JP6393663B2 - Surface inspection device - Google Patents
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Description
本発明は、鏡面上の凹凸や粗面を検出可能な、表面検査装置に関する。 The present invention relates to a surface inspection apparatus capable of detecting irregularities and rough surfaces on a mirror surface.
品質検査等の目的で、鏡面上の凹凸（きず）等を検出する表面検査装置が知られている。例えば特許文献１では、複数の帯状の有機ＥＬ素子を幅方向に並べて検査面に照射することで、当該検査面に縞状のパターンを投影させるとともに、このパターンを撮像して撮像画像を解析することで、鏡面上のきずを検出している。また、特許文献２では、ＩＣのリードの外観検査の際に、リードの一部を鏡面を用いて撮像する外観検査装置が開示されている。 For the purpose of quality inspection and the like, a surface inspection apparatus that detects irregularities (scratches) on a mirror surface is known. For example, in Patent Document 1, a plurality of strip-shaped organic EL elements are arranged in the width direction and irradiated onto the inspection surface, thereby projecting a striped pattern on the inspection surface and capturing the pattern and analyzing the captured image. Thus, a flaw on the mirror surface is detected. Further, Patent Document 2 discloses an appearance inspection apparatus that captures an image of a part of a lead using a mirror surface during an appearance inspection of an IC lead.
ところで、車両のヘッドランプの一部品であるライトリフレクター（反射鏡）など、底部に開口が形成されたすり鉢形状の鏡面を備えた部材に対して、当該鏡面上に形成された線きず等の凹凸やブツやザラといった粗面の有無を検査する場合に、従来のように平面的な縞パターンを照射しようとすると、鏡面形状に起因して、図１９上段のように、検査面の全面に縞パターンを投影させるのが困難となるか、または図１９下段のように、検査面の全面を撮像することが困難となる場合がある。このような場合に、照射エリアや撮像エリアを逐次変更して部分ごとに凹凸や粗面の検出を行うことも考えられるが、撮像が複数回に及び、また、検査面の部分画像をまとめて全面画像に合成する処理を必要とするなど、作業が煩雑となる。そこで、本発明は、底部に開口が形成されたすり鉢状の鏡面の検査を従来よりも簡易に行うことの可能な、表面検査装置を提供することを目的とする。 By the way, with respect to a member having a mortar-shaped mirror surface with an opening formed at the bottom, such as a light reflector (reflecting mirror) which is a part of a headlamp of a vehicle, irregularities such as wire flaws formed on the mirror surface When inspecting for the presence or absence of rough surfaces such as rust, bumps, and rough surfaces, if an attempt is made to irradiate a flat stripe pattern as in the prior art, the entire surface of the inspection surface is striped as shown in the upper part of FIG. It may be difficult to project a pattern, or it may be difficult to image the entire inspection surface as shown in the lower part of FIG. In such a case, it is conceivable to detect the unevenness and the rough surface for each part by sequentially changing the irradiation area and the imaging area, but the imaging is performed a plurality of times, and the partial images of the inspection surface are collected together. The work becomes complicated, for example, a process of combining the entire image is required. Then, an object of this invention is to provide the surface inspection apparatus which can perform the inspection of the mortar-shaped mirror surface in which the opening was formed in the bottom part more easily than before.
本発明は、底部に開口が形成されたすり鉢状の鏡面の外観検査を行う表面検査装置に関するものである。当該装置は、円筒または円柱形状であって、その中心軸が前記すり鉢状の鏡面の高さ方向に沿うようにして前記底部開口に配置されるとともに、外周面に前記中心軸方向に沿った縦縞が周方向に配列された縞パターンが形成された縞部材と、前記縞部材とは前記すり鉢状の鏡面の高さ方向に離間するように配置され、前記縞パターンが写り込んだ前記鏡面を撮像する撮像器と、前記撮像器及び前記すり鉢状の鏡面と、前記縞部材とを、前記縞部材の中心軸周りに相対回転させる回転手段と、前記相対回転の際に撮像された、前記鏡面の複数の撮像画像を重ね合わせた重ね合わせ画像に基づいて、前記鏡面上の凹凸及び粗面の少なくとも一方の有無を検出する演算部と、を備える。 The present invention relates to a surface inspection apparatus for inspecting the appearance of a mortar-shaped mirror surface having an opening formed at the bottom. The apparatus has a cylindrical or columnar shape and is arranged in the bottom opening so that its central axis is along the height direction of the mortar-shaped mirror surface, and vertical stripes along the central axis direction on the outer peripheral surface Are arranged so as to be spaced apart in the height direction of the mortar-shaped mirror surface, and the mirror surface in which the stripe pattern is reflected is imaged. The imaging device, the imaging device and the mortar-shaped mirror surface, the rotating means for relatively rotating the fringe member around the central axis of the fringe member, and the mirror surface imaged during the relative rotation. A calculation unit that detects the presence or absence of at least one of irregularities and rough surfaces on the mirror surface based on a superimposed image obtained by superimposing a plurality of captured images.
また、上記発明において、前記鏡面は、前記高さ方向に沿った断面形状が直線状の斜面であって、前記鏡面の底部開口からの前記撮像器のカメラ中心の高さＨｃは、前記撮像器の画角θC、前記鏡面の最大半径ＲW、前記底部開口の半径ｒW、前記高さ方向に直交する水平方向に対する前記斜面の角度φを用いた以下の数式（１）を満たす範囲に設定されることが好適である。 In the above invention, the mirror surface is an inclined surface having a linear cross section along the height direction, and the height Hc of the camera center of the imager from the bottom opening of the mirror surface is the imager. The angle of view θ C , the maximum radius R W of the mirror surface, the radius r W of the bottom opening, and the angle φ of the slope with respect to the horizontal direction orthogonal to the height direction are in a range satisfying the following formula (1): It is preferable to set.
また、上記発明において、前記鏡面は、前記高さ方向に沿った断面形状が曲線状の斜面であって、前記鏡面の底部開口からの前記撮像器のカメラ中心の高さＨCは、前記撮像器の画角θC、前記鏡面の最大半径ＲW、前記底部開口の半径ｒW、前記斜面の曲率半径ａを用いた以下の数式（２）を満たす範囲に設定されることが好適である。 In the above invention, the mirror surface is a slope with a curved cross-sectional shape along the height direction, and the height H C of the camera center of the imager from the bottom opening of the mirror surface is the imaging The angle of view θ C of the vessel, the maximum radius R W of the mirror surface, the radius r W of the bottom opening, and the curvature radius a of the slope are preferably set in a range satisfying the following formula (2). .
本発明によれば、底部に開口が形成されたすり鉢状の鏡面の検査を従来よりも簡易に行うことが可能となる。 According to the present invention, it becomes possible to inspect a mortar-shaped mirror surface having an opening formed at the bottom more easily than in the past.
＜装置構成＞
図１に、本実施の形態に係る表面検査装置１０を例示する。表面検査装置１０による外観検査の対象となる鏡面部材２２は、例えば、車両のライトリフレクターであって、中央部にすり鉢状の鏡面２４（以下単にすり鉢鏡面と呼ぶ）が形成されている。すり鉢鏡面２４は底部に開口２５（以下単に底部開口と呼ぶ）が形成されており、底抜けのすり鉢形状となっている。例えば、この底部開口２５から光源部材が挿入される。
<Device configuration>
FIG. 1 illustrates a surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment. The mirror surface member 22 to be subjected to appearance inspection by the surface inspection apparatus 10 is, for example, a vehicle light reflector, and a mortar-shaped mirror surface 24 (hereinafter simply referred to as a mortar mirror surface) is formed at the center. The mortar mirror surface 24 has an opening 25 (hereinafter simply referred to as a bottom opening) formed at the bottom, and has a bottomed mortar shape. For example, the light source member is inserted from the bottom opening 25.
ここで、すり鉢形状とは、高さ方向に沿って底に向かって半径が狭まるような斜面を備えた形状を指しており、高さ方向の断面形状が直線のものと、曲線のものとを含んでいる。 Here, the mortar shape refers to a shape having an inclined surface whose radius decreases toward the bottom along the height direction, and the cross-sectional shape in the height direction is straight or curved. Contains.
鏡面部材２２は例えば樹脂製のベースにめっき処理を施すことで形成される。めっき処理後のすり鉢鏡面２４上に、線きずやヘコと呼ばれる凹凸が形成される（形状変化）か、ブツ、ザラ、異物等と呼ばれる粗面が形成される（表面性状異常）と、所定の要求品質を満たさないおそれがある。後述するように、本実施の形態に係る表面検査装置１０は、これら形状変化や表面性状異常を検出することで、鏡面部材２２の品質検査を可能とする。 The mirror member 22 is formed, for example, by plating a resin base. On the mortar mirror surface 24 after the plating treatment, irregularities called flaws and dents are formed (shape change), or rough surfaces called bumps, roughness, foreign matter, etc. are formed (surface property abnormality). The required quality may not be met. As will be described later, the surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment enables quality inspection of the mirror member 22 by detecting these shape changes and surface property abnormalities.
表面検査装置１０は、縞部材１２、撮像器１４、ステージ１５、回転手段１６、演算部１８、及び表示部２０を備える。回転手段１６の載置面１７（図２参照）を取り囲むようにしてステージ１５上に鏡面部材２２が置かれた後に、すり鉢鏡面２４の底部開口２５から露出する回転手段１６の載置面１７上に縞部材１２が立てられる。このような配置を採ることで、縞部材１２の外周面に形成された縞パターン２６がすり鉢鏡面２４に写り込む。 The surface inspection apparatus 10 includes a stripe member 12, an imager 14, a stage 15, a rotating unit 16, a calculation unit 18, and a display unit 20. On the mounting surface 17 of the rotating means 16 exposed from the bottom opening 25 of the mortar mirror surface 24 after the mirror member 22 is placed on the stage 15 so as to surround the mounting surface 17 (see FIG. 2) of the rotating means 16. The stripe member 12 is erected. By adopting such an arrangement, the stripe pattern 26 formed on the outer peripheral surface of the stripe member 12 is reflected on the mortar mirror surface 24.
回転手段１６により縞部材１２はその中心軸Ｃ周りに回転させられる。この回転の際に、撮像器１４はすり鉢鏡面２４を複数回に亘って撮像する。演算部１８は撮像された複数の画像を重ね合わせた重ね合わせ画像を生成するとともに、この重ね合わせ画像を解析することで、撮像画面中の凹凸（きず等）や粗面（ブツ等）を検出する。この検出結果は表示部２０に表示される。 The stripe member 12 is rotated around its central axis C by the rotating means 16. During this rotation, the imager 14 images the mortar mirror surface 24 a plurality of times. The calculation unit 18 generates a superimposed image by superimposing a plurality of captured images, and analyzes the superimposed image to detect irregularities (such as flaws) and a rough surface (such as blisters) in the imaging screen. To do. The detection result is displayed on the display unit 20.
相対回転時の複数の撮像画像を重ね合わせることで、相対回転時に移動するパターンは重ね合わせに伴って平均化され（コントラストがぼかされ）、相対回転時に固定されたパターンは強調される（コントラストがより明確になる）。すり鉢鏡面２４上の縞パターンは相対回転によって移動するので前者のパターンに該当し、すり鉢鏡面２４上の凹凸や粗面は相対回転によっても固定されたままなので後者のパターンに相当する。つまり、重ね合わせ画像を生成することで、すり鉢鏡面２４上に写り込んだパターンから凹凸や粗面のパターンを抽出することができる。 By superimposing multiple captured images at the time of relative rotation, the pattern that moves at the time of relative rotation is averaged (contrast is blurred), and the pattern that is fixed at the time of relative rotation is emphasized (contrast) Becomes clearer). Since the fringe pattern on the mortar mirror surface 24 moves by relative rotation, it corresponds to the former pattern, and the unevenness and rough surface on the mortar mirror surface 24 remain fixed even by relative rotation and therefore correspond to the latter pattern. That is, by generating a superimposed image, it is possible to extract a pattern of unevenness or a rough surface from a pattern reflected on the mortar mirror surface 24.
＜各構成の詳細＞
縞部材１２は、円筒または円柱形状の部材であって、すり鉢鏡面２４の底部開口２５に（ステージ１５上に）立てた状態で、つまり、自身の中心軸Ｃがすり鉢鏡面２４の高さ方向（Ｚ方向）に沿う（Ｚ軸と平行になる）ようにして配置される。この配置に際して、縞部材１２の中心軸Ｃがすり鉢鏡面２４の中心と一致するように、縞部材１２を配置してもよい。縞部材１２の中心軸Ｃ方向高さや半径等については後述する。
<Details of each configuration>
The striped member 12 is a cylindrical or columnar member, and stands in the bottom opening 25 of the mortar mirror surface 24 (on the stage 15), that is, its own central axis C is in the height direction of the mortar mirror surface 24 ( (Z direction) (arranged parallel to the Z axis). In this arrangement, the stripe member 12 may be arranged so that the center axis C of the stripe member 12 coincides with the center of the mortar mirror surface 24. The height and radius of the strip member 12 in the central axis C direction will be described later.
縞部材１２の外周面には、中心軸Ｃ方向に沿った縦縞が周方向に配列された、縞パターン２６が形成されている。この縞パターン２６は、周方向に沿って縞の濃度が正弦波状に変化するものであってよい。この縞パターン２６は、いわゆるキャリア縞として機能し、後述するようにすり鉢鏡面２４上の凹凸や粗面を浮かび上がらせる効果を有している。 On the outer peripheral surface of the stripe member 12, a stripe pattern 26 is formed in which vertical stripes along the central axis C direction are arranged in the circumferential direction. The fringe pattern 26 may be one in which the fringe density changes in a sine wave shape along the circumferential direction. The stripe pattern 26 functions as a so-called carrier stripe and has the effect of raising the unevenness and the rough surface on the mortar mirror surface 24 as will be described later.
例えば縞部材１２は白色ポリアセタールの樹脂パイプ（円筒）と、その外周円上に巻き付けられる、縞パターンが印刷されたＯＨＰフィルムとを含んで構成される。 For example, the stripe member 12 includes a white polyacetal resin pipe (cylinder) and an OHP film on which a stripe pattern is printed, which is wound around the outer circumference circle.
さらに本実施形態に係る表面検査装置１０では、縞部材１２の円筒内に光源としてＬＥＤ照明（図示せず）を配置させている。なお、縞部材１２の中心軸方向両端開口は、光源からの光の漏れを防ぐためにキャップ等により遮蔽されている。光源をオンにすることで縞部材１２は内部から光が照射される。光照射に伴ってすり鉢鏡面２４上に縞パターンが投影される。 Furthermore, in the surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment, LED illumination (not shown) is arranged as a light source in the cylinder of the stripe member 12. Note that both ends of the stripe member 12 in the central axis direction are shielded by a cap or the like in order to prevent light leakage from the light source. By turning on the light source, the stripe member 12 is irradiated with light from the inside. A stripe pattern is projected on the mortar mirror surface 24 with light irradiation.
なお、図１に示す実施形態では、縞部材１２内部に光源を組み込んだが、この形態に限らない。例えば縞部材１２と撮像器１４との間に光源を設けるようにしてもよい。例えば、撮像器１４とすり鉢鏡面２４との間の干渉を防ぐために、光源はすり鉢鏡面２４の最大径よりも大きな内径の円環状の照明器具を用いる。 In the embodiment shown in FIG. 1, the light source is incorporated in the stripe member 12, but this is not a limitation. For example, a light source may be provided between the stripe member 12 and the imaging device 14. For example, in order to prevent interference between the imager 14 and the mortar mirror surface 24, the light source uses an annular lighting fixture having an inner diameter larger than the maximum diameter of the mortar mirror surface 24.
回転手段１６は、撮像器１４及びすり鉢鏡面２４のペアと、縞部材１２とを、縞部材１２の中心軸Ｃ周りに相対回転させるために設けられており、例えばモータと回転ステージから構成される。回転手段１６は、例えばステージ１５の中央付近に設けられた開口内に配置され、その載置面１７（図２参照）は、鏡面部材２２が置かれるステージ１５の面と平行及び同一高さとなるように構成される。縞部材１２を回転手段１６の載置面１７に配置させるに当たり、縞部材１２の中心軸Ｃと回転手段１６の回転中心（例えばモータの回転軸）とが同一線上になるように、載置面１７上に縞部材１２を配置することが好適である。 The rotation means 16 is provided to relatively rotate the pair of the imager 14 and the mortar mirror surface 24 and the stripe member 12 around the center axis C of the stripe member 12, and is constituted by, for example, a motor and a rotary stage. . The rotating means 16 is disposed, for example, in an opening provided near the center of the stage 15, and its mounting surface 17 (see FIG. 2) is parallel and flush with the surface of the stage 15 on which the mirror member 22 is placed. Configured as follows. When placing the stripe member 12 on the placement surface 17 of the rotation means 16, the placement surface is such that the center axis C of the stripe member 12 and the rotation center of the rotation means 16 (for example, the rotation axis of the motor) are on the same line. It is preferable to arrange the striped member 12 on 17.
なお、図１、２に示す例では、回転手段１６は縞部材１２を回転させていたが、この形態に限らない。例えば鏡面部材２２の底部開口２５に縞部材１２を配置して、これらを見下ろすようにして撮像器１４を配置させた状態で、縞部材１２を固定し、撮像器１４及び鏡面部材２２のペアを縞部材１２の中心軸Ｃ周りに回転させるようにしてもよい。 In the example shown in FIGS. 1 and 2, the rotating means 16 rotates the striped member 12, but this is not a limitation. For example, the stripe member 12 is disposed in the bottom opening 25 of the mirror member 22, and the imager 14 is disposed so as to look down on the stripe member 12, and the pair of the imager 14 and the mirror member 22 is fixed. The stripe member 12 may be rotated around the central axis C.
撮像器１４は、縞パターン２６が写り込んだすり鉢鏡面２４を撮像する。後述するように、撮像器１４は、縞部材１２の回転に伴って変化するすり鉢鏡面２４上の縞パターン２６を複数回に亘って撮像する。撮像器１４は、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラであってよい。撮像器１４は、すり鉢鏡面２４を見下ろすようなアングルで当該すり鉢鏡面２４の撮像を行う。すなわち、撮像器１４は、すり鉢鏡面２４及び縞部材１２とは高さ方向（Ｚ方向）に離間するようにして設けられる。また、撮像器１４の光軸が、すり鉢鏡面２４の中心及び縞部材１２の中心軸Ｃと一致するように、撮像器１４を配置してもよい。さらに撮像器１４は、ステージ１５の移動機構２８に固定され、高さ方向位置を調整可能であってよい。 The imager 14 images the mortar mirror surface 24 on which the stripe pattern 26 is reflected. As will be described later, the imager 14 images the fringe pattern 26 on the mortar mirror surface 24 that changes with the rotation of the fringe member 12 a plurality of times. The imager 14 may be a CCD camera or a CMOS camera, for example. The imager 14 images the mortar mirror surface 24 at an angle that looks down on the mortar mirror surface 24. That is, the imaging device 14 is provided so as to be separated from the mortar mirror surface 24 and the stripe member 12 in the height direction (Z direction). In addition, the imager 14 may be arranged so that the optical axis of the imager 14 coincides with the center of the mortar mirror surface 24 and the center axis C of the stripe member 12. Further, the imager 14 may be fixed to the moving mechanism 28 of the stage 15 and the height direction position may be adjustable.
図３には、撮像器１４によるすり鉢鏡面２４の撮像画像が例示されている。この撮像画像には、すり鉢鏡面２４と円柱形状の縞部材１２の頂面とが含まれている。具体的には、この撮像画像では、縞部材１２の側面（外周面）が光源で照らされることで縞部材１２の円形状の境界が示されている。また、撮像画像には、すり鉢鏡面２４に写り込まれた放射状の縞パターン２６が示されている。図３の矢印で示されるように、回転手段１６によって縞部材１２は回転させられ、これによりすり鉢鏡面２４上の縞パターンが変化する。 FIG. 3 illustrates a captured image of the mortar mirror surface 24 by the imager 14. This captured image includes the mortar mirror surface 24 and the top surface of the columnar striped member 12. Specifically, in this captured image, the circular boundary of the stripe member 12 is shown by illuminating the side surface (outer peripheral surface) of the stripe member 12 with a light source. In addition, the captured image shows a radial stripe pattern 26 reflected on the mortar mirror surface 24. As indicated by the arrows in FIG. 3, the stripe member 12 is rotated by the rotation means 16, and thereby the stripe pattern on the mortar mirror surface 24 is changed.
図１に戻り、演算部１８は、撮像器１４により撮像された、すり鉢鏡面２４の撮像画像をもとに、当該すり鉢鏡面２４上の凹凸や粗面の有無を検出する。後述するように、演算部１８は、相対回転の際に撮像された、すり鉢鏡面２４の複数の撮像画像を重ね合わせた重ね合わせ画像に基づいて、すり鉢鏡面２４上の凹凸（線きずなど）及び粗面（ブツやザラなど）の少なくとも一方の有無を検出する。 Returning to FIG. 1, the computing unit 18 detects the presence or absence of irregularities or rough surfaces on the mortar mirror surface 24 based on the captured image of the mortar mirror surface 24 captured by the imager 14. As will be described later, the calculation unit 18 uses the superimposed image obtained by superimposing a plurality of picked-up images of the mortar mirror surface 24, which are picked up at the time of relative rotation, and irregularities (line flaws, etc.) on the mortar mirror surface 24, and The presence / absence of at least one of the rough surfaces (such as rough or rough) is detected.
演算部１８は、画像処理可能なものであればよく、例えばＣＰＵなどの演算回路及びメモリなどの記憶手段を備えたコンピュータであってよい。記憶手段には、後述する画像処理を実行するためのプログラムが記憶される。演算部１８による演算結果は、ディスプレイ等からなる表示部２０に表示される。 The arithmetic unit 18 may be anything that can perform image processing, and may be a computer including an arithmetic circuit such as a CPU and a storage unit such as a memory. The storage means stores a program for executing image processing to be described later. The calculation result by the calculation unit 18 is displayed on the display unit 20 including a display.
＜縞部材１２及び撮像器１４の設置条件＞
すり鉢鏡面２４の全面に亘って縞部材１２の縞パターン２６を写り込ませ、また撮像器１４がこの鏡面２４全体の画像を撮像可能とするための条件について、以下説明する。
<Installation conditions of the striped member 12 and the imaging device 14>
The conditions for allowing the fringe pattern 26 of the fringe member 12 to appear on the entire surface of the mortar mirror surface 24 and enabling the imager 14 to capture an image of the entire mirror surface 24 will be described below.
図４には、図１のＸ−Ｚ断面の模式図が示されている。また、図４では、高さ方向（Ｚ軸方向）に沿った断面形状が直線状の斜面形状であるすり鉢鏡面２４が示されている。さらに、撮像器１４はいわゆるピンホールカメラモデルに倣って、カメラ中心ＣC及び（仮想的な）画像面ＩＰで示されている。さらに、図４では、すり鉢鏡面２４の中心と、縞部材１２の中心軸Ｃと、撮像器１４の光軸とを一致させている。加えて同図では、これらの中心軸をＺ軸とするとともに、ステージ１５の載置面をＸ−Ｙ平面とする。 FIG. 4 shows a schematic diagram of the XZ cross section of FIG. FIG. 4 shows a mortar mirror surface 24 whose cross-sectional shape along the height direction (Z-axis direction) is a linear slope shape. Further, the image pickup device 14 is shown by a camera center CC and a (virtual) image plane IP following a so-called pinhole camera model. Further, in FIG. 4, the center of the mortar mirror surface 24, the center axis C of the stripe member 12, and the optical axis of the imager 14 are made to coincide. In addition, in the same figure, these central axes are set as the Z axis, and the mounting surface of the stage 15 is set as the XY plane.
まず、すり鉢鏡面２４の全面を撮像器１４が撮像可能となるための条件について説明する。すり鉢鏡面２４の全面を撮像器１４が撮像可能であるとき、すり鉢鏡面２４の最外周の点からの光が撮像器１４のイメージセンサに受光される。このことから、すり鉢鏡面２４の全面を撮像器１４が撮像可能となる境界条件として、図４のように、撮像器１４の画角θCと等しい角度を持つ投影線が、すり鉢鏡面２４の端点（最外周点）ｐRを通る場合を考える。ここで、画角θCは、撮像器１４の光軸（Ｚ軸）からイメージセンサアレイの端までの幅ｗと撮像器１４の焦点距離ｆとを用いて、下記数式（３）から求めることができる。 First, conditions for enabling the imager 14 to image the entire surface of the mortar mirror surface 24 will be described. When the imager 14 can image the entire surface of the mortar mirror surface 24, light from the outermost point of the mortar mirror surface 24 is received by the image sensor of the imager 14. Therefore, as a boundary condition that allows the imager 14 to image the entire surface of the mortar mirror surface 24, a projection line having an angle equal to the angle of view θ C of the imager 14 is an end point of the mortar mirror surface 24 as shown in FIG. 4. consider the case through the (outermost point) p R. Here, the angle of view θ C is obtained from the following formula (3) using the width w from the optical axis (Z axis) of the image sensor 14 to the end of the image sensor array and the focal length f of the image sensor 14. Can do.
上記θC、すり鉢鏡面２４の最大半径（ｐRの半径）ＲW、すり鉢鏡面２４の底部開口２５の半径ｒW、底部開口２５からのカメラ中心ＣCの高さＨC、及び、すり鉢鏡面２４の高さ方向に直交する水平方向（Ｘ軸）に対するすり鉢鏡面２４の（斜面の）角度φを用いて、下記数式（４）が導かれる。 Θ C , maximum radius (p R radius) R W of the mortar mirror surface 24, radius r W of the bottom opening 25 of the mortar mirror surface 24, height H C of the camera center C C from the bottom opening 25, and mortar mirror surface The following formula (4) is derived using the angle φ (of the inclined surface) of the mortar mirror surface 24 with respect to the horizontal direction (X axis) orthogonal to the height direction of 24.
数式（４）を変形して、以下の数式（５）が導かれる。
上記数式（５）を満たす範囲にカメラ中心ＣCの高さＨCを設定すれば、撮像器１４は、すり鉢鏡面２４の全面を撮像可能となる。上記数式（５）のうち、撮像器１４に関するパラメータθCは撮像器１４の仕様等から取得可能であり、鏡面部材２２に関するパラメータＲW、ｒW、φは鏡面部材２２の設計値から取得可能である。このことから、鏡面部材２２の検査前に撮像器１４の位置決めをすることができる。 By setting the height H C of the center of the camera C C in the range satisfying the above equation (5), the imaging unit 14 is enabled image the entire surface of the mortar mirror 24. Of the above formula (5), the parameter θ C related to the image pickup device 14 can be acquired from the specification of the image pickup device 14, and the parameters R W , r W and φ related to the mirror surface member 22 can be acquired from the design values of the mirror surface member 22. It is. From this, the imaging device 14 can be positioned before the inspection of the mirror surface member 22.
次に、すり鉢鏡面２４の全面に亘って縞部材１２の縞パターン２６を写り込ませるための、縞部材１２の条件について説明する。図４の光線３２のように、撮像器１４からの投影線がすり鉢鏡面２４上の点ｐで反射し、縞部材１２の外周面上の点ｑで交差する場合に、反射点ｐにおける法線ベクトルｎは以下の数式（６）で表される。 Next, conditions of the stripe member 12 for reflecting the stripe pattern 26 of the stripe member 12 over the entire surface of the mortar mirror surface 24 will be described. When the projection line from the image pickup device 14 is reflected at the point p on the mortar mirror surface 24 and intersects at the point q on the outer peripheral surface of the striped member 12 like the light ray 32 in FIG. The vector n is expressed by the following formula (6).
また、入射ベクトルｅは、中心軸（Ｚ軸）に対する投影線３２の角度をθとすると、以下の数式（７）で表される。 The incident vector e is expressed by the following formula (7), where θ is the angle of the projection line 32 with respect to the central axis (Z axis).
さらに、反射ベクトルｖ、法線ベクトルに直交するベクトルｔ、及び任意の係数α、βを用いて、下記数式（８）が導かれる。 Further, using the reflection vector v, the vector t orthogonal to the normal vector, and arbitrary coefficients α and β, the following equation (8) is derived.
数式（８）から、下記数式（９）が導かれる。 From the formula (8), the following formula (9) is derived.
ここで、αはベクトルｅとｎの内積であることから、下記数式（１０）が導かれる。 Here, since α is the inner product of the vectors e and n, the following formula (10) is derived.
数式（１０）に、数式（６）、（７）を代入すると、ベクトルｖは以下の数式（１１）で表される。 When the equations (6) and (7) are substituted into the equation (10), the vector v is expressed by the following equation (11).
加えて、点ｐのｘ座標をｒとすると、点ｐは以下の数式（１２）で表される。 In addition, if the x coordinate of the point p is r, the point p is expressed by the following mathematical formula (12).
反射点ｐから縞部材１２上の点ｑに向かう投影線の式は、媒介変数ｓ（ベクトルの伸び（倍率）を表すパラメータ）と数式（１０）、（１１）から、ｖ・ｓ＋ｐと表される。この媒介変数ｓは、縞部材１２の半径をｌとすると、下記数式（１３）のように表される。 The expression of the projection line from the reflection point p toward the point q on the stripe member 12 is expressed as v · s + p from the parameter s (parameter representing the expansion (magnification) of the vector) and equations (10) and (11). The This parameter s is expressed by the following equation (13), where l is the radius of the stripe member 12.
数式（１３）より、光線が縞部材１２の外周面と交差する点ｑの高さｈは下記数式（１４）で示される。 From Expression (13), the height h of the point q where the light beam intersects the outer peripheral surface of the stripe member 12 is expressed by Expression (14) below.
なお、数式（１４）の右辺のうち、第１項は底部開口２５から点ｐまでの高さを表し、第２項は点ｐから点ｑまでの高さを表している。数式（１４）について、θはｒを用いて下記数式（１５）のように表すことができる。 In the right side of Equation (14), the first term represents the height from the bottom opening 25 to the point p, and the second term represents the height from the point p to the point q. Regarding Expression (14), θ can be expressed as Expression (15) below using r.
数式（１４）に数式（１５）を代入して、下記数式（１６）が導かれる。 By substituting the formula (15) into the formula (14), the following formula (16) is derived.
数式（１６）のｒにすり鉢鏡面２４の最大半径ＲWを代入したときに求められるｈ以上となるように、縞部材１２の高さＨeを設定することで、すり鉢鏡面２４の全面に縞パターン２６を写り込ませることが可能となる。 As the above h obtained when substituting the maximum radius R W of the mortar mirror 24 to r of Equation (16), by setting the height H e of the fringe member 12, stripes on the entire surface of the bowl mirror 24 The pattern 26 can be reflected.
図５には、数式（１６）のｒを増加させたときのｈの変化を示すグラフが表されている。なお、ＨC＝３００ｍｍ、ｒW＝３０ｍｍ、ｌ＝２５ｍｍ、φ＝３０°（実線）、４５°（破線）、６０°（一点鎖線）とした。このグラフに示されているように、すり鉢鏡面２４の半径ｒが拡がるほど、縞部材１２の高さｈを増加させることで、すり鉢鏡面２４の全面に縞パターン２６を写り込ませることが可能となる。 FIG. 5 shows a graph showing changes in h when r in Formula (16) is increased. Note that H C = 300 mm, r W = 30 mm, l = 25 mm, φ = 30 ° (solid line), 45 ° (dashed line), and 60 ° (one-dot chain line). As shown in this graph, the stripe pattern 26 can be reflected on the entire surface of the mortar mirror surface 24 by increasing the height h of the stripe member 12 as the radius r of the mortar mirror surface 24 increases. Become.
図６には、高さ方向（Ｚ軸方向）に沿った断面形状が曲線状の斜面である、すり鉢鏡面２４に対する撮像器１４及び縞部材１２の設定条件を説明する模式図が示されている。この図も、図４と同様に、撮像器１４をカメラ中心ＣC及び画像面ＩＰで示す。また、すり鉢鏡面２４の中心と、縞部材１２の中心軸Ｃと、撮像器１４の光軸とを一致させている。さらに、これらの中心軸をＺ軸とするとともに、ステージ１５の載置面をＸ−Ｙ平面とする。なお、図４と同一のパラメータについては説明を省略する。 FIG. 6 is a schematic diagram for explaining setting conditions of the imaging device 14 and the striped member 12 with respect to the mortar mirror surface 24 whose cross-sectional shape along the height direction (Z-axis direction) is a curved slope. . This figure also shows the imager 14 with the camera center CC and the image plane IP, as in FIG. Further, the center of the mortar mirror surface 24, the central axis C of the stripe member 12, and the optical axis of the imager 14 are made to coincide. Further, these central axes are the Z-axis, and the mounting surface of the stage 15 is the XY plane. Note that description of the same parameters as those in FIG. 4 is omitted.
まず、撮像器１４の画角θCと等しい角度を持つ投影線が、すり鉢鏡面２４の最外周点ＰRを通る場合を考える。すり鉢鏡面２４の曲率半径ａ、すり鉢鏡面２４の曲面中心ＯWとすり鉢鏡面２４の最外周点ｐRとを結ぶ線の、中心軸（Ｚ軸）に対する角度ｔW、底部開口２５からの曲面中心ＯWの高さＩ、及び、底部開口２５からのカメラ中心ＣCの高さＨCを用いて、下記数式（１７）〜（１９）が導かれる。 First, projection lines having the same angle as the angle theta C imager 14, consider the case through the outermost point P R of mortar mirror 24. The angle t W of the line connecting the radius of curvature a of the mortar mirror surface 24, the curved surface center O W of the mortar mirror surface 24 and the outermost peripheral point p R of the mortar mirror surface 24 with respect to the central axis (Z axis), the center of the curved surface from the bottom opening 25 O W heights I and, by using the height H C of the center of the camera C C from the bottom opening 25, the following equation (17) to (19) is derived.
数式（１７〜１９）から、カメラ中心ＣCの高さＨCに関する条件式である下記数式（２０）が導かれる。 From the formulas (17 to 19), the following formula (20), which is a conditional expression regarding the height H C of the camera center C C , is derived.
上記数式（２０）を満たす範囲にカメラ中心ＣCの高さＨCを設定すれば、撮像器１４は、すり鉢鏡面２４の全面を撮像可能となる。上記数式（２０）のうち、撮像器１４に関するパラメータθCは撮像器１４の仕様等から取得可能であり、鏡面部材２２に関するパラメータａ、ＲW、ｒWは鏡面部材２２の設計値から取得可能である。このことから、鏡面部材２２の検査前に撮像器１４の位置決めをすることができる。 By setting the height H C of the center of the camera C C in the range satisfying the above equation (20), the imaging unit 14 is enabled image the entire surface of the mortar mirror 24. Of the above formula (20), the parameter θ C related to the image pickup device 14 can be acquired from the specification of the image pickup device 14 and the parameters a, R W and r W related to the mirror surface member 22 can be acquired from the design values of the mirror surface member 22. It is. From this, the imaging device 14 can be positioned before the inspection of the mirror surface member 22.
次に、すり鉢鏡面２４の全面に亘って縞部材１２の縞パターン２６を写り込ませるための、縞部材１２の条件について説明する。図６の光線３４のように、撮像器１４からの投影線がすり鉢鏡面２４上の点ｐで反射し、縞部材１２の外周面上の点ｑで交差する場合に、反射点ｐは下記数式（２１）で表される。 Next, conditions of the stripe member 12 for reflecting the stripe pattern 26 of the stripe member 12 over the entire surface of the mortar mirror surface 24 will be described. When the projection line from the image pickup device 14 is reflected at a point p on the mortar mirror surface 24 and intersects at a point q on the outer peripheral surface of the striped member 12 as a light ray 34 in FIG. (21)
数式（２１）から、反射点ｐにおける法線ベクトルｎは下記数式（２２）のように表される。 From the equation (21), the normal vector n at the reflection point p is expressed as the following equation (22).
数式（２２）と、上述した入射ベクトルｅに関する数式（７）及び反射ベクトルｖに関する数式（１０）から、以下の数式（２３）が導かれる。 The following formula (23) is derived from the formula (22), the formula (7) related to the incident vector e, and the formula (10) related to the reflection vector v.
数式（１４）と同様にして、光線が縞部材１２の外周面と交差する点ｑの高さｈは、数式（２１）、（２３）を用いて下記数式（２４）で示される。 Similarly to Equation (14), the height h of the point q where the light beam intersects the outer peripheral surface of the stripe member 12 is expressed by Equation (24) below using Equations (21) and (23).
さらに、角度ｔ及び角度θは下記数式（２５）のような関係を有する。 Further, the angle t and the angle θ have a relationship as shown in the following formula (25).
したがって、反射点ｑの高さｈは下記数式（２６）のように表される。 Therefore, the height h of the reflection point q is expressed as the following formula (26).
さらに、数式（２６）をすり鉢鏡面２４の半径ｒを用いて表すと、下記数式（２７）が導かれる。 Furthermore, when Expression (26) is expressed using the radius r of the mortar mirror surface 24, the following Expression (27) is derived.
数式（２７）のｒにすり鉢鏡面２４の最大半径ＲWを代入したときに求められるｈ以上となるように、縞部材１２の高さＨeを設定することで、すり鉢鏡面２４の全面に縞パターン２６を写り込ませることが可能となる。 As the above h obtained when substituting the maximum radius R W of the mortar mirror 24 to r of Equation (27), by setting the height H e of the fringe member 12, stripes on the entire surface of the bowl mirror 24 The pattern 26 can be reflected.
図７には、数式（２７）のｒを増加させたときのｈの変化を示すグラフが表されている。なお、ＨC＝３００ｍｍ、ｌ＝２５ｍｍ、Ｉ＝１５０ｍｍ、ａ＝１７０ｍｍ（破線）、１８０ｍｍ（一点鎖線）、２００ｍｍ（実線）とした。 FIG. 7 shows a graph showing changes in h when r in Expression (27) is increased. Note that H C = 300 mm, l = 25 mm, I = 150 mm, a = 170 mm (broken line), 180 mm (dashed line), and 200 mm (solid line).
このグラフでは、ｒの値が増加するにつれてｈの増加率が低減し、さらには変化率が負に落ち込むような変化を示す。これは、すり鉢鏡面２４の曲面形状に起因するものと考えられ、すり鉢鏡面２４の複数の反射点が縞部材１２上の同一の点に収束する、つまり、図６で示したような、すり鉢鏡面２４上の反射点ｐと縞部材１２上の点ｑとの１対１の関係が崩れる状態を示している。このような場合、図８の下段に示すように、すり鉢鏡面２４に写り込まれる縞パターン２６が不鮮明となり、画像解析が困難となる。 In this graph, the rate of increase of h decreases as the value of r increases, and further, the rate of change drops negatively. This is considered to be caused by the curved surface shape of the mortar mirror surface 24, and a plurality of reflection points of the mortar mirror surface 24 converge to the same point on the stripe member 12, that is, the mortar mirror surface as shown in FIG. The one-to-one relationship between the reflection point p on 24 and the point q on the stripe member 12 is broken. In such a case, as shown in the lower part of FIG. 8, the fringe pattern 26 reflected on the mortar mirror surface 24 becomes unclear and image analysis becomes difficult.
したがって、撮像器１４や縞部材１２の仕様、及び鏡面部材２２の設計値などから数式（２７）の各パラメータを代入して、検査対象とするすり鉢鏡面２４に関するプロットが、グラフ上のどの位置に含まれるか、予め求めておくことが好適である。このようにすることで、検査対象となる鏡面部材２２が、本実施形態の表面検査装置１０による検査に適合するか否かを判定することができる。 Accordingly, by substituting each parameter of Expression (27) from the specifications of the imaging device 14 and the stripe member 12 and the design value of the mirror member 22, the plot of the mortar mirror surface 24 to be inspected is at which position on the graph. It is preferable that it is included or obtained in advance. By doing in this way, it can be judged whether mirror surface member 22 used as a candidate for inspection suits inspection by surface inspection device 10 of this embodiment.
＜鏡面上の凹凸や粗面の検出原理＞
図９〜図１１を用いて、本実施形態に係る表面検査装置１０における、すり鉢鏡面２４上の凹凸や粗面の検出原理について説明する。図９には、凹凸や粗面が形成されていない鏡面４０に縞パターン２６を投影させたときの例が示されている。縞部材１２から照射された光４２は鏡面４０に入射して鏡面反射光４４となって鏡面４０から射出される。この例では鏡面反射光４４は撮像器１４の画角から逸れているため、撮像器１４のイメージセンサ４１に受光されない。そのため、撮像画像では暗部領域が生成される。
<Principle for detecting irregularities and rough surfaces on mirror surfaces>
The principle of detecting irregularities and rough surfaces on the mortar mirror surface 24 in the surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 9 shows an example in which the fringe pattern 26 is projected onto a mirror surface 40 on which no unevenness or rough surface is formed. The light 42 emitted from the stripe member 12 enters the mirror surface 40, becomes specular reflection light 44, and is emitted from the mirror surface 40. In this example, the specular reflection light 44 deviates from the angle of view of the image pickup device 14, and therefore is not received by the image sensor 41 of the image pickup device 14. For this reason, a dark area is generated in the captured image.
図１０には、鏡面４０上に凹凸形状として線きず４５が形成された例が示されている。縞部材１２から照射された光４２は鏡面４０上の線きず４５に入射して鏡面反射光４４となって鏡面４０から射出される。このとき、鏡面４０上の反射角度が図９の例とは異なり、鏡面反射光４４は撮像器１４の画角内に含まれる。その結果イメージセンサ４１に鏡面反射光４４が結像される。一方で、線きず４５周辺の鏡面にて反射した鏡面反射光は図９と同様にして撮像器１４の画角から外れる。その結果、撮像画像では暗部領域と明部領域との境界の乱れが生じて、暗部領域内に明線が食い込むような画像が生成される。 FIG. 10 shows an example in which a line mark 45 is formed as an uneven shape on the mirror surface 40. The light 42 irradiated from the stripe member 12 is incident on a line mark 45 on the mirror surface 40 and becomes specular reflection light 44 and is emitted from the mirror surface 40. At this time, unlike the example of FIG. 9, the reflection angle on the mirror surface 40 is included in the angle of view of the imager 14. As a result, the mirror reflected light 44 is imaged on the image sensor 41. On the other hand, the specular reflected light reflected by the specular surface around the line mark 45 deviates from the angle of view of the image pickup device 14 in the same manner as in FIG. As a result, in the captured image, the boundary between the dark part region and the bright part region is disturbed, and an image in which the bright line bites into the dark part region is generated.
またこれとは反対に、図９の例で撮像器１４の画角に含まれていた鏡面反射光４４が線きず４５による反射角度の変化により画角から逸れた場合、撮像画像では明部領域に暗線が食い込むような画像が生成される。 On the other hand, when the specular reflection light 44 included in the angle of view of the image pickup device 14 in the example of FIG. 9 deviates from the angle of view due to a change in the reflection angle due to the line flaw 45, the bright area in the captured image An image in which a dark line bites into is generated.
図１１には、鏡面４０上に粗面としてブツ領域４６が形成された例が示されている。縞部材１２から照射された光４２は鏡面４０上のブツ領域４６に入射する。このとき、ブツ領域４６の粗面形状に基づいて、拡散反射光４７が撮像器１４の画角内に含まれる。一方で、ブツ領域４６周辺の鏡面にて反射した鏡面反射光は図９と同様にして撮像器１４の画角から外れる。その結果、撮像画像では暗部領域に明点が含まれる画像が生成される。 FIG. 11 shows an example in which the rough region 46 is formed as a rough surface on the mirror surface 40. The light 42 emitted from the stripe member 12 enters the bump region 46 on the mirror surface 40. At this time, the diffuse reflected light 47 is included within the angle of view of the imager 14 based on the rough surface shape of the bump region 46. On the other hand, the specular reflected light reflected by the specular surface around the buttocks region 46 deviates from the angle of view of the imager 14 in the same manner as in FIG. As a result, an image including a bright point in the dark area is generated in the captured image.
またこれとは反対に、図９の例で撮像器１４の画角に含まれていた鏡面反射光４４がブツ領域４６の粗面形状に基づいて反射角度が変わったり拡散反射光４７が撮像器１４の画角から逸れた場合、撮像画像では明部領域に暗点が含まれるような画像が生成される。 On the other hand, the reflection angle of the specular reflection light 44 included in the angle of view of the image pickup device 14 in the example of FIG. 9 changes based on the rough surface shape of the bump region 46, or the diffuse reflection light 47 changes to the image pickup device. When the angle of view deviates from 14, the captured image includes an image that includes a dark spot in the bright area.
＜重ね合わせ画像を用いた凹凸や粗面の検出＞
本実施形態に係る表面検査装置１０は、すり鉢鏡面２４上の凹凸や粗面の検出に当たり、回転変化する縞パターン２６の画像を複数重ね合わせることで、明瞭に凹凸や粗面の検出を可能にしている。
<Detection of irregularities and rough surfaces using superimposed images>
The surface inspection apparatus 10 according to the present embodiment makes it possible to detect irregularities and rough surfaces clearly by superimposing a plurality of images of the stripe pattern 26 that changes in rotation when detecting irregularities and rough surfaces on the mortar mirror surface 24. ing.
図１２には、重ね合わせ画像の生成プロセスが例示されている。演算部１８は、撮像器１４が撮像した複数の画像を取得する。図１２には、演算部１８が取得した画像の例が示されている。図面左には撮像器１４が撮像した画像（いわゆる生データ）が示されている。縞パターン２６の走査方向は紙面右から左に向かう方向とし、所定の撮像タイミングごとに撮像された画像（撮影フレーム）が紙面上から下に並べられている。これらの画像は、紙面下に行くほど時間的に後のタイミングで撮像されたものである。 FIG. 12 illustrates a process for generating a superimposed image. The computing unit 18 acquires a plurality of images captured by the imager 14. FIG. 12 shows an example of an image acquired by the calculation unit 18. On the left side of the drawing, an image (so-called raw data) captured by the imager 14 is shown. The scanning direction of the stripe pattern 26 is a direction from right to left on the paper surface, and images (photographing frames) captured at predetermined imaging timings are arranged from the top to the bottom of the paper surface. These images are taken at a later timing in time toward the bottom of the page.
図１２中央には、４つの撮像画像を微分処理してエッジ画像を生成したときの例が示されている。微分方向は縞パターンの走査方向（紙面横方向）とした。 In the center of FIG. 12, an example in which an edge image is generated by differentiating four captured images is shown. The differential direction was the scanning direction of the fringe pattern (the horizontal direction on the paper).
演算部１８は、これら複数（４つ）のエッジ画像を重ね合わせた重ね合わせ画像を生成する。具体的には、複数の画像上の各座標の輝度の和を取った画像を生成する。このようにすることで、縞パターン２６の走査に応じて変化する明暗のパターンは平均化されるのに対して、複数画像に亘って位置固定された凹凸や粗面のパターンは強調される。つまり紙面右側に示すように、重ね合わせ画像は線きずが強調されるような画像となる。 The calculation unit 18 generates a superimposed image obtained by superimposing these plural (four) edge images. Specifically, an image in which the sum of the brightness of each coordinate on a plurality of images is taken is generated. By doing so, the light and dark patterns that change in accordance with the scanning of the stripe pattern 26 are averaged, while the uneven and rough patterns that are fixed in position over a plurality of images are emphasized. That is, as shown on the right side of the page, the superimposed image is an image in which line defects are emphasized.
なお、重ね合わせ画像の生成に当たり、凹凸や粗面を抽出し易くするようなフィルタを重ね合わせ画像に掛けてもよい。例えば縞パターン２６の暗部領域の幅未満の高輝度領域を抽出するようなフィルタを重ね合わせ画像に掛けてもよい。 Note that, when generating the superimposed image, a filter that makes it easy to extract unevenness and rough surfaces may be applied to the superimposed image. For example, a filter that extracts a high luminance area less than the width of the dark area of the stripe pattern 26 may be applied to the superimposed image.
図１３には、鏡面上の異常として、粗面（ブツ）が示されている。この例によっても、図１２と同様に、撮像器１４から得られた撮像画像のエッジ画像を重ね合わせることで、ブツが強調された画像が得られる。 FIG. 13 shows a rough surface (unevenness) as an abnormality on the mirror surface. Also in this example, as in FIG. 12, an image with emphasized emphasis is obtained by superimposing the edge images of the captured image obtained from the imager 14.
図１４及び図１５には、撮像器１４の撮像画像の一部拡大図が示されている。図１４には線きずの検出過程が示され、図１５にはブツの検出過程が示されている。 14 and 15 are partially enlarged views of images captured by the image sensor 14. FIG. 14 shows a process for detecting line flaws, and FIG. 15 shows a process for detecting irregularities.
図１４左上には、撮像器１４が撮像した１つ目の画像が示されている。Ｐ１はいわゆる生データであり、Ｐｅ１はそのエッジ画像を示す。 In the upper left of FIG. 14, a first image captured by the imager 14 is shown. P1 is so-called raw data, and Pe1 indicates the edge image.
さらにその右隣には、次の撮像タイミングで撮像された画像が示されている。生データＰ２の右隣は、エッジ画像Ｐｅ１とＰｅ２の重ね合わせ画像が示されている。以下、生データＰｎとエッジ画像Ｐｅ１＋・・・＋Ｐｅｎの重ね合わせ画像が順次示される。Ｐｅ１とＰｅ１＋・・・Ｐｅ１５とを比較すれば理解されるように、エッジ画像の重ね合わせによって回転走査される縞パターン２６はその輪郭が曖昧となり、それに対して線きずが強調される。 Furthermore, an image captured at the next imaging timing is shown on the right side. The superimposed image of the edge images Pe1 and Pe2 is shown on the right side of the raw data P2. Hereinafter, superimposed images of the raw data Pn and the edge image Pe1 +... + Pen are sequentially shown. As can be understood by comparing Pe1 and Pe1 +... Pe15, the outline of the fringe pattern 26 that is rotationally scanned by the superposition of the edge images becomes ambiguous, and the line defect is emphasized.
図１５左上には、撮像器１４が撮像した１つ目の画像が示されている。図１４と同様にして、Ｐ１はいわゆる生データであり、Ｐｅ１はそのエッジ画像を示す。以下、生データＰｎとエッジ画像Ｐｅ１＋・・・＋Ｐｅｎの重ね合わせ画像が順次示される。Ｐｅ１とＰｅ１＋・・・Ｐｅ１５とを比較すれば理解されるように、エッジ画像の重ね合わせによって回転走査される縞パターン２６はその輪郭が曖昧となり、それに対してブツが強調される。 In the upper left of FIG. 15, a first image captured by the imager 14 is shown. Similarly to FIG. 14, P1 is so-called raw data, and Pe1 indicates the edge image. Hereinafter, superimposed images of the raw data Pn and the edge image Pe1 +... + Pen are sequentially shown. As can be understood by comparing Pe1 and Pe1 +... Pe15, the outline of the fringe pattern 26 that is rotationally scanned by the superposition of the edge images becomes ambiguous, while the emphasis is emphasized.
図１６には、図１４及び図１５にて示した重ね合わせ処理画像を、すり鉢鏡面２４全体を含むような倍率にて表示させた画像が示されている。この画像に示されているように、線きず及びブツのいずれも、明瞭に画像中に現れていることが理解される。 FIG. 16 shows an image obtained by displaying the superimposed image shown in FIGS. 14 and 15 at a magnification that includes the entire mortar mirror surface 24. As shown in this image, it is understood that both the line flaw and the defect appear clearly in the image.
図１７には、演算部１８による重ね合わせ画像処理の他の例が示されている。この例では、図１５と同様に、すり鉢鏡面２４上にブツが形成された例が示されている。図１４、図１５と同様にして、Ｐ１はいわゆる生データであり、Ｐｅ１はそのエッジ画像を示す。以下、生データＰｎとエッジ画像Ｐｅ１＋・・・＋Ｐｅｎの重ね合わせ画像が順次示される。Ｐｅ１とＰｅ１＋・・・Ｐｅ１５とを比較すれば理解されるように、エッジ画像の重ね合わせによって回転走査される縞パターン２６はその輪郭が曖昧となり、それに対してブツが強調される。 FIG. 17 shows another example of superimposed image processing by the calculation unit 18. In this example, as in FIG. 15, an example is shown in which bumps are formed on the mortar mirror surface 24. Similarly to FIGS. 14 and 15, P1 is so-called raw data, and Pe1 indicates the edge image. Hereinafter, superimposed images of the raw data Pn and the edge image Pe1 +... + Pen are sequentially shown. As can be understood by comparing Pe1 and Pe1 +... Pe15, the outline of the fringe pattern 26 that is rotationally scanned by the superposition of the edge images becomes ambiguous, while the emphasis is emphasized.
図１８には、図１７にて示した重ね合わせ処理画像を、すり鉢鏡面２４全体を含むような倍率にて表示させた画像が示されている。この画像に示されているように、画像中にブツが明瞭に現れていることが理解される。 FIG. 18 shows an image in which the superimposed image shown in FIG. 17 is displayed at a magnification that includes the entire mortar mirror surface 24. As shown in this image, it is understood that irregularities appear clearly in the image.
１０ 表面検査装置、１２ 縞部材、１４ 撮像器、１５ ステージ、１６ 回転手段、１８ 演算部、２０ 表示部、２２ 鏡面部材、２４ すり鉢鏡面、２５ 底部開口、２６ 縞パターン。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Surface test | inspection apparatus, 12 Stripe member, 14 Image pick-up device, 15 Stage, 16 Rotating means, 18 Calculation part, 20 Display part, 22 Mirror surface member, 24 Mortar mirror surface, 25 Bottom part opening, 26 Stripe pattern.
Claims (3)
円筒または円柱形状であって、その中心軸が前記すり鉢状の鏡面の高さ方向に沿うようにして前記底部開口に配置されるとともに、外周面に前記中心軸方向に沿った縦縞が周方向に配列された縞パターンが形成された、縞部材と、
前記縞部材とは前記すり鉢状の鏡面の高さ方向に離間するように配置され、前記縞パターンが写り込んだ前記鏡面を撮像する撮像器と、
前記撮像器及び前記すり鉢状の鏡面と、前記縞部材とを、前記縞部材の中心軸周りに相対回転させる回転手段と、
前記相対回転の際に撮像された、前記鏡面の複数の撮像画像を重ね合わせた重ね合わせ画像に基づいて、前記鏡面上の凹凸及び粗面の少なくとも一方の有無を検出する演算部と、
を備えることを特徴とする、表面検査装置。 A surface inspection device for performing an appearance inspection of a mortar-shaped mirror surface having an opening formed at the bottom,
A cylindrical or columnar shape, the central axis of which is arranged in the bottom opening so as to be along the height direction of the mortar-shaped mirror surface, and the vertical stripes along the central axis direction on the outer peripheral surface in the circumferential direction A striped member in which an array of striped patterns is formed;
The stripe member is arranged so as to be spaced apart in the height direction of the mortar-shaped mirror surface, and an imaging device that images the mirror surface in which the stripe pattern is reflected,
Rotating means for relatively rotating the imaging device and the mortar-shaped mirror surface and the fringe member around the center axis of the fringe member;
An arithmetic unit that detects the presence or absence of at least one of irregularities and rough surfaces on the mirror surface based on a superimposed image obtained by superimposing a plurality of captured images of the mirror surface, which is imaged at the time of the relative rotation,
A surface inspection apparatus comprising:
前記鏡面は、前記高さ方向に沿った断面形状が直線状の斜面であって、
前記鏡面の底部開口からの前記撮像器のカメラ中心の高さＨｃは、前記撮像器の画角θC、前記鏡面の最大半径ＲW、前記底部開口の半径ｒW、前記高さ方向に直交する水平方向に対する前記斜面の角度φを用いた以下の数式（１）を満たす範囲に設定されることを特徴とする、表面検査装置。
The mirror surface is a slope whose cross-sectional shape along the height direction is linear,
The height Hc of the camera center of the image pickup device from the bottom opening of the mirror surface is orthogonal to the angle of view θ C of the image pickup device, the maximum radius R W of the mirror surface, the radius r W of the bottom opening, and the height direction. The surface inspection apparatus is set to a range satisfying the following formula (1) using the angle φ of the slope with respect to the horizontal direction.
前記鏡面は、前記高さ方向に沿った断面形状が曲線状の斜面であって、
前記鏡面の底部開口からの前記撮像器のカメラ中心の高さＨCは、前記撮像器の画角θC、前記鏡面の最大半径ＲW、前記底部開口の半径ｒW、前記斜面の曲率半径ａを用いた以下の数式（２）を満たす範囲に設定されることを特徴とする、表面検査装置。
The mirror surface is a slope with a curved cross-sectional shape along the height direction,
The height H C of the camera center of the imager from the bottom opening of the mirror surface is the angle of view θ C of the imager, the maximum radius R W of the mirror surface, the radius r W of the bottom surface opening, and the radius of curvature of the slope. The surface inspection apparatus is set to a range satisfying the following formula (2) using a.
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