JP2020134174A - Inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物体に光を照射して得られる画像データから物体の検査を行う検査装置に関する。 The present invention relates to an inspection device that inspects an object from image data obtained by irradiating the object with light.
目視による検査に代わって検査対象物を照明して撮像し、画像データから検査を行う検査装置の導入が進められている。
特に、硬貨や紙幣などの検査を行う際には、表面の傷や色味など、確認すべき事柄が多く、また検知しなければならない傷や特徴部分も小さいため、照明の照度を照射範囲内で一定にするとともに、十分な光量の確保が求められている。
しかしながら、従来の撮像装置側からハーフミラーなどを用いて検査対象物を照らす、所謂落射照明と言われる方法では、光源の光量がハーフミラーによって減光されてしまうことや、装置自体のサイズを小型化することが難しいなどの問題が生じていた。
一方、入射角度の異なる複数の光源を用いて一様に照明を行う方法についても知られている(例えば特許文献1〜6等参照)。しかしながら、このような構成では、複数個所からの光が迷光として撮像面に写り込んでしまう問題が生じていた。
Instead of visual inspection, an inspection device is being introduced in which an inspection object is illuminated and imaged, and inspection is performed from image data.
In particular, when inspecting coins and banknotes, there are many things to check such as scratches and color on the surface, and the scratches and characteristic parts that must be detected are small, so the illuminance of the lighting is within the irradiation range. It is required to keep the amount of light constant and to secure a sufficient amount of light.
However, in the so-called epi-illumination method in which the inspection object is illuminated from the conventional imaging device side using a half mirror or the like, the amount of light from the light source is dimmed by the half mirror and the size of the device itself is reduced. There were problems such as difficulty in converting.
On the other hand, a method of uniformly illuminating using a plurality of light sources having different incident angles is also known (see, for example,
本発明は以上のような課題に基づきなされたものであり、複数の光源を用いたときにも映り込みを抑制する新規な検査装置の提供を目的とする。 The present invention has been made based on the above problems, and an object of the present invention is to provide a novel inspection device that suppresses glare even when a plurality of light sources are used.
本願発明にかかる検査装置は、物体の外観の検査を行う検査装置であって、前記物体を所定の視野角の撮像面で撮像する撮像部と、入射角が前記視野角以下、即ち最小斜入射角が前記視野角に対応する斜入射角以上となる第1照明光で前記物体の面を照明する第1照明部と、最大斜入射角が前記斜入射角及び前記第1照明光の最小斜入射角より小さい第2照明光で前記物体の面を照明する第2照明部と、を有し、前記第1照明部と前記第2照明部とは、前記撮像面の外側端部を通り前記視野角に対応する斜入射角と同様の斜入射角を有する仮想的な補助線を挟んで両側に配置され、前記第1照明光から得られた前記物体の明視野画像と、前記第2照明光から得られた前記物体の暗視野画像と、を用いて前記外観の検査を行うことを特徴とする。 The inspection device according to the present invention is an inspection device that inspects the appearance of an object, and includes an imaging unit that images the object on an imaging surface having a predetermined viewing angle, and an incident angle equal to or less than the viewing angle, that is, minimum oblique incident. The first illumination unit that illuminates the surface of the object with the first illumination light whose angle is equal to or greater than the oblique incident angle corresponding to the viewing angle, and the maximum oblique incident angle is the oblique incident angle and the minimum oblique of the first illumination light. It has a second illuminating unit that illuminates the surface of the object with a second illuminating light smaller than the incident angle, and the first illuminating unit and the second illuminating unit pass through the outer end portion of the imaging surface and said. A bright-field image of the object obtained from the first illumination light and a second illumination, which are arranged on both sides of a virtual auxiliary line having an oblique incident angle similar to the oblique incident angle corresponding to the viewing angle. It is characterized in that the appearance is inspected using a dark field image of the object obtained from light.
本発明の検査装置によれば、複数の光源を用いたときにも映り込みを抑制して迷光の影響を低減される。 According to the inspection apparatus of the present invention, even when a plurality of light sources are used, reflection is suppressed and the influence of stray light is reduced.
本発明の第1の実施形態の概念図として、図1に撮像装置10を備える検査装置100を示す。
なお、以降の説明では、撮像装置10のレンズの光軸方向をZ方向、Z軸に垂直な方向のうち、図1に示す紙面横方向をY方向、Z方向とY方向とに垂直な方向をX方向とする。
As a conceptual diagram of the first embodiment of the present invention, FIG. 1 shows an
In the following description, the optical axis direction of the lens of the
検査装置100は、検査対象物たるワークMをZ方向から所定の視野角θ1で撮像する撮像部としての撮像装置10と、第1照明光L1でワークMの照射面Pを照明するハイアングル照明としての第1照明部11と、第2照明光L2で照射面Pを照明するローアングル照明としての第2照明部12と、を有している。
検査装置100はまた、撮像装置10から得られた画像データ50に基づいて、ワークMの外観の検査を行う画像認識部20と、を有している。
画像認識部20は、第1照明光L1から得られたワークMの明視野画像と、第2照明光L2から得られたワークMの暗視野画像と、を画像データ50として用いてワークMの外観の検査を行う検査部としての機能を有している。
また、本実施形態においては、図4に示すように下側から撮像面Wの撮影を可能にするため撮像面W上に配置されてワークWを載置するカバーガラス30を設けている。
The
The
The image recognition unit 20 uses the bright-field image of the work M obtained from the first illumination light L1 and the dark-field image of the work M obtained from the second illumination light L2 as the image data 50 of the work M. It has a function as an inspection unit that inspects the appearance.
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, a
撮像装置10は、ワークMの−Z方向に取り付けられたカメラであり、ワークMを−Z方向側から撮影して画像データ50を取得するための撮像部である。
撮像装置10は、図1に模式的に示すように、YZ平面において視野角θ1の視野で撮像面Wを撮影する。また、視野角θ1を撮像面Wから見た角θ2=90°−θ1として図1に示している。このように、光線の入射方向と境界面との間の角度を「斜入射角」と表現する。
また、後述するように、視野角θ1を示す線の交点Oは基準点であり、撮像装置10の入射瞳の位置として示している。
The
As schematically shown in FIG. 1, the
Further, as will be described later, the intersection O of the lines indicating the viewing angle θ 1 is a reference point and is shown as the position of the entrance pupil of the
まず、図2を用いて第1照明部11によるハイアングル照明について説明する。なお図2においては説明を単純化するために、ワークMと撮像装置10の間にカバーガラス30がなく、屈折や散乱などの影響が無視できる場合について説明する。
図2において一点鎖線で示した補助線O’は、視野角θ1内に正反射光が入る領域を模式的に示す補助線であり、『視野角θ1の斜入射角θ2と同様の斜入射角を有し、撮像面Wの外側端部Qを通る補助線』である。かかる補助線O’よりも−Z側に第1照明部11が配置されている。
First, high-angle illumination by the
In the auxiliary line O 'is that shown by the
第1照明部11は、照射面Pに向けて拡散性の光である第1照明光L1を照射する。
照射された第1照明光L1のうち、照射面Pに当たることで正反射した光線は、図2中において二点鎖線で示すように、撮像装置10に入射する。
このとき、第1照明部11は、かかる第1照明光L1の正反射光が視野角θ1内に入るように配置される。言い換えれば、第1照明光L1の最小斜入射角:θ4とするとき、θ2≦θ4となる配置によって第1照明光L1は直接反射光として撮像装置10の視野角θ1に収まるように入射する。
The
Of the irradiated first illumination light L1, the light beam that is specularly reflected by hitting the irradiation surface P is incident on the
In this case, the
第1照明光L1は、ワークMが撮像面W上に配置された時には、ワークMに照射されて正反射成分が撮像装置10へと入射する。かかる正反射成分からワークMの色味や形状、サイズ等を測定することができる。
かかる第1照明光L1を用いた照明を「ハイアングル照明」と呼び、ハイアングル照明によって撮像装置10を用いて撮影された画像を「明視野画像」と呼ぶ。
When the work M is arranged on the imaging surface W, the first illumination light L1 is irradiated on the work M and the specular reflection component is incident on the
The illumination using the first illumination light L1 is called "high angle illumination", and the image taken by the
次に、図3を用いて第2照明部12によるローアングル照明について説明する。なお、図2と同様に説明を単純化するためにカバーガラス30については省略して図示する。
図3において一点鎖線で示した補助線は、図2と同様に視野角θ1内に正反射光が入る領域を模式的に示す補助線であり、かかる補助線よりも+Z側に第2照明部12が配置されている。すなわち、第1照明部11と第2照明部12とは、視野角θ1の斜入射角θ2と同様の斜入射角を有し、撮像面Wの外側端部Qを通る補助線O’を挟んで両側に配置される。
図3においては、第2照明光L2の最大斜入射角:θ3、として示している。
Next, the low-angle illumination by the
The auxiliary line shown by the alternate long and short dash line in FIG. 3 is an auxiliary line schematically showing the region where the specular reflected light enters within the viewing angle θ 1 as in FIG. 2, and the second illumination is on the + Z side of the auxiliary line. The
In FIG. 3, it is shown as the maximum oblique incident angle of the second illumination light L2: θ 3 .
第2照明部12は、照射面Pに向けて拡散性の光である第2照明光L2を照射する。
照射された第2照明光L2の最大斜入射角θ3は、θ2>θ3を満たすように設定される。従って第2照明光L2の正反射光(直接反射光)は、撮像装置10の視野角には入らないこととなるが、撮像面W上にワークMが配置されると、ワークMの表面に傷や凹凸がある場合には、かかるエッジ部分や傷の傾斜によって乱反射が生じて、乱反射光の一部が撮像装置10へと入射することとなる。
すなわち、ワークMのエッジ部分だけが撮像装置10に検出されることとなって、かかるエッジ部分についての画像が得られる。
かかる第2照明光L2の散乱光を用いた照明を「ローアングル照明」と呼び、ローアングル照明によって撮像装置10を用いて撮影された画像を「暗視野画像」と呼ぶ。
The
The maximum oblique incident angle θ 3 of the irradiated second illumination light L2 is set so as to satisfy θ 2 > θ 3 . Therefore, the specularly reflected light (directly reflected light) of the second illumination light L2 does not enter the viewing angle of the
That is, only the edge portion of the work M is detected by the
The illumination using the scattered light of the second illumination light L2 is called "low angle illumination", and the image taken by the
このように第2照明部12を配置することで、第2照明部12から撮像面Wへと出射された第2照明光L2のうち、正反射光は撮像装置10に入射せず、ワークM等に当たって散乱あるいは反射された一部の光が撮像装置10に入射することとなる。
By arranging the
図2、図3を用いて説明したように、撮像装置10は、第1照明光L1の反射光によって得られる明視野画像51と、第2照明光L2の反射光によって得られる暗視野画像52と、を含む画像データ50を取得する。
したがって、撮像装置10は、第1照明光L1の正反射光を明視野画像51として、第2照明光L2の拡散光を暗視野画像52として、それぞれ撮影することとなる。
なお、本実施形態においては明視野画像51と暗視野画像52とをそれぞれ個々に撮影する場合について説明するが、かかる構成に限定されるものではない。また、本実施形態では、撮像装置10の撮像面Wと、ハイアングル撮影面である照射面Pとが略同一(W≒P)の範囲であるとして説明するが、かかる撮像面Wと照射面Pとが異なっていても構わない。
As described with reference to FIGS. 2 and 3, the
Therefore, the
In the present embodiment, the case where the bright-field image 51 and the dark-
図4に本実施形態の具体的な実施形態として、検査装置100の断面図を示す。
第1照明部11は、図4に示すように、光源として機能するLEDライト13と、第1拡散部たる第1拡散板15と、を有している。
LEDライト13と第1拡散板15とは、それぞれ撮像装置10の周囲を取り囲むように周状に形成されており、また第1拡散板15は、±Y方向の端部から中心部に向けて−Z方向に傾斜するように配置されている。
すなわち、第1拡散板15は、底面と上面が取り外された円錐台の形状を有している。
LEDライト13からZ方向に沿って出射された光は、第1拡散板15によって指向性を拡散されて、照度が一様となるように照射面Pへと第1照明光L1として照射される。
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the
As shown in FIG. 4, the
The
That is, the
The light emitted from the
第2照明部12は、光源として機能するLEDライト14と、第2拡散部たる第2拡散板16と、導光路としての導光素子17と、を有している。
LEDライト14からZ方向に沿って出射された光は、第2拡散板16によって指向性を拡散されて、照度が一様となるように照射面Pへと第2照明光L2として照射される。
なお、第2拡散板16は、XY平面において拡散性があり、Z軸を含む平面では拡散性が小さいまたは拡散が起こらない異方性の拡散板である。すなわち、第2拡散板16から出射された第2照射光L2は斜入射角度については拡散され難く、略円形の撮像面には照度が一様になるように照射される。
本実施形態では、LEDライト13、14を光源として用いることとしたが、かかる構成に限定されるものではなく、その他種々の光源を用いることができる。
The
The light emitted from the
The
In the present embodiment, the LED lights 13 and 14 are used as the light source, but the present invention is not limited to this configuration, and various other light sources can be used.
図5、図6に、第1照明部11及び第2照明部12から出射されるそれぞれの光線について、第2照明光L2の最大斜入射角:θ3、第1照明光L1の最小斜入射角θ4、としてそれぞれ示す。説明の単純化のため、図5には第1照明部11を、図6には第2照明部12を、それぞれ示している。
In FIGS. 5 and 6, for each of the light rays emitted from the
図5からも明らかなように、第1照明光L1の最小斜入射角:θ4とすると、θ2≦θ4によって第1照明光L1は直接反射光として撮像装置10の視野角θに収まるように入射する。
本実施形態においては、第1拡散板15を照射面Pに対して傾斜して配置することで、図5に破線で拡散板11’を示すように、仮に傾斜して配置しなかった(すなわち照射面Pと平行に配置した)場合と比べてより第1拡散板15のサイズを小型化しながらも、最小斜入射角θ4を大きくして、θ2≦θ4の条件式を維持するように配置されている。このように第1拡散板15を斜めに配置することで、照明範囲の確保と小型化とを両立している。
As is clear from FIG. 5, the minimum oblique incident angle of the first illumination light L1: When theta 4, the first illumination light L1 by θ 2 ≦ θ 4 is fit into the viewing angle theta of the
In the present embodiment, the
図6に示したように、第2照明光L2の最大斜入射角θ3は、θ2>θ3を満たすように設定される。従って既に述べたようにローアングル照明である第2照明光L2の正反射光(直接反射光)は、撮像装置10の視野角には入らないこととなるが、撮像面W上にワークMが配置されると、ワークMの表面に傷や凹凸がある場合には、かかるエッジ部分や傷の傾斜によって乱反射が生じて、乱反射光の一部が撮像装置10へと入射することとなる。
すなわち、ワークMのエッジ部分だけが撮像装置10に検出されることとなって、かかるエッジ部分についての暗視野画像52が得られる。
As shown in FIG. 6, the maximum oblique incident angle θ 3 of the second illumination light L2 is set so as to satisfy θ 2 > θ 3 . Therefore, as already described, the specularly reflected light (directly reflected light) of the second illumination light L2, which is low-angle illumination, does not enter the viewing angle of the
That is, only the edge portion of the work M is detected by the
ところで、このように第1照明光L1を用いたハイアングル照明に加えて、第2照明光L2を用いたローアングル照明による撮影を行う場合には、図7(a)に示すように、第1拡散板15に第2照明光L2の直接反射光が当たることで再拡散されて迷光として撮像装置10へと入ってしまう映り込み現象が生じることが新たに明らかとなった。
特に、本実施形態において示すように、撮像装置10の視野角θ1が所定の範囲(例えば30°≦θ1≦60°)の場合およびより広角な視野角である場合においては、第1拡散板15と撮像面Wとの間の間隔が短くなるため、第2照明部12からの第2照明光L2が第1拡散板15にあたって拡散されることが懸念される。
すなわち、単に図7(a)に示すように第1拡散板15を深い円錐台としてしまうと、下段に示した第2照明部12を用いたローアングル側の撮影において、第2照明光L2が第1拡散板15にあたって拡散され、迷光となってしまう虞がある。
他方、図7(c)のように第1拡散板15を照射面Pと平行に配置してしまうときには、第1拡散板15と第2拡散板16との間隔が十分に開くために映り込みの影響は低減されるが、第1照明部11を用いたハイアングル照明での撮影のときには、照明範囲の十分な確保が難しい。
このような映り込み現象を抑制しながらも、十分な光量を確保するために、本実施形態では、図7(b)、図8に示すように、第1拡散板15の下限位置から撮像面Wまでの間隔:H、撮像面Wの直径:Wとしたとき、条件式(1)を満足する。
さらに、図7(c)に示すように、第1拡散板15を撮像面Wに平行に配置した場合には、検査装置100のサイズが増大してしまう懸念があるが、図7(b)のように第1拡散板15を斜めに配置することによれば、斜入射角を維持したまま、コンパクトに配置できるため、検査装置100の小型化に寄与する。さらに、第1照明部11や第2照明部12を支持するための支柱や壁等の配置によって光路が邪魔されることを抑制できるため、スペースの自由度が向上する。
By the way, in the case of taking a picture by low-angle illumination using the second illumination light L2 in addition to the high-angle illumination using the first illumination light L1 as described above, as shown in FIG. 7A, the second illumination is performed. It has been newly clarified that when the direct reflected light of the second illumination light L2 hits the 1
In particular, as shown in the present embodiment, when the viewing angle θ 1 of the
That is, if the
On the other hand, when the
In this embodiment, as shown in FIGS. 7 (b) and 8 in order to secure a sufficient amount of light while suppressing such a reflection phenomenon, the imaging surface is taken from the lower limit position of the
Further, as shown in FIG. 7 (c), when the
このように条件式(1)を満足することによれば、撮像面Wから撮像装置10までの距離と、第1拡散板15の下限位置から撮像面Wまでの間隔を調整することにより、第2照明光L2が第1拡散板15に当たって迷光となることが防げるため、光量を確保しながらも映り込みを抑制して、精度よく暗視野画像52を得ることができる。
According to the condition equation (1) being satisfied in this way, the distance from the image pickup surface W to the
撮像装置10の視野角θ1は一定であるから、撮像面Wの直径WLは、撮像面Wから撮像装置10の入射瞳たる基準点Oまでの距離:hの関数である。
同様に、ハイアングル照明の最小斜入射角:θ4は、第1拡散板15の配置によるが、本実施形態のようにZ方向に傾斜させて配置した態様においては、図5に破線として示したように、最も下端から照射面Pの端部へと向けて出射される光線が最小斜入射角:θ4となるはずである。
照射面Pと撮像面Wとは略等しいから、照射面Pあるいは撮像面Wから第1拡散板15の下端までの距離:Hとすれば、ローアングル照明の第2照明光L2の正反射光が第1拡散板15に当たらない条件とはすなわち、撮像装置10の視野の外側端部Qと第1拡散部11の外側端部とを結ぶ線が撮像面Wとなす角:θαとしたとき、数式(2)を満たすとしても良い。
Since the viewing angle θ 1 of the
Similarly, the minimum oblique incident angle: θ 4 of the high-angle illumination depends on the arrangement of the
Since the irradiation surface P and the imaging surface W are substantially equal, if the distance from the irradiation surface P or the imaging surface W to the lower end of the
さらに第1拡散板15は、図9に示すように、第2照明光L2が照射面Pの中心を通るとき照射面Pとなす角:θ5とし、撮像装置10の視野の外側端部と第1拡散板15の外側端部とを結ぶ線が撮像面Wとなす角:θαとしたとき、数式(3)を満足する。
Further, as shown in FIG. 9, the
なお、より好ましくは、数式(4)を満足することが好ましい。 It is more preferable that the mathematical formula (4) is satisfied.
さらに、本実施形態では、かかる数式(1)及び/または数式(3)を満足するように、かつ第1拡散板15を大径化しながらもかかる数式(1)及び/または数式(3)を満足するべく、第1拡散板15を円錐台の側面形状として撮像装置10の周囲を取り囲むように配置している。言い換えると、第1拡散板15は照射面Pに対して傾斜して配置される。
すなわち、本実施形態においては、第1拡散板15の下端から撮像面Wまでの距離:Hとし、視野角θ1における撮像面Wの幅をWLとしたとき、条件式(2)を満足する。
かかる構成によれば、ハイアングル側の拡散板のサイズを十分に確保できて、図7(b)に示すように光量を落とすことなく、ローアングル側の暗視野画像52にハイアングル側の拡散板が写り込む現象についても抑制することができる。
かかる構成により、暗視野と明視野との互いの映り込みを抑制して迷光の影響を低減される。
Further, in the present embodiment, the mathematical formulas (1) and / or the mathematical formulas (3) are used so as to satisfy the mathematical formulas (1) and / or the mathematical formulas (3), and while increasing the diameter of the
That is, in this embodiment, the distance from the lower end of the
According to such a configuration, the size of the diffuser plate on the high angle side can be sufficiently secured, and as shown in FIG. 7B, the diffuser on the high angle side is diffused in the
With such a configuration, the influence of stray light is reduced by suppressing mutual reflection between the dark field and the bright field.
このような構成において、ワークMの画像データ50を取得して、ワークMの外観の検査を行う方法について説明する。 In such a configuration, a method of acquiring the image data 50 of the work M and inspecting the appearance of the work M will be described.
まず、検査装置100は、第1照明部11を用いてハイアングル照明を行い、ワークMの一面である照射面Pを撮像装置10を用いて撮影する。
かかるハイアングル照明での撮影は、明視野画像51として撮像装置10に取得され、ワークMの色味や形状、サイズ等を測定することに優れている。
次に、検査装置100は、第2照明部12を用いてローアングル照明を行い、照射面Pを撮影する。
かかるローアングル照明での撮影においては、かりにワークMの表面が平坦な場合には、反射角が第2入射角θ2となるため、撮像装置10には何も反射光が入射しないはずであるが、ワークMの表面に傷や凹凸がある場合には、かかるエッジ部分や傷の傾斜によって乱反射が生じて、乱反射光の一部が撮像装置10へと入射することとなる。
First, the
The shooting with such high-angle illumination is acquired by the
Next, the
In shooting with such low-angle illumination, when the surface of the work M is flat, the reflection angle is the second incident angle θ 2 , so that no reflected light should be incident on the
すなわち、ローアングル照明によってワークMを撮影するときには、表面が平坦なワークMであればワークMの外観の縁部分が見えるに過ぎないが、表面に模様や傷がある場合には、かかる模様や傷に応じて乱反射が生じうるため、撮像装置10に撮影されることとなる。
すなわち、ローアングル照明においては、撮像装置10は凹凸検知手段として機能することとなる。また、ローアングル照明は、暗視野画像52として撮像装置10に取得される。
That is, when the work M is photographed by low-angle illumination, if the surface of the work M is flat, only the edge portion of the appearance of the work M can be seen, but if there is a pattern or scratch on the surface, such a pattern or Since diffuse reflection can occur depending on the scratch, the image is taken by the
That is, in low-angle illumination, the
撮像装置10は、得られた明視野画像51と暗視野画像52とを画像認識部20へと送信し、画像認識部20は明視野画像51と暗視野画像52とを用いて、ワークMの外観を検査する。
The
かかる方法により検査装置100が、かかる色や形状を検知するハイアングル照明を用いた撮影と、模様や傷を検知するローアングル照明を用いた撮影とを併用することでワークMの外観を精度良く検査する。言い換えれば、明視野画像51と暗視野画像52とを含む画像データ50を用いて、ワークMの外観を検査する。
By this method, the
さて、このようなローアングル照明においては、第2照明部12から出射された第2照明光L2は大部分が撮像装置10にはいかないため、光量が少ないという問題点がある。
かかる微小な光量のローアングル照明による反射光を捉えようとすると、第2照明光L2のうち、たまたま第1拡散板15に当たってしまったような光が第1拡散板15によって拡散されて撮像装置10に迷光として入り込んでしまうことが新たに明らかとなった。
By the way, in such low-angle illumination, there is a problem that the amount of light is small because most of the second illumination light L2 emitted from the
When attempting to capture the reflected light from the low-angle illumination with such a small amount of light, the light that happens to hit the
そこで、本実施形態では、第2照明部12から出射された光が、第1拡散板15に照射されたとしても、ハイアングル照明での撮影時に光量を確保するべく、既に述べたように、第2照明光L2が照射面Pの中心を通るとき照射面Pとなす角:θ5とし、撮像装置10の視野の外側端部Qと第1拡散板15の外側端部とを結ぶ線が照射面Pとなす角:θαとしたとき、数式(3)を満足するように配置される。
Therefore, in the present embodiment, even if the light emitted from the
このように、第1照明部11と第2照明部12との間の位置関係を調整することにより、暗視野と明視野との映り込みを抑制して迷光の影響を低減される。
By adjusting the positional relationship between the
すなわち本実施形態における検査装置100は、ワークMの外観の検査を行う検査装置であって、ワークMを所定の視野角θ1で撮像する撮像装置10と、視野角θ1以下即ち入射角が照射面でつくる斜入射角θ2以上の最大斜入射角θ4の第1照明光L1で照射面Pを照明する第1照明部11と、視野角θ1即ち斜入射角θ2及び最大斜入射角θ4より小さい最小斜入射角θ3の第2照明光L2で照射面Pを照明する第2照明部12と、撮像装置10から得られた画像データ50に基づいて、外観の検査を行う画像認識部20と、を有している。
また、画像認識部20は、第1照明光L1から得られたワークMの明視野画像51と、第2照明光L2から得られたワークMの暗視野画像52とを画像データ50として用いて外観の検査を行う。
かかる構成によれば、暗視野と明視野との互いの映り込みを抑制して迷光の影響を低減できる。
That is, the
Further, the image recognition unit 20 uses the bright field image 51 of the work M obtained from the first illumination light L1 and the
According to such a configuration, it is possible to suppress the reflection of each other in the dark field and the bright field and reduce the influence of stray light.
また本実施形態では、第1照明部11は、第1照明光L1の照度を照射面Pにおいて一様になるように調整するための第1拡散板15を含み、第2照明部12は、第2照明光L2の照度を照射面Pにおいて一様になるように調整するための第2拡散板16を含む。
かかる構成により、照射面Pにおける光の照度が一様になるから、より精度よくワークMの外観を検査することができる。
Further, in the present embodiment, the
With this configuration, the illuminance of the light on the irradiation surface P becomes uniform, so that the appearance of the work M can be inspected more accurately.
また本実施形態では、第1拡散板15は、照射面Pに対して傾斜している。
かかる構成により、第1拡散板15の長さを長くすることができるとともに、第1照明光L1が照射面Pに対して視野角内で撮像装置10の撮影光学系に正反射光が入射するようになり、その光量を十分に確保することができるから、特にハイアングル照明において光量の確保が容易となる。
Further, in the present embodiment, the
With such a configuration, the length of the
また本実施形態では、第2照明光L2の光軸中心が照射面Pの中心を通るとき照射面Pとなす角:θ5とし、撮像装置10の視野の外側端部Qと第1拡散板15の外側端部とを結ぶ線が照射面Pとなす角:θαとしたとき、数式(3)を満足する。
Further, in the present embodiment, the angle formed by the optical axis center of the second illumination light L2 with the irradiation surface P when passing through the center of the irradiation surface P is set to θ 5, and the outer end portion Q of the field of view of the
また本実施形態では、第2拡散板16は、XY平面において拡散性があり、Z軸を含む平面では拡散性が小さいまたは拡散が起こらない異方性の拡散板である。すなわち、第2拡散板16から出射された第2照射光L2は斜入射角度については拡散され難く、略円形の撮像面には照度が一様になるように照射される。
かかる構成により、ワークMに照射される第2照明光L2は、周方向に均一になりながらも、入射角が大きくなり難いため、ローアングル照明における模様や傷の検知という機能を損なうことなく、照射される光量を一様にすることができる。
Further, in the present embodiment, the
With this configuration, the second illumination light L2 irradiated to the work M is uniform in the circumferential direction, but the incident angle is unlikely to be large, so that the function of detecting patterns and scratches in low-angle illumination is not impaired. The amount of light emitted can be made uniform.
以上の構成を備えた具体的な数値実施例について、次の数値実施例1に示す。
なお、本発明はかかる数値実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された内容においてどのような数値範囲を取っても構わない。
A specific numerical example having the above configuration is shown in the following numerical example 1.
The present invention is not limited to such numerical examples, and any numerical range may be taken in the contents described in the claims.
(数値実施例1)
図10に示すように、本数値実施例1においては、撮像装置10と照射面Pとの間の距離:21mm、撮像装置10のカメラ径φ10mm、第1拡散板15の外径はφ52mm、第1拡散板15と照射面Pとの間の傾斜角は24°である。
このとき、ハイアングル照明による明視野画像51の撮像範囲はφ32mm、照射面Pの外側端部と第1拡散部11の外側端部とを結ぶ線が照射面Pとなす角θαは18°以上である。また、本数値実施形態においては、第2拡散板16としてシェーディング、光量を良くするため、円周方向に半値全角60°、撮像面Wの中心方向に半値全角1°の異方性拡散板を使用している。
(Numerical Example 1)
As shown in FIG. 10, in the
At this time, the imaging range of the bright field image 51 by high-angle illumination is φ32 mm, and the angle θα formed by the line connecting the outer end of the irradiation surface P and the outer end of the
また、数式(1)を満足する範囲において、第1照明部11と第2照明部12とは、補助線O’の延長線上において近傍に配置されるとしても良い。
具体的には、図11に示すように、第1照明部11と第2照明部12とが、仮想的な補助線O’上で接するような構成であっても良い。
なお、かかる構成においては、理想的にはθ2=θ3=θ4である。
Further, as long as the mathematical formula (1) is satisfied, the
Specifically, as shown in FIG. 11, the
In such a configuration, ideally, θ 2 = θ 3 = θ 4 .
以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、本実施形態においては検査部として画像認識部20を設けて画像データの解析によって測定対象物の外観を検査するとしたが、目視による検査であっても良い。
また、第1拡散板は、傾斜形状だけでなく平形状のものを用いるとしても良い。
Although the preferred embodiment has been described in detail above, it is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and substitutions are made to the above-described embodiment without departing from the scope of claims. Can be added.
For example, in the present embodiment, the image recognition unit 20 is provided as an inspection unit to inspect the appearance of the object to be measured by analyzing the image data, but the inspection may be performed visually.
Further, as the first diffusion plate, not only an inclined shape but also a flat shape may be used.
10…撮像部(撮像装置)
11…第1照明部
12…第2照明部
15…第1拡散部(第1拡散板)
16…第2拡散部(第2拡散板)
20…検査部(画像認識部)
50…画像データ
51…明視野画像
52…暗視野画像
100…検査装置
O…入射瞳
O’…補助線
θ1…視野角
θ2…視野角θ1を撮像面Wから見た角
θ3…第2斜入射角(第2照明光L2の最大斜入射角)
θ4…第1斜入射角(第1照明光L1の最小斜入射角)
L1…第1照明光
L2…第2照明光
θ5…第2照明光L2が照射面Pの中心を通るとき照射面Pとなす角
10 ... Imaging unit (imaging device)
11 ...
16 ... 2nd diffusion part (2nd diffusion plate)
20 ... Inspection unit (image recognition unit)
50 ... Image data 51 ...
θ 4 … First oblique incident angle (minimum oblique incident angle of the first illumination light L1)
L1 ... First illumination light L2 ... Second illumination light θ 5 ... Angle formed by the irradiation surface P when the second illumination light L2 passes through the center of the irradiation surface P.
Claims (7)
前記物体を所定の視野角の撮像面で撮像する撮像部と、
入射角が前記視野角以下、即ち最小斜入射角が前記視野角に対応する斜入射角以上となる第1照明光で前記物体の面を照明する第1照明部と、
最大斜入射角が前記斜入射角及び前記第1照明光の最小斜入射角より小さい第2照明光で前記物体の面を照明する第2照明部と、
を有し、
前記第1照明部と前記第2照明部とは、前記撮像面の外側端部を通り前記視野角に対応する斜入射角と同様の斜入射角を有する仮想的な補助線を挟んで両側に配置され、
前記第1照明光から得られた前記物体の明視野画像と、前記第2照明光から得られた前記物体の暗視野画像と、を用いて前記外観の検査を行うことを特徴とする検査装置。 An inspection device that inspects the appearance of an object.
An imaging unit that images the object on an imaging surface with a predetermined viewing angle,
A first illumination unit that illuminates the surface of the object with the first illumination light whose incident angle is equal to or less than the viewing angle, that is, the minimum oblique incident angle is equal to or greater than the oblique incident angle corresponding to the viewing angle.
A second illumination unit that illuminates the surface of the object with a second illumination light whose maximum oblique incident angle is smaller than the oblique incident angle and the minimum oblique incident angle of the first illumination light.
Have,
The first illumination unit and the second illumination unit pass through the outer end of the imaging surface and are on both sides of a virtual auxiliary line having an oblique incident angle similar to the oblique incident angle corresponding to the viewing angle. Placed,
An inspection apparatus characterized in that the appearance is inspected using a bright-field image of the object obtained from the first illumination light and a dark-field image of the object obtained from the second illumination light. ..
前記第1照明部は、前記第1照明光の照度を前記物体の面において一様になるように調整するための第1拡散部を含み、
前記第2照明部は、前記第2照明光の照度を前記物体の面において一様になるように調整するための第2拡散部を含むことを特徴とする検査装置。 The inspection device according to claim 1.
The first illumination unit includes a first diffusion unit for adjusting the illuminance of the first illumination light so as to be uniform on the surface of the object.
The second illuminating unit is an inspection device including a second diffusing unit for adjusting the illuminance of the second illuminating light so as to be uniform on the surface of the object.
前記第1拡散部は、前記物体の面に対して傾斜していることを特徴とする検査装置。 The inspection device according to claim 2.
The first diffusion unit is an inspection device characterized in that it is inclined with respect to the surface of the object.
前記第1拡散部の下端から前記撮像面までの距離:Hとし、
前記撮像部の入射瞳から前記撮像面までの距離:hとしたとき、
条件式(1)
H≧h/2 …(1)
を満足することを特徴とする検査装置。 The inspection device according to claim 2 or 3.
The distance from the lower end of the first diffusion portion to the imaging surface: H.
When the distance from the entrance pupil of the imaging unit to the imaging surface: h,
Conditional expression (1)
H ≧ h / 2… (1)
An inspection device characterized by satisfying.
前記第2照明光の光軸中心が前記物体の面の中心を通るとき前記物体の面となす角:θ5とし、前記撮像部の視野の外側端部と前記第1拡散部の外側端部とを結ぶ線が前記物体の面となす角:θαとしたとき、
θ5>1.5θα…(3)
を満足することを特徴とする検査装置。 The inspection device according to any one of claims 2 to 4.
When the center of the optical axis of the second illumination light passes through the center of the surface of the object, the angle formed with the surface of the object is set to θ 5, and the outer end of the field of view of the imaging unit and the outer end of the first diffusion unit are set. When the angle formed by the line connecting with and the surface of the object is θα,
θ 5 > 1.5 θ α ... (3)
An inspection device characterized by satisfying.
前記第2拡散部は異方性の拡散板であることを特徴とする検査装置。 The inspection device according to any one of claims 2 to 5.
An inspection device characterized in that the second diffusion unit is an anisotropic diffusion plate.
前記第1照明部と前記第2照明部とは、前記補助線の延長線上において近傍に配置されることを特徴とする検査装置。 The inspection device according to any one of claims 1 to 6.
An inspection device characterized in that the first lighting unit and the second lighting unit are arranged in the vicinity on an extension line of the auxiliary line.
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