JPH05307007A - 表面検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被検査物の表面が、微細な凹凸を有するもの
であっても、検出対象である傷やクラックなどを確実に
検出することのできる検査方法を提供する。 【構成】 被検査物１０の表面をカメラ３０などの撮像
手段で撮影し、得られた画像から被検査物１０の表面状
態を検査する方法において、被検査物１０の表面を、積
分球４０のような拡散反射性を有する球内面で反射され
た光で照明することにより、被検査物１０の表面に様々
な方向からの光を一様に照射して、微細な凹凸の全面で
一様な反射を生じさせ、クラックなどの検査対象と微細
な凹凸の違いが、画像上で明確に表れるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、表面検査方法に関
し、詳しくは、各種の電子機器などに組み込まれる微小
部品に対し、テレビカメラなどの撮像手段を用いて、表
面の傷やクラックなどを検出する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、微小部品の表面検査を行う方法と
して、テレビカメラなどの撮像手段で、部品表面を撮影
し、得られた画像を拡大投影して直接目視観察したり、
電子的に画像処理したデータをコンピュータで解析した
りして、表面のわずかな傷やクラック等の欠陥を検出す
る方法が開発されている。

【０００３】このような表面検査方法では、撮像手段
で、目的とする欠陥を明瞭な画像情報として得る必要が
ある。撮像手段で明瞭な画像を得るには、被検査物の表
面を照明する必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来におけ
る、撮像手段を用いた表面検査方法では、被検査物の表
面自体に一様で微細な凹凸を有するものの場合、このよ
うな凹凸表面に存在する傷やクラックを検出するのが非
常に難しいという問題があった。

【０００５】これは、撮像手段で得られた画像では、被
検査物表面の凹凸と、検出対象となる傷やクラックが同
じような影像として表れるため、表面の凹凸と検出対象
を区別するのが困難である。

【０００６】このような表面検査方法に用いられていた
従来の照明は、明視野照明あるいは暗視野照明の何れで
あっても、被検査物の表面に一定の方向からの光を当て
る。そのため、被検査物表面の細かな凹凸に照明光が当
たったときに、凹凸の側面のうち、一定の角度以上で傾
斜している面では、撮像手段の方向に向けて反射する反
射光が無くなり、この部分に影が出来ることになる。こ
の凹凸による影の映像が、傷やクラックの映像と同じよ
うに表れるため、両者の区別が難しいのである。照明光
の方向を変えれば、凹凸の側面のうち、影の出来る部分
を変えることはできるが、そうすると、別の場所に影の
出来る部分が生じるので、撮影された画像上に、微細な
凹凸の影響が全くでないようにすることは不可能であっ
た。

【０００７】上記のように、表面に存在する微細な凹凸
が、表面検査の障害になる被検査物としては、各種の電
子部品や機械部品がある。例えば、電子機器用の磁気ヘ
ッドは、フェライト等を金属切断したものであるため、
表面に微細な凹凸がどうしても残ってしまい、このよう
な表面に傷やクラックがあるか否かを検査しようとする
と、微細な凹凸の影響で、正確な検査あるいは迅速な検
査が行い難いのであった。

【０００８】そこで、この発明の課題は、被検査物の表
面が微細な凹凸を有するものであっても、この微細な凹
凸の影響を受けず、検出対象である傷やクラックなどを
確実に検出することのできる検査方法を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する、こ
の発明にかかる表面検査方法は、被検査物の表面を撮像
手段で撮影し、得られた画像から被検査物の表面を検査
する方法において、被検査物の表面を、拡散反射性を有
する球内面で反射された光で照明する。

【００１０】撮像手段は、撮像管やＣＣＤカメラなどの
電子的な撮像手段、ポラロイドやフィルムカメラなどの
化学的な撮像手段その他、従来の表面検査方法でも利用
されている通常の各種撮像手段が用いられる。

【００１１】撮像手段で撮影された画像は、ビデオモニ
タや拡大投影器などに表示したり、印画紙などのハード
コピーとして取り出したりして、これらの画像を目視観
察して表面検査を行ったり、あるいは、コンピュータ等
からなる画像処理装置に画像を入力して、この画像を電
子的に処理解析して傷やクラックの検出を行ったりすれ
ばよく、このような画像の処理や検査方法自体は、通常
の表面検査方法と同様に行える。

【００１２】この発明では、撮像手段で撮影する被検査
物の表面を照明する手段として、拡散反射性を有する球
内面で反射された光を用いる。拡散反射性を有する球内
面とは、この球内面に光を照射したときに、反射性に優
れ、しかも、その反射光があらゆる方向に一様に拡散す
る特性を示すような反射面である。完全な拡散反射を理
想拡散反射あるいは均等拡散反射などと称するが、この
発明では、このような完全な拡散反射が行えなくても、
実用上、ほぼ均等な反射光が得られる程度の拡散反射性
を備えていれば十分である。このような球内面は、金属
やガラスなどからなる球体もしくは半球体の内面に、反
射率おび拡散性の高い白色塗膜その他の膜を形成するこ
とによって作製できる。具体的には、従来各種の光学分
野で利用されている積分球の内面が、上記のような性質
を備えたものとして好ましい。積分球の具体的な構造
は、通常の各種光学機器で利用されている積分球と同様
のものでよい。なお、この発明では、通常の積分球のよ
うな、ほぼ完全な球面すなわち全球面は必要なく、約半
球程度の球内面があれば十分である。

【００１３】この球内面の中心付近に、被検査物を配置
した状態で、球内面に光源からの光を照射し、球内面で
反射された光を被検査物の表面に照射して、被検査物の
表面を照明する。照明光の明るさや光源の種類は、撮像
手段の特性や検出目的などを考慮して、自由に設定する
ことができる。

【００１４】球内面に光を照射する光源として、リング
状光源を用いると、均一な照明を効率良く作りだすこと
ができる。リング状光源は、前記球内面と対向して配置
され、球内面と同心方向から、一定幅の円環面が発光し
て光を照射する。リング状光源を構成するには、小さな
発光源を密接させてリング状に配置しておいてもよい
が、ひとつの発光源の光を、多数の光ファイバの一端に
導き、この多数の光ファイバの他端をリング状に配置し
ておけば、光ファイバの端面が集まって構成された円環
面を発光させることができる。

【００１５】

【作用】前記のような拡散反射性を有する球内面に光を
照射すると、球内面の内部空間に、あらゆる方向の光が
一様に照射されることになる。この球内面の中心付近に
被検査物の表面を配置しておけば、被検査物の表面に
は、球内面からの反射光が、あらゆる角度方向から一様
に照射されることになる。

【００１６】被検査物の表面に、あらゆる角度方向から
一様な光が照射されれば、表面に微細な凹凸があって
も、この凹凸の側面には何れかの方向からくる光が照射
され、その反射光が撮像手段に捉えられることになる。
すなわち、凹凸の全ての個所で、照明光がほぼ一様な反
射を生じ、撮像手段で得られる画像には、被検査物の表
面凹凸による影が生じず、表面全体が一様な明るさの面
として捉えられる。

【００１７】これに対し、被検査物の表面に生じた傷や
クラックなどは、前記表面の凹凸に比べれば、はるかに
深く大きなものなので、球内面からの反射光で照明して
も、明瞭な影を生じたり、表面とは明らかに異なる反射
状態を示すことになる。

【００１８】その結果、撮像手段で得られた画像には、
被検査物の表面に生じた傷やクラックなどの検出対象物
のみが、明確に浮き出た状態で表れることになり、表面
検査が非常に行い易くなるのである。

【００１９】上記作用から判るように、被検査物の表面
のうち、表面自体の一様な凹凸のように検出しなくても
よい部分の凹凸形状と、傷やクラックなどの検出対象と
なる部分の凹凸形状との、深さや大きさなどの違いによ
って、照明強度や撮像手段の解像度を適当に設定すれ
ば、被検査物の表面性状や検査の目的、要求精度などの
条件に合わせて、目的とする検出対象のみを画像に取り
出すことができるのである。

【００２０】

【実施例】ついで、この発明の実施例を図面を参照しな
がら、以下に説明する。

【００２１】図１は、検査装置の概略構造を示してい
る。被検査物１０はアライメントテーブル２０の上に配
置されている。アライメントテーブル２０は、上下左右
に移動したり水平旋回したり傾斜したりして、被検査物
１０を検査に最適な位置に配置できるような移動機構を
備えている。アライメントテーブル２０の上方に、撮像
手段となるカメラ３０が配置されている。カメラ３０
は、画像の表示装置や解析装置、記録装置などにケーブ
ルで接続されているが、これらの構造は従来の表面検査
装置と同様であるので、図示を省略している。

【００２２】カメラ３０の先端周囲に、ほぼ半球状の積
分球４０が配置されている。積分球４０の球面中心が、
カメラ３０の丁度真下すなわち撮影方向の延長上にな
り、積分球４０の球面中心あるいはそれよりも少し下方
に、被検査物１０の検査表面が配置されるようになって
いる。

【００２３】積分球４０の下方には、アライメントテー
ブル２０を囲んで、リング状光源５０が設置されてい
る。リング状光源５０は、二重円筒状の合成樹脂などか
らなるライトガイド５２の間に、多数の光ファイバ５４
が装着され、光ファイバ５４の端面が、円環状に揃えて
配置されている。光ファイバ５４は、照明灯などを備え
た光源装置５６まで延長され、光ファイバ５４の他端に
照明光が取り込めるようになっている。

【００２４】光ファイバ５４に導入された光は、ライト
ガイド５２の上端から、リング状に上方に向けて照射さ
れる。照射された光は、積分球４０の内面で反射する。
積分球４０で反射した光は、被検査物１０の表面に、積
分球４０の全内面方向から照射される。すなわち、被検
査物１０には、その表面側で、あらゆる方向からくる光
が照射されることになる。

【００２５】図２は、被検査物１０の表面における光の
照射状態を表している。表面の微細な凹凸１２には、様
々な方向からくる光の何れかが照射されるので、全ての
側面および底面まで光が到達し、影になるような部分は
生じない。しかし、クラック１４のように、狭く深い凹
部分の奥までは光が届き難いので、被検査物１０の表面
の凹凸１２とは明らかに光の照射条件あるいは反射条件
が異なることになる。

【００２６】カメラ３０では、上記のような照明状態に
ある被検査物１０の表面を撮影するので、撮影された画
像には、ほぼ一様に照明されている微細な凹凸１２は、
ほとんど個々の凹凸が判らない一様に明るい面として写
るが、クラック１４は、光が到達しない暗い部分となっ
て、周囲の凹凸とは全く異なる影像として、明瞭に写し
出されることになる。なお、被検査物１０の表面に存在
する微細な凹凸１２の大きさ、および、検査しようとす
るクラック１４などの検査対象の大きさに合わせて、照
明の強さやカメラ３０の解像度などを調整すれば、微細
な凹凸１２が写らず、クラック１４などの検出対象のみ
が明瞭に捉えられた画像を得ることは容易である。

【００２７】

【発明の効果】以上に述べた、この発明にかかる表面検
査方法によれば、被検査物の表面に、拡散反射性を有す
る球内面で反射された光、すなわち、様々な方向から均
一に照射される光を当てて照明することにより、被検査
物の表面に存在する微細な凹凸の影響を無くすことがで
き、目的とするクラックなどの検出対象のみを、明確に
撮像手段で捉えることが可能になる。

【００２８】その結果、被検査物が、その加工上あるい
は機能上の制約などによって、表面に微細な凹凸が形成
されたものであっても、その表面に生じた傷やクラック
などの欠陥を、確実に検出することができ、この種の被
検査物に対する表面検査の精度あるいは信頼性の向上に
大きく貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す表面検査装置の概略構成
図

【図２】被検査物表面における照明状態の説明図

【符号の説明】

１０ 被検査物 ３０ カメラ（撮像手段） ４０ 積分球 ５０ リング状光源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物の表面を撮像手段で撮影し、得
   られた画像から被検査物の表面状態を検査する方法にお
   いて、被検査物の表面を、拡散反射性を有する球内面で
   反射された光で照明することを特徴とする表面検査方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１の方法において、球内面に対し
   て、リング状光源から光を照射して反射させる表面検査
   方法。