JP2008170253A - 表面傷検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微細な傷の検査が可能となる表面傷検査装置を提供する。
【解決手段】表面が移動する物体Ｗからの反射光の画像により、前記表面の傷を検査する表面傷検査装置１０であって、光源１からの光を反射し、この一次反射光Ｌ１と一次反射光Ｌ１が物体Ｗに反射して戻ってくる二次反射光Ｌ２とが同じ光路をたどるようにし、二次反射光Ｌ２を透過させるハーフミラー２と、一次反射光Ｌ１と透過前の二次反射光Ｌ２との前記表面の移動方向Ｆの光幅Ｂを制限するスリット３とを備え、ハーフミラー２を透過した二次反射光Ｌ２を画像として用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面が移動する物体からの反射光の画像により、前記表面の傷を検査する表面傷検査装置に関する。

物体の表面の微細な傷の有無を検査するのに、この表面を移動させながら光源からの光を当てて、その反射光が傷の部分では異なる方向に反射されるのを利用し、この反射光の画像を用いて、前記表面の傷を検査する表面傷検査装置がある。

この場合、光源から発射される光の幅が大きく、平行光線でない場合、中心光から外れた光による反射光が、本来検査対象とすべき中心光による反射光に重畳して、傷の発見を邪魔することがあり、これにより微細な（幅と深さに関して）傷の検査が困難になることがある。

この問題を生じ得るような表面傷検査装置としては、特許文献１から４に記載されたものがあるが、いずれも、上記のような光源の幅と非平行性に起因する問題を認識し、解決しようとするものではなかった。
特開２０００−１２１５６９号公報 特開平１１−１６６８９８号公報 特開２００１−３３０５６６号公報 特開平１０−２３４７０号公報

本発明は、上記問題を改善しようとするもので、微細な傷の検査が可能となる表面傷検査装置を提供することを目的としている。

本発明の表面傷検査装置は、表面が移動する物体からの反射光の画像により、前記表面の傷を検査する表面傷検査装置であって、
光源からの光を反射し、この一次反射光と前記一次反射光が前記物体に反射して戻ってくる二次反射光とが同じ光路をたどるようにし、前記二次反射光を透過させるハーフミラーと、前記一次反射光と透過前の前記二次反射光との前記表面の移動方向の光幅を制限するスリットとを備え、前記ハーフミラーを透過した二次反射光を画像として用いることを特徴とする。

本発明の表面傷検査装置は、光源からの光を反射し、この一次反射光と前記一次反射光が前記物体に反射して戻ってくる二次反射光とが同じ光路をたどるようにし、前記二次反射光を透過させるハーフミラーと、前記一次反射光と透過前の前記二次反射光との前記表面の移動方向の光幅を制限するスリットとを備え、前記ハーフミラーを透過した二次反射光を画像として用いることとしたので、前記スリットにより、検査対象とする画像に悪影響を与える不要な光を除去することで、コントラストの良い、Ｓ／Ｎ比の高い画像を得ることができ、微細な傷の検査が可能となる。

以下に、本発明の実施の形態（実施例）について、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の表面傷検査装置の一例を概念的に示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は（ｂ）のスリット部分の拡大図である。

この表面傷検査装置１０は、表面が移動する物体Ｗからの反射光の画像により、前記表面の傷を検査する表面傷検査装置１０であって、光源１からの光を反射し、この一次反射光Ｌ１と一次反射光Ｌ１が、両端をセンターＣで回転可能に支持され、移動方向Ｆに回転する軸状の物体Ｗの表面に反射して戻ってくる二次反射光Ｌ２とが同じ光路をたどるようにし、二次反射光Ｌ２を透過させるハーフミラー２を備えていることを特徴とする。

この表面傷検査装置１０は、また、一次反射光Ｌ１と透過前の二次反射光Ｌ２との前記表面の移動方向Ｆの光幅Ｂを制限するスリット３を備え、ハーフミラー２を透過した二次反射光Ｌ２を画像として用いることを特徴とする。加えて、表面傷検査装置１０は、前記ハーフミラー２を透過した二次反射光Ｌ２を撮像するカメラ４を備えている。以下、より詳しく説明する。

光源１は、光源の長さ（図１（ａ）の左右方向の長さ）が長く、一様な光を発射する線状光源であれば限定されるものではなく、具体的には、蛍光管や、発光ダイオード（ＬＥＤ）を線状に並べたものや、線状のレーザー光などが好適である。

ハーフミラー２は、一般に用いられているものを、図１（ｂ）に示すように、検査すべき物体Ｗの表面が形成する平面に対して、４５度傾けて設置したものである。

ここで、光源１をハーフミラー２に向けて、前記平面に平行な光を照射するように設置すれば、この光源１から発射された光がハーフミラー２で９０度方向転換して反射されて、物体Ｗに向かう一次反射光Ｌ１となる。

この一次反射光Ｌ１は、物体Ｗの表面に垂直方向から当たって、同じ垂直方向に反射されて戻ってくる二次反射光Ｌ２となり、ハーフミラー２を透過し、表面傷検査用の画像を形成する。なお、このように、光源１とハーフミラー２とを組み合わせて、入射光と反射光とが同じ光路をたどるように構成した照明は、同軸落射照明と呼ばれている。

スリット３は、この一次反射光Ｌ１の光幅Ｂを制限するが、二次反射光Ｌ２は、一次反射光Ｌ１と同じ光路をたどるので、同時に、この二次反射光Ｌ２の光幅Ｂを制限するものとなる。

カメラ４は、スリット３で光幅Ｂの制限された線状の画像を好適に撮像するものであれば限定されないが、撮像された画像の処理等のためには、画像のデジタルデータが取得しやすいＣＣＤラインカメラが好適である。

これらの光源１と、ハーフミラー２と、スリット３と、カメラ４とは、それぞれの光軸が相互に移動しないように一体化されている。

このような構成の表面傷検査装置１０においては、上記構成から明らかなように、光源１から発射された光は、ハーフミラー２で反射されて一次反射光Ｌ１となり、この一次反射光Ｌ１はスリット３で光幅Ｂに制限された状態で物体Ｗの表面に反射され、二次反射光Ｌ２として一次反射光Ｌ１と同じ光路を戻る。

この二次反射光Ｌ２は、スリット３で光幅Ｂに再び制限され、その後、ハーフミラー２を透過して、カメラ４によって撮像される。

この際、この適度に光幅Ｂが制限された状態では、図１（ｂ）で示したように、微小な傷で異なる方向に反射された傷反射光Ｌ′はスリット３を通過せず、二次反射光Ｌ２の光量は傷に対して的確に変動する。

また、物体Ｗへの入射光となる一次反射光Ｌ１も制限されているので、微小な傷で反射されて、スリット３を通過する方向となるような光の影響も避けることができる。

つまり、本発明では、物体の表面に入射する一次反射光Ｌ１と、その表面で反射される二次反射光Ｌ２との双方の光幅を制限しているので、撮像されるべき画像に含まれる不要な光を制限して、コントラストの良い、Ｓ／Ｎ比の高い画像を得ることができ、微細な傷の検査が可能となる。

例えば、この表面傷検査装置１０によれば、このような装置を用いない従来の方法では困難であった、上記移動方向Ｆの幅が０．１ミリ（ｍｍ）以下程度で、深さが数ミクロン（μ）程度の微小な傷の検出を確実に行うことができるようになった。

また、本発明のこの表面傷検査装置１０では、スリット３を設置する位置が、一次反射光Ｌ１と二次反射光Ｌ２との双方が通過する光路とされており、これにより、一つのスリットにより、撮像すべき画像に関与する一次反射光Ｌ１と二次反射光Ｌ２の双方の光幅Ｂを制限することができ、個々にスリットを設ける場合に比べて、スリットの個数が減ることに加え、光路に対するスリットの上記光幅Ｂ方向の位置調整が一つ分で済み、装置の構成、組立が簡単になる。

また、本発明のこの表面傷検査装置１０では、一次反射光Ｌ１と二次反射光Ｌ２との双方が、物体Ｗの表面に垂直に照射され反射されるように（同じ光路をたどるように）成っているので、この照射方向に、図１（ｂ）で２点鎖線の想像線で示すように、物体Ｗが芯ぶれしてＷ（１）のように動く場合でも、一次反射光Ｌ１と二次反射光Ｌ２とは同じ光路をたどるので、撮像画像に影響を与えず、検査結果にも影響を与えない。

また、この表面傷検査装置１０では、一次反射光Ｌ１と二次反射光Ｌ２との双方の物体Ｗの表面の移動方向Ｆの光幅Ｂを制限している。

また、この表面傷検査装置１０では、装置の中に、光源１と、ハーフミラー２と、スリット３と、カメラ４とが、それぞれの光軸が相互に移動しないように一体化されているので、一次反射光Ｌ１の光軸が物体Ｗの表面に垂直となるように、装置を調整するだけで、全体のセットが完了し、従来例のように、入射光の光軸の調整と、これと異なる角度に設けることとなるカメラの光軸の調整とを独立して個々に行わなければならない場合に比べて、調整が容易である。

図２は、本発明の表面傷検査装置の他例を概念的に示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図である。これより、既に説明した部分と同じ部分については、同じ符号を付して、重複説明を省略する。

この場合、表面傷検査装置１０自体の構成は変わらず、検査対象が、図１の場合に比べ、軸状のものではなく、平板状の物体ＷＰとなっている点が異なっているだけである。

図１の場合では、検査対象の物体Ｗが軸状のもので、その物体Ｗを軸心を中心として回転させ、その際の軸円周の表面が回転により移動するので、この移動する表面上の傷を検査するのに、表面傷検査装置１０を用いた例を説明した。

しかし、本発明の表面傷検査装置１０は、平板状の物体ＷＰを移動方向Ｆに直線移動させて、この物体ＷＰの表面の傷を検査するのにも用いることができ、その場合にも、図２から解るように、同様の効果を発揮することができる。

図３は、本発明の表面傷検査装置の他例を概念的に示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図である。

この表面傷検査装置１０Ａは、図１の表面傷検査装置１０に比べ、物体Ｗへの入射光Ｌ３に対して、物体Ｗに反射された反射光Ｌ４が、同じ光路を取らず、入射光Ｌ３に対して一定の角度を成して反射されるようにし、入射光Ｌ３の物体Ｗの表面の移動方向Ｆの光幅を制限するスリット３Ａ、反射光３の物体Ｗの表面の移動方向Ｆの光幅を制限するスリット３Ｂをそれぞれ設けた点が異なっている。

このような、入射光Ｌ３に対して反射光Ｌ４が一定の角度を成して反射されるようにして表面傷を検査する方法は、特許文献１〜４にも示したように従来用いられていた方法であるが、その場合にも、本発明で提案している入射光Ｌ３の光幅を制限するスリット３Ａ、反射光３の光幅を制限するスリット３Ｂは、カメラ４でされるべき画像に影響を与える不要な光の影響を極力さけることができ、画像のＳ／Ｎ比を向上させて、微細な傷をも検査することを可能にする。

ただし、物体Ｗに芯ぶれが生じてＷ（１）となった場合、表面に傷がなくとも、その場合の反射光Ｌ４′は、スリット３Ｂを通過せず、傷として画像に把握されることとなってしまい、検査精度に影響を与えることとなる。

しかしながら、実用的には、芯ぶれを極力少なくすることで、スリットを設けるだけでも、十分に、微細な傷の検査も可能とすることができる。

なお、本発明の表面傷検査装置は、上記の実施例に限定されない。また、特許請求の範囲に記載された範囲、実施例の範囲で、種々の変形例、組み合わせが可能である。

本発明の表面傷検査装置は、微細な傷の検査が可能とすることが要請される産業分野に用いることができる。

本発明の表面傷検査装置の一例を概念的に示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は（ｂ）のスリット部分の拡大図 本発明の表面傷検査装置の他例を概念的に示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図 本発明の表面傷検査装置の他例を概念的に示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図

符号の説明

１ 光源
２ ハーフミラー
３〜３Ｂ スリット
４ カメラ
１０、１０Ａ 表面傷検査装置
Ｌ１、Ｌ３ 一次反射光
Ｌ２、Ｌ４ 二次反射光
Ｗ 物体

Claims (2)

1. 表面が移動する物体からの反射光の画像により、前記表面の傷を検査する表面傷検査装置であって、
   光源からの光を反射し、この一次反射光と前記一次反射光が前記物体に反射して戻ってくる二次反射光とが同じ光路をたどるようにし、前記二次反射光を透過させるハーフミラーと、前記一次反射光と透過前の前記二次反射光との前記表面の移動方向の光幅を制限するスリットとを備え、
   前記ハーフミラーを透過した二次反射光を画像として用いることを特徴とする表面傷検査装置。
2. 光源と、ハーフミラーと、スリットと、前記ハーフミラーを透過した二次反射光を撮像するカメラとが、それぞれの光軸が相互に移動しないように一体化されたことを特徴とする請求項１記載の表面傷検査装置。

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