JP4801457B2 - 表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法及び表面欠陥検査プログラム - Google Patents

表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法及び表面欠陥検査プログラム Download PDF

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Description

本発明は、表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法及び表面欠陥検査プログラムに関するものであり、特に一次元撮像手段を用いて欠陥を検出する技術に関するものである。
従来から、検査対象物の表面に一様な光を照射し、この反射光の分布に対して撮像を行い、撮像された画像から検査対象物の表面の傷、凹凸及び汚れ等を検出することが行われていた。
特に被計測物が、ロール紙やシート等の平面上に広がる物体や、円筒形の物体の場合、撮像手段としてラインセンサを用いるのが一般的である。そしてラインセンサが、当該ラインセンサとの間で相対的に移動や回転を行う被計測物に対して走査し、表面画像を得ることで上述した欠陥の検出を行っている。
このような欠陥の検出を行う際、検査対象物の形状の歪みや回転ムラ、振動により反射光の受光位置とラインセンサとの間の相対位置が変動する場合がある。この場合に、この相対位置変動により被計測物の表面の欠陥の位置などを誤って検出することがある。
そこで、特許文献１に記載された技術では、ラインセンサの他にエリアセンサを備えることとした。このエリアセンサが反射光を受光することで、被計測物の反射光位置が求められる。そして、被計測物から正確に欠陥を検出できるように、当該反射光位置からラインセンサの位置を制御している。
特開２００４−２７９３６７号公報
上述した特許文献１に記載された技術では、検査対象物の欠陥を検出するためのラインセンサに加えて、エリアセンサを用いることとした。これにより装置が複雑になり、装置の直接のコストアップ要因となっていた。さらには複数のセンサを備えているため、複数センサ間の相対位置関係の調整・キャリブレーションを行う必要が生じる。このために、導入後も、メンテナンス工数の増加という問題が生じていた。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、一次元撮像手段により一次元撮像手段と検査対象物の相対的な距離の変動を検出することで、高い精度で検査対象物の欠陥を検出する表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法及び表面欠陥検査プログラムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、請求項１にかかる発明は、時間の経過に従って検査対象となる検査位置を変更させる検査移動を行う検査対象物の該検査位置に対して、該検査移動方向に輝度又は色彩が変化したパターン光を照射する照明手段と、前記照明手段により照射された前記パターン光の前記検査位置から反射した光を、前記検査移動方向と交差する方向で一次元の撮像を行う一次元撮像手段と、前記一次元撮像手段により撮像された一次元画像から輝度又は色彩の変化を検出する変化検出手段と、前記検査対象物又は前記一次元撮像手段を移動させる移動手段に対して、前記変化検出手段により検出された前記輝度又は色彩の変化に基づいて、前記検査対象物の前記検査位置と前記一次元撮像手段との間の距離を一定に保持するように制御を行う距離制御手段と、を備え、前記照射手段は、前記検査移動方向と斜交する方向に輝度が等しく、且つ前記検査移動方向と垂直方向において所定の周期で輝度が変化する前記パターン光を照射すること、を特徴とする。
また、請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、前記照明手段は、前記検査対象物の表面の領域における欠陥の有無を計測する計測対象領域以外の領域に対して前記パターン光を照射すること、を特徴とする。
また、請求項３にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、前記距離制御手段は、前記変化検出手段より検出された前記輝度又は色彩の変化に基づいて前記一次元撮像手段の位置を制御することで、前記検査対象物の前記検査位置と前記一次元撮像手段との相対的な距離を一定に保持する撮像位置制御手段を備えたことを特徴とする。
また、請求項４にかかる発明は、請求項３にかかる発明において、前記撮像位置制御手段は、前記変化検出手段により検出された前記一次元画像の輝度又は色彩の変化量から、前記検査対象物の検査対象となる位置との距離が所定の長さとなる前記一次撮像手段の移動先の位置を算出する移動先位置算出手段を有し、該移動先位置算出手段により算出された該位置に前記一次元撮像手段を移動させる制御を行うこと、を特徴とする。
また、請求項５にかかる発明は、請求項３又は４にかかる発明において、前記変化検出手段は、前記一次元撮像手段により撮像された一次元画像から輝度の変化量を前記所定の周波数成分において変化した位相として検出し、前記撮像位置制御手段は、前記変化検出手段により検出された前記位相の変化した方向に、さらに前記位相を変化させるように前記一次元撮像手段を移動する制御を行うこと、を特徴とする。
また、請求項６にかかる発明は、請求項３乃至５のいずれかに一つに係る発明において前記一次元撮像手段により撮像された前記一次元画像から、前記所定の周波数を示した所定周波数成分を抽出する周波数成分抽出手段をさらに備え、前記変化検出手段は、前記周波数成分抽出手段により抽出された前記所定周波数成分の位相の変化量を検出し、前記位置制御手段は、前記変化検出手段により検出された前記所定周波数成分の位相の変化量から算出して得られる前記一次元撮像手段に対する移動量を、前記一次元撮像手段に対して移動させる制御を行うこと、を特徴とする。
また、請求項７にかかる発明は、請求項３乃至６のいずれか一つに係る発明において、前記移動手段として、前記検査対象物の移動する前記検査移動と平行方向に前記一次元撮像手段を案内する案内手段をさらに備え、前記位置制御手段は、前記案内手段の案内する方向に前記一次元撮像手段を移動する制御を行うこと、を特徴とする。
また、請求項８にかかる発明は、請求項１乃至７のいずれか一つに係る発明において、前記一次元撮像手段により撮像された前記一次元画像から、前記所定の周期の周波数成分を除去する周波数成分除去手段と、前記周波数成分除去手段により前記周波数成分が除去された一次元画像から、前記検査対象物の表面の欠陥を検査する欠陥検査手段と、をさらに備えたことを特徴とする。
また、請求項９にかかる発明は、請求項１乃至８のいずれか一つに係る発明において、前記照射手段は、照射する前記パターン光の輝度の周期を、前記検査対象物の検出対象となる欠陥サイズの１０倍以上とすること、を特徴とする。
また、請求項１０にかかる発明は、時間の経過に従って検査対象となる検査位置を変更させる検査移動を行う検査対象物の該検査位置に対して、該検査移動方向に輝度又は色彩が変化したパターン光を照射する照明ステップと、前記照明ステップにより照射された前記パターン光の前記検査位置から反射した光を、前記検査移動方向と交差する方向で一次元撮像手段が一次元の撮像を行う一次元撮像ステップと、前記一次元撮像ステップにより撮像された一次元画像から輝度又は色彩の変化を検出する変化検出ステップと、前記検査対象物又は前記一次元撮像手段を移動させる移動手段に対して、前記変化検出ステップにより検出された前記輝度又は色彩の変化に基づいて、前記検査対象物の前記検査位置と前記一次元撮像手段との間の距離を一定に保持するように制御を行う距離制御ステップと、を有し、前記照射ステップは、前記検査移動方向と斜交する方向に輝度が等しく、且つ前記検査移動方向と垂直方向において所定の周期で輝度が変化する前記パターン光を照射すること、を特徴とする。
また、請求項１１にかかる発明は、請求項１０にかかる発明において、前記照明ステップは、前記検査対象物の表面の領域における欠陥の有無を計測する計測対象領域以外の領域に対して前記パターン光を照射すること、を特徴とする。
また、請求項１２にかかる発明は、請求項１０にかかる発明において、前記距離制御ステップは、前記変化検出ステップより検出された前記輝度又は色彩の変化に基づいて前記一次元撮像手段の位置を制御することで、前記検査対象物の前記検査位置と前記一次元撮像手段との相対的な距離を一定に保持する撮像位置制御ステップと、をさらに有することを特徴とする。
また、請求項１３にかかる発明は、請求項１２にかかる発明において、前記撮像位置制御ステップは、前記変化検出ステップにより検出された前記一次元画像の輝度又は色彩の変化量から、前記検査対象物の検査対象となる位置との距離が所定の長さとなる前記一次撮像手段の移動先の位置を算出する移動先位置算出ステップを有し、該移動先位置算出ステップにより算出された該位置に前記一次元撮像手段を移動させる制御を行うこと、を特徴とする。
また、請求項１４にかかる発明は、請求項１２又は１３にかかる発明において、前記変化検出ステップは、前記一次元撮像手段により撮像された一次元画像から輝度の変化量を前記所定の周波数成分において変化した位相として検出し、前記撮像位置制御ステップは、前記変化検出ステップにより検出された前記位相の変化した方向に、さらに前記位相を変化させるように前記一次元撮像手段を移動する制御を行うこと、を特徴とする。
また、請求項１５にかかる発明は、請求項１２乃至１４のいずれかに一つに係る発明において、前記一次元撮像ステップにより撮像された前記一次元画像から、前記所定の周波数を示した所定周波数成分を抽出する周波数成分抽出ステップをさらに有し、前記変化検出ステップは、前記周波数成分抽出ステップにより抽出された前記所定周波数成分の位相の変化量を検出し、前記位置制御ステップは、前記変化検出ステップにより検出された前記所定周波数成分の位相の変化量から算出して得られる前記一次元撮像手段に対する移動量を、前記一次元撮像手段に対して移動させる制御を行うこと、を特徴とする。
また、請求項１６にかかる発明は、請求項１２乃至１５のいずれか一つに係る発明において、前記移動手段として、前記検査対象物の移動する前記検査移動と平行方向に前記一次元撮像手段を案内手段により案内する案内ステップをさらに有し、前記位置制御ステップは、前記案内ステップにより案内される方向に前記一次元撮像手段を移動する制御を行うこと、を特徴とする。
また、請求項１７にかかる発明は、請求項１１乃至１６のいずれか一つに係る発明において、前記一次元撮像ステップにより撮像された前記一次元画像から、前記所定の周期の周波数成分を除去する周波数成分除去ステップと、前記周波数成分除去ステップにより前記周波数成分が除去された一次元画像から、前記検査対象物の表面の欠陥を検査する欠陥検査ステップと、をさらに有することを特徴とする。
また、請求項１８にかかる発明は、請求項１０乃至１７のいずれか一つに係る発明において、前記照射ステップは、照射する前記パターン光の輝度の周期を、前記検査対象物の検出対象となる欠陥サイズの１０倍以上とすること、を特徴とする。
また、請求項１９にかかる発明は、請求項１０乃至１８のいずれか一つに記載された表面欠陥検査方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
請求項１にかかる発明によれば、目的を達成するために、撮像された一次元画像の輝度又は色彩の変化から、一次元撮像手段と検査対象物の検査位置との距離を一定に保持するように移動手段を制御することで、高い精度で検査対象物の欠陥を検出することができるという効果を奏する。さらに、検査対象物の検査対象とする位置と一次元撮像手段との間の距離の変化を、撮像された一次元画像の位相の変化で検出できるので、これらの間の距離を一定に保つのが容易になるという効果を奏する。
また、請求項２にかかる発明によれば、検査対象外領域以外にパターン光を照射することで、検査対象領域においてはパターンの含まない光が照射されるので、より高い精度で欠陥検出が可能となるという効果を奏する。
また、請求項３にかかる発明によれば、一次元撮像手段の位置を制御することで、検査対象物の検査対象位置と、一次元撮像手段との間の距離を一定に保つことが可能となり、高い精度で検査対象物の欠陥を検出することができるという効果を奏する。
また、請求項４にかかる発明によれば、一次元撮像手段の移動先の位置を算出できるので、一次元撮像手段の位置の制御が容易になるという効果を奏する。
また、請求項５にかかる発明によれば、一次元撮像手段が設置された位置によらず、一次元撮像手段の移動方向を容易に特定できるという効果を奏する。
また、請求項６にかかる発明によれば、所定の周波数成分を抽出してから位相の変化を検出するので、他の周波数成分の影響を受けることなく、検査対象物の検査対象位置と一次元撮像手段との間の距離の変化を高い精度で検出できるという効果を奏する。
また、請求項７にかかる発明によれば、案内手段による案内で一次元撮像手段の移動の制御が容易になるという効果を奏する。
また、請求項８にかかる発明によれば、所定の周波数成分を除去した一次元画像で検査対象物の表面の欠陥を検査するので、パターン光による欠陥の誤検出を低減させることができるという効果を奏する。
また、請求項９にかかる発明によれば、パターン光の輝度の周期と、検出対象となる欠陥サイズを異ならせたことで、パターン光による欠陥の誤検出を低減させることができるという効果を奏する。
また、請求項１０にかかる発明によれば、撮像された一次元画像の輝度又は色彩の変化から、一次元撮像手段と検査対象物の検査対象位置との距離を一定に保持するように移動手段を制御することで、高い精度で検査対象物の欠陥を検出することができるという効果を奏する。さらに、検査対象外領域以外にパターン光を照射することで、検査対象領域においてはパターンの含まない光が照射されるので、より高い精度で欠陥検出が可能となるという効果を奏する。
また、請求項１１にかかる発明によれば、検査対象外領域以外にパターン光を照射することで、検査対象領域においてはパターンの含まない光が照射されるので、より高い精度で欠陥検出が可能となるという効果を奏する。
また、請求項１２にかかる発明によれば、一次元撮像手段の位置を制御することで、検査対象物の検査対象位置と一次元撮像手段との間の距離を一定に保つことが可能となり、高い精度で検査対象物の欠陥を検出することができるという効果を奏する。
また、請求項１３にかかる発明によれば、一次元撮像手段の移動先の位置を算出できるので、一次元撮像手段の位置の制御が容易になるという効果を奏する。
また、請求項１４にかかる発明によれば、一次元撮像手段が設置された位置によらず、一次元撮像手段の移動方向を容易に特定できるという効果を奏する。
また、請求項１５にかかる発明によれば、所定の周波数成分を抽出してから位相の変化を検出するので、他の周波数成分の影響を受けることなく、検査対象物の検査対象位置と一次元撮像手段との間の距離の変化を高い精度で検出できるという効果を奏する。
また、請求項１６にかかる発明によれば、案内手段による案内で一次元撮像手段の移動の制御が容易になるという効果を奏する。
また、請求項１７にかかる発明によれば、所定の周波数成分を除去した一次元画像で検査対象物の表面の欠陥を検査するので、パターン光による欠陥の誤検出を低減させることができるという効果を奏する。
また、請求項１８にかかる発明によれば、パターン光の輝度の周期と、検出対象となる欠陥サイズを異ならせたことで、パターン光による欠陥の誤検出を低減させることができるという効果を奏する。
また、請求項１９にかかる発明によれば、請求項１１乃至２０のいずれか１つに記載の表面欠陥検査方法をコンピュータに実行させることができる表面欠陥検出プログラムを提供できるという効果を奏する。
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法及び表面欠陥検査プログラムの最良な実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る表面欠陥検査装置１００の構成を示した斜視図である。本図に示すように、表面欠陥検査装置１００は、ライン光源１０１と、ラインセンサ１０２と、リニアステージ１０３と、筐体部１０４とから構成され、回転する検査対象物１５１の表面に対して欠陥の有無を検査する。
検査対象物１５１は、どのような形状でも良いが、本実施の形態では円筒形状に形成された感光体ドラムの例について説明する。そして、検査対象物１５１は回転することで、後述するライン光源１０１からパターン光が照射される検査対象となる検査位置が時間と共に移動する。これにより、ラインセンサ１０２が検査対象物１５１の1周分の表面の検査を行うことができる。
ライン光源１０１は、回転している検査対象物に対して、検査対象物の長手方向に長い所定のパターンを有するパターン光を照射する。
図２は、ライン光源１０１が検査対象物１５１に対してパターン光を照射した状態を示した説明図である。本図に示すようにライン光源１０１が照射するパターン光は、副走査の斜め方向に輝度を異ならせた縞が入り、且つラインセンサ１０２が撮像する主走査方向における輝度が所定の周期で変化している。そして当該縞は、副走査方向に対して斜度θ1だけ傾斜していることとする。
また、上述した輝度が変化する所定の周期を特に制限を設けるものではないが、本実施の形態においては検出対象となる欠陥の大きさの十倍以上とする。例えば、検出する対象となる欠陥の大きさが０.１〜３ｍｍ程度とした場合、輝度が変化する周期は、３０ｍｍ以上とする。このように周期を設定することで、後述する筐体部１０４が、欠陥を検出する際、パターン光が与える影響を低減させる。つまり、欠陥の誤検出を低減させることができる。
また、ライン光源１０１がパターン光を照射する手段としてはどのような手段を用いても良いが、本実施の形態においてはライン光源１０１に対して、上述したパターン光を照射する模様が付されたマスクで被覆した。また、マスクで被覆する以外にはライン光源の発光パターンを制御するなどが考えられる。
このように、パターン光の輝度が傾きを有することで、後述するラインセンサ１０２が撮像したパターン光の輝度の撮像ライン上の位相の変化から、検査対象物１５１の検査位置とラインセンサ１０２との距離、つまり偏心や回転ぶれ等により生じる検査対象物の検査位置の変動を検出できる。なお、詳細については後述する。
また、ライン光源１０１が照射するパターン光は、副走査方向に輝度の変化があるものであればよく、上述したパターン光に制限するものではない。図３は、ライン光源が照射するパターン光の他の例を示した図である。本図の（ａ）〜（ｆ）で示した例においても、パターン光の輝度に副走査方向に輝度に変化が生じているのが確認できる。
そして、図３の（ａ）、（ｂ）は、パターン光の輝度が同一周期で一方向に変化しているパターンである。これらパターンを用いた場合、ラインセンサ１０２が撮像した一次元のパターン光の輝度の撮像ライン上の位相の変化を求めることで検査対象物の検査位置の変動を検出できる。また、図３の（ｃ）〜（ｆ）においては、副走査方向の位置に応じて、主走査方向による一次元のパターン光の明暗の比率や平均輝度を異ならせている。これによりラインセンサが撮像した一次元パターン光の明暗の比率又は平均輝度により検査対象物の検査位置の変動を検出できる。
ラインセンサ１０２は、副走査方向に回転する検査対象物１５１に対して、主走査方向の撮像を行う。また、図１で示した符号１６１は、ラインセンサ１０２が撮像した撮像ラインを示している。
図４は、ラインセンサ１０２が撮像した撮像ライン上の輝度の変化を示した図表である。本図に示すように、ラインセンサ１０２が撮像した撮像ラインの輝度は、主走査方向の位置に応じて輝度が周期的に変化している。この輝度の変化は、上述したパターン光のパターンにより形成されたものである。
図５は、ライン光源１０１が検査対象物１５１に対して照射したパターン光の反射光によりラインセンサ１０２近傍にて得られる２次元の反射光量分布を示した説明図である。本図に示すように検査対象物１５１に反射した反射光量分布５０１は、副走査方向に分布しているのが確認できる。
そして、この反射光量分布は、検査対象物１５１の突起等の異常部がある場合、散乱方向が一定でなくなるため、散乱光分布はより広い範囲に渡るか、もしくは正反射光の生ずる角度が変化する。そして、ラインセンサ１０２が当該反射光を撮像し、後述する筐体部１０４が撮像された撮像ラインのライン画像を解析することで検査対象物１５１の異常部を検出できる。
本実施の形態に係るライン画像とは、ラインセンサ１０２で撮像される一次元の画像データとする。なお、撮像されるライン画像は、パターン光の反射光の輝度の変化を検出できる画像であれば、どのような画像でも良い。
そして、検査対象物１５１の検査のための回転中に、検査対象物１５１の欠陥ではない緩やかな凹凸等により、検査対象物１５１の検査対象とする検査位置とラインセンサ１０２の設置された位置の相対的な位置との距離が変動することがある。このような変動が生じた場合、ラインセンサ１０２により撮像されるパターン光の反射光の輝度が変化する。この検査対象物１５１とラインセンサ１０２との相対的な距離が変動した場合の当該輝度の変動は、検査対象物１５１で検査対象とする位置からラインセンサ１０２への方向と、検査対象物１５１の変動した位置の方向との角度により寄与率が異なる。なお、寄与率とは、検査対象物１５１の変動量に対してラインセンサ１０２で検出した位相の変化した量を示した比率とする。
つまり、検査対象物１５１を頂点としてライン光源１０１とラインセンサ１０２のなす角度が９０度となるときに、検査対象物１５１が横方向に移動した場合及び奥行き方向に移動した場合の寄与率が等しくなる。しかしながら、検出精度は、検査対象物１５１の反射面位置より、角度成分の変化、すなわち検査対象物１５１からラインセンサ１０２に対して垂直方向の変化による影響が大きい。このため、検査対象物１５１を頂点としてライン光源１０１とラインセンサ１０２のなす角度は、上述した角度より狭めたほうが好ましい。
ところで、従来においては、検査対象物１５１の検査対象となる位置とラインセンサ１０２との相対的な距離が一定になるように、ラインセンサ１０２を制御せずとも、欠陥を検出していた。しかしながら、ラインセンサ１０２の撮像位置と輝線との間隔により凹凸の検出感度が異なる。つまり、従来は、検出感度の変化が変化した場合でも問題ない程度の欠陥しか検出することはできなかった。なお、輝線とは、検査対象物１５１により反射された光による反射光量分布の頂点を繋げた線をいう。
このため、従来は、検査対象物１５１とラインセンサ１０２の相対的な位置の変動を欠陥として検出しないために、感度の低い位置、つまり反射光量分布で光量の少ない領域をラインセンサ１０２の撮像する位置としていた。しかしながら、このようにラインセンサ１０２を設定した場合、感度の高い位置では正確に検出された欠陥候補について誤検出が生じるという問題があった。
これに対して、本実施の形態に係る表面欠陥検査装置１００では、ラインセンサ１０２がパターン光の反射光を撮像して、筐体部１０４がこの反射光を解析し、解析結果によりラインセンサ１０２の位置を制御することで、表面欠陥検査装置１００では、検査対象物１５１の検査対象となる位置とラインセンサ１０２の相対的な位置をほぼ一定に保つことができる。このため、従来のように感度が低い位置を撮像ポイントとしなくとも良い。つまり、反射光量分布に対して最も欠陥を検出する精度が良い位置にラインセンサ１０２を設置できるので、検出精度を高めることが可能となる。
図１に戻り、後述する筐体部１０４は、ラインセンサ１０２が撮像した一次元のパターン光の輝度から、検査対象物１５１の異常部などの欠陥を検出すると共に、検査対象物１５１の位置の変動を検出することになる。
リニアステージ１０３は、ラインセンサ１０２を搭載し、当該ラインセンサ１０２の副走査方向への移動を案内する。また、リニアステージ１０３上を移動するラインセンサ１０２の位置は、後述する筐体部１０４で制御される。そして、リニアステージ１０３が、ラインセンサ１０２の移動方向を案内することで、位置の制御が容易になる。
図６は、第１の実施の形態にかかる筐体部１０４の構成を示すブロック図である。本図に示した筐体部１０４は、入力処理部６０１と、バンドパスフィルタ６０２と、位相検出部６０３と、ノイズ除去部６０４と、撮像位置制御部６０５と、ローパスフィルタ６０６と、欠陥検査画像処理部６０７と、欠陥検査判定部６０８と、を備え、ラインセンサ１０２から入力された信号により検査対象物１５１の表面の欠陥検査を行うと共に、当該信号により検査対象物１５１の位置の変動を検出してラインセンサ１０２の移動を制御する。
入力処理部６０１は、ラインセンサ１０２から送られてきた信号の入力処理を行う。
ローパスフィルタ６０６は、入力処理部６０１で入力処理された信号に対してフィルタリングを行い、ライン光源１０１から照射されたパターン光の主走査方向での輝度の変化を示した周波数成分を除去する。これにより、パターン光の輝度の変化に基づく検査対象物１５１の欠陥の誤検出が低減し、欠陥検出精度が向上する。
欠陥検査画像処理部６０７は、パターン光の輝度の周波数成分が除去された信号から、検査対象物１５１の表面の輝度の変化を示した表面画像を生成する処理を行う。欠陥検査判定部６０８は、表面画像により検査対象物１５１表面に対して欠陥の検出を行う。なお、欠陥検査画像処理部６０７の表面画像を生成する処理、及び欠陥検査判定部６０８が行う欠陥の検出は、周知の手法を問わず、どのような手法を用いても良い。
バンドパスフィルタ６０２は、入力処理部６０１で入力処理された信号に対してフィルタリングを行い、ライン光源１０１から照射されたパターン光の主走査方向のおけるパターンの輝度の変化を示す周波数成分を抽出する。これにより、当該周波数成分の位相を検出する精度が向上する。
位相検出部６０３は、パターン光の主走査方向のおけるパターンの輝度の変化を示す周波数成分の信号から、位相の変化を検出する。この位相の変化を検出することで、ラインセンサ１０２の位置と検査対象物１５１の検査対象となる位置との間の変動を検出できる。
つまり、ラインセンサ１０２の位置と検査対象物１５１の検査対象となる位置の相対的な位置関係が変動すると、ラインセンサ１０２の検査対象物１５１に対する撮像位置が副走査方向にずれる。この場合、撮像されているパターン光の反射光で副走査の斜め方向に縞が入っているので、撮像ラインで撮像されたパターン光の周波数成分の位相がずれるからである。
であれば、位相検出部６０３が当該パターン光の周期の位相成分の量を検出することで、ラインセンサ１０２により撮像された位置を検出できることを意味する。そして、撮像されたパターン光の位置が特定できるので、後述する撮像位置制御部６０５がラインセンサ１０２の位置を制御することが可能となる。
ラインセンサ１０２が撮像する撮像ラインの周期の位相成分が変化する場合として、検査対象物１５１が変動する場合と、ラインセンサ１０２が変動する場合がある。次に、検査対象物１５１が変動した場合の一例として、検査対象物１５１が偏心した場合について説明する。
図７は、検査対象物１５１が偏心した場合の、撮像されるパターン光の変化を示した説明図である。図７の（Ａ）が偏心する以前の検査対象物１５１を示しており、パターン光の最も明るい輝線は符号７０２となる。そして、輝線７０２上の点７０１は、輝線７０２上で最も輝度が高い点のうちの一つである。図７の（Ｂ）は偏心した後の検査対象物１５１を示し、輝線は符号７０４となる。また、偏心方向は矢印７０５の方向とする。そして、輝線７０４は、検査対象物１５１の偏心に伴い、輝線７０２と比較して検査対象物１５１の偏心方向に移動している。このため、輝線７０４上で最も輝度が高い点のうちの一つである点７０３も、偏心前の点７０１と比較して、検査対象物１５１の紙面上方向の端部の方向に移動していることが確認できる。
また、図７において図示していないが、ラインセンサ１０２が撮像する検査対象物１５１上の撮像ラインにおいても上述した移動が生じる。具体的には、撮像ライン上で最も輝度が高い点は、偏心前と比較して検査対象物１５１の紙面上方向に移動する。つまり、検査対象物１５１において偏心等の変動が発生した場合、ラインセンサ１０２が撮像していた撮像ライン上で、パターン光の輝度の変化を示した周波数成分で位相の変化が発生する。
ところで、このように検査対象物１５１が矢印７０５方向に偏心した際、ラインセンサ１０２が輝線７０２より紙面左側を撮像していた場合、輝線はラインセンサ１０２から遠ざかる方向に移動する。また、ラインセンサ１０２が輝線７０２より紙面右側を撮像していた場合、輝線はラインセンサ１０２に近づく方向に移動する。
次にラインセンサ１０２が変動した場合について説明する。図８は、ラインセンサ１０２が変動した場合の、撮像されるパターン光の変化を示した説明図である。図８の（Ａ）は、ラインセンサ１０２が変動する以前の検査対象物１５１を示しており、撮像ライン８０２は、ラインセンサ１０２により撮像される線分を示している。そして、撮像ライン８０２上の点８０１は、撮像ライン８０２上で最も輝度が高い点のうちの一つである。図８の（Ｂ）はラインセンサ１０２が変動した後の検査対象物１５１を示し、撮像ライン８０４は、ラインセンサ１０２により撮像される線分を示している。また、ラインセンサ１０２の変動方向は矢印８０５の方向とする。そして、撮像ライン８０４は、ラインセンサ１０２の変動に伴い、撮像ライン８０２と比較してラインセンサ１０２の変動方向に移動している。このため、撮像ライン８０４上で最も輝度が高い点のうちの一つである点８０３も、偏心前の点８０１と比較して、検査対象物１５１の紙面上方向の端部の方向に移動していることが確認できる。
このようにラインセンサ１０２が矢印８０５方向に変動した際、ラインセンサ１０２が輝線７０２より紙面左側を撮像していた場合、ラインセンサ１０２は輝線に近づく方向に移動する。また、ラインセンサ１０２が輝線７０２より紙面右側を撮像していた場合、ラインセンサ１０２は輝線から遠ざかる方向に移動する。
このように、輝線とラインセンサ１０２の撮像ラインの位置関係は、上述したように様々な条件を考慮する必要があった。しかしながら、本実施の形態は、輝線及び撮像ラインの位置関係を用いてラインセンサ１０２の位置を制御するものではない。このため、これら条件を考慮する必要はない。具体的には、検査対象物１５１の移動により撮像ラインの位相がずれた場合、後述する撮像位置制御部６０５は、撮像ラインの位相が当該ずれた方向にさらにずれるようにラインセンサ１０２の位置を移動する制御を行う。
この理由について説明する。まず、検査対象物１５１が副走査の進行方向に偏心した場合、ラインセンサ１０２が偏心前と同じ位置を撮像するために、ラインセンサ１０２を同じ副走査の進行方向に移動させる必要がある。そして、副走査方向の進行方向に検査対象物１５１及びラインセンサ１０２を移動する場合、図７および図８で示したように、それぞれ撮像ラインの位相は同方向にずれるためである。このようにラインセンサ１０２の位置を移動する制御を行うことで、ラインセンサ１０２の設置された場所又は現在位置によらず、ラインセンサ１０２の移動方向を容易に特定できる。
このように位相検出部６０３は、検査対象物１５１において偏心等の変動が発生した場合、バンドパスフィルタ６０２から入力された信号から当該位相の変化を検出することができる。
ノイズ除去部６０４は、位相検出部６０３が検出した位相に対してノイズの除去を行う。反射したパターン光に対する位相の検出は、反射光量の変化を検出する場合と比較すると、検査対象物１５１の変動に対して安定するが、測定ノイズによる影響が残る。そこで、ノイズ除去部６０４は、撮像のノイズ成分をカットするために、位相検出部６０３と撮像位置制御部６０５との間にノイズ除去フィルタをいれることとした。これにより、測定ノイズを低減させることが可能となる。
また、ノイズ除去部６０４で用いることができるフィルタとしては、平均値フィルタやローパスフィルタ、メディアンフィルタ等がある。なお、これは想定している偏心等による変動が、それほど高周波成分を持たないことにより実装可能となる。
次に、被観測物が回転ぶれを起こした場合に撮像されたライン画像について説明する。図９は、ライン光源１０１が照射するにパターン光を示した図である。なお、本図では第１の実施の形態とは異なり、説明を容易にするために光が遮蔽する領域と光が照射される領域とを明確に分けている。
図１０は、図９で示したパターン光が照射された状態で、被観測物が回転ぶれを起こした場合にラインセンサ１０２で撮像されるライン画像を合成した画像を示した説明図である。本図に示すように、被観測物が回転ぶれを起こした場合、被観測物に対してライン光源１０１から光が照射される領域が異なることとなり、ラインセンサ１０２が撮像するライン画像の位相が異なることとなる。この回転開始してから回転終了するまで撮像されたライン画像を合成した画像が画像１００１である。本図に示すように、回転ぶれによる位相の変化により、明るい領域と暗い領域とが曲線を描いているのが確認できる。
第１の実施の形態に戻り、図１１は、位相検出部６０３により検出された、検査対象物１５１が１回転する間に撮像された所定の最も輝度が高い点の主走査方向の位相の変化を示したグラフである。本図においてＸ軸に副走査のライン数を示している。つまり検査対象物１５１が１回転する間に、位相検出部６０３は６００ラインを取得している。そして、ノイズ除去部６０４は、それぞれのラインにおいて、６００ラインの５パーセントとなる３０ライン近傍で平均することで、ノイズの除去を行う。
図１２は、ノイズ除去部６０４がノイズを除去した後の所定の周期の位相の変化を示した図表である。このようにして、本実施の形態に係るノイズ除去部６０４は、ノイズを除去することができる。なお、本実施の形態は、ノイズ除去部６０４が行うノイズの除去の方式を、上述した方式に制限するものではなく、どのような方式を用いても良い。
撮像位置制御部６０５は、移動先位置算出部６１１を有し、検出された位相の変化に基づいてラインセンサ１０２の移動先となる位置を算出し、当該位置に移動するようにラインセンサ１０２を制御する。まずは、移動先を算出する原理について説明する。
図１３は、ラインセンサ１０２の位置を制御した場合の縞の変化を示した説明図である。本図に示すようにパターン光の輝度の変化を示した所定の周期をＴとし、副走査からパターン光の縞の方向の角度をθ1とする。そして、ラインセンサ１０２が副走査方向に移動した量をΔｙとする。この場合、ラインセンサ１０２に対する主走査方向のパターン光の縞の移動量は、Δｙ＊tanθ1となる。
そして、ラインセンサ１０２が設置された位置ｙと、当該位置における所定周波数成分の位相φの写像関数をφ（ｙ）とする。このφ（ｙ）は上述した変数により次の式（１）が成り立つ。
φ（ｙ）＝２π＊ｙ＊tan（θ1）／Ｔ ……（１）
そして、ラインセンサ１０２が検査対象の位置で撮像した反射光の位相をψ（ｙ）とする。
そして、撮像されている位置の位相をψ（ｙ）とおく。このようなφとψに関して次式が成り立つようにラインセンサ１０２の位置を制御する。
φ（ｙ）−ψ（ｙ）＝Ｋ……（２）
これにより、検査対象物１５１の偏心等による変動に対して、ラインセンサ１０２が相対的な位置関係を一定に保つように追従することができる。なお、変数Ｋは、観測条件を示す定数とする。
そして式（２）に式（１）を代入すると、２π＊ｙ＊tan（θ1）／Ｔ−ψ（ｙ）＝Ｋが成り立つ。そして、さらにｙについて解く。
ｙ＝｛Ｋ＋ψ（ｙnow）｝＊Ｔ／｛２π＊tan（θ1）｝……（３）
そして、ψ（ｙnow）がラインセンサ１０２により撮像された位相であるので、ラインセンサ１０２の移動先となる位置ｙが特定される。つまり、移動先位置算出部６１１は、式（３）を用いることで、入力された位相から移動先となる位置を算出することができる。なお、式（３）に限らず、パターン光の変化から移動先の位置を算出できるのであれば、どのような手法を用いても良い。
そして、撮像位置制御部６０５は、移動先位置算出部６１１で算出された位置にラインセンサを移動させる制御を行う。これにより、ラインセンサ１０２は、回転する検査対象物１５１の偏心等の変動に対して追従することができる。これにより、撮像位置制御部６０５は、検査対象物１５１の検査対象となる位置とラインセンサ１０２の位置との相対的な距離を一定に保つことができるので、高い精度で検査対象物１５１の欠陥を検出できる。
次に、以上のように構成された本実施の形態にかかる表面欠陥検査装置１００におけるラインセンサ１０２による撮像からラインセンサ１０２の移動の制御までの処理について説明する。図１４は、本実施の形態にかかる表面欠陥検査装置１００における上述した処理の手順を示すフローチャートである。なお、後述する処理が行われている間、常にライン光源１０１によるパターン光の照射は行われているものとする。
まず、ラインセンサ１０２が、ライン光源１０１によりパターン光が照射された検査対象物１５１に対して撮像を行う（ステップＳ１２０１）。
次に、入力処理部６０１が、ラインセンサ１０２から入力された画像データを示す信号の入力処理を行う（ステップＳ１２０２）。
そして、バンドパスフィルタ６０２は、入力処理部６０１から入力された画像データに対して、所定の周波数成分を抽出するフィルタリングを行う（ステップＳ１２０３）。なお、図示しないが、ローパスフィルタ６０６に対しても入力処理部６０１から画像データが入力されている。そして、ローパスフィルタ６０６がフィルタリングした後、欠陥検査画像処理部６０７及び欠陥検査判定部６０８で欠陥の検査が行われているものとする。
次に、位相検出部６０３は、抽出された所定の周波数成分の位相を検出する（ステップＳ１２０４）。そして、ノイズ除去部６０４は、検出した位相に対してノイズの除去を行う（ステップＳ１２０５）。
次に、移動先位置算出部６１１が、ノイズが除去された位相から、ラインセンサ１０２の移動先となる位置を算出する（ステップＳ１２０６）。
そして、撮像位置制御部６０５が、算出された移動先にラインセンサ１０２を移動させる制御を行う（ステップＳ１２０７）。
次に、表面欠陥検査装置１００は、検査対象物１５１の検査が終了したか否か判断する（ステップＳ１２０８）。この検査が終了したか否かは、例えば検査対象物１５１が一周回転して表面全ての検査が終了したなどが考えられる。
そして、表面欠陥検査装置１００は検査が終了していないと判断した場合（ステップＳ１２０８：Ｎｏ）、ラインセンサの検査対象物１５１に対する撮像を行う（ステップＳ１２０１）。表面欠陥検査装置１００は検査が終了したと判断した場合（ステップＳ１２０８：Ｙｅｓ）、処理を終了する。
また、本実施の形態においては検査対象物１５１が移動する副走査方向に、直交する主走査方向においてラインセンサ１０２で撮像を行うこととした。しかしながら、ラインセンサ１０２等の一次元撮像手段が、検査対象物の移動方向と直交する方向で撮像することに制限するものではなく、移動方向に斜交した方向であればどの方向でも良い。これは移動方向の斜交した方向であれば、一次元撮像手段と検査対象物の距離が変動した場合にパターン光の輝度の変化が検出できるからである。
また、本実施の形態においては、パターン光の副走査方向の輝度の変化により、検査対象物１５１の位置の変動を検出した。しかしながら、パターン光の副走査方向の変化として輝度を用いることに制限するものではなく、色彩等を変化させたものでも良い。
上述した実施の形態においては、撮像されたライン画像データの輝度の変化からラインセンサ１０２の位置と検査対象物１５１の検査対象とする位置の相対的な距離の変化を検出できるので、これらの相対的な距離を一定に保つようにラインセンサ１０２の移動を制御することが可能となる。これにより、表面欠陥検出装置１００は、高い精度で検査対象物の欠陥を検出することができる。
また、上述した実施の形態においては、位相検出部６０３で検出された位相成分により、撮像されたパターン光の位置を検出するので、検査対象物１５１の反射率の変化や、光源の明るさの変化に影響されることなく、ラインセンサ１０２の位置を制御することができる。
（第２の実施の形態）
上述した実施の形態においては、パターン光の輝度の周期を欠陥のサイズの１０倍以上にして欠陥検出精度の低減を抑えたが、このような形態に制限するものではない。そこで、第２の実施の形態においては、欠陥の計測領域対象外にパターン光を照射した場合について説明する。なお、第２の実施の形態に係る表面欠陥検査装置は、第１の実施の形態の図１で示した構成とほぼ同等の構成を備えており、以下の説明では相違点についてのみ説明する。
図１５は、本実施の形態に係るライン光源１３０１が検査対象物１５１に対してパターン光を照射した状態を示した説明図である。本図に示すようにライン光源１３０１が照射するパターン光は、計測領域についてはパターンがない光を照射し、計測対象外領域についてパターン光を照射している。この計測対象外領域は、検査対象物１５１において欠陥の検出を行う必要のない領域を示している。また、本実施の形態では、計測対象外領域として、検査対象物１５１の両端部に設けられた例について説明する。
ライン光源１３０１が、このような光を照射することで計測領域については従来通りの計測を可能とすると共に、計測外領域にパターン光を照射することでラインセンサ１０２の移動の制御を行うことができる。
なお、本実施の形態で照射されるパターン光は、第１の実施の形態と同様に副走査の斜め方向に輝度を異ならせた縞が入っている。そして、この縞の輝度が変化する所定の周期の間隔を、第１の実施の形態と同様に欠陥の大きさの十倍以上とする必要はなく、さらに小さい間隔にしてもよい。これは、縞が設けられるのは計測対象外領域であり、当該計測対象外領域では欠陥の検出を行わないためである。
図１６は、第２の実施の形態にかかる筐体部１４０１の構成を示すブロック図である。上述した第１の実施の形態にかかる筐体部１０４とは、ローパスフィルタ６０６が削除されていること、そして位相検出部６０３とは処理が異なる位相検出部１４０２に変更された構成を有している点で異なる。以下の説明では、上述した実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。なお、第１の実施の形態のローパスフィルタ６０６は、本実施の形態においてパターン光の周波数成分を除去する必要がないために削除された。
位相検出部１４０２は、フィルタリングされた周波数成分において計測対象外領域の撮像データから変動する位相を検出する。また、位相検出部１４０２は、それ以外の処理については位相検出部６０３と同様であるので説明を省略する。
本実施の形態の表面欠陥検査装置では、計測領域外にパターン光を照射するので第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、計測領域にはパターンを含まない光を照射するので、パターン光による欠陥の誤検出がないため、より高い精度で欠陥を検出することが可能となる。
上述した実施形態の表面欠陥検査装置で実行される表面欠陥検査プログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。また、表面欠陥検査装置の筐体部を、ＣＰＵなどの制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭなどの記憶装置と、ＨＤＤ、ＣＤドライブ装置などの外部記憶装置と、ディスプレイ装置などの表示装置と、キーボードやマウスなどの入力装置を備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成としてもよい。
本実施形態の表面欠陥検査装置で実行される表面欠陥検査プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
また、上述した実施形態の表面欠陥検査装置で実行される表面欠陥検査プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、上述した実施形態の表面欠陥検査装置で実行される表面欠陥検出プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
上述した実施の形態の表面欠陥検査装置で実行される表面欠陥検査プログラムは、上述した各部（入力処理部、バンドパスフィルタ、位相検出部、ノイズ除去部、撮像位置制御部、（ローパスフィルタ）、欠陥検査画像処理部、欠陥検査判定部）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵが上記記憶媒体から表面欠陥検出プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、入力処理部、バンドパスフィルタ、位相検出部、ノイズ除去部、撮像位置制御部、（ローパスフィルタ）、欠陥検査画像処理部、欠陥検査判定部が主記憶装置上に生成されるようになっている。
なお、本発明は、照明手段（例えばライン光源）と検査対象物（例えば、感光ドラム）と一次元撮像手段（例えば、ラインセンサ）との間での正反射光のなす相対位置関係を一定に制御することで、欠陥を高精度で検出することを目的としている。上述した説明では、一次元撮像手段を移動させて相対位置関係を変更する方法を示している。しかしながら、パターン光による相対的な位置の変動を検出した後、照明手段や検査対象物の方を移動する方法や、経路中に新たに設置した反射手段により反射角を制御することで、同等の効果をなす方法もあることは、記述するまでもなく自明である。
以上のように、本発明にかかる表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法及び表面欠陥検査プログラムは、検査対象物の欠陥の検出に有用であり、特に、感光体ドラムの表面から欠陥を検出する技術として適している。
第１の実施の形態に係る表面欠陥検査装置の構成を示した斜視図である。 第１の実施の形態に係る表面欠陥検査装置のライン光源が検査対象物に対してパターン光を照射した状態を示した説明図である。 表面欠陥検査装置のライン光源が照射するパターン光の他の例を示した図である。 第１の実施の形態に係る表面欠陥検査装置のラインセンサが撮像した撮像ライン上の輝度の変化を示した図表である。 第１の実施の形態に係る表面欠陥検査装置のライン光源が検査対象物に対して照射したパターン光の反射光によりラインセンサ近傍にて得られる２次元の反射光量分布を示した説明図である。 第１の実施の形態にかかる表面欠陥検査装置の筐体部の構成を示すブロック図である。 検査対象物が偏心した場合の、撮像されるパターン光の変化を示した説明図である。 ラインセンサが変動した場合の、撮像されるパターン光の変化を示した説明図である。 本実施の形態とは異なる例として、位相の変化を説明するために用意したライン光源が照射するにパターン光を示した図である。 図９で示したパターン光が照射された状態で、被観測物が回転ぶれを起こした場合にラインセンサで撮像されるライン画像を合成した画像を示した説明図である。 第１の実施の形態に係る表面欠陥検査装置の位相検出部により検出された、検査対象物が１回転する間の主走査方向の所定の周期の位相の変化を示したグラフである。 第１の実施の形態に係る表面欠陥検査装置のノイズ除去部がノイズを除去した後の所定の周期の位相の変化を示した図表である。 ラインセンサの位置を制御した場合の縞の変化を示した説明図である。 第１の実施の形態にかかる表面欠陥検査装置におけるラインセンサによる撮像からラインセンサの移動の制御までの処理の手順を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係るライン光源が検査対象物に対してパターン光を照射した状態を示した説明図である。 第２の実施の形態にかかる表面欠陥検査装置の筐体部の構成を示すブロック図である。
符号の説明
１００ 表面欠陥検査装置
１０１、１３０１ ライン光源
１０２ ラインセンサ
１０３ リニアステージ
１０４、１４０１ 筐体部
１５１ 検査対象物
１６１ 撮像ライン
５０１ 反射光量分布
６０１ 入力処理部
６０２ バンドパスフィルタ
６０３、１４０２ 位相検出部
６０４ ノイズ除去部
６０５ 撮像位置制御部
６０６ ローパスフィルタ
６０７ 欠陥検査画像処理部
６０８ 欠陥検査判定部
６１１ 移動先位置算出部
７０２、７０４ 輝線
７０５ 偏心方向
８０２、８０４ 撮像ライン
８０４ 撮像ライン
８０５ ラインセンサ移動方向

Claims (19)

  1. 時間の経過に従って検査対象となる検査位置を変更させる検査移動を行う検査対象物の該検査位置に対して、該検査移動方向に輝度又は色彩が変化したパターン光を照射する照明手段と、
    前記照明手段により照射された前記パターン光の前記検査位置から反射した光を、前記検査移動方向と交差する方向で一次元の撮像を行う一次元撮像手段と、
    前記一次元撮像手段により撮像された一次元画像から輝度又は色彩の変化を検出する変化検出手段と、
    前記検査対象物又は前記一次元撮像手段を移動させる移動手段に対して、前記変化検出手段により検出された前記輝度又は色彩の変化に基づいて、前記検査対象物の前記検査位置と前記一次元撮像手段との間の距離を一定に保持するように制御を行う距離制御手段と、を備え、
    前記照射手段は、前記検査移動方向と斜交する方向に輝度が等しく、且つ前記検査移動方向と垂直方向において所定の周期で輝度が変化する前記パターン光を照射すること、
    を特徴とする表面欠陥検査装置。
  2. 前記照明手段は、前記検査対象物の表面の領域における欠陥の有無を計測する計測対象領域以外の領域に対して前記パターン光を照射すること、
    を特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
  3. 前記距離制御手段は、前記変化検出手段より検出された前記輝度又は色彩の変化に基づいて前記一次元撮像手段の位置を制御することで、前記検査対象物の前記検査位置と前記一次元撮像手段との相対的な距離を一定に保持する撮像位置制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
  4. 前記撮像位置制御手段は、前記変化検出手段により検出された前記一次元画像の輝度又は色彩の変化量から、前記検査対象物の検査対象となる位置との距離が所定の長さとなる前記一次撮像手段の移動先の位置を算出する移動先位置算出手段を有し、該移動先位置算出手段により算出された該位置に前記一次元撮像手段を移動させる制御を行うこと、
    を特徴とする請求項３に記載の表面欠陥検査装置。
  5. 前記変化検出手段は、前記一次元撮像手段により撮像された一次元画像から輝度の変化量を前記所定の周波数成分において変化した位相として検出し、
    前記撮像位置制御手段は、前記変化検出手段により検出された前記位相の変化した方向に、さらに前記位相を変化させるように前記一次元撮像手段を移動する制御を行うこと、
    を特徴とする請求項３又は４に記載の表面欠陥検査装置。
  6. 前記一次元撮像手段により撮像された前記一次元画像から、前記所定の周波数を示した所定周波数成分を抽出する周波数成分抽出手段をさらに備え、
    前記変化検出手段は、前記周波数成分抽出手段により抽出された前記所定周波数成分の位相の変化量を検出し、
    前記位置制御手段は、前記変化検出手段により検出された前記所定周波数成分の位相の変化量から算出して得られる前記一次元撮像手段に対する移動量を、前記一次元撮像手段に対して移動させる制御を行うこと、
    を特徴とする請求項３乃至５のいずれか一つに記載の表面欠陥検査装置。
  7. 前記移動手段として、前記検査対象物の移動する前記検査移動と平行方向に前記一次元撮像手段を案内する案内手段をさらに備え、
    前記位置制御手段は、前記案内手段の案内する方向に前記一次元撮像手段を移動する制御を行うこと、
    を特徴とする請求項３乃至６のいずれか一つに記載の表面欠陥検査装置。
  8. 前記一次元撮像手段により撮像された前記一次元画像から、前記所定の周期の周波数成分を除去する周波数成分除去手段と、
    前記周波数成分除去手段により前記周波数成分が除去された一次元画像から、前記検査対象物の表面の欠陥を検査する欠陥検査手段と、
    をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載の表面欠陥検査装置。
  9. 前記照射手段は、照射する前記パターン光の輝度の周期を、前記検査対象物の検出対象となる欠陥サイズの１０倍以上とすること、
    を特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載の表面欠陥検査装置。
  10. 時間の経過に従って検査対象となる検査位置を変更させる検査移動を行う検査対象物の該検査位置に対して、該検査移動方向に輝度又は色彩が変化したパターン光を照射する照明ステップと、
    前記照明ステップにより照射された前記パターン光の前記検査位置から反射した光を、前記検査移動方向と交差する方向で一次元撮像手段が一次元の撮像を行う一次元撮像ステップと、
    前記一次元撮像ステップにより撮像された一次元画像から輝度又は色彩の変化を検出する変化検出ステップと、
    前記検査対象物又は前記一次元撮像手段を移動させる移動手段に対して、前記変化検出ステップにより検出された前記輝度又は色彩の変化に基づいて、前記検査対象物の前記検査位置と前記一次元撮像手段との間の距離を一定に保持するように制御を行う距離制御ステップと、を有し、
    前記照射ステップは、前記検査移動方向と斜交する方向に輝度が等しく、且つ前記検査移動方向と垂直方向において所定の周期で輝度が変化する前記パターン光を照射すること、
    を特徴とする表面欠陥検査方法。
  11. 前記照明ステップは、前記検査対象物の表面の領域における欠陥の有無を計測する計測対象領域以外の領域に対して前記パターン光を照射すること、
    を特徴とする請求項１０に記載の表面欠陥検査方法。
  12. 前記距離制御ステップは、前記変化検出ステップより検出された前記輝度又は色彩の変化に基づいて前記一次元撮像手段の位置を制御することで、前記検査対象物の前記検査位置と前記一次元撮像手段との相対的な距離を一定に保持する撮像位置制御ステップと、をさらに有することを特徴とする請求項１０に記載の表面欠陥検査方法。
  13. 前記撮像位置制御ステップは、前記変化検出ステップにより検出された前記一次元画像の輝度又は色彩の変化量から、前記検査対象物の検査対象となる位置との距離が所定の長さとなる前記一次撮像手段の移動先の位置を算出する移動先位置算出ステップを有し、該移動先位置算出ステップにより算出された該位置に前記一次元撮像手段を移動させる制御を行うこと、
    を特徴とする請求項１２に記載の表面欠陥検査方法。
  14. 前記変化検出ステップは、前記一次元撮像手段により撮像された一次元画像から輝度の変化量を前記所定の周波数成分において変化した位相として検出し、
    前記撮像位置制御ステップは、前記変化検出ステップにより検出された前記位相の変化した方向に、さらに前記位相を変化させるように前記一次元撮像手段を移動する制御を行うこと、
    を特徴とする請求項１２又は１３に記載の表面欠陥検査方法。
  15. 前記一次元撮像ステップにより撮像された前記一次元画像から、前記所定の周波数を示した所定周波数成分を抽出する周波数成分抽出ステップをさらに有し、
    前記変化検出ステップは、前記周波数成分抽出ステップにより抽出された前記所定周波数成分の位相の変化量を検出し、
    前記位置制御ステップは、前記変化検出ステップにより検出された前記所定周波数成分の位相の変化量から算出して得られる前記一次元撮像手段に対する移動量を、前記一次元撮像手段に対して移動させる制御を行うこと、
    を特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法。
  16. 前記移動手段として、前記検査対象物の移動する前記検査移動と平行方向に前記一次元撮像手段を案内手段により案内する案内ステップをさらに有し、
    前記位置制御ステップは、前記案内ステップにより案内される方向に前記一次元撮像手段を移動する制御を行うこと、
    を特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法。
  17. 前記一次元撮像ステップにより撮像された前記一次元画像から、前記所定の周期の周波数成分を除去する周波数成分除去ステップと、
    前記周波数成分除去ステップにより前記周波数成分が除去された一次元画像から、前記検査対象物の表面の欠陥を検査する欠陥検査ステップと、
    をさらに有することを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法。
  18. 前記照射ステップは、照射する前記パターン光の輝度の周期を、前記検査対象物の検出対象となる欠陥サイズの１０倍以上とすること、
    を特徴とする請求項１０乃至１７のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法。
  19. 請求項１０乃至１８のいずれか一つに記載された表面欠陥検査方法をコンピュータに実行させることを特徴とする表面欠陥検査プログラム。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4859127B2 (ja) * 2007-03-14 2012-01-25 株式会社リコー 円筒体自動検査方法
DE102009020919A1 (de) * 2009-05-12 2010-11-18 Krones Ag Vorrichtung zum Erkennen von Erhebungen und/oder Vertiefungen auf Flaschen, insbesondere in einer Etikettiermaschine
CN101556248B (zh) * 2009-05-18 2011-03-30 中国科学院长春应用化学研究所 一种表面等离子共振光谱的时间分辨率检测方法
CN101819156B (zh) * 2010-04-02 2011-07-20 长安大学 一种沥青路面芯样断面图像的采集方法
JP5846485B2 (ja) * 2011-11-30 2016-01-20 株式会社リコー 付着物検出装置及び付着物検出方法
EP2743685B1 (en) * 2012-12-11 2015-05-20 Ricoh Company Ltd. Inspection Method, Inspection Apparatus and Computer Program
TWI470210B (zh) * 2012-12-17 2015-01-21 Taiwan Power Testing Technology Co Ltd 顯示裝置之光學層件之缺陷檢測方法
US9435749B2 (en) * 2013-03-13 2016-09-06 Alcoa Inc. System and method for inspection of roll surface
US9921132B2 (en) * 2014-01-03 2018-03-20 Bell Helicopter Textron Inc. Automated magnetic particle and fluorescent penetrant defect detection system
CN108139211B (zh) * 2015-09-29 2021-01-15 索尼公司 用于测量的装置和方法以及程序
CN105158273A (zh) * 2015-09-30 2015-12-16 江苏亨通光电股份有限公司 一种基于面阵式cmos相机的光缆表面缺陷检测系统
CN107356602A (zh) * 2017-08-25 2017-11-17 南京交通职业技术学院 一种圆柱形沥青混合料试件侧面图像获取装置
JP7076280B2 (ja) * 2018-04-27 2022-05-27 日立造船株式会社 測定方法および測定装置
IT201900009636A1 (it) * 2019-06-20 2020-12-20 Thema 2 S R L Dispositivo e relativo metodo per il controllo automatico della tonalità di colore di una bobina di filo
JP7371443B2 (ja) * 2019-10-28 2023-10-31 株式会社デンソーウェーブ 三次元計測装置
JP7069436B2 (ja) * 2019-12-16 2022-05-17 三菱電機株式会社 画像良否学習装置、画像良否判定装置及び画像読取装置
US12030243B2 (en) 2020-03-19 2024-07-09 Ricoh Company, Ltd. Measuring apparatus, movable apparatus, robot, electronic device, fabricating apparatus, and measuring method
JP2021152525A (ja) * 2020-03-19 2021-09-30 株式会社リコー 計測装置、計測方法、移動体、ロボット、電子機器及び造形装置
JP7030914B1 (ja) * 2020-08-27 2022-03-07 花王株式会社 シート状部材の製造方法
KR102638751B1 (ko) * 2022-02-22 2024-02-20 (주)팬옵틱스 테라헤르츠파를 이용한 검사장치
CN117368098B (zh) * 2023-08-22 2024-05-10 南京苏胜天信息科技有限公司 用于检测物体表面缺陷的系统及其方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5225265B2 (ja) * 1972-11-18 1977-07-06
JPS52114353A (en) * 1976-03-22 1977-09-26 Daikin Ind Ltd Optical detector for mocing body
JPS56142404A (en) * 1980-04-09 1981-11-06 Nec Corp System for measuring plate width
US4349277A (en) * 1980-06-11 1982-09-14 General Electric Company Non-contact measurement of surface profile
JPH06100555B2 (ja) * 1990-12-19 1994-12-12 東洋ガラス株式会社 透明物体の欠陥検査方法とその装置
US5331369A (en) * 1991-09-20 1994-07-19 Hitachi, Ltd. Method of forming patterns and apparatus for carrying out the same
US5636025A (en) * 1992-04-23 1997-06-03 Medar, Inc. System for optically measuring the surface contour of a part using more fringe techniques
US5561526A (en) * 1994-05-26 1996-10-01 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Three-dimensional measurement device and system
US5557410A (en) * 1994-05-26 1996-09-17 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Method of calibrating a three-dimensional optical measurement system
JPH08122058A (ja) * 1994-10-27 1996-05-17 Sharp Corp 物体端位置検出センサー
JP2704145B2 (ja) * 1995-08-28 1998-01-26 日本電気ロボットエンジニアリング株式会社 ラベル位置検出装置
JPH0996506A (ja) * 1995-09-29 1997-04-08 Ricoh Co Ltd ３次元視覚センサによる位置調整方法および３次元画像認識装置
US5646733A (en) * 1996-01-29 1997-07-08 Medar, Inc. Scanning phase measuring method and system for an object at a vision station
JP3460541B2 (ja) * 1997-10-20 2003-10-27 日産自動車株式会社 被検査面の欠陥検査方法およびその装置
JP3858571B2 (ja) * 2000-07-27 2006-12-13 株式会社日立製作所 パターン欠陥検査方法及びその装置
JP2002214155A (ja) * 2001-01-17 2002-07-31 Ricoh Co Ltd 被検査物の欠陥検査装置
JP2002257527A (ja) * 2001-03-02 2002-09-11 Aval Data Corp 三次元計測法および三次元計測装置
JP3754003B2 (ja) * 2001-06-21 2006-03-08 株式会社リコー 欠陥検査装置及びその方法
JP3551188B2 (ja) * 2002-01-10 2004-08-04 オムロン株式会社 表面状態検査方法および基板検査装置
JP2004279367A (ja) * 2003-03-19 2004-10-07 Ricoh Co Ltd 表面欠陥検査装置及び制御プログラム記録媒体
JP4480488B2 (ja) * 2003-08-28 2010-06-16 富士通株式会社 計測装置、コンピュータ数値制御装置及びプログラム
JP4426386B2 (ja) * 2004-03-18 2010-03-03 株式会社リコー 表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラム

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