１２は、画素Ｇ１が図３の状態（時間Ｔ２のとき）で部分２２２を撮像した画像データであり、検査対象物１０４の部分２２２の光学的特性を有する。
Image data 411 12 is image data obtained by imaging the
画像データ４１２の２１は、画素Ｇ２が図３の状態（時間Ｔ２のとき）で部分２２１を撮像した画像データであり、検査対象物１０４の部分２２１の光学的特性を有する。
21 of the
検査対象物１０４の部分２２１に関する画像データは時間がＴ１、Ｔ２、Ｔ３と推移していくに伴って、画像データ４１１の１１、画像データ４１２の２１、画像データ４１３の３１に順次保持される。同様に、検査対象物１０４の部分２２２に関する画像データは時間がＴ２、Ｔ３と推移していくに伴って、画像データ４１１の１２、画像データ４１２の２２、画像データ４１３の３２に順次保持される。
The image data related to the
各画像データ群４１１乃至４１９の中で、それぞれ１番目の位置に存在する画像データを結ぶ画像データ連結線４５１上に位置する複数の画像データは、検査対象物１０４の部分２２１について画素Ｇ１乃至画素Ｇ９が順次撮像した画像データである。
In each of the image data groups 411 to 419, a plurality of image data positioned on the image
同様に、各画像データ群４１１乃至４１９の中で、それぞれ２番目の位置に存在する画像データを結ぶ画像データ連結線４５２上に位置する画像データは、検査対象物１０４の部分２２２について画素Ｇ１乃至画素Ｇ９が順次撮像した画像データである。
Similarly, in each of the image data groups 411 to 419, the image data positioned on the image
すなわち、各画像データ群４１１乃至４１９の中で、同じ位置に存在する画像データを結ぶ画像データ連結線上に位置する画像データは、検査対象物１０４の同じ部分について画素Ｇ１乃至画素Ｇ９が検査対象物の同じ位置（部分）について撮像した、検査対象物の同じ位置（部分）についての光学的特性を有する画像データである。
That is, in each of the image data groups 411 to 419, the image data located on the image data connecting line connecting the image data existing at the same position is the pixel G1 to pixel G9 of the same part of the
このように、画像データ連結線上の画像データは、検査対象物１０４の同じ位置について、異なるタイミングで画素Ｇ１乃至Ｇ９が撮像した画像データであり、それぞれが検査対象物１０４の同じ位置の光学的な特性を含んでいる。したがって、該画像データを処理することによって検査対象物１０４の対応する位置の光学的な歪み量を測定したり、欠陥を検出することができる。また、本発明の実施の形態に係る欠陥検出装置または検出方法においては、検査対象物１０４の特定の位置（言い換えれば箇所）の光学的な特性を表す画像データが異なる時間に異なる画素によって撮像されて保持されているので、それらを平均化し、ノイズ成分を軽減化できる。その結果、従来の検出装置や検出方法では、測定ノイズに埋もれてしまって検出できなかったような微小な欠陥を検出することが可能となった。
As described above, the image data on the image data connection line is image data captured by the pixels G1 to G9 at different timings at the same position of the
本発明に係る検出装置と検出方法と従来の検出装置と検出方法との相違を明確にするために、従来の検出装置と検出方法について簡単に説明する。 In order to clarify the difference between the detection apparatus and detection method according to the present invention and the conventional detection apparatus and detection method, the conventional detection apparatus and detection method will be briefly described.
図８は文献１に開示されている検出装置の概略を示すブロック図である。
図８において、１０１はラインセンサーカメラであり、１０２はグリッドパターンであり、１０３はグリッドパターン照射手段を構成する照明部であり、１０４は検査対象物である。
FIG. 8 is a block diagram showing an outline of the detection apparatus disclosed in
In FIG. 8, 101 is a line sensor camera, 102 is a grid pattern, 103 is an illumination part which constitutes a grid pattern irradiation means, and 104 is an inspection object.
図９は文献１に開示されている検出装置の概略を示す斜視図である。
図９において、１０１はラインセンサーカメラであり、１０２はグリッドパターンであり、１０４は検査対象物である。また１０５は検査対象物が搬送部によって搬送される方向を示す矢印であり、１０６はラインセンサーカメラ１０１が画像をスキャンする方向を示す矢印である。
文献１に開示されている検出装置においては、図９に示されているように、検査対象物１０４が搬送される方向とラインセンサーカメラ１０１が画像をスキャンする方向とは直交している。したがって、文献１に開示されている検出装置は検査対象物１０４のうちラインセンサーカメラ１０１の視野に入る部分のすべての部分についてスキャンできる。しかし、広くスキャンできる半面、検査対象物１０４の特定の位置（箇所）については１回しかスキャンされない。そのため、測定ノイズが生じてしまった場合に特定の位置（箇所）について、複数の画像データを得て平均化するというようなことはできない。よって、文献１に開示されている検出装置においては、一般的に測定する際にはノイズ成分が生じるので、検査対象物が板ガラスである場合に、板ガラスの表面うねり又は表面の凹凸等に起因する歪みの量を測定しようとしても、この歪み量は微小であることにより、ノイズに埋もれてしまって、測定できなかった。
FIG. 9 is a perspective view showing an outline of the detection apparatus disclosed in
In FIG. 9, 101 is a line sensor camera, 102 is a grid pattern, and 104 is an inspection object.
In the detection apparatus disclosed in
この点、本発明の実施の形態に係る欠陥検出装置においては、特定の位置（箇所）について、複数の画像データを得ることができるので、これらの画像データを平均化することができ、結果として、ノイズ成分を軽減できる。 In this regard, in the defect detection apparatus according to the embodiment of the present invention, a plurality of image data can be obtained for a specific position (location), so that these image data can be averaged, and as a result , Noise components can be reduced.
本発明の実施の形態に係る欠陥検出装置と文献１に開示された従来の検出装置との第１の相違である検査対象物１０４を搬送する方向とラインセンサーカメラが画像をスキャンする方向の関係について具体的に、図に基づいて説明する。
図７は図９に示された文献１に開示された従来の検出装置の斜視図と同じ態様で示した本発明の実施の形態に係る欠陥検出装置の斜視図である。
図７において、１０１はラインセンサーカメラであり、１０２はグリッドパターンであり、１０４は検査対象物である。１０５は検査対象物が搬送部によって搬送される方向を示す矢印であり、１０６はラインセンサーカメラ１０１が画像をスキャンする方向を示す矢印である。
The relationship between the direction in which the
FIG. 7 is a perspective view of the defect detection device according to the embodiment of the present invention shown in the same manner as the perspective view of the conventional detection device disclosed in
In FIG. 7, 101 is a line sensor camera, 102 is a grid pattern, and 104 is an inspection object.
図７に示されているように、本発明の実施の形態に係る欠陥検出装置においては検査対象物１０４が搬送される方向とラインセンサーカメラ１０１が画像をスキャンする方向とは同じ方向（平行）である。したがって、本発明の実施の形態に係る欠陥検出装置は検査対象物１０４のうちラインセンサーカメラ１０１がスキャンする方向で線状にしかスキャンしない。しかし、広くスキャンしない半面、検査対象物１０４の特定の位置（箇所）について複数回スキャンする。そのため、測定ノイズが生じても、特定の位置（箇所）について、複数の画像データを得て平均化することが可能であり、ノイズ成分を軽減できる。
As shown in FIG. 7, in the defect detection apparatus according to the embodiment of the present invention, the direction in which the
すなわち、従来の検査装置では、検査対象に対して、面で検査するが、本発明の実施の形態に係る欠陥検出装置では、検査対象に対して、線で検査する。面でなく、線で検査することにより、同じ箇所を重複して検査することにより、検査データを平均化することができ、ノイズ成分を軽減化している。 That is, in the conventional inspection apparatus, the inspection object is inspected by the surface, but in the defect detection apparatus according to the embodiment of the present invention, the inspection object is inspected by the line. By inspecting with the line instead of with the surface, the inspection data can be averaged by inspecting the same portion repeatedly to reduce the noise component.
次に、本発明の実施の形態に係る欠陥検出装置と文献１に開示された従来の検出装置との第２の相違である特定の位置（箇所）について、複数の画像データを得て平均化することについて説明する。
Next, a plurality of image data are obtained and averaged for a specific position (location) which is the second difference between the defect detection apparatus according to the embodiment of the present invention and the conventional detection apparatus disclosed in
図４の画像連結線４５１上の画像データである、画像データ１１、画像データ２１、画像データ３１、画像データ４１、画像データ５１、画像データ６１、画像データ７１、画像データ８１および画像データ９１は、すべて、検査対象物１０４の特定の部分である部分２２１の光学的な特性に関する画像データである。したがって、画像データ１１、画像データ２１、画像データ３１、画像データ４１、画像データ５１、画像データ６１、画像データ７１、画像データ８１および画像データ９１を平均化すれば、部分２２１の光学的特性の平均値を得られる。平均化の方法としては、これらの画像データの値を積算して画像データの数で除算して求める方法がある。ただし、具体的な平均化の方法は求めようとする光学的特性に適した平均化方法を用いる。なお、平均化の方法については公知の方法でよいので、説明は省略する。
また、平均化は、図４の画像連結線上にある画像データの群（以下「画像連結線上画像データ群」ともいう）のすべてを、対象とするのではなく、平均化対象とする画像データの範囲を定めて、かかる範囲に属する画像の集合に属する画像データの集合（以下「平均化対象群」ともいう）のみを平均化する方法も有効である。ラインセンサーカメラによって撮像された画像データのうち、より的確に検査対象物の光学的特性を捕らえた画像データを用いて、ノイズ成分を軽減等するためである。一般的には、ラインセンサーカメラの画素のうち、中央部分の画素によって撮像された画像データがより的確に検査対象物の光学的特性を捕らえている場合が多い。 In addition, averaging does not target all the groups of image data on the image connection lines in FIG. 4 (hereinafter also referred to as “image data groups on the image connection lines”), but instead of the target image data. It is also effective to define a range and average only a set of image data belonging to a set of images belonging to the range (hereinafter also referred to as “average target group”). This is because noise components can be reduced by using image data obtained by capturing the optical characteristics of the inspection object more accurately among the image data captured by the line sensor camera. In general, in many cases, the image data captured by the pixel in the center portion of the pixels of the line sensor camera captures the optical characteristics of the inspection object more accurately.
図５は図４の画像連結線４５１上にある画像データの集合を説明するための説明図である。
図５において、５１１は図２の画素Ｇ１によって撮像された画像データ１１であり、５１２は図３の画素Ｇ２によって撮像された画像データ２１であり、５１３は画素Ｇ３によって撮像された画像データ３１であり、５１９は画素Ｇ９によって撮像された画像データ９１である。５２７は画像連結線４５１上にある画像連結線上画像データ群である。また、５３７は平均化対象群である。
画像データ１１は画素Ｇ１により、画像データ１２は画素Ｇ１の隣の画素Ｇ２というように、画像連結線上の画像データ群５２７の画像データはラインセンサーカメラの異なる複数の画素によって撮像された画像データであり、画素の配列順に並んでいる。
FIG. 5 is an explanatory diagram for describing a set of image data on the
In FIG. 5, 511 is
The
したがって、画像連結線上の画像データ群５２７の中央部分の画像データはラインセンサーカメラの画素のうち中央部分に位置する画素によって撮像されたものであり、平均化対象群５３７は中央に位置する画素Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６によって撮像された画像データである。
Therefore, the image data of the central part of the
中央に位置する画素が検査対象物を撮像する様子を、図に基づいて説明する。
図１０は図３における検査対象物１０４がさらに搬送されて、検査対象物１０４の先端部分２２１がラインセンサーカメラ１０１の真正面にまで、到達した様子を示す側面図である。
図１０において、２１５は画素Ｇ５から検査対象物１０４の端の部分２２１を通ってグリッドパター１０２に至る視線である。
図５の画像データ５１は図１０の視線２１５に沿って画素Ｇ５によって撮像されたものである。図１０に示されているように、ラインセンサーカメラ１０１の画素のうち中央部分に位置する画素Ｇ５によって部分２２１を撮像するときには、視線２１５は検査対象物と直交し、良い画像データが得られやすい。
The manner in which the pixel located at the center images the inspection object will be described with reference to the drawings.
FIG. 10 is a side view showing a state in which the
In FIG. 10,
平均化する対象を、画像連結線上画像データ群５２７の中央部分の３個とする場合には、画像データ４１、５１、６１を平均化対象群として、この画像データ４１、５１、６１のデータのみを平均化する。
When the number of objects to be averaged is three in the central part of the
なお、図４と図５に基づいた説明においては、画素の数は９個であったが、画素の数は９個に限定されるものではない。また、平均化対象群に属する画像データの個数も３個に限定されるものではない。 In the description based on FIG. 4 and FIG. 5, the number of pixels is nine, but the number of pixels is not limited to nine. Further, the number of image data belonging to the averaging target group is not limited to three.
平均化する場合には、ラインセンサーカメラが有するすべての画素が撮像した画像データを平均化してもよいし、ラインセンサーカメラが有する画素のうち任意の画素を選択して、選択された画素が撮像した画像データを平均化してもよい。 In the case of averaging, the image data captured by all the pixels of the line sensor camera may be averaged, or an arbitrary pixel is selected from the pixels of the line sensor camera, and the selected pixel is captured. The obtained image data may be averaged.
図１１は、ラインセンサーカメラの画素と、画像データと、平均化する画素の対象の関係を概念的に説明するための説明図である。
図１１において、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、ＧＬ、ＧＭおよびＧＸは画素であり、Ｔ１は検査対象物１０４の先端（図２の部分２２１）がラインセンサーカメラ１０１の視野に入り、撮像されたタイミングであり、ＴＱは検査対象物１０４の終端が画素Ｇ１によって撮像されて、ラインセンサーカメラ１０１の視野から出て行くタイミングである。よって、時間Ｔ１と時間ＴＱとの間の期間は、検査対象物１０４が搬送されて、検査対象物１０４の先端（図２の部分２２１）がラインセンサーカメラ１０１の視野に入った時間から、検査対象物１０４の終端が画素Ｇ１によって撮像されるまでの期間となる。１１１１（図４の４５１に対応する）は検査対象物の先端部分である部分２２１について、画素Ｇ１乃至ＧＸが撮像した画像データを結ぶ画像データ連結線である。よって、画像データ連結線１１１１上の画像データは検査対象物１０４の先端について画素Ｇ１から画素ＧＸが撮像した画像データである。また、１１１Ｈは、検査対象物の部分であって時間ＴＨに視線２１１によって画素Ｇ１により撮像された部分（以下「部分２２Ｈ」ともいう）について、画素Ｇ１乃至ＧＸが撮像した画像データを結ぶ画像データ連結線である。よって、画像データ連結線１１１１の場合と同様に画像データ連結線１１１Ｈ上の画像データは、検査対象物１０４の部分２２Ｈについて画素Ｇ１から画素ＧＸが撮像した画像データである。１１５１は画素ＧＬから画素ＧＭの範囲に存在する画素が、検査対象物の先端部分である部分２２１から終端部分について撮像した画像データの集合である。１１２１は画像データ連結線１１１１のうち画像データ群１１５１に含まれる部分連結線である。同様に１１２２は画像データ連結線１１１Ｈのうち画像データ群１１５１に含まれる部分である。
FIG. 11 is an explanatory diagram for conceptually explaining a relationship among pixels of a line sensor camera, image data, and pixels to be averaged.
In FIG. 11, G1, G2, G3, G4, GL, GM, and GX are pixels, and T1 is imaged when the tip of the inspection object 104 (
図１６は図１１の時間ＴＨにおいて、欠陥検査装置が検査対象物を撮像している様子を側面から視た側面図ある。
図１６において、画素ＧＬは図１１の縦軸に示されている画素であり、ラインセンサーカメラ１０１の中央部分に位置する。２１Ｈは画素ＧＬから検査対象物１０４への視線である。また２２Ｈは検査対象物１０４の部分のうち、時間ＴＨの時に視線２１１を経路として画素Ｇ１によって撮像される部分である。
FIG. 16 is a side view of the state in which the defect inspection apparatus is imaging the inspection object at time TH in FIG.
In FIG. 16, a pixel GL is a pixel shown on the vertical axis in FIG. 11 and is located at the center of the
画素ＧＬから画素ＧＭによって撮像された画像データを平均化するには、検査対象物１０４の個々の位置について、該位置に関する画像データ連結線上の画像データを平均化する。例えば、検査対象物１０４の先端部分については、部分連結線１１２１上の画像データを平均化する。また、時間ＴＨに対応する部分については、部分連結線１１２２上の画像データを平均化する。このように画像データを平均化することにより、ノイズ成分を軽減できる。
In order to average the image data captured by the pixel GM from the pixel GL, the image data on the image data connection line regarding the position is averaged for each position of the
本発明に係る検出装置の効果については、実際にラインセンサーカメラ１０１と、グリッドパターン１０２と、検査対象物１０４を、ラインセンサーカメラ１０１で検査対象物１０４を通してグリッドパターン１０２を撮像するとモアレ縞を生じるような位置関係に配置し、検査対象物に板ガラスを用いて、評価した結果、本発明に係る光学的歪検出装置または検出方法による場合には、微小な欠陥を検出することができた。一方、図９に示される文献１に開示されている従来の光学的歪検出装置または検出方法によっては、この微小な欠陥を検出することはできなかった。
Regarding the effect of the detection apparatus according to the present invention, when the
なお、モアレ縞を利用した欠陥の検出装置または検出方法については、文献１に開示されているので、説明は省略する。
Note that a defect detection apparatus or detection method that uses moire fringes is disclosed in
また、本発明に係る、検査対象物の同じ位置について、複数の画素により撮像した画像データを平均化することによりノイズ成分を軽減して、微小な欠陥を検出するという光学的歪検出装置または検出方法は、検査対象物を通してグリッドパターンを撮像するという構成以外であっても有効であり、グリッドパターンを用いないで、直接、検査対象物を撮像する形態もある。また、検査対象物に光線を反射させて、グリッドパターンの反射像を撮像した画像データを用いる形態もある。 Further, according to the present invention, an optical distortion detection device or detection that detects a minute defect by reducing noise components by averaging image data captured by a plurality of pixels at the same position of an inspection object. The method is effective even when the grid pattern is imaged through the inspection object, and there is a form in which the inspection object is directly imaged without using the grid pattern. There is also a form using image data obtained by reflecting a light beam on an inspection object and capturing a reflection image of a grid pattern.
（実施の形態２）
図１３は本発明の実施の形態２に係るグリッドパターンを用いないで、直接、検査対象物を撮像する構成の本発明に係る欠陥検出装置の概略を示す側面図である。図１３に示される検出装置においては、グリッドパターンは用いられず、ラインセンサーカメラ１０１は検査対象物１０４にピントを合わせて、検査対象物１０４を撮像して、画像データを得る。そして、検査対象上の同じ位置について、複数の画素により撮像して、複数の画像データを取得し平均化することにより、ノイズ成分を軽減して、微小な欠陥を検出する。
(Embodiment 2)
FIG. 13 is a side view showing an outline of the defect detection apparatus according to the present invention configured to directly image an inspection object without using the grid pattern according to the second embodiment of the present invention. In the detection apparatus shown in FIG. 13, the grid pattern is not used, and the
図１３において、１０１はラインセンサーカメラであり、Ｇ１はラインセンサーカメラ１０１の画素であり、Ｇ２は画素Ｇ１の隣の画素である。１０６はラインセンサーカメラ１０１が画像をスキャンする方向を示す矢印である。２１１は画素Ｇ１から検査対象物１０４の先端部である部分２２１に至る視線である。２１２は、次のタイミングで画素Ｇ２から、検査対象物１０４の先端部である部分２２１に至る視線である。
In FIG. 13, 101 is a line sensor camera, G1 is a pixel of the
図１３の場合も図２の場合と同様に、検査対象物１０４を搬送する速度とラインセンサーカメラ１０１が画像をスキャンするタイミングとを同期させて、検査対象物１０４をラインセンサーカメラ１０１の画素が配列している方向と同じ方向に搬送しながら、ラインセンサーカメラ１０１により、検査対象物１０４を撮像することにより、ラインセンサーカメラ１０１の各画素には、時間が進むとともに、検査対象物１０４の端から、順次奥のほう（図１３に向かって右側)に向かう部分に関する画像データが保持される。
In the case of FIG. 13, similarly to the case of FIG. 2, the
図２に示される実施の形態１の場合と図１３に示される実施の形態２の場合との相違は、図２の場合は画像データが検査対象物１０４を通して、グリッドパターンを撮像したものであるのに対して、図１３の場合は、画像データが検査対象物１０４を直接撮像したものであることである。よって画像データの特性は異なるが平均化する方法等については同様であり、図１３に示される実施の形態２の場合においても、図２に示される実施の形態１の場合と同様な効果を得られるので、詳細な説明は省略する。
The difference between the case of the first embodiment shown in FIG. 2 and the case of the second embodiment shown in FIG. 13 is that in the case of FIG. 2, the image data is obtained by imaging the grid pattern through the
図１４は図１３に示された本発明の実施の形態２に係る欠陥検出装置の概略を示す斜視図である。
図１４において、１０４は検査対象物であり、１４０１は検査対象物１０４のうちラインセンサーカメラ１０１により撮像される部分である。本発明の実施の形態２に係る欠陥検出装置によって、検査対象物１０４のなかで、線状の部分１４０１のみが検査され、微小な欠陥が検出される。
14 is a perspective view showing an outline of the defect detection apparatus according to
In FIG. 14,
（実施の形態３）
図１５は本発明の実施の形態３に係る、検査対象物からの反射光により、グリッドパターンの反射像を撮像するという構成の本発明に係る光学的歪検出装置の概略を示す側面図である。図１５に示される検出装置においては、ラインセンサーカメラ１０１は検査対象物からの反射光線により、グリッドパターンの反射像にピントを合わせて、グリッドパターンを撮像して、画像データを得る。
(Embodiment 3)
FIG. 15 is a side view showing an outline of an optical strain detection apparatus according to the present invention configured to capture a reflected image of a grid pattern by reflected light from an inspection object according to
図２に示される実施の形態１に係る光学的歪検出装置と図１５に示される実施の形態３に係る光学的歪検出装置との相違は、図２の場合は画像データが検査対象物１０４を通して、グリッドパターンを撮像したものであるのに対して、図１５の場合は、画像データが検査対象物１０４からの反射光線により、グリッドパターンの反射像を撮像したものであることである。よって画像データの特性は異なるが平均化する方法と効果は同様であるので、詳細な説明は省略する。また、ラインセンサーカメラによる撮像についても公知であるので、説明は省略する。
The difference between the optical strain detection apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 2 and the optical strain detection apparatus according to the third embodiment shown in FIG. 15 is that, in the case of FIG. In contrast, in the case of FIG. 15, the image data is obtained by capturing a reflected image of the grid pattern with a reflected light beam from the
（実施の形態４）
実施の形態１乃至３に係る装置においては、検査対象物を搬送している。しかしながら、本発明の特徴は、撮像手段と検査対象物の相対的な位置関係を変化させながら、撮像手段が撮像手段と検査対象物の相対的な位置関係の変化と、画像をスキャンするタイミングとを同期させながら検査対象物を撮像して、画像データを前記画像処理手段へ送り、検査対象物の同じ位置について、複数のＣＣＤ画素により複数回撮像された前記画像データを積算して平均化することにより、前記画像データに含まれるノイズ成分を軽減することにある。
(Embodiment 4)
In the apparatus according to the first to third embodiments, the inspection object is conveyed. However, the feature of the present invention is that the imaging means changes the relative positional relationship between the imaging means and the inspection object and the timing of scanning the image while changing the relative positional relation between the imaging means and the inspection object. The inspection object is imaged in synchronization with each other, the image data is sent to the image processing means, and the image data captured a plurality of times by a plurality of CCD pixels is integrated and averaged at the same position of the inspection object. This is to reduce noise components included in the image data.
そのため、実施の形態１乃至３と同様の効果は、検査対象物を搬送し、移動して撮像手段と検査対象物の相対的な位置関係を変化させるのではなく、検査対象物は移動しないで、撮像手段を移動させても得られる。 Therefore, the same effect as in the first to third embodiments is that the inspection object is not moved, instead of transporting and moving the inspection object to change the relative positional relationship between the imaging means and the inspection object. It can also be obtained by moving the imaging means.
したがって、実施の形態４に係る欠陥検出装置においては、検査対象物を搬送するのではなく、撮像手段を移動して撮像手段と検査対象物の相対的な位置関係を変化させ、撮像手段と検査対象物の相対的な速度と画像をスキャンするタイミングとを同期させながら検査対象物を撮像して画像データを前記画像処理手段へ送り、検査対象物の同じ位置について、複数のＣＣＤ画素により複数回撮像された前記画像データを積算して平均化するように構成している。移動させる対象が変わっても、撮像手段と検査対象物の相対的な速度については同様であるので、説明は省略する。
（実施の形態５）
本発明の実施の形態１乃至４に係る欠陥検出装置は撮像手段にラインセンサーカメラを用いて、検査対象物を線で切ったようにスキャンして検査しているが、本発明の実施の形態５に係る欠陥検出装置においては、撮像手段に２次元ＣＣＤカメラを用いることにより、検査対象物を面でスキャンして検査する。
Therefore, in the defect detection apparatus according to the fourth embodiment, instead of transporting the inspection object, the relative position relationship between the imaging means and the inspection object is changed by moving the imaging means, and the imaging means and the inspection object are moved. The inspection object is imaged while synchronizing the relative speed of the object and the timing of scanning the image, and the image data is sent to the image processing means, and the same position of the inspection object is multiple times by a plurality of CCD pixels. The captured image data is integrated and averaged. Even if the object to be moved is changed, the relative speeds of the imaging means and the inspection object are the same, and the description thereof will be omitted.
(Embodiment 5)
The defect detection apparatus according to the first to fourth embodiments of the present invention scans and inspects an inspection object as a line cut using a line sensor camera as an imaging unit. In the defect detection apparatus according to 5, the inspection object is scanned and inspected by using a two-dimensional CCD camera as the imaging means.
図１７は、本発明の実施の形態５に係る欠陥検出装置の主要部分の概略を示す斜視図である。
図１７において、７０１は２次元ＣＣＤカメラであり、７０２は幅広グリッドパターンであり、７０３はグリッドパターン照射手段を構成する照明部であり、１０４は検査対象物である。なお、２次元ＣＣＤカメラ７０１はＸ軸方向にｅ個、Ｙ軸方向にｆ個の画素が配列されている２次元ＣＣＤカメラとして説明する。
１０５は検査対象物が搬送部によって搬送される方向を示す矢印であり、７０６は２次元ＣＣＤカメラ７０１が画像をスキャンする方向を示す矢印である。この２次元ＣＣＤカメラ７０１が画像をスキャンする方向は、ＣＣＤカメラ７０１の画素が配列している直交２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）のうちＸ軸の方向と同じである。７０７はＹ軸の方向である。
FIG. 17 is a perspective view showing an outline of a main part of the defect detection apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
In FIG. 17,
幅広グリッドパターン７０２は幅が広い点以外は本発明の実施の形態１乃至４に係る欠陥検出装置のグリッドパターン１０２と同じである。照明部７０３も幅が広い点以外は本発明の実施の形態１乃至４に係る欠陥検出装置の照明部１０３と同じである。照明部７０３は面光源によって構成する。
本発明の実施の形態５においても、検査対象物１０４はガラス板である。ただし、検査対象はガラス以外でもよい。
The
Also in the fifth embodiment of the present invention, the
なお、図１７においては、検査対象物１０４を透明体として、描いているので、わかりにくいが、２次元ＣＣＤカメラ７０１に近いほうから、検査対象物１０４（ガラス）があり、その向こうに幅広グリッドパターン７０２があり、その次に、照明部７０３が置かれている。
In FIG. 17, since the
２次元ＣＣＤカメラ７０１の画素配列のＸ軸の方向７０６はグリッドパターンの配列の方向と同じ（平行）であり、検査対象物が搬送部によって搬送される方向１０５とも同じものとなる。したがって、検査対象物１０４を搬送する速度と２次元ＣＣＤカメラ７０１が画像をスキャンする速度を同期させることにより、検査対象物１０４上の同じ場所を、２次元ＣＣＤカメラ７０１のＹ軸における位置が同じで、Ｘ軸の位置が異なる画素によって、複数回撮像する。
The
すなわち、本発明の実施の形態５に係る欠陥検出装置は、本発明の実施の形態１乃至４に係る欠陥検出装置のラインセンサーが、Ｙ軸の方向にＹ軸の画素数と同じ本数配列されているものである。 That is, in the defect detection apparatus according to the fifth embodiment of the present invention, the line sensors of the defect detection apparatuses according to the first to fourth embodiments of the present invention are arranged in the same direction as the number of pixels on the Y axis in the Y axis direction. It is what.
したがって、本発明の実施の形態５に係る欠陥検出装置によれば、Ｙ軸の画素数に対応する間口で、検査対象物をＸ軸の方向に同時にスキャンして、Ｘ軸方向に配列した１行の画素に、検査対象物の同じ位置について、複数の画素により複数回撮像された画像データを取得し、それを積算して、平均化できる。図に基づいて説明する。 Therefore, according to the defect detection apparatus according to the fifth embodiment of the present invention, the inspection object is simultaneously scanned in the X-axis direction and arranged in the X-axis direction at the frontage corresponding to the number of Y-axis pixels. It is possible to obtain image data obtained by imaging a plurality of times with a plurality of pixels at the same position of the inspection object in the pixels of the row, add them, and average them. This will be described with reference to the drawings.
図１７において、Ｙ１は横一列のＣＣＤ画素である。言い換えれば、ＸＹ座標における座標値が（１，１）、（２，１）、（３，１）乃至（ｅ，１）の画素である。同様に、Ｙ２はＹ１に隣接する横一列のＣＣＤ画素である。言い換えれば、ＸＹ座標における座標値が（１，２）、（２，２）、（３，２）乃至（ｅ，２）の画素である。Ｙｆも、同様に横一列のＣＣＤ画素である。言い換えれば、ＸＹ座標における座標値が（１，ｆ）、（２，ｆ）、（３，ｆ）乃至（ｅ，ｆ）の画素である。 In FIG. 17, Y1 is a horizontal row of CCD pixels. In other words, the coordinate values in the XY coordinates are pixels of (1, 1), (2, 1), (3, 1) to (e, 1). Similarly, Y2 is a horizontal row of CCD pixels adjacent to Y1. In other words, the coordinate values in the XY coordinates are pixels of (1, 2), (2, 2), (3, 2) to (e, 2). Similarly, Yf is a horizontal row of CCD pixels. In other words, the coordinate values in the XY coordinates are pixels of (1, f), (2, f), (3, f) to (e, f).
横一列のＣＣＤ画素Ｙ１はラインセンサーと考えられる。したがって、横一列のＣＣＤ画素Ｙ１によって、検査対象物のＹ１に対応する位置の部分が線状にスキャンされ、検査対象物の同じ位置について、Ｙ１の複数の画素により、複数回撮像された画像データを取得し、それを積算して、平均化できる。詳細な説明は、実施の形態１乃至４の説明と同じであるので省略する。横一列のＣＣＤ画素Ｙ２乃至Ｙｆについても同様である。 A horizontal row of CCD pixels Y1 is considered a line sensor. Therefore, the portion of the inspection object corresponding to Y1 is linearly scanned by the horizontal row of CCD pixels Y1, and the image data captured a plurality of times by the plurality of pixels Y1 at the same position of the inspection object. Can be obtained, integrated, and averaged. The detailed description is the same as the description of the first to fourth embodiments, and will not be repeated. The same applies to the horizontal row of CCD pixels Y2 to Yf.
その結果、本発明の実施の形態５に係る欠陥検出装置によれば、Ｙ軸の間口の幅で、検査対象物の同じ位置について、複数の画素によって、複数回撮像して、データを取得し、それを積算して、平均化することにより、ノイズ成分を軽減し、微細な欠陥をも検出できる。 As a result, according to the defect detection device according to the fifth embodiment of the present invention, data is acquired by imaging the same position of the inspection object multiple times with a plurality of pixels at the width of the Y-axis frontage. By accumulating and averaging them, the noise component can be reduced and even fine defects can be detected.
１０１ ラインセンサーカメラ
１０２ グリッドパターン
１０３ グリッドパターン照射手段を構成する照明部
１０４ 検査対象物
１０５ 検査対象物が搬送部によって搬送される方向を示す矢印
１０６ ラインセンサーカメラ１０１が画像をスキャンする方向を示す矢印
DESCRIPTION OF
Claims (5)
ＣＣＤラインセンサーを用いて前記グリッドパターンを撮像する撮像手段と、
前記グリッドパターンから前記ＣＣＤラインセンサーまでの光路内において検査対象である透明板状体（以下「透明検査対象物」ともいう）を支持して、前記ＣＣＤラインセンサーの画素が配列されている方向と平行に前記検査対象物を搬送する搬送手段と、
前記撮像手段が撮像した画像データを処理する画像処理手段と、を備えた透明板状体の光学的歪みを検出する光学的歪み検出装置であって、
前記画像処理手段は、
前記グリッドパターンと前記ＣＣＤラインセンサーとの間で発生するモアレ縞の画像データから、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を作成する正弦波作成サブ手段と、
前記複数種類の正弦波から各ＣＣＤ画素におけるモアレ縞の位相角度を求める位相角度算出サブ手段と、
各ＣＣＤ画素間の前記位相角度の差から光学的歪を検出する光学的歪検出サブ手段と、を有し、
前記グリッドパターン照射手段と、前記撮像手段との配置は、前記透明検査対象物を通して前記グリッドパターンを前記ＣＣＤラインセンサーで撮像するとき、ｎ（ｎは１以上の整数）個のグリッドに対してＸ×ｎ±α（Ｘとαは１以上の整数）個のＣＣＤ画素が対応するような位置関係にすることによりα個のモアレ縞が生じるように配置し、
前記グリッドパターン照射手段の前記グリッドパターンは、前記ＣＣＤラインセンサー画素配列方向と平行に配列され、
前記搬送手段は、前記透明板状体を前記ＣＣＤラインセンサー画素配列方向と平行な方向に搬送し、
前記撮像手段は前記透明板状体が搬送される速度と画像をスキャンするタイミングとを同期させながら、前記透明板状体を通して前記グリッドパターンを撮像し、
前記画像処理手段は、前記透明板状体の同じ位置を通して前記グリッドパターンを複数のＣＣＤ画素により複数回撮像した前記画像データから、複数の前記光学的歪み量を求め、それら複数の前記光学的歪み量を積算して平均化することにより、前記光学的歪み量に含まれるノイズ成分を軽減して、信号レベルの低い歪の量まで検出するように構成されていることを特徴とする光学的歪み検出装置。 Grid pattern irradiation means for irradiating a grid pattern in which bright portions and dark portions having a constant pitch and a constant width are arranged;
Imaging means for imaging the grid pattern using a CCD line sensor;
A direction in which the pixels of the CCD line sensor are arranged to support a transparent plate-like object (hereinafter also referred to as “transparent inspection object”) to be inspected in the optical path from the grid pattern to the CCD line sensor. Conveying means for conveying the inspection object in parallel;
An image processing means for processing image data picked up by the image pickup means, and an optical distortion detection device for detecting optical distortion of a transparent plate-shaped body,
The image processing means includes
A sine wave creating sub means for creating a plurality of types of sine waves whose phases are shifted by 90 ° from image data of moire fringes generated between the grid pattern and the CCD line sensor;
A phase angle calculation sub means for obtaining a phase angle of moire fringes in each CCD pixel from the plurality of types of sine waves;
Optical distortion detection sub means for detecting optical distortion from the phase angle difference between the CCD pixels,
The arrangement of the grid pattern irradiating means and the imaging means is such that when the grid pattern is imaged by the CCD line sensor through the transparent inspection object, X is applied to n (n is an integer of 1 or more) grids. Xn ± α (X and α are integers equal to or greater than 1) are arranged such that α moiré fringes are generated by making the positional relationship corresponding to the number of CCD pixels,
The grid pattern of the grid pattern irradiation means is arranged in parallel with the CCD line sensor pixel arrangement direction,
The transport means transports the transparent plate in a direction parallel to the CCD line sensor pixel arrangement direction,
The imaging means images the grid pattern through the transparent plate while synchronizing the speed at which the transparent plate is conveyed and the timing of scanning the image,
The image processing means obtains a plurality of optical distortion amounts from the image data obtained by imaging the grid pattern a plurality of times by a plurality of CCD pixels through the same position of the transparent plate, and the plurality of the optical distortions. The optical distortion is configured to reduce noise components included in the optical distortion amount by integrating and averaging the amounts, and to detect a distortion amount having a low signal level. Detection device.
ＣＣＤラインセンサーを用いて前記グリッドパターンを撮像する 撮像手段と、
検査対象物を支持して、前記ＣＣＤラインセンサーの画素が配列されている方向と平行に前記検査対象物を搬送する搬送手段と、
前記撮像手段が撮像した前記画像データを処理する画像処理手段と、を備えた鏡面体の光学的歪みを検出する光学的歪み検出装置であって、
前記画像処理手段は、
前記グリッドパターンと前記ＣＣＤラインセンサーとの間で発生するモアレ縞の画像データから、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を作成する正弦波作成サブ手段と、
前記複数種類の正弦波から各ＣＣＤ画素におけるモアレ縞の位相角度を求める位相角度算出サブ手段と、
各ＣＣＤ画素間の前記位相角度の差から光学的歪を 検出する光学的歪検出サブ手段と、を有し、
前記グリッドパターン照射手段と、前記撮像手段との配置は、前記グリッドパターンからの光線を前記検査対象物に反射させて前記グリッドパターンの反射像を前記ＣＣＤラインセンサーで撮像するとき、ｎ（ｎは１以上の 整数）個のグリッドに対してＸ×ｎ±α（Ｘとαは１以上の整数）個のＣＣＤ画素が対応するような位置関係にすることによりα個のモアレ縞が生じるように配置し、
前記グリッドパターン照射手段の前記グリッドパターンは、前記ＣＣＤラインセンサー画素配列方向と平行に配列し、
前記搬送手段は、前記鏡面体を前記ＣＣＤラインセンサー画素配列方向と平行な方向に搬送し、
前記撮像手段は前記鏡面体が搬送される速度と画像をスキャンするタイミングとを同期させながら、前記鏡面体からの反射光により前記グリッドパターンの反射像を撮像し、
前記画像処理手段は、前記撮像手段が前記鏡面体の同じ位置からの反射光により複数のＣＣＤ画素により複数回撮像された前記グリッドパターンの反射像の前記画像データから、複数の前記光学的歪み量を求め、それら 複数の前記光学的歪み量を積算して平均化することにより、前記光学的歪み量に含まれるノイズ成分を軽減して、信号レベルの低い歪の量まで検出するように構成されていることを特徴とする光学的歪み検出装置。 Grid pattern irradiation means for irradiating a grid pattern in which bright portions and dark portions having a constant pitch and a constant width are arranged;
An imaging means for imaging the grid pattern using a CCD line sensor;
Conveying means for supporting the inspection object and conveying the inspection object in parallel with the direction in which the pixels of the CCD line sensor are arranged;
An image processing means for processing the image data picked up by the image pickup means, and an optical distortion detection device for detecting optical distortion of a mirror body,
The image processing means includes
A sine wave creating sub means for creating a plurality of types of sine waves whose phases are shifted by 90 ° from image data of moire fringes generated between the grid pattern and the CCD line sensor;
A phase angle calculation sub means for obtaining a phase angle of moire fringes in each CCD pixel from the plurality of types of sine waves;
Optical distortion detection sub means for detecting optical distortion from the difference in the phase angle between the CCD pixels,
The arrangement of the grid pattern irradiating means and the imaging means is such that when a light beam from the grid pattern is reflected by the inspection object and a reflected image of the grid pattern is captured by the CCD line sensor, n (n is By setting the positional relationship such that X × n ± α (X and α are integers of 1 or more) CCD pixels correspond to (integer of 1 or more) grids, α moire fringes are generated. Place and
The grid pattern of the grid pattern irradiation means is arranged in parallel with the CCD line sensor pixel arrangement direction,
The transport means transports the mirror body in a direction parallel to the CCD line sensor pixel array direction,
The imaging means captures a reflected image of the grid pattern with reflected light from the mirror body while synchronizing the speed at which the mirror body is conveyed and the timing of scanning the image,
The image processing means includes a plurality of the optical distortion amounts from the image data of the reflected image of the grid pattern captured by the plurality of CCD pixels a plurality of times by the imaging means by the reflected light from the same position of the specular body. And by integrating and averaging the plurality of optical distortion amounts, the noise component included in the optical distortion amount is reduced, and a distortion level having a low signal level is detected. An optical distortion detection device characterized by comprising:
ＣＣＤラインセンサーによりグリッドパターンを前記透明板状体を通して撮像すると、ｎ個のグリッドに対してＸ×ｎ±α個のＣＣＤ画素が対応することによりα個のモアレ縞が生じせしめる位置に、グリッドパターン照射装置と、搬 送装置と、撮像装置と、を配置する工程と、
前記透明検査対象物を前記ＣＣＤラインセンサー画素配列方向と平行な方向に搬送し、
前記透明検査対象物が搬送される速度と画像を スキャンするタイミングとを同期させながら、前記透明検査対象物を通して前記グリッドパターンを撮像し、前記モアレ縞の画像データを取得する工程と、
前記モアレ縞の画像データに所定の演算処理を施して、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を得る正弦波作成工程と、
求められた前記複数種類の正弦波から各画素におけるモアレ縞の位相角度を求める位相角度算出工程と、
各画素間について求められた前記位相角度の差から光学的歪を 検出する光学的歪検出工程と、
前記撮像装置が、前記透明検査対象物の同じ位置を通して前記グリッドパターンを複数のＣＣＤ画素により複数回撮像した前記画像データから、複数回の前記光学的歪み量を求め、それら複数回の前記光学的歪み量を積算して平均化する工程と、を有することにより透明板状体の同じ位置を通して、複数のＣＣＤ画素により複数回撮像された画像データから複数種類の正弦波を作成し、前記 位相角度を求め、位相角度の差を積算して平均化することにより、前記画像データに含まれるノイズ成分を軽減して、信号レベルの低い歪の量まで検出することを特徴とする光学的歪み検出方法。 An optical distortion detection method for detecting optical distortion of a transparent inspection object by imaging a grid pattern through a transparent inspection object being conveyed by a conveyance device using a CCD line sensor,
When a grid pattern is imaged through the transparent plate by a CCD line sensor, X × n ± α CCD pixels correspond to n grids so that α moire fringes are generated. A step of arranging an irradiation device, a transport device, and an imaging device;
Transporting the transparent inspection object in a direction parallel to the CCD line sensor pixel array direction,
Capturing the grid pattern through the transparent inspection object while acquiring the image data of the moire fringe while synchronizing the speed at which the transparent inspection object is conveyed and the timing of scanning the image;
A sine wave creation step of performing a predetermined calculation process on the image data of the moire fringes to obtain a plurality of types of sine waves whose phases are shifted by 90 °;
A phase angle calculation step for obtaining a phase angle of moire fringes in each pixel from the obtained plural types of sine waves;
An optical distortion detecting step of detecting optical distortion from the difference in the phase angle obtained for each pixel;
The imaging device obtains the optical distortion quantity a plurality of times from the image data obtained by imaging the grid pattern a plurality of times by a plurality of CCD pixels through the same position of the transparent inspection object, and the plurality of times the optical distortion is obtained. A step of integrating and averaging the amount of distortion, and creating a plurality of types of sine waves from image data imaged multiple times by a plurality of CCD pixels through the same position of the transparent plate, and the phase angle An optical distortion detection method characterized in that a noise component included in the image data is reduced by detecting and obtaining a distortion amount having a low signal level by integrating and averaging the phase angle differences. .
グリッドパターンからの光線を前記検査対象物に反射させて、ＣＣＤラインセンサーにより前記グリッドパターンの反射像を撮像すると、ｎ個のグリッドに対してＸ×ｎ±α個のＣＣＤ画素が対応することによりα個のモアレ縞が生じせしめる位置に、グリッドパターン照射装置と、搬送装置と、撮像装置と、を配置する工程と、
前記透明検査対象物を前記ＣＣＤラインセンサー画素配列方向と平行な方向に搬送し、
前記透明検査対象物が搬送される速度と画像を スキャンするタイミングとを同期させながら、前記グリッドパターンからの光線を前記検査対象物に反射させて、前記グリッドパターンの反射像を撮像し、前記モアレ縞の 画像データを取得する工程と、
前記モアレ縞の画像データに所定の演算処理を施して、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を得る正弦波作成工程と、
求められた前記複数種類の正弦波から各画素における位相角度を求める位相角度算出工程と、
各画素間について求められた前記位相角度の差から光学的歪を 検出する光学的歪検出工程と、
前記撮像装置が前記透明検査対象物の同じ位置からの反射光により複数のＣＣＤ画素により複数回撮像した前記画像データから、複数の前記光学的歪み量を求め、それら複数の前記光学的歪み量を積算して平均化する工程と、を有することにより前記画像データに含まれるノイズ成分を軽減して、信号レベルの低い歪の量まで検出することを特徴とする光学的歪み検出方法。 An optical system that detects the optical distortion of the inspection object by reflecting a light beam from the grid pattern to the inspection object being conveyed by a transport device using a CCD line sensor and capturing a reflected image of the grid pattern. Distortion detection method,
When a light beam from a grid pattern is reflected on the inspection object and a reflected image of the grid pattern is captured by a CCD line sensor, X × n ± α CCD pixels correspond to n grids. a step of arranging a grid pattern irradiation device, a transport device, and an imaging device at a position where α moiré fringes are generated;
Transporting the transparent inspection object in a direction parallel to the CCD line sensor pixel array direction,
While synchronizing the speed at which the transparent inspection object is conveyed and the timing of scanning an image, the light from the grid pattern is reflected to the inspection object, and a reflected image of the grid pattern is captured, and the moire pattern is captured. A step of acquiring fringe image data;
A sine wave creation step of performing a predetermined calculation process on the image data of the moire fringes to obtain a plurality of types of sine waves whose phases are shifted by 90 °;
A phase angle calculation step of obtaining a phase angle in each pixel from the obtained plural types of sine waves;
An optical distortion detecting step of detecting optical distortion from the difference in the phase angle obtained for each pixel;
The imaging device obtains a plurality of the optical distortion amounts from the image data imaged a plurality of times by a plurality of CCD pixels by reflected light from the same position of the transparent inspection object, and calculates the plurality of the optical distortion amounts. And a step of integrating and averaging to reduce a noise component included in the image data and detect a distortion amount having a low signal level.
２次元ＣＣＤカメラを用いて前記グリッドパターンを撮像する 撮像手段と、
前記グリッドパターンから前記２次元ＣＣＤカメラまでの光路内において検査対象である透明板状体を支持して、前記２次元ＣＣＤカメラの画素が配列されている直交２軸のうちＸ軸の方向に前記検査対象物を搬送する搬送手 段と、
前記撮像手段が撮像した画像データを処理する画像処理手段と、を備えた透明板状体の光学的歪みを検出する光学的歪み検出装置であって、
前記画像処理手段は、
前記グリッドパターンと前記２次元ＣＣＤカメラとの間で発生するモアレ縞の画像データから、９０°ずつ位相のずれた複数種類の正弦波を作成する正弦波作成サブ手段と、
前記複数種類の正弦波から各ＣＣＤ画素におけるモアレ縞の位相角度を求める位相角度算出サブ手段と、
各ＣＣＤ画素間の前記位相角度の差から光学的歪を 検出する光学的歪検出サブ手段と、を有し、
前記グリッドパターン照射手段と、前記撮像手段との配置は、前記透明検査対象物を通して前記グリッドパターンを前記２次元ＣＣＤカメラで撮像するとき、ｎ（ｎは１以上の整数）個のグリッドに対してＸ×ｎ±α（Ｘとαは１以上の整数）個のＣＣＤ画素が対応するような位置関係にすることによりα個のモアレ縞が生じるように配置し、
前記グリッドパターン照射手段の前記グリッド パターンは、前記２次元ＣＣＤカメラの画素が配列されている直交２軸のうちＸ軸の方向と平行に配列され、
前記搬送手段は、前記透明板状体を前記２次元ＣＣＤカメラの画素が配列されている直交２軸のうちＸ軸の方向と平行な方向に搬送し、
前記撮像手段は前記透明板状体が搬送される速度と画像をスキャンするタイミングとを同期させながら、前記透明板状体を通して前記グリッドパターンを撮像し、
前記画像処理手段は、前記透明板状体の同じ位置を通して前記グリッドパターンを複数のＣＣＤ画素により複数回撮像した前記画像データから、複数の前記光学的歪み量を求め、それら複数の前記光学的歪み量を積算して平均化することにより、前記光学的歪み量に含まれるノイズ成分を軽減して、信号レベルの低い歪の量まで検出するように構成されていることを特徴とする光学的歪み検出装置。 Grid pattern irradiation means for irradiating a grid pattern in which bright portions and dark portions having a constant pitch and a constant width are arranged;
Imaging means for imaging the grid pattern using a two-dimensional CCD camera;
In the optical path from the grid pattern to the two-dimensional CCD camera, the transparent plate-like object to be inspected is supported, and the two-dimensional CCD camera pixels are arranged in the X-axis direction among the two orthogonal axes on which the pixels are arranged. A transport means for transporting the inspection object;
An image processing means for processing image data picked up by the image pickup means, and an optical distortion detection device for detecting optical distortion of a transparent plate-shaped body,
The image processing means includes
A sine wave creating sub means for creating a plurality of types of sine waves whose phases are shifted by 90 ° from image data of moire fringes generated between the grid pattern and the two-dimensional CCD camera;
A phase angle calculation sub means for obtaining a phase angle of moire fringes in each CCD pixel from the plurality of types of sine waves;
Optical distortion detection sub means for detecting optical distortion from the difference in the phase angle between the CCD pixels,
The grid pattern irradiating means and the imaging means are arranged with respect to n (n is an integer of 1 or more) grids when the grid pattern is imaged by the two-dimensional CCD camera through the transparent inspection object. X × n ± α (X and α are integers equal to or greater than 1) are arranged so that α moiré fringes are generated by making the positional relationship corresponding to the number of CCD pixels,
The grid pattern of the grid pattern irradiating means is arranged in parallel with the direction of the X axis among two orthogonal axes in which pixels of the two-dimensional CCD camera are arranged,
The transport means transports the transparent plate-like body in a direction parallel to the X-axis direction among two orthogonal axes in which pixels of the two-dimensional CCD camera are arranged,
The imaging means images the grid pattern through the transparent plate while synchronizing the speed at which the transparent plate is conveyed and the timing of scanning the image,
The image processing means obtains a plurality of optical distortion amounts from the image data obtained by imaging the grid pattern a plurality of times by a plurality of CCD pixels through the same position of the transparent plate, and the plurality of the optical distortions. The optical distortion is configured to reduce noise components included in the optical distortion amount by integrating and averaging the amounts, and to detect a distortion amount having a low signal level. Detection device.
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