JP2016114362A - Double image inspection system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a double image inspection system capable of precisely inspecting a double image.SOLUTION: A double image inspection system includes: a light source unit; a camera unit; and a processing part. The light source unit includes a projection optical system for projecting linear light emitted from a light source via a slit to a subject glass as projection light. The camera unit includes: an objective lens for condensing light emitted from the light source unit, and reflected by the subject glass; and an image sensor for receiving light condensed by the objective lens. The processing part is configured to perform predetermined data conversion processing to image data to obtain an intensity distribution pattern corresponding to an interference fringe pattern generated on the light reception surface of the image sensor. The processing part is further configured to obtain the view angle of a double image generated when the projection light is reflected by the subject glass on the basis of the obtained intensity distribution pattern.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えば合わせガラスなどの被検体ガラスで発生する二重像を検査する二重像検査システムに関する。   The present invention relates to a double image inspection system that inspects a double image generated on a subject glass such as a laminated glass.

近年、乗用車のフロントガラスには、従来の強化ガラスに替わり、合わせガラスが使用されている。このフロントガラスをスクリーンとする虚像視ヘッドアップディスプレイ(Head-Up Display:HUD)が普及し始めている。虚像視HUDでは、プロジェクタからの投射画像が、合わせガラスの2つの界面で反射するので、一般的には、二重像が発生する。そこで、貼り合わされた2枚のガラスの間にある中間層に対して適当な楔角を与えることにより二重像を補正することが、例えば特許文献1で提案されている。   In recent years, laminated glass has been used for windshields of passenger cars in place of conventional tempered glass. The virtual image head-up display (HUD) using the windshield as a screen is becoming widespread. In the virtual image viewing HUD, since the projection image from the projector is reflected by the two interfaces of the laminated glass, a double image is generally generated. Thus, for example, Patent Document 1 proposes correcting a double image by giving an appropriate wedge angle to an intermediate layer between two bonded glasses.

特許第5315358号Patent No. 5315358

特許文献1の記載によれば、曲面ガラスによって発生する二重像の視野角と、楔角を有する平板ガラスによって発生する二重像の視野角とが、互いに等しいと設定することにより、二重像を解消することの可能な条件を導出することができる、ようである。しかしながら、二重像の視野角が0°になるように楔角を設定したり、合わせガラスを平板ガラスに置き換えたりした場合であっても、二重像が発生することがあることを本出願人は発見した。これは、特許文献1に記載の理論では説明ができない。この問題を検証するためには、発生した二重像を精密に検査することが必要であるが、従来の検査システムでは、二重像を精密に検査することが困難であった。   According to the description in Patent Document 1, by setting that the viewing angle of the double image generated by the curved glass and the viewing angle of the double image generated by the flat glass having the wedge angle are set to be equal to each other, It seems that the conditions that can eliminate the image can be derived. However, in this application, even if the wedge angle is set so that the viewing angle of the double image becomes 0 ° or the laminated glass is replaced with flat glass, the double image may be generated. The person discovered. This cannot be explained by the theory described in Patent Document 1. In order to verify this problem, it is necessary to inspect the generated double image precisely. However, in the conventional inspection system, it is difficult to accurately inspect the double image.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、二重像を精密に検査することの可能な二重像検査システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a double image inspection system capable of inspecting a double image accurately.

本発明の一実施の形態としての二重像検査システムは、光源ユニット、カメラユニットおよび処理部を備える。光源ユニットは、光源と、光源に照明されるスリットと、スリットを介して光源から発せられた線状光を投影光として被検体ガラスに投影する投影光学系とを含んで構成される。カメラユニットは、光源ユニットから発せられ、被検体ガラスで反射された光を集光する対物レンズと、対物レンズにより集光された光を受光するイメージセンサとを含んで構成される。処理部は、カメラユニットにより得られた画像データを処理するようになっている。具体的には、処理部は、画像データに対して所定のデータ変換処理を行うことにより、イメージセンサの受光面に生ずる干渉縞パターンに対応した二重像の線像強度分布を求めるようになっている。処理部は、さらに、得られた線像強度分布に基づき、被検体ガラスにおける投影光の反射の際に生じた二重像の視野角を求めるようになっている。   A double image inspection system according to an embodiment of the present invention includes a light source unit, a camera unit, and a processing unit. The light source unit includes a light source, a slit that is illuminated by the light source, and a projection optical system that projects linear light emitted from the light source via the slit onto the subject glass as projection light. The camera unit includes an objective lens that collects light emitted from the light source unit and reflected by the subject glass, and an image sensor that receives the light collected by the objective lens. The processing unit processes image data obtained by the camera unit. Specifically, the processing unit obtains a line image intensity distribution of the double image corresponding to the interference fringe pattern generated on the light receiving surface of the image sensor by performing predetermined data conversion processing on the image data. ing. The processing unit further obtains the viewing angle of the double image generated when reflecting the projection light on the subject glass based on the obtained line image intensity distribution.

本発明の一実施の形態としての二重像検査システムによれば、二重像を精密に検査することができる。   According to the double image inspection system as one embodiment of the present invention, a double image can be inspected precisely.

本発明の一実施の形態に係る二重像検査システムの機能ブロックの一例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing an example of the functional block of the double image inspection system which concerns on one embodiment of this invention. Youngの干渉実験装置の概略構成の一例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing an example of schematic structure of the interference experiment apparatus of Young. 図1の二重像検査システムにおける二重像の干渉縞モデルの一例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing an example of the interference fringe model of the double image in the double image inspection system of FIG. 図1の二重像検査システムにおける空間周波数応答を用いて算出した二重像強度分布を表す等高線図である。FIG. 2 is a contour map representing a double image intensity distribution calculated using a spatial frequency response in the double image inspection system of FIG. 1. 二重像の線像強度分布の垂直断面の計測値および計算値の一例を表すグラフである。It is a graph showing an example of the measured value and calculated value of the vertical section of the line image intensity distribution of a double image. 二重像の線像強度分布の垂直断面の計算値の一例を表すグラフである。It is a graph showing an example of the calculated value of the vertical cross section of the line image intensity distribution of a double image. 二重像の線像強度分布の垂直断面の計算値の一例を表すグラフである。It is a graph showing an example of the calculated value of the vertical cross section of the line image intensity distribution of a double image. 二重像の線像強度分布の垂直断面の計算値の一例を表すグラフである。It is a graph showing an example of the calculated value of the vertical cross section of the line image intensity distribution of a double image. 二重像の線像強度分布の垂直断面の計算値の一例を表すグラフである。It is a graph showing an example of the calculated value of the vertical cross section of the line image intensity distribution of a double image. 二重像の線像強度分布の垂直断面の計算値の一例を表すグラフである。It is a graph showing an example of the calculated value of the vertical cross section of the line image intensity distribution of a double image. 焦点距離135mmで、繰り返し反射による干渉縞を重畳させないときの二重像強度分布の垂直断面の計算値を表すグラフである。It is a graph showing the calculation value of the vertical cross section of double image intensity distribution when the interference fringe by repeated reflection is not superimposed at a focal distance of 135 mm. 焦点距離50mmで、繰り返し反射による干渉縞を重畳させないときの二重像強度分布の垂直断面の計算値を表すグラフである。It is a graph showing the calculated value of the vertical cross section of double image intensity distribution when the interference fringe by repeated reflection is not superimposed at a focal distance of 50 mm. 図1の二重像検査システムにおける空間周波数応答を用いて得られた二重像の線像強度分布の自己相関関数の積分値と、二重像の視野角θとの関係を表すグラフである。2 is a graph showing a relationship between an integrated value of an autocorrelation function of a line image intensity distribution of a double image obtained using a spatial frequency response in the double image inspection system of FIG. 1 and a viewing angle θ of the double image. . 図1の二重像検査システムにおける処理手順の一例を表す流れ図である。It is a flowchart showing an example of the process sequence in the double image inspection system of FIG.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本発明の一具体例であって、本発明は以下の態様に限定されるものではない。また、本発明は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description is one specific example of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment. Further, the present invention is not limited to the arrangement, dimensions, dimensional ratios, and the like of the components shown in the drawings.

[構成]
図1は、本発明の一実施の形態に係る二重像検査システム1の全体構成例を模式的に表したものである。二重像検査システム1は、被検体ガラス100の二重像の視野角θを検査するものであり、光源ユニット10、カメラユニット20および画像処理部30を備える。光源ユニット10は、本発明の「光源ユニット」の一具体例に対応する。カメラユニット20は、本発明の「カメラユニット」の一具体例に対応する。画像処理部30は、本発明の「処理部」の一具体例に対応する。被検体ガラス100は、例えば、合わせガラスであり、光源ユニット10から発せられる投影光Lを波面分割により分割可能な向きで配置されている。被検体ガラス100は、例えば、投影光Lが60°で入射するように配置された合わせガラスである。被検体ガラス100は、本発明の「被検体ガラス」の一具体例に対応する。
[Constitution]
FIG. 1 schematically shows an overall configuration example of a double image inspection system 1 according to an embodiment of the present invention. The double image inspection system 1 inspects the viewing angle θ of the double image of the subject glass 100 and includes a light source unit 10, a camera unit 20, and an image processing unit 30. The light source unit 10 corresponds to a specific example of “light source unit” of the present invention. The camera unit 20 corresponds to a specific example of “camera unit” of the invention. The image processing unit 30 corresponds to a specific example of a “processing unit” of the present invention. The subject glass 100 is, for example, a laminated glass, and is arranged in a direction in which the projection light L emitted from the light source unit 10 can be divided by wavefront division. The subject glass 100 is, for example, a laminated glass arranged so that the projection light L is incident at 60 °. The subject glass 100 corresponds to a specific example of “subject glass” of the present invention.

光源ユニット10は、線状の投影光Lを出射するものである。光源ユニット10は、例えば、LED光源11、スリット12、レンズ13および投影レンズ14を、LED光源11から発せられた光の光路上に、この順に有している。LED光源11は、本発明の「光源」の一具体例に対応する。スリット12は、本発明の「スリット」の一具体例に対応する。投影レンズ14は、本発明の「投影光学系」の一具体例に対応する。   The light source unit 10 emits linear projection light L. The light source unit 10 includes, for example, the LED light source 11, the slit 12, the lens 13, and the projection lens 14 in this order on the optical path of the light emitted from the LED light source 11. The LED light source 11 corresponds to a specific example of “light source” of the present invention. The slit 12 corresponds to a specific example of “slit” of the present invention. The projection lens 14 corresponds to a specific example of “projection optical system” of the invention.

LED光源11は、インコヒーレント光を発する発光ダイオードであり、可視領域の波長の光を出射するようになっている。LED光源11は、例えば、白色発光ダイオードである。LED光源11は、スリット12を均一に照明するようになっている。スリット12は、LED光源11から発せられた点状光を、線状光に成形するようになっている。また、スリット12は、LED光源11から発せられた光を、位相のそろった光に変換するようになっている。つまり、スリット12は、波面のそろった線状光を出射するようになっている。スリット12の開口幅は、例えば、0.01mmとなっている。スリット12は、スリット12の長手方向と平行な線分がLED光源11から発せられた光の光軸と直交するとともに被検体ガラス100の表面に対して平行となるように、配置されている。つまり、スリット12は、図1の紙面に垂直な方向に延在している。レンズ13は、LED光源11から発せられた光を集光するものである。レンズ13は、例えば、凸レンズ13aおよび凹レンズ13bを、LED光源11から発せられた光の光路上に、この順に有する。凸レンズ13aは、例えば、コンデンサレンズである。投影レンズ14は、スリット12を介してLED光源11から発せられた線状光を投影光Lとして被検体ガラス100に投影するようになっている。具体的には、投影レンズ14は、スリット12で生成され、レンズ13で集光された線状光を、投影光Lとして被検体ガラス100に投影するようになっている。   The LED light source 11 is a light emitting diode that emits incoherent light, and emits light having a wavelength in the visible region. The LED light source 11 is, for example, a white light emitting diode. The LED light source 11 illuminates the slit 12 uniformly. The slit 12 shapes the spot light emitted from the LED light source 11 into linear light. The slit 12 converts light emitted from the LED light source 11 into light having a uniform phase. That is, the slit 12 emits linear light having a uniform wavefront. The opening width of the slit 12 is, for example, 0.01 mm. The slit 12 is arranged so that a line segment parallel to the longitudinal direction of the slit 12 is orthogonal to the optical axis of the light emitted from the LED light source 11 and parallel to the surface of the subject glass 100. That is, the slit 12 extends in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. The lens 13 condenses the light emitted from the LED light source 11. The lens 13 has, for example, a convex lens 13a and a concave lens 13b in this order on the optical path of the light emitted from the LED light source 11. The convex lens 13a is, for example, a condenser lens. The projection lens 14 projects linear light emitted from the LED light source 11 through the slit 12 onto the subject glass 100 as projection light L. Specifically, the projection lens 14 projects linear light generated by the slit 12 and collected by the lens 13 onto the subject glass 100 as projection light L.

光源ユニット10は、LED光源11から発せられる光を凸レンズ13aの焦平面に沿って移動させる機構(第1の機構)をさらに有していてもよい。光源ユニット10は、第1の機構を用いて、LED光源11から発せられる光を凸レンズ13aの焦平面に沿って走査することにより、被検体ガラス100の広範囲で投影光Lを走査することができる。第1の機構は、例えば、LED光源11と第1の機構とを互いに連結する光ファイバと、光ファイバの光出射部を移動させるステージとを有する。レンズ13は、凹レンズ13bを2つ有していてもよい。この場合に、光源ユニット10は、凸レンズ13aと1つの凹レンズ13bとの間隔を変化させる機構(第2の機構)を有していてもよい。光源ユニット10は、第2の機構を用いて、凸レンズ13aと1つの凹レンズ13bとの間隔を変化させ、LED光源11から発せられた光が被検体ガラス100の界面で繰り返し反射されることにより生成される虚像Ivの位置を変化させることができる。   The light source unit 10 may further include a mechanism (first mechanism) that moves the light emitted from the LED light source 11 along the focal plane of the convex lens 13a. The light source unit 10 can scan the projection light L over a wide range of the subject glass 100 by scanning the light emitted from the LED light source 11 along the focal plane of the convex lens 13a using the first mechanism. . The first mechanism includes, for example, an optical fiber that connects the LED light source 11 and the first mechanism to each other, and a stage that moves the light emitting portion of the optical fiber. The lens 13 may have two concave lenses 13b. In this case, the light source unit 10 may have a mechanism (second mechanism) that changes the interval between the convex lens 13a and one concave lens 13b. The light source unit 10 is generated by changing the distance between the convex lens 13a and the single concave lens 13b using the second mechanism, and the light emitted from the LED light source 11 is repeatedly reflected at the interface of the subject glass 100. The position of the virtual image Iv can be changed.

カメラユニット20は、光源ユニット10から発せられ、被検体ガラス100で反射された投影光Lを受光し、画像データDを生成するようになっている。カメラユニット20は、例えば、対物レンズ21、イメージセンサ22および画像処理部23を有する。対物レンズ21は、光源ユニット10から発せられ、被検体ガラス100で反射された投影光Lを集光するようになっている。対物レンズ21は、対物レンズ21の焦点距離をfとし、対物レンズ21の撮像倍率をmとするときに、(1+1/m)の位置に結像するようになっている。対物レンズ21のレイリーの2点分解能は、対物レンズ21の開口数の逆数に比例し、例えば、0.1’となっている。イメージセンサ22は、対物レンズ21で集光された光を受光面22Aで受光し、画像データDを生成するようになっている。イメージセンサ22は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサである。対物レンズ21およびイメージセンサ22は、人の目の角度分解能(例えば、1’)よりも高い角度分解能を有することが好ましい。   The camera unit 20 receives the projection light L emitted from the light source unit 10 and reflected by the subject glass 100, and generates image data D. The camera unit 20 includes, for example, an objective lens 21, an image sensor 22, and an image processing unit 23. The objective lens 21 condenses the projection light L emitted from the light source unit 10 and reflected by the subject glass 100. The objective lens 21 forms an image at a position (1 + 1 / m) when the focal length of the objective lens 21 is f and the imaging magnification of the objective lens 21 is m. The two-point resolution of Rayleigh of the objective lens 21 is proportional to the reciprocal of the numerical aperture of the objective lens 21 and is, for example, 0.1 '. The image sensor 22 receives the light collected by the objective lens 21 by the light receiving surface 22A and generates image data D. The image sensor 22 is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor. The objective lens 21 and the image sensor 22 preferably have an angular resolution higher than the angular resolution (eg, 1 ') of the human eye.

画像処理部30は、カメラユニット20により得られた画像データDを処理し、検体ガラス100における投影光Lの反射の際に生じた二重像の視野角θを求めるようになっている。画像処理部23は、画像データDに対して所定のデータ変換処理を行うことにより、イメージセンサ22の受光面22Aに生ずる、干渉縞パターンに対応した二重像の線像強度分布を求めるようになっている。画像処理部23は、さらに、得られた線像強度分布に基づき、被検体ガラス100における投影光Lの反射の際に生じた二重像の視野角θを求めるようになっている。   The image processing unit 30 processes the image data D obtained by the camera unit 20 and obtains the viewing angle θ of the double image generated when the projection light L is reflected on the specimen glass 100. The image processing unit 23 performs a predetermined data conversion process on the image data D to obtain a double image line image intensity distribution corresponding to the interference fringe pattern generated on the light receiving surface 22A of the image sensor 22. It has become. The image processing unit 23 further obtains the viewing angle θ of the double image generated when the projection light L is reflected on the subject glass 100 based on the obtained line image intensity distribution.

画像処理部23は、二重像強度分布のモデル関数として、Youngの干渉実験装置200における2つのピンホール230aに等価な、フーリエ結像論上の空間周波数応答を用いることにより上記線像強度分布を導出し、導出した上記線像強度分布に基づいて二重像の視野角θを求めるようになっている。画像処理部23は、上記モデル関数が示す線像強度分布のプロファイルを、画像データDに基づいて導出された線像強度分布のプロファイルにフィッティングさせることにより、二重像の視野角θを求めるようになっている。   The image processing unit 23 uses the spatial frequency response in Fourier imaging theory equivalent to the two pinholes 230a in Young's interference experiment apparatus 200 as a model function of the double image intensity distribution, thereby obtaining the above line image intensity distribution. And the viewing angle θ of the double image is obtained based on the derived line image intensity distribution. The image processing unit 23 obtains the viewing angle θ of the double image by fitting the profile of the line image intensity distribution indicated by the model function to the profile of the line image intensity distribution derived based on the image data D. It has become.

画像処理部23は、上記モデル関数が示す二重像の線像強度分布の自己相関関数の積分値に基づいて、二重像の視野角θを求めるようになっている。具体的には、画像処理部23は、上記モデル関数が示す二重像の線像強度分布の自己相関関数の積分値と、二重像の視野角θとの相関を示す既知の関数を用いて、二重像の視野角θを求めるようになっている。上記の既知の関数は、所定の視野角θの範囲において一価の近似関数であり、例えば、後述するように、3次の多項式となっている。   The image processing unit 23 obtains the viewing angle θ of the double image based on the integral value of the autocorrelation function of the line image intensity distribution of the double image indicated by the model function. Specifically, the image processing unit 23 uses a known function indicating the correlation between the autocorrelation function of the line image intensity distribution of the double image indicated by the model function and the viewing angle θ of the double image. Thus, the viewing angle θ of the double image is obtained. The known function is a monovalent approximation function in a predetermined viewing angle θ range, and is, for example, a cubic polynomial as will be described later.

以下で、二重像強度分布のモデル関数、および近似関数について、詳細に説明する。   Hereinafter, the model function and approximate function of the double image intensity distribution will be described in detail.

[二重像強度分布のモデル関数]
まず、二重像強度分布のモデル関数について説明する。二重像分解能力は、一般には、レイリーの2点分解能で計測される。レイリーの2点分解能は、検出系のレンズの開口直径が光の波長と同程度の大きさになると、光の波動性によって、開口による回折効果によって分解能が制限されることを記述している。例えば、焦点距離f、開口半径wの望遠鏡では、レイリーの2点分解能εは、以下の式(1)で表される。従って、視野角θ=1’を解像するときの条件は、ε=fθとすることにより導出される。

Figure 2016114362
[Model function of double image intensity distribution]
First, the model function of the double image intensity distribution will be described. Double image resolution is typically measured with Rayleigh two-point resolution. Rayleigh's two-point resolution describes that when the aperture diameter of the lens of the detection system becomes as large as the wavelength of light, the resolution is limited by the diffraction effect of the aperture due to the wave nature of the light. For example, in a telescope having a focal length f and an aperture radius w, the Rayleigh two-point resolution ε is expressed by the following equation (1). Therefore, the condition for resolving the viewing angle θ = 1 ′ is derived by setting ε = fθ.
Figure 2016114362

これにより、焦点距離fに無関係に、レイリーの2点分解能εに対応する開口半径wが求められる。つまり、開口半径wは、以下の式(2)で表される。

Figure 2016114362
Thus, the aperture radius w corresponding to the Rayleigh two-point resolution ε is obtained regardless of the focal length f. That is, the opening radius w is expressed by the following formula (2).
Figure 2016114362

しかし、実際に合わせガラスで発生する二重像を計測する対物レンズ21の開口半径wを1.153mmよりも大きくしても、有効開口径は、1.15mm程度に制限されている。そのため、レイリーの2点分解能εは、1’以下にはならない。本出願人は、このような複雑な空間周波数応答を説明するために、二重像強度分布のモデル式を、図2のYoungの干渉実験装置200における干渉像の式を元に考案した。   However, even if the aperture radius w of the objective lens 21 that actually measures the double image generated on the laminated glass is larger than 1.153 mm, the effective aperture diameter is limited to about 1.15 mm. Therefore, Rayleigh's two-point resolution ε does not become 1 'or less. In order to explain such a complex spatial frequency response, the present applicant has devised a model expression of the double image intensity distribution based on the expression of the interference image in Young's interference experiment apparatus 200 of FIG.

Youngの干渉実験装置200は、図2に示したように、光源210から発せられる光の光路上に、レンズ220、ピンホールスクリーン230、レンズ240およびスクリーン250を、光源210側からこの順に備えている。ピンホールスクリーン230には、2つのピンホール230aが設けられている。干渉実験装置200では、2つのピンホール230aを通過した2つの光線がスクリーン250上で干渉し合い、スクリーン250上に干渉縞を発生させる。しかし、干渉実験装置200において、ピンホールスクリーン230が除去されると、スクリーン250上に干渉縞が発生しない。従って、2つのピンホール230aの機能の1つとして、波面分割があることが理解される。   As shown in FIG. 2, Young's interference experiment apparatus 200 includes a lens 220, a pinhole screen 230, a lens 240, and a screen 250 in this order from the light source 210 side on the optical path of light emitted from the light source 210. Yes. The pinhole screen 230 is provided with two pinholes 230a. In the interference experiment apparatus 200, the two light beams that have passed through the two pinholes 230a interfere with each other on the screen 250, thereby generating interference fringes on the screen 250. However, when the pinhole screen 230 is removed in the interference experiment apparatus 200, no interference fringes are generated on the screen 250. Therefore, it is understood that there is wavefront division as one of the functions of the two pinholes 230a.

一方、本出願人が考案したモデル式を用いた二重像検査装置1でも、被検体ガラス100に光が照射されることにより、受光面22Aに二重像が発生する。ところが、二重像検査装置1には、Youngの干渉実験装置200における2つのピンホール230aに相当する構造物は存在しない。二重像検査装置1では、スリット12、被検体ガラス100内の繰り返し反射による波面分割、および対物レンズ21の開口半径が組み合わさることにより、Youngの干渉実験装置200における2つのピンホール230aに等価な、フーリエ結像論上の空間周波数応答が二重像強度分布のモデル関数として実現されている。   On the other hand, even in the double image inspection apparatus 1 using the model formula devised by the present applicant, a double image is generated on the light receiving surface 22A when the subject glass 100 is irradiated with light. However, the double image inspection apparatus 1 has no structure corresponding to the two pinholes 230a in Young's interference experiment apparatus 200. The double image inspection apparatus 1 is equivalent to the two pinholes 230a in the Young interference experimental apparatus 200 by combining the slit 12, the wavefront division by repeated reflection in the subject glass 100, and the aperture radius of the objective lens 21. The spatial frequency response in Fourier imaging theory is realized as a model function of the double image intensity distribution.

二重像検査装置1における空間周波数応答は、以下の式(3)で表される。また、二重像検査装置1における空間周波数応答は、図3に示した二重像の干渉縞モデル300で説明される。干渉像モデル300は、LED光源11から発せられる光の光路上に、スリット12、レンズ13、投影レンズ14、被検体ガラス100、仮想ピンホールスクリーン310、対物レンズ21および受光面22Aを、LED光源11側から順に有する。仮想ピンホールスクリーン310は、2つのピンホール230aに対応する2つの仮想ピンホールH1を有する。   The spatial frequency response in the double image inspection apparatus 1 is expressed by the following equation (3). Further, the spatial frequency response in the double image inspection apparatus 1 is explained by the double image interference fringe model 300 shown in FIG. The interference image model 300 includes a slit 12, a lens 13, a projection lens 14, a subject glass 100, a virtual pinhole screen 310, an objective lens 21, and a light receiving surface 22 </ b> A on an optical path of light emitted from the LED light source 11. It has in order from the 11 side. The virtual pinhole screen 310 has two virtual pinholes H1 corresponding to the two pinholes 230a.

Figure 2016114362
Figure 2016114362

ここで、J1は、1次の第1種ベッセル関数である。λは、LED光源11から発せられた光の平均波長である。zは、像面距離である。δは、仮想ピンホールH1の直径である。{x,y}は、受光面22A上の座標である。x0は、二重像の像高である。h'は、互いに隣接する2つの仮想ピンホールH1の間隔hの複数倍である。一方の仮想ピンホールH1には、LED光源11から発せられ、被検体ガラス100を透過した光L1が入射する。他方の仮想ピンホールH1には、被検体ガラス100の裏面で反射された後、受光面22A側に射出された光L2が入射する。μ12は、干渉縞の可視度であり、0から1の間の値を取る。α12は、光L2の位相であり、−π〜πの範囲の値を取る。 Here, J 1 is a first-order first-type Bessel function. λ is an average wavelength of light emitted from the LED light source 11. z is the image plane distance. δ is the diameter of the virtual pinhole H1. {X, y} are coordinates on the light receiving surface 22A. x 0 is the image height of the double image. h ′ is a multiple of the interval h between two virtual pinholes H1 adjacent to each other. Light L1 emitted from the LED light source 11 and transmitted through the subject glass 100 enters one virtual pinhole H1. The other virtual pinhole H1 is incident with the light L2 that is reflected by the back surface of the subject glass 100 and then emitted toward the light receiving surface 22A. μ 12 is the visibility of interference fringes and takes a value between 0 and 1. alpha 12 is the phase of the light L2, takes a value in the range of -Pai~pai.

ところで、広く知られているYoungの干渉縞の式では、右辺の点像は1個となっている。これは、2つのピンホール230aで回折される光の干渉縞の観測位置が無限遠となっているからである。一方で、二重像検査装置1における空間周波数応答では、LED光源11の虚像Ivの位置が有限となっている。その結果、受光面22Aにおいて、二重像に干渉縞が重畳されている様子が観測される。また、干渉像型モデル300では、Youngの干渉実験装置200における2つのピンホール230aに対応するものとして、2つの仮想ピンホールH1が設けられている。2つの仮想ピンホールH1の直径δは、以下の式(4)で規定されている。被検体ガラス100の厚さtを4mm、被検体ガラス100に対する光L1の入射角ψを60°としたとき、ピンホールH1の直径δは、2.77mmとなる。このとき、下記の条件を適用することにより、二重像検査装置1における空間周波数応答から得られる二重像の線像強度分布が、Youngの干渉実験装置200により得られた二重像の線像強度分布に良好に近似することを本出願人は見出した。   By the way, in the well-known Young's interference fringe formula, there is one point image on the right side. This is because the observation position of the interference fringes of the light diffracted by the two pinholes 230a is at infinity. On the other hand, in the spatial frequency response in the double image inspection apparatus 1, the position of the virtual image Iv of the LED light source 11 is finite. As a result, it is observed that interference fringes are superimposed on the double image on the light receiving surface 22A. In the interference image type model 300, two virtual pinholes H1 are provided corresponding to the two pinholes 230a in Young's interference experiment apparatus 200. The diameter δ of the two virtual pinholes H1 is defined by the following formula (4). When the thickness t of the subject glass 100 is 4 mm and the incident angle ψ of the light L1 with respect to the subject glass 100 is 60 °, the diameter δ of the pinhole H1 is 2.77 mm. At this time, by applying the following conditions, the double image line image intensity distribution obtained from the spatial frequency response in the double image inspection apparatus 1 is the double image line obtained by the Young interference experiment apparatus 200. The Applicant has found that the image intensity distribution is a good approximation.

Figure 2016114362
Figure 2016114362

−条件―
スリット12の幅a:0.01mm
対物レンズ21の開口半径w:12mm
2つの仮想ピンホールH1の間隔h:2.77mm
-Condition-
Width a of slit 12: 0.01 mm
Aperture radius w of objective lens 21: 12 mm
Interval h between two virtual pinholes H1: 2.77 mm

図4は、二重像検査装置1における空間周波数応答を用いて算出した二重像の線像強度分布を等高線で表したものである。図4では、二重像の線像強度分布が被検体ガラス100の傾き方向に干渉縞が重畳している。図5は、二重像の線像強度分布の垂直断面の計測値および計算値をグラフで表したものである。図5において、計測値は点で表されており、計算値は実線で表されている。計測値は、イメージセンサ22から得られた画像データに基づいて導出された強度分布の垂直断面の値である。計算値は、二重像検査装置1における空間周波数応答を用いて算出した二重像の線像強度分布の値である。なお、二重像の視野角θは約0.75’に仮定されている。図5の横軸は、像面(受光面22A)の空間座標であり、その単位は、イメージセンサ22の画素ピッチであり、具体的には、4.65μmである。図5に示したように、二重像検査装置1における空間周波数応答から得られる二重像の線像強度分布のプロファイルが、イメージセンサ22から得られた画像データに基づいて導出された線像強度分布のプロファイルに良好に近似することがわかる。なお、図6、図7、図8、図9、図10に、二重像の視野角θが0.866444’、0.649833’、0.433222’、0.216611’、0’に仮定されているときに得られた二重像の線像強度分布を示す。図10において、二重像が分離されていることがわかる。   FIG. 4 shows the line image intensity distribution of the double image calculated using the spatial frequency response in the double image inspection apparatus 1 by contour lines. In FIG. 4, interference fringes are superimposed in the tilt direction of the subject glass 100 in the double image line image intensity distribution. FIG. 5 is a graph showing the measured values and the calculated values of the vertical section of the double image line image intensity distribution. In FIG. 5, the measured value is represented by a point, and the calculated value is represented by a solid line. The measurement value is a value of a vertical section of the intensity distribution derived based on the image data obtained from the image sensor 22. The calculated value is a line image intensity distribution value of the double image calculated using the spatial frequency response in the double image inspection apparatus 1. Note that the viewing angle θ of the double image is assumed to be about 0.75 '. The horizontal axis of FIG. 5 is the spatial coordinates of the image plane (light receiving surface 22A), and the unit thereof is the pixel pitch of the image sensor 22, and specifically, 4.65 μm. As shown in FIG. 5, the line image intensity distribution profile of the double image obtained from the spatial frequency response in the double image inspection apparatus 1 is derived based on the image data obtained from the image sensor 22. It can be seen that it closely approximates the profile of the intensity distribution. 6, 7, 8, 9, and 10, it is assumed that the viewing angle θ of the double image is 0.866444 ′, 0.649833 ′, 0.433222 ′, 0.216611 ′, and 0 ′. 2 shows a line image intensity distribution of a double image obtained when the image is recorded. In FIG. 10, it can be seen that the double images are separated.

二重像検査装置1における空間周波数応答は、以下のようにして導出される。小瀬輝次著の「フーリエ結像論」(共立出版 2013年復刊)に記載の複ピンホール光学系のOTF(Optical Transfer Function)の概念を踏襲して、ガラス表面とガラス裏面とによる多重繰り返し反射光のうち、表面反射光が入射する仮想ピンホールH1と、一次の裏面反射光が二重像の視野角θ分だけ傾いて入射する仮想ピンホールH1を考える。このとき、仮想ピンホールH1の直径δを、表面反射光の光軸と、一次の裏面反射光の光軸との距離と等しくする。その上で、対物レンズ21の開口半径wが、仮想ピンホールH1の間隔hの複数個分となっていると規定する。最後に、複数の仮想ピンホールH1の自己相関関数から、二重像検査装置1における空間周波数応答を導出する。このようにして求めた空間周波数応答のフーリエ変換は、干渉縞の重畳した二重像の線像強度分布になるはずである。   The spatial frequency response in the double image inspection apparatus 1 is derived as follows. Following the concept of OTF (Optical Transfer Function) of double pinhole optical system described in “Fourier Imaging Theory” by Teruo Kose (reissued in Kyoritsu Shuppan 2013), multiple repetitive reflections by the glass surface and the glass back surface Of the light, consider a virtual pinhole H1 into which the front surface reflected light is incident and a virtual pinhole H1 into which the primary back surface reflected light is incident with an inclination of the double image viewing angle θ. At this time, the diameter δ of the virtual pinhole H1 is made equal to the distance between the optical axis of the front surface reflected light and the optical axis of the primary back surface reflected light. In addition, it is defined that the opening radius w of the objective lens 21 is a plurality of intervals h of the virtual pinhole H1. Finally, the spatial frequency response in the double image inspection apparatus 1 is derived from the autocorrelation functions of the plurality of virtual pinholes H1. The Fourier transform of the spatial frequency response obtained in this way should be a line image intensity distribution of a double image on which interference fringes are superimposed.

仮想ピンホールH1の直径δの大きさが、点像サイズを決定する。レイリーの2点分解の意味では、点像サイズの1/2に対応する角度分解能が限界値を与えるはずである。仮想ピンホールH1の直径δが2.77mmであるとき、対物レンズ21の焦点距離fを135mmとすると、点像のエアリー直径dは、1.22λz/δ=65.4μmとなる。ここで、像面距離zを、(1+1/m)fと近似した。図5では、画素ピッチは4.65μmであるから、エアリー直径dは、14画素ピッチに対応し、95番目の画素から109番目の画素までの範囲に相当している。一方、予想される二重像の視野角θは0.75’であるから、像高さfθは29.4μmである。ここで、繰り返し反射光により干渉縞を重畳させないときの二重像強度分布を図11に示す。焦点距離を50mmにした場合で、繰り返し反射光により干渉縞を重畳させないときの二重像強度分布を図12に示す。これにより、長焦点距離の方が、角度分解能を上げることができる点で有利あることがわかる。ただし、図5では、多光束干渉効果、コンボリューションおよび収差が考慮されており、一方で、図11、図12では、これらが考慮されていない。   The size of the diameter δ of the virtual pinhole H1 determines the point image size. In the sense of Rayleigh's two-point decomposition, the angular resolution corresponding to half the point image size should give a limit value. When the diameter δ of the virtual pinhole H1 is 2.77 mm, if the focal length f of the objective lens 21 is 135 mm, the Airy diameter d of the point image is 1.22λz / δ = 65.4 μm. Here, the image plane distance z was approximated to (1 + 1 / m) f. In FIG. 5, since the pixel pitch is 4.65 μm, the Airy diameter d corresponds to the 14 pixel pitch, and corresponds to the range from the 95th pixel to the 109th pixel. On the other hand, since the expected viewing angle θ of the double image is 0.75 ′, the image height fθ is 29.4 μm. Here, FIG. 11 shows a double image intensity distribution when no interference fringes are superimposed by repeatedly reflected light. FIG. 12 shows a double image intensity distribution when the focal length is 50 mm and the interference fringes are not superimposed by the reflected light repeatedly. Thus, it can be seen that the long focal length is more advantageous in that the angular resolution can be increased. However, in FIG. 5, the multibeam interference effect, convolution, and aberration are taken into consideration, whereas in FIGS. 11 and 12, these are not taken into consideration.

上述したように、式(3)で示した空間周波数応答を、計測値にフィッティングさせることは可能である。しかし、式(3)で示した空間周波数応答では、パラメータの自由度が多いので、計測値にフィッティングさせるには、膨大な計算が必要になる。そこで、本出願人は、上式(3)で示した空間周波数応答を計測値にフィッティングさせる代わりに、以下に示す近似関数を用いて、二重像の視野角θを導出する手法を見出した。   As described above, it is possible to fit the spatial frequency response shown by the equation (3) to the measurement value. However, in the spatial frequency response shown in Equation (3), there are many degrees of freedom of parameters, so enormous calculation is required to fit the measurement value. Therefore, the present applicant has found a method for deriving the viewing angle θ of the double image by using the following approximate function instead of fitting the spatial frequency response shown in the above equation (3) to the measurement value. .

[近似関数]
次に、近似関数について説明する。図13は、上式(3)で示した空間周波数応答を用いて得られた二重像の線像強度分布の自己相関関数の積分値と、二重像の視野角θとの関係を表したものである。図13には、二重像の視野角θを横軸に、上記自己相関関数の積分値を縦軸にしたときのグラフが示されている。図13から、上式(3)で示した空間周波数応答が示す二重像の線像強度分布の自己相関関数の積分値に基づいて、二重像の視野角θを求めることができる。図13に示したグラフは、二重像の視野角θが大きくなるにつれて、上記自己相関関数の積分値も単調に増加する一価の近似関数で表される。この近似関数は、例えば、図13に示したように、Y=aX3+bX+cという3次の多項式で表される。二重像の視野角θが、少なくとも、0°から0.9’までの範囲においては、この近似関数は、一価の近似関数となっている。従って、この既知の関数である近似関数を用いて、1’以下の二重像の視野角θを求めることができる。
[Approximate function]
Next, the approximate function will be described. FIG. 13 shows the relationship between the integrated value of the autocorrelation function of the line image intensity distribution of the double image obtained by using the spatial frequency response expressed by the above equation (3) and the viewing angle θ of the double image. It is a thing. FIG. 13 shows a graph when the viewing angle θ of the double image is on the horizontal axis and the integrated value of the autocorrelation function is on the vertical axis. From FIG. 13, the viewing angle θ of the double image can be obtained based on the integral value of the autocorrelation function of the line image intensity distribution of the double image indicated by the spatial frequency response expressed by the above equation (3). The graph shown in FIG. 13 is represented by a monovalent approximation function in which the integrated value of the autocorrelation function monotonously increases as the viewing angle θ of the double image increases. For example, as shown in FIG. 13, this approximate function is represented by a third-order polynomial of Y = aX 3 + bX + c. In the range where the viewing angle θ of the double image is at least in the range from 0 ° to 0.9 ′, this approximate function is a monovalent approximate function. Therefore, the viewing angle θ of the double image of 1 ′ or less can be obtained using this approximate function which is a known function.

[処理手順]
次に、二重像検査装置1における処理手順の一例について説明する。図14は、二重像検査装置1における処理手順の一例を表したものである。投影光Lが光源ユニット10から発せられると、被検体ガラス100で反射され、受光面22Aに入射する。受光面22Aに入射した光は受光面22Aで受光され、画像データDが生成される。画像データDは、画像処理部30に取り込まれる(ステップS101)。画像データDは、画像処理部30によって、以下のように処理される。具体的には、まず、窓関数を用いて、画像データDのノイズが除去される(ステップS102)。次に、画像データDが規格化されたのち、複素フーリエ変換される(ステップS103)。これにより、イメージセンサ22の受光面22Aに生ずる、干渉縞パターンに対応した二重像の線像強度分布に対応する複素瞳関数が求められる。次に、得られた複素瞳関数の絶対値の2乗に対して逆フーリエ変換が行われる(ステップS104,105)。これにより、線像強度分布の自己相関関数が得られる。Bracewellの等価幅計算が行われる(ステップS106)。つまり、得られた自己相関関数の積分値が求められる。最後に、自己相関関数の積分値と、二重像の視野角θとの相関を示す既知の関数を用いて、二重像の視野角θが求められる(ステップS107)。なお、ステップS104〜S107を実施する代わりに、上記モデル関数が示す線像強度分布のプロファイルを、画像データDに基づいて導出された線像強度分布のプロファイルにフィッティングさせることにより、二重像の視野角θが求められてもよい。
[Processing procedure]
Next, an example of a processing procedure in the double image inspection apparatus 1 will be described. FIG. 14 shows an example of a processing procedure in the double image inspection apparatus 1. When the projection light L is emitted from the light source unit 10, it is reflected by the subject glass 100 and enters the light receiving surface 22A. The light incident on the light receiving surface 22A is received by the light receiving surface 22A, and image data D is generated. The image data D is taken into the image processing unit 30 (step S101). The image data D is processed by the image processing unit 30 as follows. Specifically, first, noise of the image data D is removed using a window function (step S102). Next, after the image data D is normalized, complex Fourier transform is performed (step S103). Thereby, a complex pupil function corresponding to the line image intensity distribution of the double image corresponding to the interference fringe pattern generated on the light receiving surface 22A of the image sensor 22 is obtained. Next, inverse Fourier transform is performed on the square of the absolute value of the obtained complex pupil function (steps S104 and S105). Thereby, the autocorrelation function of the line image intensity distribution is obtained. Bracewell equivalent width calculation is performed (step S106). That is, an integral value of the obtained autocorrelation function is obtained. Finally, the double image viewing angle θ is obtained using a known function indicating the correlation between the integrated value of the autocorrelation function and the double image viewing angle θ (step S107). Instead of performing steps S104 to S107, the profile of the line image intensity distribution indicated by the model function is fitted to the profile of the line image intensity distribution derived based on the image data D, so that a double image is obtained. The viewing angle θ may be obtained.

[効果]
次に、特許文献1の記載の発明と対比しつつ、二重像検査システム1の効果について説明する。
[effect]
Next, the effects of the double image inspection system 1 will be described in comparison with the invention described in Patent Document 1.

特許文献1の記載によれば、入射角ψを固定し、曲面ガラスによって発生する二重像の視野角η1(式(5))と、楔角αを有する平板ガラスによって発生する二重像の視野角η2(式(6))とが、互いに等しいと設定することにより、二重像を解消することの可能なガラスの厚さt、ガラスの曲率半径Rcおよび楔角αを、式(7)から導出することができる、ようである。

Figure 2016114362
Figure 2016114362
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According to the description of Patent Document 1, the angle of incidence ψ is fixed, the viewing angle η1 (formula (5)) of the double image generated by the curved glass, and the double image generated by the flat glass having the wedge angle α. By setting the viewing angle η2 (formula (6)) to be equal to each other, the glass thickness t, the glass radius of curvature Rc, and the wedge angle α capable of eliminating the double image are expressed by the formula (7). ) Seems to be derived from.
Figure 2016114362
Figure 2016114362
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しかしながら、二重像の視野角が0°になるように楔角αを設定したり、合わせガラスを平板ガラスに置き換えたりした場合であっても、二重像が発生することがあることを本出願人は発見した。これは、特許文献1では、式(6)の導出の際に、虚像距離を無限大に仮定しているためで、虚像距離が有限である場合には、平板ガラスの楔角αが無くても二重像は有限になるからである。虚像距離をd、表面反射光の光軸と裏面反射光の光軸との間隔をhとするとき、以下の式(8)が得られる。従って、有限虚像距離における二重像の解消に必要な楔角αは、以下の式(9)で表される。式(9)において、d→∞とすれば、式(7)に帰着する。

Figure 2016114362

Figure 2016114362
However, even if the wedge angle α is set so that the viewing angle of the double image becomes 0 °, or the laminated glass is replaced with flat glass, the double image may be generated. Applicant discovered. This is because Patent Document 1 assumes that the virtual image distance is infinite when the equation (6) is derived. When the virtual image distance is finite, there is no wedge angle α of the flat glass. This is because the double image becomes finite. When the virtual image distance is d and the distance between the optical axis of the front surface reflected light and the optical axis of the back surface reflected light is h, the following equation (8) is obtained. Accordingly, the wedge angle α necessary for eliminating the double image at the finite virtual image distance is expressed by the following equation (9). In equation (9), if d → ∞, the result is equation (7).
Figure 2016114362

Figure 2016114362

一方、二重像検査システム1では、二重像の線像強度分布のモデル関数として、Youngの干渉実験装置200における2つのピンホール230aに等価な、フーリエ結像論上の空間周波数応答が用いられる。これにより、Youngの干渉実験装置200における2つのピンホール230aに相当する構造物が存在しないにもかかわらず、イメージセンサ22の受光面22Aに生ずる、干渉縞パターンに対応した二重像の線像強度分布を導出することができる。さらに、得られた線像強度分布に基づき、被検体ガラス100における投影光Lの反射の際に生じた二重像の視野角θが求められる。このように、二重像検査システム1では、幾何光学的なアプローチから二重像の視野角θを導出するのではなく、波動光学的なアプローチから二重像の視野角θを導出している。これにより、二重像を精密に検査することができる。   On the other hand, in the double image inspection system 1, the spatial frequency response in Fourier imaging theory equivalent to the two pinholes 230a in Young's interference experiment apparatus 200 is used as a model function of the line image intensity distribution of the double image. It is done. Thus, a double image line image corresponding to the interference fringe pattern generated on the light receiving surface 22A of the image sensor 22 in spite of the absence of a structure corresponding to the two pinholes 230a in Young's interference experiment apparatus 200. An intensity distribution can be derived. Further, based on the obtained line image intensity distribution, the viewing angle θ of the double image generated when the projection light L is reflected on the subject glass 100 is obtained. As described above, the double image inspection system 1 does not derive the double image viewing angle θ from the geometric optical approach, but derives the double image viewing angle θ from the wave optical approach. . Thereby, a double image can be inspected precisely.

また、二重像検査システム1では、上式(3)で示した空間周波数応答を計測値にフィッティングさせる代わりに、上記モデル関数が示す二重像の線像強度分布の自己相関関数の積分値に基づいて、二重像の視野角θが求められる。これにより、式(3)で示した空間周波数応答を、計測値にフィッティングさせる際に要する膨大な計算をすることなく、軽い計算量で、二重像の視野角θを導出することができる。   Further, in the double image inspection system 1, instead of fitting the spatial frequency response expressed by the above equation (3) to the measured value, the integrated value of the autocorrelation function of the double image linear image intensity distribution indicated by the model function Based on the above, the viewing angle θ of the double image is obtained. Thereby, the viewing angle θ of the double image can be derived with a small amount of calculation without performing the enormous calculation required for fitting the spatial frequency response shown in Expression (3) to the measurement value.

1…二重像検査システム、10…光源ユニット、11…LED光源、12…スリット、13…レンズ、13a…凸レンズ、13b…凹レンズ、14…投影レンズ、20…カメラユニット、21…対物レンズ、22…イメージセンサ、30…画像処理装置、100…被検体ガラス、200…干渉実験装置、210…光源、220…レンズ、230…ピンホールスクリーン、230a…ピンホール、24…レンズ、250…スクリーン、300…干渉縞モデル、310…仮想ピンホールスクリーン、a…スリット幅、D…画像データ、f…焦点距離、H1…仮想ピンホール、h…互いに隣接する2つの仮想ピンホールの間隔、Iv…虚像、J1…1次の第1種ベッセル関数、L…投影光、L1,L2…光、w…対物レンズの開口半径、λ…LED光源から発せられた光の平均波長、{x,y}…受光面上の座標、x0…二重像の像高、z…像面距離、α…楔角、α12…光L2の位相、δ…仮想ピンホールの直径、θ…二重像の視野角、μ12…干渉縞の可視度。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Double image inspection system, 10 ... Light source unit, 11 ... LED light source, 12 ... Slit, 13 ... Lens, 13a ... Convex lens, 13b ... Concave lens, 14 ... Projection lens, 20 ... Camera unit, 21 ... Objective lens, 22 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Image sensor, 30 ... Image processing apparatus, 100 ... Sample glass, 200 ... Interference experiment apparatus, 210 ... Light source, 220 ... Lens, 230 ... Pinhole screen, 230a ... Pinhole, 24 ... Lens, 250 ... Screen, 300 ... Interference fringe model, 310 ... Virtual pinhole screen, a ... Slit width, D ... Image data, f ... Focal length, H1 ... Virtual pinhole, h ... Spacing between two adjacent virtual pinholes, Iv ... Virtual image, J 1 ... 1 order Bessel function of the first kind, L ... projection light, L1, L2 ... light, opening radius w ... objective lens, lambda ... LED Mean wavelength of the light emitted from the source, {x, y} ... coordinates on the light receiving surface, x 0 ... double image image height, z ... image surface distance, alpha ... wedge angle, alpha 12 ... phase of light L2 Δ is the diameter of the virtual pinhole, θ is the viewing angle of the double image, and μ 12 is the visibility of the interference fringes.

Claims (7)

光源と、前記光源に照明されるスリットと、前記スリットを介して前記光源から発せられた線状光を投影光として被検体ガラスに投影する投影光学系とを含む光源ユニットと、
前記光源ユニットから発せられ、前記被検体ガラスで反射された光を集光する対物レンズと、前記対物レンズにより集光された光を受光するイメージセンサとを含むカメラユニットと、
前記カメラユニットにより得られた画像データを処理する処理部と
を備え、
前記処理部は、
前記画像データに対して所定のデータ変換処理を行うことにより、前記イメージセンサの受光面に生ずる干渉縞パターンに対応した二重像の線像強度分布を求め、
得られた前記線像強度分布に基づき、前記被検体ガラスにおける前記投影光の反射の際に生じた二重像の視野角を求める
二重像検査システム。
A light source unit including a light source, a slit illuminated by the light source, and a projection optical system that projects linear light emitted from the light source through the slit as projection light onto a subject glass;
An objective lens that collects light emitted from the light source unit and reflected by the subject glass; and a camera unit that includes an image sensor that receives the light collected by the objective lens;
A processing unit for processing image data obtained by the camera unit,
The processor is
By performing a predetermined data conversion process on the image data, a line image intensity distribution of a double image corresponding to an interference fringe pattern generated on the light receiving surface of the image sensor is obtained,
A double image inspection system for obtaining a viewing angle of a double image generated upon reflection of the projection light on the subject glass based on the obtained line image intensity distribution.
前記処理部は、二重像の線像強度分布のモデル関数として、Youngの干渉実験における複数のピンホールに等価なフーリエ結像論上の空間周波数応答を用いることにより前記線像強度分布を求める
請求項1に記載の二重像検査システム。
The processing unit obtains the line image intensity distribution by using, as a model function of the line image intensity distribution of the double image, a spatial frequency response in Fourier imaging theory equivalent to a plurality of pinholes in Young's interference experiment. The double image inspection system according to claim 1.
前記モデル関数は、下記の式(1)により表される
請求項2に記載の二重像検査システム。
Figure 2016114362
J1:1次の第1種ベッセル関数
λ:前記光源から発せられた光の平均波長
z:像面距離
δ:前記ピンホールに対応する仮想ピンホールの直径
{x,y}:前記受光面上の座標
0:前記二重像の像高
h':互いに隣接する2つの前記仮想ピンホールの間隔hの複数倍
μ12:干渉縞の可視度
α12は、前記被検体ガラスの表面および裏面で繰り返し反射された後、前記受光面側に射出された光の位相
The double image inspection system according to claim 2, wherein the model function is represented by the following expression (1).
Figure 2016114362
J1: First-order first-order Bessel function λ: Average wavelength of light emitted from the light source z: Image plane distance δ: Diameter of a virtual pinhole corresponding to the pinhole {x, y}: On the light receiving surface X 0: Image height of the double image h ′: Plurality of the interval h between two virtual pinholes adjacent to each other μ 12 : Visibility of interference fringes α 12 is the front and back surfaces of the subject glass The phase of the light emitted to the light receiving surface after being repeatedly reflected at
前記処理部は、前記モデル関数が示す線像強度分布のプロファイルを、前記画像データに基づいて導出された線像強度分布のプロファイルにフィッティングさせることにより、前記二重像の視野角を求める
請求項3に記載の二重像検査システム。
The processing unit obtains a viewing angle of the double image by fitting a profile of a line image intensity distribution indicated by the model function to a profile of a line image intensity distribution derived based on the image data. 4. The double image inspection system according to 3.
前記処理部は、前記モデル関数が示す前記二重像の線像強度分布の自己相関関数の積分値に基づいて、前記二重像の視野角を求める
請求項3に記載の二重像検査システム。
The double image inspection system according to claim 3, wherein the processing unit obtains a viewing angle of the double image based on an integral value of an autocorrelation function of a line image intensity distribution of the double image indicated by the model function. .
前記処理部は、前記モデル関数が示す前記二重像の線像強度分布の自己相関関数の積分値と、前記二重像の視野角との相関を示す既知の関数を用いて、前記二重像の視野角を求める
請求項5に記載の二重像検査システム。
The processing unit uses the known function indicating a correlation between an integrated value of an autocorrelation function of the line image intensity distribution of the double image indicated by the model function and a viewing angle of the double image. The double image inspection system according to claim 5, wherein an image viewing angle is obtained.
前記既知の関数は、3次の多項式である
請求項6に記載の二重像検査システム。
The double image inspection system according to claim 6, wherein the known function is a cubic polynomial.
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