JP2009229174A - 表面検査装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】3台のカメラから出力される画像信号に対し、それぞれ2値化を含む画像処理を施し、疵候補点を抽出する疵候補抽出部と、前記疵候補につき特徴量を抽出する特徴量算出部と、3台のカメラから抽出された前記特徴量につき、同一疵によるものと判断される特徴量の対応付けを行うカメラ間特徴量対応付け部と、前記対応付けを各カメラの特徴量から二次特徴量を算出する二次特徴量算出部と、前記二次特徴量から疵種または無害模様を判別する疵種・無害模様判定部とを備える。
【選択図】 図2
Description
θ´=−θ+2ξ ・・・・・・(1)
すなわち、どういう角度(法線角度ξ)の微小面素13からの反射光を抽出するかということは、どのような重み関数I(ξ)を設計するかということに相当することが理解できる。
cos η= cosθ0・(1+ cos φ) /[2・(1+ cos 2θ0・ cos φ)]1/2 …(3)
ここで、θ0は、θ0≡θ−η0=(θ+θ’)/2、であり、微小面素13における鏡面拡散反射の実効的な入射角、反射角に相当する。当然のことながら、正反射光を受光する場合は、θ0=θ=θ’となる。また、このときの、φと鉛直方向基準とした場合の微小面素の法線角度ξとの関係は、下式にて与えられる。
θ=θ’=θ0の場合には、(4)式は(3)式と一致する。
但し、Einは偏光板15の方位角(偏光角)αの直線偏光ベクトルを示し、Tは鋼板4の反射特性行列を示す。そして、直線偏光ベクトルEin及び反射特性行列Tは、それぞれ(6)、 (7) 式で与えられる。
I( η,β)= tan2 Ψ・ cos2 ( η−α)・ cos2 ( η−β) +2・ tanΨ・ cosΔ・ cos( η−α)・ sin( η−α) × cos( η−β)・ sin( η−β) + sin2 ( η−α)・ sin2 ( η−β) …(12)
上式におけるI( η,β)は、前述したように、基準法線角度 η0からのずれ量ηの微小面素13からの反射光をどの程度抽出できるかを示す重み関数であり、光学系及び被検体の偏光特性に依存する。そして、それに鋼板4の反射率rS 2 、入射光光量EP 2、面積率S(ξ)を乗じて、光源の有効範囲に亘りφに関して積分したものが検出される光強度になる。
図18は、検光子の検光角を変更した場合における微小面素の基準法線角度からのずれ量と重み関数との関係を示す図である。検光子17の検光角βが−45°、45°及び0°の場合における微小面素13の基準法線角度η0からのずれ量ηと重み関数の例を示す。但し、見やすさのために重み関数の最大値を[1]に規格化してある。また、ここでも、鋼板4の反射特性として、前述した反射率比の逆正接Ψ=28°、位相差Δ=120°を採用し、線状拡散光源14からの入射光8に対する偏光板15の方位角(偏光角)α=45°を採用した。
= ∫φ>0 S(ξ)I(η,β)・dφ +∫φ<0 S(ξ)I(η,β)・dφ
= ∫φ>0 S(ξ)I(η,β)・dφ +∫φ>0 S(ξ)I(−η,β)・dφ
= ∫φ>0 S(ξ){I(η,β)+I(−η,β)}dφ ・・・(15)
ここで、図18に対応する形で、以下の(16)式を計算すると、図19のようになる。ただし、ここでも最大値を1に規格化してある。
ここで、積分変数をφからξに変換すると、以下の(17)式のように表せる。
上記(17)式で、限られた範囲においてはdφ/dη≒1と見なせるので、以下の(18)式のように表せる。
さらに、正反射光を受光する場合には、η0=0、η=ξであるから、(18)式は、以下の(19)式のように表せる。
一方、正反射から外れた角度にて受光する場合には、dη/dξを考慮する必要がある。ξとηの関係は、(20)式にて与えられる。
これから計算すると、dη/dξはξ=η0に鋭いピークを持つ関数となる。従って、結果的に(18)式は、S(ξ)からξ=η0付近の微小面素を抜き出して観測することを意味する。
=−2・tanΨ・sinΔ・{cos(η−α)・cos(η−β)・sin(η−α)・sin(η−β)
+cos(η+α)・cos(η+β)・sin(η+α)・sin(η+β)}・・・(21)
ここで、入射光は、p及びs偏光いずれも含む偏光であるから、方位角αは0°<α<90°であり、例えばα=45°である。また、正反射または正反射近傍拡散反射で、η=0の面積率が支配的と見なせる場合には、(21)式は以下の(22)式のように書ける。
=−4・tanΨ・sinΔ・cosα・cosβ・sinα・sinβ ・・・(22)
ここで,カメラの前の検光子の検光角β=0と設定すると、sinβが0と見なせるため、検出信号の変化はなくなる。すなわち、無害模様は検出できない条件となる。
2 メッキ層
3 柱状結晶
4 鋼板
5a ロール
5b ロール
6 テンパ部
7 非テンパ部
8 入射光
9 鏡面反射光
10a 鏡面拡散反射光
10b 完全拡散反射光
11 ヘゲ部
12 母材部
13 微小面素
14 線状拡散光源
15 偏光板
16 受光カメラ
17 検光子
21 鋼板
22 線状拡散光源
23 入射光
24 シリンドリカルレンズ
25 偏光板
26 反射光
27a 第1の受光カメラ
27b 第2の受光カメラ
28 第3の受光カメラ
29a 第1の受光カメラの検光子
29b 第2の受光カメラの検光子
29c 第3の受光カメラの検光子
40 信号処理部
Claims (7)
- 被検査面にp及びs成分を含む偏光を入射する線状拡散光源と、
前記被検査面からの正反射光をそれぞれ異なる方位角の検光子を通して受光する2台のカメラと、
前記被検査面からの拡散反射光を前記検光子の方位角とは異なる方位角の検光子を通して受光する1台のカメラと、
前記3台のカメラから出力される画像信号に対し、それぞれ2値化を含む画像処理を施し、疵候補点を抽出する疵候補抽出部と、
前記疵候補につき特徴量を抽出する特徴量算出部と、
3台のカメラから抽出された前記特徴量につき、同一疵によるものと判断される特徴量の対応付けを行うカメラ間特徴量対応付け部と、
前記対応付けを各カメラの特徴量から二次特徴量を算出する二次特徴量算出部と、
前記二次特徴量から疵種または無害模様を判別する疵種・無害模様判定部とを備えたことを特徴とする表面検査装置。 - 請求項1に記載の表面検査装置において、
前記3つの検光子のうちの1つは、0度またはその近傍の無害模様が検出されない角度に設定されていることを特徴とする表面検査装置。 - 請求項1または請求項2に記載の表面検査装置において、
前記拡散反射光は、正反射近傍拡散反射光であることを特徴とする表面検査装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の表面検査装置において、
前記二次特徴量は、各カメラの画像信号から算出された濃度積算値の正負の符号の組み合わせであることを特徴とする表面検査装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の表面検査装置において、
前記二次特徴量は、各カメラの画像信号から算出された濃度積算値の正負の符号の組み合わせ及び絶対値であることを特徴とする表面検査装置。 - 請求項4または請求項5に記載の表面検査装置において、
前記拡散反射光を検光子を通して受光するカメラは、検光子の角度を変えずに正反射光を受光した場合の3つのカメラの映像から算出される前記濃度積算値の正負の組み合わせが無害模様に関して同一になるような範囲内の受光角に設定されることを特徴とする表面検査装置。 - 被検査面にp及びs成分を含む偏光を入射し、
前記被検査面からの正反射光をそれぞれ異なる方位角の検光子を通して2台のカメラで受光し、
前記被検査面からの拡散反射光を前記検光子の方位角とは異なる方位角の検光子を通して1台のカメラで受光し、
前記3台のカメラから出力される画像信号に対し、それぞれ2値化を含む画像処理を施し、疵候補点を抽出する疵候補抽出工程と、
前記疵候補につき特徴量を抽出する特徴量算出工程と、
3台のカメラから抽出された前記特徴量につき、同一疵によるものと判断される特徴量の対応付けを行うカメラ間特徴量対応付け工程と、
前記対応付けを各カメラの特徴量から二次特徴量を算出する二次特徴量算出工程と、
前記二次特徴量から疵種または無害模様を判別する疵種・無害模様判定工程とを備えたことを特徴とする表面検査方法。
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JP2014106141A (ja) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Mecc Co Ltd | 欠陥検査装置、及び欠陥検査方法 |
JP2015206788A (ja) * | 2014-04-11 | 2015-11-19 | Jfeスチール株式会社 | 表面疵検査装置及び表面疵検査方法 |
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JPH09166552A (ja) * | 1995-10-09 | 1997-06-24 | Nkk Corp | 表面検査装置 |
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JP2000065755A (ja) * | 1998-08-24 | 2000-03-03 | Nkk Corp | 表面検査装置 |
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