JP2016080662A - Surface inspection device - Google Patents

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知弘 廣瀬
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克洋 須原
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Yujiro Suzuki
裕次郎 鈴木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow an inspection of a cone-shaped mirror plane having an aperture formed in a bottom part to be more facilitated.SOLUTION: A surface inspection device 10 comprises: a stripe member 12; a photographing device 14; and a computation unit 18. The stripe member 12 is shaped into a cylinder or column, and is arranged in a bottom aperture 25 so that a central axis of the stripe member runs along a height direction of a cone-shaped mirror plane 24, and has a vertical stripe pattern 26 along a center axis direction arrayed on an outer peripheral face in a peripheral direction. The photographing device 14 is arranged so as to be spaced with respect to the stripe member 12 toward the height direction of the cone-shaped mirror plane 24, and photographs the cone-shaped mirror plane 24 having the vertical stripe pattern 26 reflected. The computation unit 18 detects presence or absence of flaws on the cone-shaped mirror plane 24 on the basis of the photographing image of the cone-shaped mirror plane 24.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、鏡面上のきず等を検出可能な、表面検査装置に関する。   The present invention relates to a surface inspection apparatus capable of detecting flaws on a mirror surface.

品質検査等の目的で、鏡面上のきずや凹凸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 flaws and irregularities 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.

特開2014−2041号公報JP 2014-2041 A 特開平6−265323号公報JP-A-6-265323

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、当該鏡面上のきず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13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13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傷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, when inspecting the presence of a flaw on a mirror surface of 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 vehicle headlamp. If it is attempted to irradiate a planar stripe pattern as in the prior art, it is difficult to project the stripe pattern on the entire inspection surface as shown in the upper part of FIG. 13 due to the mirror shape, or FIG. As in the lower stage, it may be difficult to image the entire inspection surface. In such a case, it is conceivable that the irradiation area and the imaging area are sequentially changed to detect scratches for each part, but the imaging is performed a plurality of times, and the partial images of the inspection surface are combined into a full image. The work becomes complicated, such as requiring processing to synthesize. 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、前記鏡面の撮像画像に基づいて、前記鏡面上のきず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. And an arithmetic unit that detects the presence or absence of flaws on the mirror surface based on the captured image of the mirror surface.

また、上記発明において、前記演算部は、前記撮像画像において放射状に配列された縞パターンの中心点からの動径及び角度からなる極座標系を、前記動径及び角度を直交軸とする直交座標系となるように前記撮像画像を変換することで、前記縞パターンを前記直交座標系の一軸に沿うように配列させることが好適である。   Further, in the above invention, the calculation unit is a rectangular coordinate system having a radius coordinate and an angle from a center point of a striped pattern arranged radially in the captured image, and an orthogonal coordinate system having the radius and angle as an orthogonal axis. It is preferable that the fringe pattern is arranged along one axis of the orthogonal coordinate system by converting the captured image so that

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θ、前記鏡面の最大半径R、前記底部開口の半径r、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Hは、前記撮像器の画角θ、前記鏡面の最大半径R、前記底部開口の半径r、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, the cross-sectional shape along the height direction is a curved inclined surface, the height H C of the camera center of the imaging device from the mirror surface of the bottom opening, said 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.

本実施形態に係る表面検査装置を例示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates the surface inspection apparatus concerning this embodiment. 本実施形態に係る表面検査装置による撮像画像を例示する図である。It is a figure which illustrates the picked-up image by the surface inspection apparatus concerning this embodiment. すり鉢鏡面の断面が直線である場合の、本実施形態に係る表面検査装置の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the surface inspection apparatus which concerns on this embodiment in case the cross section of a mortar mirror surface is a straight line. すり鉢鏡面の断面が直線である場合の、本実施形態に係る表面検査装置の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the surface inspection apparatus which concerns on this embodiment in case the cross section of a mortar mirror surface is a straight line. すり鉢鏡面の断面が曲線である場合の、本実施形態に係る表面検査装置の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the surface inspection apparatus which concerns on this embodiment in case the cross section of a mortar mirror surface is a curve. すり鉢鏡面の断面が曲線である場合の、本実施形態に係る表面検査装置の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the surface inspection apparatus which concerns on this embodiment in case the cross section of a mortar mirror surface is a curve. 本実施形態に係る表面検査装置による撮像画像を例示する図である。It is a figure which illustrates the picked-up image by the surface inspection apparatus concerning this embodiment. 本実施形態に係る表面検査装置による、きず検出の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of a flaw detection by the surface inspection apparatus concerning this embodiment. 本実施形態に係る表面検査装置による、きず検出の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of a flaw detection by the surface inspection apparatus concerning this embodiment. 本実施形態に係る表面検査装置による、きず検出の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of a flaw detection by the surface inspection apparatus concerning this embodiment. 本実施形態に係る表面検査装置による、きず検出の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of a flaw detection by the surface inspection apparatus concerning this embodiment. 本実施形態に係る表面検査装置による、きず検出の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of a flaw detection by the surface inspection apparatus concerning this embodiment. 従来技術に係る表面検査を説明する図である。It is a figure explaining the surface inspection which concerns on a prior art.

<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 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.

表面検査装置10は、縞部材12、撮像器14、ステージ15、照明器16、演算部18、及び表示部20を備える。ステージ15に鏡面部材22が置かれた後に、そのすり鉢鏡面24の底部開口25に縞部材12が立てられる。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に写り込み、これを撮像器14が撮像する。演算部18は撮像画像を解析して、撮像画面中のきずを検出する。この検出結果は表示部20に表示される。   The surface inspection apparatus 10 includes a stripe member 12, an imager 14, a stage 15, an illuminator 16, a calculation unit 18, and a display unit 20. After the mirror member 22 is placed on the stage 15, the stripe member 12 is erected on the bottom opening 25 of the mortar mirror surface 24. The stripe pattern 26 formed on the outer peripheral surface of the stripe member 12 is reflected on the mortar mirror surface 24, and this is imaged by the imager 14. The calculation unit 18 analyzes the captured image and detects a flaw in the captured screen. The detection result is displayed on the display unit 20.

<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). 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上のきず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 fringe pattern 26 functions as a so-called carrier stripe and has an effect of raising a flaw on the mortar mirror surface 24 as described later.

照明器16は、すり鉢鏡面24の全面を照射する光源である。照明器16は、例えばリング状のLED照明から構成される。照明器16は、鏡面部材22とは高さ方向(Z方向)に離間するようにして設けられる。照明器16の高さ方向位置は調整可能であってよく、例えばステージ15に設けられたZ軸方向の移動機構28に照明器16が取り付けられていてよい。   The illuminator 16 is a light source that irradiates the entire surface of the mortar mirror surface 24. The illuminator 16 is composed of, for example, a ring-shaped LED illumination. The illuminator 16 is provided so as to be separated from the mirror member 22 in the height direction (Z direction). The height direction position of the illuminator 16 may be adjustable. For example, the illuminator 16 may be attached to a moving mechanism 28 in the Z-axis direction provided on the stage 15.

なお、図1に示す実施形態では、縞部材12と照明器16を別個の部材としたが、この形態に限らない。例えば縞部材12内に照明器16を組み込んで、縞部材12内部からすり鉢鏡面24に向かって光を照射するようにしてもよい。   In addition, in embodiment shown in FIG. 1, although the striped member 12 and the illuminator 16 were used as separate members, it is not restricted to this form. For example, the illuminator 16 may be incorporated in the stripe member 12 so that light is emitted from the stripe member 12 toward the mortar mirror surface 24.

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。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、照明器16と同様に、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. 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, like the illuminator 16, the imager 14 may be fixed to the moving mechanism 28 of the stage 15 and be adjustable in height direction position.

図2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、すり鉢鏡面24に写り込まれた放射状の縞パターン26と、さらにその外周のすり鉢鏡面24の周縁部30(輪郭部)が示されている。周縁部30は照明器16に対向するような面を含んでおり、照明器16の照明をほぼ全反射することから、すり鉢鏡面24に写り込んだ縞パターン26と比較して明瞭な像となる。   FIG. 2 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, a radial stripe pattern 26 reflected on the mortar mirror surface 24 and a peripheral portion 30 (outline portion) of the mortar mirror surface 24 on the outer periphery thereof are shown. The peripheral portion 30 includes a surface facing the illuminator 16 and substantially totally reflects the illumination of the illuminator 16, so that a clear image is obtained as compared with the stripe pattern 26 reflected on the mortar mirror surface 24. .

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上のきずの有無を検出する。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。   Returning to FIG. 1, the calculation unit 18 detects the presence or absence of a flaw on the mortar mirror surface 24 based on the captured image of the mortar mirror surface 24 captured by the imager 14. 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3には、図1のX−Z断面の模式図が示されている。また、図3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C及び(仮想的な)画像面IPで示されている。さらに、図3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. 3 shows a schematic diagram of the XZ cross section of FIG. Further, FIG. 3 shows a mortar mirror surface 24 whose cross-sectional shape along the height direction (Z-axis direction) is a linear slope shape. Further, the imager 14 is shown by a camera center CC and a (virtual) image plane IP, following a so-called pinhole camera model. Further, in FIG. 3, 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. 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3のように、撮像器14の画角θ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)pを通る場合を考える。ここで、画角θ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. 3. 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θ、すり鉢鏡面24の最大半径(pの半径)R、すり鉢鏡面24の底部開口25の半径r、底部開口25からのカメラ中心Cの高さH、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。 The theta C, (the radius of the p R) maximum radius of mortar mirror 24 R W, the radius r W of the bottom opening 25 of the bowl mirror 24, the bottom height H C of the center of the camera C C from the opening 25, and, mortar mirror 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。
The following equation (5) is derived by modifying the equation (4).

上記数式(5)を満たす範囲にカメラ中心Cの高さH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θ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R、r、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 specifications 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3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 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 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R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H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4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、H=300mm、r=30mm、l=25mm、φ=30°、45°、60°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. 4 shows a graph showing a change in h when r in Expression (16) is increased. Note that H C = 300 mm, r W = 30 mm, l = 25 mm, φ = 30 °, 45 °, and 60 °. 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5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3と同様に、撮像器14をカメラ中心C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3と同一のパラメータについては説明を省略する。 FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the setting conditions of the imaging device 14 and the stripe 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 image pickup device 14 with a camera center CC and an 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. 3 is omitted.

まず、撮像器14の画角θと等しい角度を持つ投影線が、すり鉢鏡面24の最外周点P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Oとすり鉢鏡面24の最外周点pとを結ぶ線の、中心軸(Z軸)に対する角度t、底部開口25からの曲面中心Oの高さI、及び、底部開口25からのカメラ中心Cの高さH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. Curvature radius a mortar mirror 24, a line connecting the outermost point p R of curved surface center O W and mortar mirror 24 of mortar mirror 24, the angle t W with respect to the central axis (Z axis), the curved center of the bottom openings 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Cの高さHに関する条件式である下記数式(20)が導かれる。 From the formula (17-19), the following equation is a conditional expression relating to the height H C of the center of the camera C C (20) is derived.

上記数式(20)を満たす範囲にカメラ中心Cの高さH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θ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、R、r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 , 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5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 like the light beam 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R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H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6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、H=300mm、l=25mm、I=150mm、a=170mm、180mm、200mmとした。 FIG. 6 is a graph showing a change in h when r in Expression (27) is increased. Note that H C = 300 mm, l = 25 mm, I = 150 mm, a = 170 mm, 180 mm, and 200 mm.

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5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7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. 7, the stripe 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。   Therefore, the plot of the mortar mirror surface 24 to be inspected is included in any position on the graph by substituting each parameter of Equation 27 from the specifications of the imaging device 14 and the stripe member 12 and the design value of the mirror member 22. It is preferable to obtain 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.

<計測原理>
次に、本実施の形態に係る表面検査装置の計測原理について説明する。図8には、すり鉢鏡面24の撮像画像が例示されている。演算部18は、この画像に基づいて、放射状に配列された縞パターン26の中心点(基準点)を求める。例えば、すり鉢鏡面24の周縁部30(輪郭部)の曲率半径を求めて中心点を求める。上述したように、すり鉢鏡面24の周縁部は比較的明瞭に撮像されることから、曲率半径を求める画像処理は比較的容易に行うことができる。
<Measurement principle>
Next, the measurement principle of the surface inspection apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 8 illustrates a captured image of the mortar mirror surface 24. The computing unit 18 obtains the center points (reference points) of the striped patterns 26 arranged radially based on this image. For example, the center point is obtained by obtaining the radius of curvature of the peripheral edge portion 30 (contour portion) of the mortar mirror surface 24. As described above, since the peripheral portion of the mortar mirror surface 24 is imaged relatively clearly, the image processing for obtaining the curvature radius can be performed relatively easily.

次に、図9に示すように、演算部18は、求められた中心点からの動径及び角度からなる極座標系を、当該動径及び角度を直交軸とする直交座標系となるように、撮像画像を変換する、いわゆるFrieze展開を行う。これにより、縞パターン26が、直交座標系の一軸に沿うように再配列される。   Next, as illustrated in FIG. 9, the calculation unit 18 is configured so that the polar coordinate system including the moving radius and the angle from the obtained center point becomes an orthogonal coordinate system having the moving radius and the angle as orthogonal axes. A so-called Frieze expansion for converting the captured image is performed. Thereby, the fringe pattern 26 is rearranged along one axis of the orthogonal coordinate system.

さらに図10に示すように、演算部18は、縞パターン26が再配列された撮像画像(元画像)から高周波成分を抽出することで、すり鉢鏡面24上のきず検出を行う。傷周辺に写り込まれた縞パターンは、その周辺と比較して複雑な投影像を示すようになり、空間周波数的に高周波成分を含むようになる。したがって、高周波成分を抽出することで、すり鉢鏡面24上のきず検出が可能となる。   Further, as illustrated in FIG. 10, the calculation unit 18 detects a flaw on the mortar mirror surface 24 by extracting a high-frequency component from the captured image (original image) in which the stripe pattern 26 is rearranged. The fringe pattern reflected in the vicinity of the scratch shows a more complex projection image than the periphery, and includes a high frequency component in terms of spatial frequency. Therefore, a flaw on the mortar mirror surface 24 can be detected by extracting a high frequency component.

演算部18は、図9で得られた画像に対してフーリエ変換(F.T.)を行う(S10)。元画像の輝度分布をI(x)とすると、ステップS10は下記数式(28)、(29)のように表すことができる。なお、上記輝度分布の関数I(x)のパラメータxはベクトルであって、撮像画像の2次元平面の任意の座標を示すものとする。   The calculation unit 18 performs a Fourier transform (FT) on the image obtained in FIG. 9 (S10). If the luminance distribution of the original image is I (x), step S10 can be expressed as the following mathematical formulas (28) and (29). Note that the parameter x of the function I (x) of the luminance distribution is a vector and indicates arbitrary coordinates on the two-dimensional plane of the captured image.

ここで、F[]はフーリエ変換、R{}、I{}はそれぞれ、{}内の複素数から実部、虚部を得る演算子である。演算部18は、この実部A(f)と虚部P(f)に基づき、下記数式(30)、(31)のようにパワースペクトル及び位相を求める(S12)。   Here, F [] is a Fourier transform, and R {} and I {} are operators for obtaining a real part and an imaginary part from complex numbers in {}, respectively. Based on the real part A (f) and the imaginary part P (f), the calculation unit 18 obtains a power spectrum and a phase as shown in the following formulas (30) and (31) (S12).

ここで、L(f)はパワースペクトル、Q(f)は位相を表す。次に、演算部18は、パワースペクトルL(f)を複製(コピー)して、これにガウスフィルタを掛ける(S14)。または、元画像を低解像度化させた上で、パワースペクトルを求めるとともに、このパワースペクトルにガウスフィルタを掛けるようにしてもよい。   Here, L (f) represents a power spectrum and Q (f) represents a phase. Next, the calculation unit 18 duplicates (copies) the power spectrum L (f), and applies a Gaussian filter to this (S14). Alternatively, the power spectrum may be obtained after reducing the resolution of the original image, and a Gaussian filter may be applied to the power spectrum.

ガウスフィルタでは、下記数式(32)のガウス関数が用いられる。   In the Gaussian filter, a Gaussian function of the following formula (32) is used.

ここで、f及びfは、それぞれ、画像の横方向及び縦方向の空間周波数を示している。また、wはガウス分布の幅を示すものであり、標準偏差(σ)と同義である。本実施形態では、このガウス関数の幅wとして、図9のように直線状に展開された縞パターン26(キャリア縞)の空間周波数[m−1]を用いる。 Here, f x and f y respectively indicate the horizontal and vertical spatial frequency of the image. W represents the width of the Gaussian distribution and is synonymous with the standard deviation (σ). In the present embodiment, the spatial frequency [m −1 ] of the stripe pattern 26 (carrier stripe) developed linearly as shown in FIG. 9 is used as the width w of this Gaussian function.

縞パターン26の空間周波数は、パワースペクトルL(f)の画像処理により求めることができる。図11左には、パワースペクトルL(f)の画像が例示されている。当該画像の横軸及び縦軸は、ともに空間周波数(波数)[m−1]を表している。図11右上には、パワースペクトルL(f)の中心(原点)周辺の拡大図が示されている。縞パターン26(キャリア縞)の空間周波数(キャリア周波数)は、パワースペクトルL(f)の輝度の最大値を持つ点に対応する。演算部18は、パワースペクトルL(f)の画像からキャリア周波数を求めるとともに、この値をガウス関数の幅wに代入する。 The spatial frequency of the fringe pattern 26 can be obtained by image processing of the power spectrum L (f). The left side of FIG. 11 illustrates an image of the power spectrum L (f). The horizontal axis and the vertical axis of the image both represent the spatial frequency (wave number) [m −1 ]. In the upper right of FIG. 11, an enlarged view around the center (origin) of the power spectrum L (f) is shown. The spatial frequency (carrier frequency) of the fringe pattern 26 (carrier fringe) corresponds to the point having the maximum value of the luminance of the power spectrum L (f). The computing unit 18 obtains the carrier frequency from the image of the power spectrum L (f) and substitutes this value for the width w of the Gaussian function.

なお、キャリア周波数の導出に当たり、パワースペクトルL(f)画像の画素を用いてもよい。すなわち、パワースペクトルL(f)画像の中心から輝度の最大地点までの画素数をカウントするとともに、このカウント値と画素の寸法または所定の単位長さを掛けてその逆数をキャリア周波数[m−1]としてもよい。また、演算の簡略化のため、長さ単位の乗算を省略して画素のカウント数の逆数をキャリア周波数として扱ってもよい。 In deriving the carrier frequency, pixels of the power spectrum L (f) image may be used. That is, the number of pixels from the center of the power spectrum L (f) image to the maximum point of luminance is counted, and the count value is multiplied by the pixel size or a predetermined unit length, and the reciprocal is multiplied by the carrier frequency [m −1. ] May be used. Further, for simplification of calculation, multiplication by the length unit may be omitted and the reciprocal of the pixel count may be handled as the carrier frequency.

図10に戻り、演算部18は、ガウス関数のパラメータであるガウス分布の幅wがキャリア周波数と等しい値に設定されたガウスフィルタを、パワースペクトルL(f)に掛ける。さらに、演算部18は、下記数式(34)のように、パワースペクトルL(f)から、ガウスフィルタ処理されたパワースペクトル(フィルタ処理パワースペクトル)g(f)・L(f)を差し引く(S16)。   Returning to FIG. 10, the calculation unit 18 multiplies the power spectrum L (f) by a Gaussian filter in which the width w of the Gaussian distribution, which is a parameter of the Gaussian function, is set to a value equal to the carrier frequency. Further, the arithmetic unit 18 subtracts the Gaussian filtered power spectrum (filtered power spectrum) g (f) · L (f) from the power spectrum L (f) as shown in the following formula (34) (S16). ).

フィルタ処理パワースペクトルg(f)・L(f)は、キャリア周波数以上の高周波成分が抑制されたパワースペクトルとなる。このフィルタ処理パワースペクトルg(f)・L(f)をもとのパワースペクトルL(f)から差し引くことで、撮像画像(元画像)から低周波成分が取り除かれるとともに、キャリア周波数以上の高周波成分が得られる。   The filtered power spectrum g (f) · L (f) is a power spectrum in which a high frequency component equal to or higher than the carrier frequency is suppressed. By subtracting the filtered power spectrum g (f) · L (f) from the original power spectrum L (f), the low frequency component is removed from the captured image (original image) and the high frequency component equal to or higher than the carrier frequency is obtained. Is obtained.

次に、演算部18は、位相Q(f)と高周波成分が抽出されたパワースペクトルR(f)とを用いて、下記数式(35)に示すように、逆フーリエ変換(I.F.T.)を行う(S18)。   Next, the calculation unit 18 uses the phase Q (f) and the power spectrum R (f) from which the high frequency component is extracted, as shown in the following formula (35), the inverse Fourier transform (IFT). .) Is performed (S18).

次に、演算部18は、図9にて得られた撮像画像のうち、すり鉢鏡面24の領域のみを抽出して、背景領域を除去する、検査領域マスクを生成する(S20)。図9の縞パターン26の端部に着目すると、縞パターン26が背景の黒部分に切り落とされるようになっている。これを輝度変化の観点から見ると、輝度が矩形的に変化していることになる。矩形波には高調波成分が含まれることから、撮像画像の高周波成分を繋いでいくと、この境界が抽出される。このようにして、演算部18は、図9の画像(元画像)に基づいて、縞パターン26の境界部分を抽出する。   Next, the calculation unit 18 extracts only the region of the mortar mirror surface 24 from the captured image obtained in FIG. 9, and generates an inspection region mask that removes the background region (S20). When attention is paid to the end of the stripe pattern 26 in FIG. 9, the stripe pattern 26 is cut off in the black portion of the background. If this is seen from a viewpoint of a luminance change, the luminance changes in a rectangular manner. Since the rectangular wave includes harmonic components, this boundary is extracted when the high-frequency components of the captured image are connected. In this way, the calculation unit 18 extracts the boundary portion of the fringe pattern 26 based on the image (original image) of FIG.

なお、検査領域マスクの生成に当たり、撮像画像(元画像)を低解像度化させた上で境界を抽出するようにしてもよい。   In generating the inspection area mask, the boundary may be extracted after reducing the resolution of the captured image (original image).

境界部分が抽出されると、演算部18は、縞パターン26の領域に任意の値を与え、また背景領域にそれとは異なる任意の値を与えて検査領域マスクを作成する。例えば、縞パターン26の領域には1を与え、背景領域には0を与える。   When the boundary portion is extracted, the calculation unit 18 gives an arbitrary value to the area of the stripe pattern 26 and gives an arbitrary value different from the background area to create an inspection area mask. For example, 1 is given to the area of the stripe pattern 26 and 0 is given to the background area.

演算部18は、縞パターン26領域と背景との境界部分(輪郭部分)の画素に対して、輝度値を間引く境界処理を行う(S22)。上述したように、縞パターン26領域と背景との境界部分は高周波成分が含まれる。縞パターン26領域内のきずも高周波成分を持つことから、きず検出の過程で境界部分をきずと誤検知する可能性がある。そこで、演算部18は、境界部分の画素の輝度値を低減させる。   The calculation unit 18 performs boundary processing for thinning out luminance values on pixels at the boundary portion (contour portion) between the stripe pattern 26 region and the background (S22). As described above, the boundary portion between the stripe pattern 26 region and the background includes a high frequency component. Since the flaw in the fringe pattern 26 region also has a high-frequency component, there is a possibility that the boundary portion is erroneously detected in the flaw detection process. Therefore, the calculation unit 18 reduces the luminance value of the pixel at the boundary portion.

演算部18は、ステップS20にて抽出された境界を起点にした所定幅内の画素に対して、輝度値を低減させる。例えば、境界から縞パターン26までの10画素に対して0<a<1であるパラメータaを与える。または、境界から縞パターン26に向かうにつれて0から1にパラメータaを繰り上げて(増加させて)いってもよい。このようにすることで、背景領域にパラメータ0が与えられ、境界領域にパラメータaが与えられ、境界を除く縞パターン26領域にパラメータ1が与えられた、輪郭抑制フィルタCが生成される。 The calculation unit 18 reduces the luminance value for pixels within a predetermined width starting from the boundary extracted in step S20. For example, a parameter a satisfying 0 <a <1 is given to 10 pixels from the boundary to the stripe pattern 26. Alternatively, the parameter a may be increased (increased) from 0 to 1 as it goes from the boundary toward the stripe pattern 26. By doing so, the contour suppression filter CF is generated in which the parameter 0 is given to the background area, the parameter a is given to the boundary area, and the parameter 1 is given to the fringe pattern 26 area excluding the boundary.

次に演算部18は、逆フーリエ変換された画像データS(x)に輪郭抑制フィルタCを掛け合わせるか、累乗する(S24)。これにより、画像データS(x)の輝度値のうち、背景部分の輝度値が、掛け合わせの場合は0、累乗の場合は1となる一方で、縞パターン26領域の輝度値はS(x)の原数値に維持される。また、境界部分の輝度値は、掛け合わせの場合は小数倍され、累乗の場合は小数乗される。 Then calculating unit 18, or the inverse Fourier transformed image data S (x) is multiplied by the contour suppression filter C F, to power (S24). As a result, among the luminance values of the image data S (x), the luminance value of the background portion is 0 for multiplication and 1 for power, while the luminance value of the fringe pattern 26 region is S (x ) Original value. In addition, the luminance value of the boundary portion is multiplied by a decimal when multiplying and is multiplied by a decimal when it is a power.

演算部18は、フィルタ処理された画像データS(x)・Cに対して二値化処理を行う(S26)。例えば境界部分の画素の輝度値に所定のマージンを加えて閾値とするとともに、閾値未満の輝度を0とし、閾値以上の輝度を最大輝度とする。 Calculating section 18 performs binarization processing on the filtered image data S (x) · C F ( S26). For example, a predetermined margin is added to the luminance value of the pixel at the boundary portion to obtain a threshold value, luminance below the threshold value is set to 0, and luminance above the threshold value is set to the maximum luminance.

以上説明した、S10〜S26までの処理により、図9の画像から低周波成分が取り除かれるとともに、境界領域の高周波成分も取り除かれる。したがって、これらのステップを実行することで、図12下段に示すような、縞パターン26領域内のきず(高周波成分)が浮かび上がるような画像が得られる。   Through the processes from S10 to S26 described above, the low frequency components are removed from the image of FIG. 9 and the high frequency components in the boundary region are also removed. Therefore, by executing these steps, an image in which flaws (high-frequency components) in the fringe pattern 26 region appear as shown in the lower part of FIG. 12 is obtained.

10 表面検査装置、12 縞部材、14 撮像器、15 ステージ、16 照明器、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 inspection apparatus, 12 Stripe member, 14 Image pick-up device, 15 Stage, 16 Illuminator, 18 Calculation part, 20 Display part, 22 Mirror surface member, 24 Mortar mirror surface, 25 Bottom part opening, 26 Stripe pattern.

Claims (4)

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であって、
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、
前記鏡面の撮像画像に基づいて、前記鏡面上のきず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,
Based on the captured image of the mirror surface, a calculation unit that detects the presence or absence of flaws on the mirror surface;
A surface inspection apparatus comprising:
請求項1に記載の表面検査装置であって、
前記演算部は、前記撮像画像において放射状に配列された縞パターンの中心点からの動径及び角度からなる極座標系を、前記動径及び角度を直交軸とする直交座標系となるように前記撮像画像を変換することで、前記縞パターンを前記直交座標系の一軸に沿うように配列させることを特徴とする、表面検査装置。
The surface inspection apparatus according to claim 1,
The arithmetic unit is configured to capture a polar coordinate system including a radius and an angle from a center point of a stripe pattern arranged radially in the captured image, and an orthogonal coordinate system having the radius and an angle as an orthogonal axis. A surface inspection apparatus, wherein the fringe pattern is arranged along one axis of the orthogonal coordinate system by converting an image.
請求項1または2に記載の表面検査装置であって、
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θ、前記鏡面の最大半径R、前記底部開口の半径r、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 surface inspection apparatus according to claim 1 or 2,
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 perpendicular 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.
請求項1または2に記載の表面検査装置であって、
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Hは、前記撮像器の画角θ、前記鏡面の最大半径R、前記底部開口の半径r、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 surface inspection apparatus according to claim 1 or 2,
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 image pickup device from the bottom opening of the mirror surface is 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 curvature radius of the slope. The surface inspection apparatus is set to a range satisfying the following formula (2) using a.
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