JP2001349716A - Surface irregularity inspection method and device - Google Patents

Surface irregularity inspection method and device

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JP2001349716A
JP2001349716A JP2000170284A JP2000170284A JP2001349716A JP 2001349716 A JP2001349716 A JP 2001349716A JP 2000170284 A JP2000170284 A JP 2000170284A JP 2000170284 A JP2000170284 A JP 2000170284A JP 2001349716 A JP2001349716 A JP 2001349716A
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JP
Japan
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light
dark
boundary
motion detection
unevenness
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Application number
JP2000170284A
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Japanese (ja)
Inventor
Ichiro Washisaki
一郎 鷲崎
Akira Ishii
明 石井
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Nikon Corp
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Nikon Corp
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect irregularities on the surface of an object surely with a simple formation. SOLUTION: Illumination is executed on the surface of a test body 1 from a lattice-shaped illumination device 2 in the state where the border 6 between a bright part 4 and a dark part 5 is clear. A sensor 3 includes a movement- detecting solid-state image pick up device and picks up the periphery image of a part where the border 6 passes on the surface of the test body 1. If a irregularity defect 7 exists, brightness inversion parts 8, 9 are generated when the border 6 passes. The movement-detecting solid-state image pick up device in the sensor 3 picks up the images in each frame by pixels arranged matrically and detects the movement based on the difference of the images between the frames. Since the brightness inversion parts 8, 9 are generated when the border 6 passes on the irregularity defect 7 on the surface of the test body 1, the irregularity defect 7 can be determined easily as the movement of the images.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種物体表面の凹
凸を光学的に検査する表面凹凸検査方法および装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface unevenness inspection method and apparatus for optically inspecting the unevenness of various object surfaces.

【0002】[0002]

【従来の技術】各種工業製品では、滑らかな表面に微小
な凹凸が形成されていても、外観不良としてそのまま出
荷することを防ぐようにしている。凹凸欠陥は、たとえ
ば画像処理などを利用して自動的に検出するなどの自動
化も進められているけれども、微妙な表面凹凸欠陥につ
いては、熟練した検査員が目視検査を行わなければ判ら
ないことも多い。
2. Description of the Related Art In various industrial products, even if minute irregularities are formed on a smooth surface, it is prevented from being shipped as it is as a poor appearance. Although unevenness defects are being automated, for example, by automatically detecting them by using image processing, etc., it is sometimes difficult to find out about delicate surface unevenness defects if a skilled inspector does a visual inspection. Many.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】滑らかな物体の表面に
生じている微小な表面凹凸欠陥などは、熟練した検査員
であっても発見することは困難である。しかも、大量生
産される製品を肉眼で検査し続けていると、疲労から注
意力が低下し、時間経過とともに見落としなどの可能性
が高くなってしまう。
It is difficult for even a skilled inspector to find minute surface irregularities and the like on the surface of a smooth object. In addition, if a mass-produced product is continuously inspected with the naked eye, attention is reduced due to fatigue, and the possibility of oversight is increased with the passage of time.

【0004】本発明の目的は、微小な表面凹凸欠陥など
も確実に検出することができる表面凹凸検査方法および
装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for inspecting surface irregularities which can reliably detect even minute surface irregularities and the like.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、物体表面の凹
凸を検査する方法であって、外観的には滑らかな物体表
面を、明暗の境界が生じるように照明し、該境界を、該
物体表面に対して移動させ、移動中の該境界近傍を動き
検出用固体撮像装置で撮像し、該動き検出用固体撮像装
置で動きが検出されるとき、表面凹凸が存在していると
判断することを特徴とする表面凹凸検査方法である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method for inspecting irregularities on the surface of an object, which comprises illuminating an externally smooth surface of the object so as to form a boundary between light and dark, and illuminating the boundary. The object is moved with respect to the surface of the object, and an image of the vicinity of the moving boundary is captured by the solid-state imaging device for motion detection. This is a method for inspecting surface irregularities.

【0006】本発明に従えば、外観的に滑らかな物体表
面を明暗の境界が生じるように照明する。この明暗の境
界または近傍を物体表面に対して移動させると、凹凸の
部分で明暗が反転する現象が生じるので、動き検出用固
体撮像装置で撮像すると、反転する明暗の部分が動きと
して検出され、凹凸が存在していると確実に判断するこ
とができる。
According to the present invention, an object surface that is smooth in appearance is illuminated so that a boundary between light and dark occurs. When the boundary between light and dark is moved with respect to the surface of the object, a phenomenon occurs in which light and dark are reversed in the uneven portion, and when an image is captured by a solid-state imaging device for motion detection, the light and dark reversed is detected as motion. It can be reliably determined that the unevenness exists.

【0007】また本発明で前記物体が透明であるとき、
裏面側を遮光することを特徴とする。
In the present invention, when the object is transparent,
It is characterized in that the back side is shielded from light.

【0008】本発明に従えば、透明な物体の裏面側を遮
光して、表面に明暗の境界が生じるように照明し、裏面
側の光の影響を受けずに表面の凹凸に対応する動きを検
出することができる。
According to the present invention, the back side of a transparent object is shielded from light and illuminated so that a light-dark boundary is formed on the front side, and the movement corresponding to the unevenness on the front side is not affected by the light on the back side. Can be detected.

【0009】さらに本発明は、物体の表面の凹凸を検査
する装置であって、物体の表面に、明暗の境界が生じる
ように照明する照明装置と、照明装置によって照明され
る部分を、該物体の表面に対して相対的に移動させる移
動装置と、複数の画素がマトリクス状に配列され、各フ
レーム毎の画像出力とともに、フレーム間での輝度差に
基づいて動き検出が可能で、該物体表面の明暗近傍を撮
像する動き検出撮像装置と、動き検出用固体撮像装置か
らの出力が入力され、動き検出用固体撮像装置によって
動きが検出されるとき、物体表面に凹凸が存在している
と判断する画像処理装置とを含むことを特徴とする表面
凹凸検査装置である。
Further, the present invention relates to an apparatus for inspecting irregularities on the surface of an object, which illuminates the surface of the object so that a boundary between light and dark is generated, and a part illuminated by the illuminating apparatus. A moving device that moves relatively to the surface of the object, a plurality of pixels are arranged in a matrix, and together with an image output for each frame, motion detection is possible based on a luminance difference between the frames, When an output from the motion detection imaging device that captures the light and dark areas of the camera and an output from the motion detection solid-state imaging device is input and motion is detected by the motion detection solid-state imaging device, it is determined that the object surface has irregularities. A surface unevenness inspection apparatus characterized by including an image processing apparatus.

【0010】本発明に従えば、表面凹凸検査装置は、照
明装置と、移動装置と、動き検出用固体撮像装置と、画
像処理装置とを含む。照明装置は、物体の表面に明暗の
境界が生じるように照明を行う。移動装置は、照明装置
によって照明される部分を物体の表面に対して相対的に
移動させる。すなわち、照明側を移動させるか、物体側
を移動させるか、あるいは両方を移動させて、物体の表
面に対して明暗の境界を動かす。明暗の境界または近傍
が表面の凹凸の部分を通過すれば、表面の凹凸を反映し
て明暗の境界または近傍が部分的に崩れて反転する。動
き検出用固体撮像装置は、複数の画素がマトリクス状に
配列され、各フレーム毎の画像出力とともにフレーム間
での動きを検出し、出力することができる。明暗の反転
部分の出現は、動き検出用固体撮像装置によって動きと
して容易に検出することができる。動き検出用固体撮像
装置からの出力が入力される画像処理装置は、動きが検
出されると、物体の表面に凹凸が存在すると判断するこ
とができる。
According to the present invention, the surface unevenness inspection device includes an illumination device, a moving device, a solid-state imaging device for motion detection, and an image processing device. The illuminator illuminates the surface of the object such that a boundary between light and dark occurs. The moving device moves a portion illuminated by the lighting device relative to a surface of the object. That is, by moving the illumination side, moving the object side, or both, the light-dark boundary is moved with respect to the surface of the object. When the boundary between light and dark passes through the uneven portion on the surface, the boundary or near light and dark is partially distorted and inverted, reflecting the unevenness on the surface. The solid-state imaging device for motion detection has a plurality of pixels arranged in a matrix, and is capable of detecting and outputting motion between frames together with image output for each frame. The appearance of the light-dark reversal part can be easily detected as motion by the motion detection solid-state imaging device. The image processing device to which the output from the motion detection solid-state imaging device is input can determine that the surface of the object has irregularities when the motion is detected.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態と
しての表面凹凸検査のための基本的構成と、表面凹凸検
出が可能な原理とを示す。図1(a)は、表面凹凸検査
のための基本的構成を示し、図1(b)は凹凸近傍の画
像を示し、図1(c)は動きとして検出される画像を示
す。図1(a)に示すように、検体1の表面から凹凸を
検出するための基本的な構成としては、格子状照明装置
2と、動き検出用固体撮像装置を備えるセンサ3とから
成る。検体1は、たとえば液晶表示装置に偏光板として
用いるような光学用途フィルムであり、表面には微小な
凹凸も存在しないことが望まれる。格子状照明装置2
は、検体1の表面に明部と暗部との境界が明瞭となるよ
うな照明を行う。センサ3が備える動き検出用固体撮像
装置は、たとえば特開平10−313426号公報に開
示されているように、撮像結果をアナログの画像信号
と、動き検出結果としてのデジタルの動体信号とで出力
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a basic configuration for surface unevenness inspection as one embodiment of the present invention, and a principle capable of detecting surface unevenness. FIG. 1A shows a basic configuration for surface unevenness inspection, FIG. 1B shows an image near unevenness, and FIG. 1C shows an image detected as a motion. As shown in FIG. 1A, a basic configuration for detecting unevenness from the surface of a specimen 1 includes a grid-like illumination device 2 and a sensor 3 including a solid-state imaging device for motion detection. The specimen 1 is, for example, a film for optical use used as a polarizing plate in a liquid crystal display device, and it is desired that there is no minute unevenness on the surface. Lattice lighting device 2
Performs illumination such that a boundary between a bright part and a dark part becomes clear on the surface of the specimen 1. The solid-state imaging device for motion detection included in the sensor 3 outputs an imaging result as an analog image signal and a digital moving object signal as a motion detection result, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-313426. .

【0012】図1(b)は、センサ3の動き検出用固体
撮像装置からのアナログ画像信号中に現れる凹凸欠陥部
の画像の例を示す。センサ3が撮像する画像中には、図
1(a)の格子状照明装置2による明部4と暗部5との
境界6が明瞭な照明が行われる。この明部4と暗部5と
の境界6は、検体1の表面を移動する。検体1の表面に
凹凸欠陥7が存在し、凹凸欠陥7の部分に明部4と暗部
5との境界6が移動すると、凹凸欠陥7にかかる部分
に、明暗反転部8,9が生じる。明暗反転部8は、境界
6よりも明部4側に生じ、明部4に比べて暗い画像とな
る。明暗反転部9は、境界6よりも暗部5側に生じ、周
囲の暗部5よりも明度が高くなる。明暗反転部8,9
は、明部4と暗部5との境界6が凹凸欠陥7の位置まで
移動しなければ発生しないので、明暗反転部8,9が発
生する状態と、発生していない状態とを比較すれば、図
1(c)に示すような動き検出部10が得られる。セン
サ3に含まれる動き検出用固体撮像装置は、後述するよ
うに、1チップの半導体集積回路上で、画像としての撮
像をフレーム周期で行い、フレーム間の画像の差から図
1(c)に示すような動き検出部10を得ることができ
る。
FIG. 1B shows an example of an image of a concave / convex defect portion appearing in an analog image signal from a solid state imaging device for detecting the movement of the sensor 3. In the image captured by the sensor 3, illumination is performed in which the boundary 6 between the bright part 4 and the dark part 5 is clear by the lattice illumination device 2 of FIG. The boundary 6 between the light part 4 and the dark part 5 moves on the surface of the specimen 1. When the unevenness defect 7 exists on the surface of the sample 1 and the boundary 6 between the light part 4 and the dark part 5 moves to the part of the unevenness defect 7, light-dark reversal parts 8 and 9 are generated in the part related to the unevenness defect 7. The light-dark reversal portion 8 occurs on the light portion 4 side of the boundary 6 and becomes an image darker than the light portion 4. The light-dark reversal portion 9 occurs on the dark portion 5 side of the boundary 6 and has higher brightness than the surrounding dark portion 5. Light / dark reversal parts 8, 9
Does not occur unless the boundary 6 between the light part 4 and the dark part 5 moves to the position of the concave / convex defect 7, so that the state where the light-dark reversal parts 8 and 9 are generated and the state where they are not generated are compared. A motion detection unit 10 as shown in FIG. 1C is obtained. As will be described later, the motion detection solid-state imaging device included in the sensor 3 captures an image as a frame on a one-chip semiconductor integrated circuit at a frame cycle, and FIG. The motion detector 10 as shown can be obtained.

【0013】本実施形態で検出可能な物体表面の凹凸に
は、数μmの微小な凹みまたは突出を含み、径が数10
μmのクレータ状、プラミッド状あるいは円形や筋状の
形状を有する。このような微小な凹凸は、肉眼で検出す
ることは非常に困難であるけれども、各種フィルムやシ
ート、板ガラス、あるいは自動車の車体などの塗装など
では、外観の品質を損なったり、光学的特性を損なうた
めに、確実に検出して対策を施すことが重要である。
The irregularities on the surface of the object which can be detected in the present embodiment include minute dents or protrusions of several μm, and have a diameter of several tens.
It has a crater-like, pyramid-like, circular or streak-like shape of μm. Such fine irregularities are very difficult to detect with the naked eye, but in the case of coating various films and sheets, plate glass, or the body of an automobile, etc., the appearance quality is impaired or the optical characteristics are impaired. Therefore, it is important to reliably detect and take measures.

【0014】図2は、図1に示すような格子状照明装置
2による照明の例を(a)に示し、(b)では、他の照
明で同等の効果が得られる例を示す。格子状照明装置2
は、面光源の表面に、光の透過する部分と遮光する部分
とを有する格子状のシートを貼付けて形成することがで
きる。図2(b)に示すような照明は、蛍光管、伝送ラ
イト、光ファイバライン照明など、線状の光源を利用し
て行うことができる。伝送ライトは、光を透過する物質
の棒材の両端または一端に光源を配置し、端面から導入
した光を側面から取出して線状の光源として利用するこ
とができる。光ファイバライン照明は、多数の光ファイ
バを用い、一端側は共通に光源からの光を導き、他端側
を線状に並べて、線状の光源として利用する。なお、明
部4と暗部5との境界6は、必ずしも直線でなくてもよ
く、明部4と暗部5との違いが明瞭であればよい。ただ
し、図1(b)に示すように、明部4と暗部5との境界
6が明瞭であっても、アナログ画像でのコントラストは
小さく、実際にアナログ画像から明暗反転部8,9を検
出して、凹凸欠陥7が存在していると判断することは困
難である。明部4と暗部5との境界6を相対的に移動さ
せて、凹凸欠陥7の部分を通過させると、直線的であっ
た照明のエッジである境界6の部分が崩れ、明部4内に
暗部として明暗反転部8が生じ、暗部5内に明部として
の明暗反転部9が生じる。境界6が直線的な照明エッジ
部となっているときでも、凹凸欠陥7の凹凸の深さと高
さおよび傾斜角度と欠陥のサイズによって、明暗反転部
8,9の崩れ度合いと明暗の輝度レベルとは異なってく
る。照明エッジ部である境界6の通過の前後で凹凸欠陥
7を撮像した画像について差分処理と2値化処理とを行
うと、崩れた映像のみが抽出され、図1(c)のような
動き検出部10が得られる。
FIGS. 2A and 2B show an example of illumination by the grid illumination device 2 as shown in FIG. 1, and FIG. 2B shows an example in which the same effect can be obtained with other illuminations. Lattice lighting device 2
Can be formed by attaching a grid-like sheet having a light transmitting portion and a light blocking portion to the surface of a surface light source. Illumination as shown in FIG. 2B can be performed using a linear light source such as a fluorescent tube, a transmission light, or an optical fiber line illumination. In the transmission light, light sources are arranged at both ends or one end of a rod made of a material that transmits light, and light introduced from an end face is extracted from a side face and can be used as a linear light source. The optical fiber line illumination uses a large number of optical fibers, and one end guides light from a light source in common, and the other end is linearly arranged and used as a linear light source. The boundary 6 between the light part 4 and the dark part 5 does not necessarily have to be a straight line, and it is sufficient that the difference between the light part 4 and the dark part 5 is clear. However, as shown in FIG. 1B, even if the boundary 6 between the light part 4 and the dark part 5 is clear, the contrast in the analog image is small, and the light-dark reversal parts 8 and 9 are actually detected from the analog image. Therefore, it is difficult to determine that the unevenness defect 7 exists. When the boundary 6 between the bright part 4 and the dark part 5 is relatively moved to pass through the part of the unevenness defect 7, the part of the boundary 6 which is the linear edge of the illumination collapses, and A light-dark reversal part 8 is generated as a dark part, and a light-dark reversal part 9 is generated in the dark part 5 as a light part. Even when the boundary 6 is a linear illumination edge, depending on the depth and height of the unevenness of the unevenness defect 7 and the inclination angle and the size of the defect, the degree of collapse of the light-dark reversal portions 8 and 9 and the brightness level of light and dark are determined. Will be different. When difference processing and binarization processing are performed on an image obtained by capturing the unevenness defect 7 before and after passing through the boundary 6 which is an illumination edge portion, only a broken image is extracted, and motion detection as shown in FIG. The part 10 is obtained.

【0015】凹凸欠陥7の検出は、明部4や暗部5では
行うことができない。明部4では、凹凸欠陥7が微小で
あれば、これによる光の散乱が小さすぎて、輝度の変化
量として検出することができなくなってしまう。暗部5
でも、光の散乱が小さすぎて、輝度の変化量として検出
することができない。明部4と暗部5との境界6での
み、エッジ部分が崩れて明暗反転部8,9が生じるの
で、明部4と暗部5との境界6を移動させるときの動き
として凹凸欠陥7を検出することができる。
The detection of the unevenness defect 7 cannot be performed in the bright part 4 or the dark part 5. In the bright portion 4, if the unevenness defect 7 is minute, the scattering of light due to this is too small to be detected as a change in luminance. Dark part 5
However, light scattering is too small to detect as a change in luminance. Only at the boundary 6 between the light part 4 and the dark part 5, the edge part is broken and the light-dark reversal parts 8 and 9 are generated. Therefore, the unevenness defect 7 is detected as a movement when the boundary 6 between the light part 4 and the dark part 5 is moved. can do.

【0016】図3は、図1に示す凹凸検出の基本構成に
基づいて、凹凸検査を自動的に行う表面検査装置11の
概略的な電気的構成を示す。センサ3には、パルス発生
回路12から、タイミングパルスが与えられ、光学系1
3を介して検体1の表面の撮像を行う。センサ3から
は、撮像した画像をアナログ信号で表す画像信号と、画
像間の動きの検出結果をデジタル信号として表す動体信
号とが出力される。画像信号および動体信号は、画像処
理回路14に与えられる。画像処理回路14からは、検
査結果を表す画像が、ディスプレイ15などに出力され
る。画像処理回路14からの出力では、動体信号に基づ
いて、表面凹凸に対応する位置についてマークなどを追
加した表面画像の表示などが行われる。
FIG. 3 shows a schematic electrical configuration of a surface inspection apparatus 11 for automatically performing an unevenness inspection based on the basic configuration of unevenness detection shown in FIG. The sensor 3 is provided with a timing pulse from the pulse generation circuit 12 to
An image of the surface of the sample 1 is taken via the device 3. The sensor 3 outputs an image signal representing a captured image as an analog signal and a moving object signal representing a detection result of movement between images as a digital signal. The image signal and the moving object signal are provided to the image processing circuit 14. From the image processing circuit 14, an image representing the inspection result is output to the display 15 or the like. The output from the image processing circuit 14 displays a surface image in which a mark or the like is added at a position corresponding to the surface unevenness based on the moving object signal.

【0017】図4は、図1のセンサ3に用いられている
動き検出用固体撮像装置20の概略的な電気的構成を示
す。図4(a)は全体構成を示し、図4(b)は画素単
位の構成を示す。図4(a)に示すように、動き検出用
固体撮像装置20は、1チップの半導体集積回路として
形成され、画素アレイ21、ビデオ回路22、水平走査
回路23、垂直走査回路24、動体検出回路25および
レジスタ/シフトレジスタ26を含む。図4(b)に示
すように単位画素には、埋込みフォトダイオード(以
下、Buried Photodiodeから「BPD」と略称する)3
0と、読出し用トランジスタとして動作する接合型電界
効果トランジスタ(以下、「J FET」と略称する)
31、3つのMOS FET32,33,34が含まれ
る。図4(b)に示すような単位画素は、図4(a)に
示す画素アレイ21に、たとえば256画素×256画
素の2次元アレイ状に配列され、垂直走査回路24およ
び水平走査回路23によって、XYアドレス方式で駆動
される。
FIG. 4 shows a schematic electrical configuration of the motion detecting solid-state imaging device 20 used in the sensor 3 of FIG. FIG. 4A shows the overall configuration, and FIG. 4B shows the configuration in pixel units. As shown in FIG. 4A, the solid-state imaging device 20 for motion detection is formed as a one-chip semiconductor integrated circuit, and includes a pixel array 21, a video circuit 22, a horizontal scanning circuit 23, a vertical scanning circuit 24, and a moving object detection circuit. 25 and a register / shift register 26. As shown in FIG. 4B, an embedded photodiode (hereinafter abbreviated as “BPD” from Buried Photodiode) 3 is provided in the unit pixel.
0 and a junction field effect transistor (hereinafter abbreviated as “JFET”) that operates as a readout transistor
31, three MOS FETs 32, 33 and 34 are included. The unit pixels as shown in FIG. 4B are arranged in a two-dimensional array of, for example, 256 pixels × 256 pixels in a pixel array 21 as shown in FIG. , XY address system.

【0018】入射光は、BPD30に入射される。BP
D30内では、入射光に応じて正孔が生成され、蓄積す
る。この正孔は、転送ゲートとなるMOS FET33
を介してJ FET31のゲート領域に転送され、J
FET31のソースフォロア動作によって、行選択用の
MOS FET32を介して垂直読出し線に出力され
る。ここで、J FET31のゲートに転送された信号
電荷は、リセットゲートとなるMOS FET34によ
って排出されてリセットされるまで、J FET31の
ゲートで保持されているので、このような信号の読出し
は非破壊読出しとなり、このゲートをフレームメモリと
して利用することができる。この間、BPD30では新
たな入射光に応じる信号電荷が生成されて蓄積されるの
で、1つの単位画素内で連続した2フレーム分の信号が
保持されることになる。
The incident light is incident on the BPD 30. BP
In D30, holes are generated and accumulated according to the incident light. This hole is used for the MOS FET 33 serving as a transfer gate.
Is transferred to the gate region of JFET 31 through
By the source follower operation of the FET 31, the data is output to the vertical read line via the row selection MOS FET 32. Here, the signal charge transferred to the gate of the JFET 31 is held by the gate of the JFET 31 until it is discharged and reset by the MOS FET 34 serving as a reset gate. Reading is performed, and this gate can be used as a frame memory. During this time, the BPD 30 generates and accumulates signal charges corresponding to new incident light, so that two consecutive frames of signals are held in one unit pixel.

【0019】画素アレイ21から垂直読出し線に出力さ
れた信号は、ビデオ回路22と動体検出回路25とに入
力され、列毎に処理される。ここで、各単位画素から
は、 1フレーム前に対応した信号出力 リセット後の暗出力 現在のフレームに対応した信号出力 が順番に出力される。動体検出回路25では、とと
の出力を取込み、差分処理と閾値処理による2値化を施
す。この結果、連続した2フレーム間の輝度差が或る値
を超える「動き」は全て検出されることになる。結果
は、レジスタ/シフトレジスタ26のレジスタ部分に格
納され、水平転送期間にシリアルデジタル信号として外
部に出力される。
The signal output from the pixel array 21 to the vertical readout line is input to the video circuit 22 and the moving object detection circuit 25, and processed for each column. Here, from each unit pixel, a signal output corresponding to one frame before, a dark output after reset, and a signal output corresponding to the current frame are sequentially output. The moving object detection circuit 25 takes in the outputs of the above and performs binarization by difference processing and threshold processing. As a result, all "motion" in which the luminance difference between two consecutive frames exceeds a certain value is detected. The result is stored in the register portion of the register / shift register 26, and is output to the outside as a serial digital signal during the horizontal transfer period.

【0020】ビデオ回路22では、相関二重サンプリン
グによって、画像信号を生成する。すなわち、前述の
ととの画素出力を取込み、差分処理を行う。一般に、
画素アレイ21のような構成では、画素毎の特性の違い
に基づき、いわゆるkTCノイズのようなリセットノイ
ズや1/fノイズが発生する。また、J−FET31を
用いているので、その閾値のばらつきで、固定パターン
ノイズなどが生じやすい。相関二重サンプリングを行う
ことによって、これらのノイズの影響を抑制し、高画質
の画像信号を得ることができる。
The video circuit 22 generates an image signal by correlated double sampling. That is, the pixel output from the above is taken in and the difference processing is performed. In general,
In a configuration like the pixel array 21, reset noise or 1 / f noise such as so-called kTC noise is generated based on a difference in characteristics of each pixel. Further, since the J-FET 31 is used, fixed pattern noise or the like is likely to occur due to the variation in the threshold value. By performing correlated double sampling, the effects of these noises can be suppressed, and a high-quality image signal can be obtained.

【0021】なお、動き検出用固体撮像装置20につい
ては、前述のように特開平10−313426号公報な
どに詳細な技術的内容が開示されている。動き検出用固
体撮像装置20では、同一の半導体チップ上に差分処理
と2値化処理とを行うための構成が内蔵されているの
で、一般的な画像処理では必要となるこれらの処理を本
実施形態の画像処理回路14では行う必要がなく、構成
を簡略化してコスト低減を図ることができる。
The detailed technical contents of the solid-state imaging device 20 for motion detection are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-313426 as described above. Since the solid-state imaging device 20 for motion detection has a built-in configuration for performing the difference processing and the binarization processing on the same semiconductor chip, these processings necessary for general image processing are performed in this embodiment. This is not necessary in the image processing circuit 14 of the embodiment, and the configuration can be simplified and the cost can be reduced.

【0022】図5は、透明な光学用途のフィルムやシー
トなどの、透明な検体41について表面の凹凸検査を行
う構成を示す。図1に示す構成に対応する部分には同一
の参照符を付し、重複する説明を省略する。本実施形態
では、透明な検体41で、裏面側の光がセンサ3に入射
する影響を除外するために、検体41の裏面側に黒色系
の遮光板42を配置する。検体41は、ロール43から
連続的に繰出され、固定した格子状照明装置2やセンサ
3によって表面の凹凸の検査が行われる。すなわち、検
体41側が格子状照明装置2から照射される明部と暗部
との境界部分に対して移動し、表面の凹凸が境界を横切
れば、境界の形が崩れて明暗が反転することによって、
センサ3で動きとして検出され、凹凸が存在していると
判断することができる。図5に示すようなシート状の検
体41は、たとえば液晶、プラズマディスプレイパネル
(PDP)、プロジェクションテレビ(PJTV)等に
フィルムやシートとして用いられ、単層または多層構造
で、表面にも光特性を有する処理が施されている。
FIG. 5 shows a configuration for performing a surface irregularity inspection on a transparent specimen 41 such as a transparent optical film or sheet. Components corresponding to those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. In the present embodiment, a black light-blocking plate 42 is arranged on the rear surface of the transparent sample 41 on the rear surface of the sample 41 in order to exclude the influence of light on the rear surface of the transparent sample 41 being incident on the sensor 3. The sample 41 is continuously fed from the roll 43, and the surface of the sample 41 is inspected for irregularities by the fixed grid-like illumination device 2 and the sensor 3. In other words, the specimen 41 moves with respect to the boundary between the bright part and the dark part illuminated from the lattice illumination device 2, and if the unevenness of the surface crosses the boundary, the shape of the boundary is broken and the brightness is reversed,
The movement is detected by the sensor 3, and it can be determined that the unevenness exists. 5 is used as a film or a sheet in a liquid crystal, a plasma display panel (PDP), a projection television (PJTV), or the like, has a single-layer or multilayer structure, and has an optical characteristic on the surface. Has been applied.

【0023】したがって、これらに生じ得る欠陥の種類
は多く、目に付く欠陥は全て不良となる。これらの欠陥
を自動的に検出するために多くの欠陥検査装置が開発さ
れ、自動化されている。しかしながら、微小な凹凸の検
査については、ほとんど実用化されていない。本実施形
態によれば、格子状照明装置2や汎用の蛍光灯などのラ
イン状照明装置で、微小な表面凹凸でも容易かつ確実に
検出することができる。また、照射の明るさや撮像の角
度や配置、検体の少々のばたつきやうねり、あるいはピ
ントのずれなどは、或る程度許容して、動きの検出があ
れば表面凹凸として検出することができる。したがっ
て、照明も汎用品を用いて行うことができ、センサ3を
含めた据付け精度も必要ないので、架台等の工事費も削
減することができる。また光学系の配置精度を精密に設
定する必要がなく、装置の振動にも影響を受けにくいの
で、信頼性や検出精度の向上と安定化を図ることができ
る。
Accordingly, there are many types of defects that can occur, and all noticeable defects are defective. Many defect inspection devices have been developed and automated to automatically detect these defects. However, inspection of minute irregularities has hardly been put to practical use. According to the present embodiment, even a minute surface unevenness can be easily and reliably detected by a linear illumination device such as the lattice illumination device 2 or a general-purpose fluorescent lamp. In addition, the brightness of irradiation, the angle and arrangement of imaging, slight fluttering and undulation of the specimen, or out of focus can be allowed to some extent, and if movement is detected, it can be detected as surface irregularities. Therefore, illumination can be performed using a general-purpose product, and installation accuracy including the sensor 3 is not required, so that the construction cost of the gantry and the like can be reduced. In addition, it is not necessary to precisely set the arrangement accuracy of the optical system, and it is hard to be affected by the vibration of the device. Therefore, it is possible to improve reliability and detection accuracy and stabilize.

【0024】また、本発明の考え方は、図4に示すよう
な光学用途のフィルムやシートばかりではなく、たとえ
ば自動車の車体の塗装の検査などを、組立ラインのコン
ベア上で移動している間に行う場合にも適用することが
できる。自動車の車体の塗装には、異物等による点や筋
状の盛上がり、塗装時の塗料弾きによる塗装抜け、塗装
の厚みむら、および塗装液垂れなどの欠陥が生じること
がある。これらの欠陥に対して、本発明を適用すれば、
容易にかつ確実に検査を行うことができる。製品の塗装
などの検査では、自動車の車体ばかりではなく、各種電
化製品や家具など、多くの種類の工業生産製品に適用す
ることができる。
The concept of the present invention is that not only films and sheets for optical use as shown in FIG. 4 but also inspections of, for example, the coating of automobile bodies are performed while moving on a conveyor of an assembly line. It can also be applied when performing. Defects such as spots and streaks bulging due to foreign matter and the like, coating omissions due to paint flipping during coating, uneven thickness of the coating, and coating liquid dripping may occur in the coating of an automobile body. By applying the present invention to these defects,
The inspection can be performed easily and reliably. Inspections such as painting of products can be applied to many kinds of industrial products such as various electric appliances and furniture as well as automobile bodies.

【0025】さらに、センサ3が欠陥を検出すれば、動
体信号を直接警報の発生のための信号として用いたり、
欠陥へのマーキングや欠陥情報管理に利用することもで
きる。
Further, if the sensor 3 detects a defect, the moving object signal is directly used as a signal for generating an alarm,
It can also be used for marking defects and managing defect information.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、物体表面
に凹凸が存在すると、表面を照明する明暗の境界が移動
するときに境界で明暗が部分的に反転するので、動き検
出用固体撮像装置で動きとして検出することができ、明
暗の検査を確実に行うことができる。肉眼では判りにく
いような微小な凹凸であっても、境界での明暗の反転と
して確実に検出することができるので、信頼性の高い検
査を行うことができる。
As described above, according to the present invention, when unevenness is present on the surface of an object, when the boundary between light and dark illuminating the surface moves, the light and dark are partially inverted at the boundary. The motion can be detected by the imaging device, and the inspection for light and dark can be reliably performed. Even small irregularities that are difficult to recognize with the naked eye can be reliably detected as inversion of light and dark at the boundary, so that a highly reliable inspection can be performed.

【0027】また本発明によれば、透明な物体の裏面側
を遮光して表面の凹凸の判断を行うので、裏面側の光の
影響を受けずに、確実な判断を行うことができる。
Also, according to the present invention, since the back side of a transparent object is shielded from light to determine the unevenness of the front side, a reliable judgment can be made without being affected by the light on the back side.

【0028】さらに本発明によれば、物体の表面に照明
装置から明暗の境界が生じるように照明を行い、移動装
置によって明暗の境界と物体の表面とを相対的に移動さ
せる。物体の表面に凹凸が存在すれば、明暗の境界が凹
凸の部分を通過する際に、部分的な明暗の反転が生じ
る。明暗の境界近傍は、動き検出用固体撮像装置で撮像
するので、部分的な明暗の反転が生じれば、動きとして
容易に検出することができる。画像処理装置は、動き検
出用固体撮像装置からの出力が入力されて、動きが検出
されるときに凹凸が存在すると判断するので、凹凸の存
在を確実に判断することができる。
Further, according to the present invention, the illumination is performed so that a light-dark boundary is formed on the surface of the object by the lighting device, and the light-dark boundary and the surface of the object are relatively moved by the moving device. If unevenness is present on the surface of the object, a partial inversion of light and dark occurs when the boundary between light and dark passes through the portion with unevenness. Since the vicinity of the boundary between light and dark is imaged by the solid-state imaging device for motion detection, if partial light / dark inversion occurs, it can be easily detected as motion. The image processing apparatus receives an output from the solid-state imaging device for motion detection and determines that there is unevenness when motion is detected, so that the presence of unevenness can be reliably determined.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の一形態で、表面凹凸を検査して
いる状態を示す簡略化した斜視図と、検査対象となる検
体1の表面のアナログ画像および動き検出結果に基づく
デジタル画像とを示す図である。
FIG. 1 is a simplified perspective view showing a state in which surface irregularities are inspected in one embodiment of the present invention, and an analog image of a surface of a specimen 1 to be inspected and a digital image based on a motion detection result. FIG.

【図2】本発明に用いることができる照明の例を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of illumination that can be used in the present invention.

【図3】図1のセンサ3に関連する電気的構成を示す簡
略化したブロック図である。
FIG. 3 is a simplified block diagram showing an electrical configuration related to the sensor 3 of FIG.

【図4】図1および図3のセンサ3に備えられる動き検
出用固体撮像装置20の等価回路図である。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the motion detection solid-state imaging device 20 provided in the sensor 3 of FIGS. 1 and 3;

【図5】本発明の実施の他の形態で、検体41の表面の
凹凸を連続的に検査する構成を示す簡略化した斜視図で
ある。
FIG. 5 is a simplified perspective view showing a configuration for continuously inspecting irregularities on the surface of a specimen 41 in another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,41 検体 2 格子状照明装置 3 センサ 4 明部 5 暗部 6 境界 7 凹凸欠陥 8,9 明暗反転部 10 動き検出部 11 表面検査装置 12 パルス発生回路 14 画像処理回路 20 動き検出用固体撮像装置 21 画素アレイ 25 動体検出回路 30 BPD Reference Signs List 1,41 sample 2 lattice-like illumination device 3 sensor 4 bright portion 5 dark portion 6 boundary 7 unevenness defect 8,9 light / dark inversion portion 10 motion detection portion 11 surface inspection device 12 pulse generation circuit 14 image processing circuit 20 motion detection solid-state imaging device 21 pixel array 25 moving object detection circuit 30 BPD

フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA49 BB01 BB13 BB15 BB22 CC02 CC11 DD02 DD03 DD11 FF01 FF08 GG18 HH06 HH12 JJ03 JJ08 JJ26 LL02 MM03 PP15 QQ01 QQ04 QQ13 QQ25 QQ34 SS07 SS09 SS13 UU05 UU07 2G051 AA32 AA41 AA42 AA89 AB07 AB10 BA20 BB07 BB17 BC06 CA03 CA04 DA06 EA08 EA11 EA14 ED07 Continued on the front page F-term (reference) 2F065 AA49 BB01 BB13 BB15 BB22 CC02 CC11 DD02 DD03 DD11 FF01 FF08 GG18 HH06 HH12 JJ03 JJ08 JJ26 LL02 MM03 PP15 QQ01 QQ04 QQ13 QQ25 QQ34 SS07 SS09 AUAA ABUA ABA ABA AB BB17 BC06 CA03 CA04 DA06 EA08 EA11 EA14 ED07

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 物体表面の凹凸を検査する方法であっ
て、 外観的には滑らかな物体表面を、明暗の境界が生じるよ
うに照明し、 該境界を、該物体表面に対して移動させ、 移動中の該境界近傍を動き検出用固体撮像装置で撮像
し、 該動き検出用固体撮像装置で動きが検出されるとき、表
面凹凸が存在していると判断することを特徴とする表面
凹凸検査方法。
1. A method for inspecting unevenness of an object surface, comprising illuminating an externally smooth object surface so as to generate a light-dark boundary, moving the boundary with respect to the object surface, A surface irregularity inspection, wherein an image of the vicinity of the boundary during movement is taken by a solid-state imaging device for motion detection, and when motion is detected by the solid-state imaging device for motion detection, it is determined that surface irregularities are present. Method.
【請求項2】 前記物体が透明であるとき、裏面側を遮
光することを特徴とする請求項1記載の表面凹凸検査方
法。
2. The method according to claim 1, wherein when the object is transparent, the back side is shielded from light.
【請求項3】 物体の表面の凹凸を検査する装置であっ
て、 物体の表面に、明暗の境界が生じるように照明する照明
装置と、 照明装置によって照明される部分を、該物体の表面に対
して相対的に移動させる移動装置と、 複数の画素がマトリクス状に配列され、各フレーム毎の
画像出力とともに、フレーム間での輝度差に基づいて動
き検出が可能で、該物体表面の明暗近傍を撮像する動き
検出撮像装置と、 動き検出用固体撮像装置からの出力が入力され、動き検
出用固体撮像装置によって動きが検出されるとき、物体
表面に凹凸が存在していると判断する画像処理装置とを
含むことを特徴とする表面凹凸検査装置。
3. An apparatus for inspecting irregularities on the surface of an object, comprising: an illuminating device for illuminating the surface of the object so that a boundary between light and dark is generated; and a part illuminated by the illuminating device, A moving device for relatively moving the object, a plurality of pixels are arranged in a matrix, and together with an image output for each frame, motion detection can be performed based on a luminance difference between the frames, and the vicinity of the object surface A motion detection imaging device that captures an image of an object, and an image processing that receives an output from the motion detection solid-state imaging device and determines that there is unevenness on the surface of the object when the motion is detected by the motion detection solid-state imaging device. And a device for inspecting surface irregularities.
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