JP5610672B2 - Surface inspection device - Google Patents

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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Description

本発明は、物体の表面を検査する表面検査装置に関し、特に、表面が曲面である物体の検査に適した表面検査装置に関する。   The present invention relates to a surface inspection apparatus for inspecting the surface of an object, and more particularly to a surface inspection apparatus suitable for inspecting an object having a curved surface.

上記のような表面検査装置には、物体に照明光を照射し、該物体の表面での反射光により得られる画像に基づいて、該表面に存在するゴミ等の異物やケバ等の欠陥を検査するものがある。このような表面検査装置において、照明光を物体の表面(曲面)の接線方向に近い方向から照射して散乱反射させ、該表面をその法線方向から撮像すると、異物や欠陥を検出し易いことが知られている。   The surface inspection apparatus as described above irradiates an object with illumination light, and inspects foreign objects such as dust and defects on the surface based on an image obtained by reflected light on the surface of the object. There is something to do. In such a surface inspection apparatus, it is easy to detect foreign matter and defects by irradiating illumination light from a direction close to the tangential direction of the surface (curved surface) of the object, scattering and reflecting the image, and imaging the surface from the normal direction. It has been known.

このような表面検査装置は、例えば、複写機やレーザープリンタで使用される感光体ドラム、定着ローラといった円筒形状の物体の表面を検査する際によく用いられる。また、同様の装置を人間の角膜検査に適用した例が、特許文献1にて開示されている。
特開2004−194689号公報
Such a surface inspection apparatus is often used when, for example, inspecting the surface of a cylindrical object such as a photosensitive drum or a fixing roller used in a copying machine or a laser printer. An example in which a similar apparatus is applied to human cornea examination is disclosed in Patent Document 1.
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-194689

しかしながら、従来の表面検査装置では、物体の表面に正常な表面状態としての不均一性(凹凸等)がある場合に、該表面状態と異物や欠陥とを見分けることが困難であった。言い換えれば、表面検査においては、正常な表面状態と異物や欠陥とを分離することが重要である。   However, in the conventional surface inspection apparatus, when the surface of an object has non-uniformity (unevenness or the like) as a normal surface state, it is difficult to distinguish the surface state from foreign matters or defects. In other words, in the surface inspection, it is important to separate a normal surface state from a foreign object or a defect.

本発明は、物体の正常な表面状態による影響を少なくして、表面に存在する異物や欠陥を精度良く検出することができるようにした表面検査装置を提供する。   The present invention provides a surface inspection apparatus in which the influence of a normal surface state of an object is reduced and foreign objects and defects existing on the surface can be detected with high accuracy.

本発明の一側面としての表面検査装置は、表面が円筒面である物体を検査する。該表面検査装置は、該円筒面のうち第1の領域を、該第1の領域の接線方向としての該円筒面の母線方向に対して90°より小さい第1の角度をなす方向から照明する第1の照明手段と、該円筒面のうち第1の領域とは該円筒面の周方向において異なる領域である第2の領域を、該第2の領域の接線方向に対して0°以上10°以下であり、且つ、前記第1の角度より小さい第2の角度をなす方向から照明する第2の照明手段と、第1及び第2の照明手段によりそれぞれ照明された第1及び第2の領域を、該第1の領域の法線方向であって第2の領域の法線方向に対して傾いた方向から同時に撮像する撮像手段とを有することを特徴とする。
A surface inspection apparatus according to one aspect of the present invention inspects an object whose surface is a cylindrical surface. The surface inspection apparatus illuminates a first region of the cylindrical surface from a direction that forms a first angle smaller than 90 ° with respect to a generatrix direction of the cylindrical surface as a tangential direction of the first region. The first illumination means and the second region, which is a region different from the first region of the cylindrical surface in the circumferential direction of the cylindrical surface, is set to 0 ° or more and 10 ° with respect to the tangential direction of the second region. A second illuminating means that illuminates from a direction that is less than or equal to 0 ° and that forms a second angle smaller than the first angle , and the first and second illuminators illuminated by the first and second illuminating means, respectively. And an imaging unit that simultaneously images the region from a direction normal to the first region and tilted with respect to the normal direction of the second region.

本発明によれば、物体の表面(円筒面)に存在する異物や欠陥を、正常な表面状態から受ける影響を少なくして精度良く検出することができる。
According to the present invention, it is possible to detect a foreign object or a defect existing on the surface (cylindrical surface) of an object with high accuracy while reducing the influence of a normal surface state.

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1(A)及び図1(B)には、本発明の実施例1である表面検査装置を示している。   1 (A) and 1 (B) show a surface inspection apparatus that is Embodiment 1 of the present invention.

これらの図において、6は円筒面としての表面を有する物体(被検査物)であり、具体的には、複写機やレーザープリンタで使用される感光体ドラムや定着ローラである。該物体6は、不図示の回転機構によって、中心軸回りで回転駆動される。   In these drawings, reference numeral 6 denotes an object (inspected object) having a surface as a cylindrical surface, and specifically, a photosensitive drum or a fixing roller used in a copying machine or a laser printer. The object 6 is driven to rotate around the central axis by a rotation mechanism (not shown).

4はデジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置(撮像手段:以下、カメラという)である。図1(A)は、該装置を物体6の中心軸とカメラ4の撮像光軸5とを含む平面に対して垂直な方向から見た図であり、図1(B)は、該装置を物体6の軸方向から見た図である。   Reference numeral 4 denotes an imaging apparatus (imaging means: hereinafter referred to as a camera) such as a digital still camera or a video camera. FIG. 1A is a view of the device viewed from a direction perpendicular to a plane including the central axis of the object 6 and the imaging optical axis 5 of the camera 4, and FIG. It is the figure seen from the axial direction of the object.

9はキセノンランプ等により構成される第1の光源、10は該第1の光源9からの光束を平行光束(若干の発散及び収束光束を含んでいてもよい)に変換する第1のレンズである。第1の光源9と第1のレンズ10により、第1の照明系(第1の照明手段)が構成される。   Reference numeral 9 denotes a first light source composed of a xenon lamp or the like, and reference numeral 10 denotes a first lens that converts a light beam from the first light source 9 into a parallel light beam (which may include some divergent and convergent light beams). is there. The first light source 9 and the first lens 10 constitute a first illumination system (first illumination means).

第1の照明系は、第1のレンズ10によって指向性が付与された照明光(以下、第1の照明光という)により、物体6の円筒面のうち図1(B)及び図2に示す第1の領域11を、該第1の領域11の接線方向T1に対して第1の角度θ1をなす方向から照明する。言い換えれば、第1の照明系の光軸AXL1が、接線方向T1に対して第1の角度θ1をなす。図2には、物体6をカメラ4側から見て示している。   The first illumination system is shown in FIGS. 1B and 2 out of the cylindrical surface of the object 6 by illumination light (hereinafter referred to as first illumination light) imparted with directivity by the first lens 10. The first region 11 is illuminated from a direction that forms a first angle θ1 with respect to the tangential direction T1 of the first region 11. In other words, the optical axis AXL1 of the first illumination system forms a first angle θ1 with respect to the tangential direction T1. FIG. 2 shows the object 6 as viewed from the camera 4 side.

第1の領域11は、カメラ4(撮像レンズ)に対向する領域である。すなわち、図1(A)及び図1(B)に示すように、カメラ4は第1の領域11の法線方向に配置されている。   The first area 11 is an area facing the camera 4 (imaging lens). That is, as shown in FIGS. 1A and 1B, the camera 4 is arranged in the normal direction of the first region 11.

第1の照明光は、実際には物体6の円筒面のうち第1の領域11よりも周方向にて広い範囲(円筒面のほぼ半分)に照射されるが、第1の照明光のうち散乱反射光が所定の強度でカメラ4に向かう第1の領域11が、第1の照明系に対する有効被検査領域となる。   The first illumination light is actually applied to a wider range in the circumferential direction than the first region 11 in the cylindrical surface of the object 6 (almost half of the cylindrical surface). The first area 11 where the scattered reflected light is directed to the camera 4 with a predetermined intensity is an effective inspection area for the first illumination system.

また、第1の領域11の接線方向T1は、物体6の円筒面の母線方向(物体の軸方向に平行な方向)に相当する。   The tangential direction T1 of the first region 11 corresponds to the generatrix direction of the cylindrical surface of the object 6 (direction parallel to the axial direction of the object).

7はキセノンランプ等により構成される第2の光源、8は該第2の光源7からの光束を平行光束(若干の発散及び収束光束を含んでいてもよい)に変換する第2のレンズである。第2の光源7と第2のレンズ8により、第2の照明系(第2の照明手段)が構成される。   7 is a second light source composed of a xenon lamp or the like, and 8 is a second lens that converts a light beam from the second light source 7 into a parallel light beam (which may include a slight divergence and a convergent light beam). is there. The second light source 7 and the second lens 8 constitute a second illumination system (second illumination means).

第2の照明系は、第2のレンズ8によって指向性が付与された照明光(以下、第2の照明光という)により、物体6の円筒面のうち図1(B)及び図2に示す第2の領域12を、該第2の領域12の接線方向T2に対して第2の角度θ2をなす方向から照明する。言い換えれば、第2の照明系の光軸AXL2が、接線方向T2に対して第2の角度θ2をなす。第2の領域12の接線方向T2は、物体6の円筒面の母線方向に相当する。   The second illumination system is shown in FIG. 1B and FIG. 2 in the cylindrical surface of the object 6 by illumination light (hereinafter referred to as second illumination light) provided with directivity by the second lens 8. The second region 12 is illuminated from a direction that forms a second angle θ2 with respect to the tangential direction T2 of the second region 12. In other words, the optical axis AXL2 of the second illumination system forms a second angle θ2 with respect to the tangential direction T2. The tangential direction T2 of the second region 12 corresponds to the generatrix direction of the cylindrical surface of the object 6.

ここで、第2の角度θ2は、0°以上かつ第1の角度θ1よりも小さい角度であり、できるだけ0°に近い方が好ましい。   Here, the second angle θ2 is an angle of 0 ° or more and smaller than the first angle θ1, and is preferably as close to 0 ° as possible.

第2の領域12は、物体6の円筒面において第1の領域11に周方向にて隣接する領域である。該第2の領域12の法線方向nは、第1の領域11の法線方向に対して傾いている。   The second region 12 is a region adjacent to the first region 11 in the circumferential direction on the cylindrical surface of the object 6. The normal direction n of the second region 12 is inclined with respect to the normal direction of the first region 11.

カメラ4は、第1及び第2の領域11,12からの散乱反射光を受けることで、該第1及び第2の領域11,12を撮像し、検査画像を生成する。前述したように、カメラ4は、第1の領域11の法線方向に配置されている。また、図1(B)に示すように、カメラ4は、第2の領域12の法線方向nに対して傾いた方向に配置されている。言い換えれば、カメラ4の撮像光軸5が、第1の領域11の法線方向に一致し、かつ第2の領域12の法線方向に対して傾いている。   The camera 4 receives the scattered and reflected light from the first and second regions 11 and 12 to capture the first and second regions 11 and 12 and generate an inspection image. As described above, the camera 4 is arranged in the normal direction of the first region 11. As shown in FIG. 1B, the camera 4 is disposed in a direction inclined with respect to the normal direction n of the second region 12. In other words, the imaging optical axis 5 of the camera 4 coincides with the normal direction of the first region 11 and is inclined with respect to the normal direction of the second region 12.

1つの物体6に対して、該物体6を所定角度ずつ回転させながら複数回の撮像を行うことにより、物体6の円筒面の全面を写した複数の検査画像を生成することができる。   A plurality of inspection images in which the entire cylindrical surface of the object 6 is imaged can be generated by imaging the object 6 a plurality of times while rotating the object 6 by a predetermined angle.

検査画像は、不図示のコンピュータに取り込まれたりモニタに表示されたりする。そして、コンピュータによる検査画像に対する画像解析処理や検査者による検査画像の目視によって、第1及び第2の領域11,12に存在する異物や欠陥を検出することができる。なお、図において、3は第2の領域11に存在する異物や欠陥を示している。   The inspection image is captured by a computer (not shown) or displayed on a monitor. Then, foreign matter and defects existing in the first and second regions 11 and 12 can be detected by image analysis processing on the inspection image by the computer and visual inspection of the inspection image by the inspector. In the figure, reference numeral 3 denotes a foreign substance or a defect present in the second region 11.

カメラ4の撮像タイミングに同期して第1の光源9と第2の光源7を同時に発光させることにより、第1の領域11と第2の領域12を1つの画像内に取り込むことができる。このように、第1の領域11と第2の領域12を同時に撮像することで、1つの物体6に対する撮像回数を減らしたり、撮像により得られた画像をコンピュータやモニタに転送するまでの時間を短縮したりすることができる。ただし、第1の領域11と第2の領域12に対して異なるタイミングで別々の撮像を行ってもよい。このことは、後述する実施例でも同じである。   By causing the first light source 9 and the second light source 7 to emit light simultaneously in synchronization with the imaging timing of the camera 4, the first region 11 and the second region 12 can be captured in one image. In this way, by imaging the first area 11 and the second area 12 at the same time, the number of times of imaging for one object 6 is reduced, or the time until the image obtained by imaging is transferred to a computer or monitor is reduced. It can be shortened. However, separate imaging may be performed on the first region 11 and the second region 12 at different timings. This is the same in the embodiments described later.

ここで、カメラ4には、第1の方向から第1の領域11に照射されて該第1の領域11にて散乱反射した第1の照明光のうち、概ね第1の照明系の光軸AXL1とカメラ4の撮像光軸5とを含む平面に沿った方向に散乱反射した光が取り込まれる。この光は、第1の領域11の概ね全体にわたって大きな光量を有する。このため、第1の領域11に含まれる異物や欠陥が、その大きさや形状によっては該第1の領域11の正常な表面状態(凹凸等)に紛れてしまい、検出されない可能性がある。   Here, the optical axis of the first illumination system is substantially included in the camera 4 among the first illumination light that is irradiated on the first region 11 from the first direction and is scattered and reflected by the first region 11. Light scattered and reflected in a direction along a plane including the AXL 1 and the imaging optical axis 5 of the camera 4 is captured. This light has a large amount of light over almost the entire first region 11. For this reason, the foreign substance and the defect contained in the 1st area | region 11 will be mixed with the normal surface state (unevenness | corrugation etc.) of this 1st area | region 11 depending on the magnitude | size and shape, and may not be detected.

このため、本実施例では、第2の照明光を、第1の照明光の照射方向(第1の方向)に比べて物体6の円筒面の接線方向に対してなす角度が小さい照射方向(第2の方向)から第2の領域12に照射する。さらに、第2の領域12で散乱反射した光のうち第2の領域12の法線方向nから大きく傾いた方向に向かう側方散乱光を主してカメラ4により取り込む。   For this reason, in the present embodiment, the second illumination light is irradiated in an irradiation direction (the angle formed with respect to the tangential direction of the cylindrical surface of the object 6 is smaller than the irradiation direction (first direction) of the first illumination light ( The second region 12 is irradiated from the second direction). Further, the side scattered light traveling in the direction greatly inclined from the normal direction n of the second region 12 out of the light scattered and reflected by the second region 12 is mainly captured by the camera 4.

これにより、第2の領域12のうち正常な表面状態を有する部分で散乱反射してカメラ4に取り込まれる光の光量に比べて、異物や欠陥によって散乱反射してカメラ4に取り込まれる光の光量が大きくなる。したがって、第1の領域11では正常な表面状態に紛れてしまうような大きさや形状を有する異物や欠陥でも、第2の領域12において容易に検出することができる。   As a result, the amount of light that is scattered and reflected by a foreign object or a defect and captured by the camera 4 as compared with the amount of light that is scattered and reflected by the portion having the normal surface state in the second region 12. Becomes larger. Accordingly, even in the first region 11, a foreign substance or a defect having a size or shape that would be lost in a normal surface state can be easily detected in the second region 12.

散乱光による異物や欠陥の検出原理について、図3及び図4を用いて説明する。まず図3において、1は曲面のうち微小な領域(微小面)を示す。この微小面1は、ある傾きを持った平面により近似される。微小面1の法線方向をnとし、該微小面1に入射する照明光線を2とする。カメラ4の撮像光軸5は、法線方向nと照明光線2を含む面(ここでは入射面という)内に設定され、法線方向に対して角度θをなし、照明光線2に対して角度φをなす。   The principle of detecting foreign matter and defects by scattered light will be described with reference to FIGS. First, in FIG. 3, reference numeral 1 denotes a minute region (small surface) of a curved surface. The minute surface 1 is approximated by a plane having a certain inclination. The normal direction of the minute surface 1 is n, and the illumination light incident on the minute surface 1 is 2. The imaging optical axis 5 of the camera 4 is set in a plane including the normal direction n and the illumination light beam 2 (herein referred to as an incident surface), forms an angle θ with respect to the normal direction, and is an angle with respect to the illumination light beam 2. Make φ.

このとき、カメラ4に入射する微小面1での反射光線の方向が、入射面内において照明光線2の方向と90°以上の角度をなすように設定する。これにより、入射面内において法線方向nから大きく傾いた方向に向かう後方散乱光による撮像を行うことができる。なお、法線方向nに散乱反射した光はカメラ4には入射しない。このようにして、カメラ4により、法線方向nへの反射光を用いず、後方散乱光を用いた撮像を行うことで、光の散乱性が大きい異物や欠陥に対して敏感な(つまりは、異物や欠陥からの反射光量が大きな)検出画像を生成することができる。   At this time, the direction of the reflected light beam on the minute surface 1 incident on the camera 4 is set so as to form an angle of 90 ° or more with the direction of the illumination light beam 2 in the incident surface. As a result, it is possible to perform imaging with backscattered light traveling in a direction greatly inclined from the normal direction n within the incident plane. Note that light scattered and reflected in the normal direction n does not enter the camera 4. In this way, by using the camera 4 to perform imaging using the backscattered light without using the reflected light in the normal direction n, the camera 4 is sensitive to foreign matters and defects having a large light scattering property (that is, In other words, a detection image having a large amount of reflected light from a foreign object or a defect can be generated.

なお、本実施例では、撮像光軸5が第2の領域12の法線方向nと一致していないために、第2の領域12の全体にカメラ4のピントを合わせることは難しい。しかし、第2の領域12の画像のぼけは、カメラ4のF値を調節したりフォーカス位置を適切に設定したりすることで、異物や欠陥の解像に必要な範囲に抑えることができる。本実施例では、異物や欠陥の微細な構造を求めるわけではなく、その存在や大きさを評価することを目的としているので、多少デフォーカスした状態でも支障はない。   In this embodiment, since the imaging optical axis 5 does not coincide with the normal direction n of the second region 12, it is difficult to focus the camera 4 on the entire second region 12. However, the blur of the image in the second region 12 can be suppressed to a range necessary for resolving a foreign object or a defect by adjusting the F value of the camera 4 or appropriately setting the focus position. In the present embodiment, the fine structure of the foreign matter and the defect is not obtained, but the purpose and the size of the foreign object and the defect are evaluated. Therefore, there is no problem even in a slightly defocused state.

そして、後方散乱光による撮像を行うことで異物や欠陥に対して敏感な画像を取得できることは、側方散乱光による撮像を行う場合でも同様である。   Further, it is possible to acquire an image that is sensitive to foreign matters and defects by performing imaging using backscattered light even when performing imaging using side scattered light.

図4において、撮像光軸5は、入射面に対して角度ηだけ傾いた面内に設定されている。この場合は、入射面外において法線方向nから大きく傾いた方向に向かう側方散乱光による撮像を行うことができる。なお、法線方向nに散乱反射した光はカメラ4には入射しない。このようにして、カメラ4により、法線方向nへの反射光を用いず、側方散乱光を用いた撮像を行うことで、光の散乱性が大きい異物や欠陥に対して敏感な検出画像を生成することができる。   In FIG. 4, the imaging optical axis 5 is set in a plane inclined by an angle η with respect to the incident plane. In this case, it is possible to perform imaging with side scattered light traveling in a direction greatly inclined from the normal direction n outside the incident surface. Note that light scattered and reflected in the normal direction n does not enter the camera 4. In this way, by using the camera 4 to perform imaging using side scattered light without using reflected light in the normal direction n, a detection image sensitive to a foreign matter or defect having a large light scattering property. Can be generated.

実験によれば、図5に示すように、第2の照明光の照射方向(AXL2)を、
0°≦θ2≦10°
の範囲に設定することで、正常な表面状態の影響を大きく受けることなく、第1の領域11では正常な表面状態に紛れてしまう異物や欠陥を特に良好に検出できた。
According to the experiment, as shown in FIG. 5, the irradiation direction (AXL2) of the second illumination light is
0 ° ≦ θ2 ≦ 10 °
By setting to this range, it was possible to detect the foreign matters and defects that are lost in the normal surface state particularly well in the first region 11 without being greatly affected by the normal surface state.

図6(A)及び図6(B)には、本発明の実施例2である表面検査装置を示している。なお、これらの図において、実施例1と共通する構成要素には、実施例1と同符号を付す。図6(A)は、該装置を物体6の中心軸とカメラ4の撮像光軸5とを含む平面に対して垂直な方向から見た図であり、図6(B)は、該装置を物体6の軸方向から見た図である。   FIGS. 6A and 6B show a surface inspection apparatus that is Embodiment 2 of the present invention. Note that, in these drawings, the same reference numerals as those in the first embodiment are assigned to components common to the first embodiment. 6A is a view of the device viewed from a direction perpendicular to a plane including the central axis of the object 6 and the imaging optical axis 5 of the camera 4, and FIG. 6B illustrates the device. It is the figure seen from the axial direction of the object.

本実施例でも、第1の照明系は、第1のレンズ10によって指向性が付与された第1の照明光により、物体6の円筒面のうち図6(B)及び図7に示す第1の領域11を、該第1の領域11の接線方向T1に対して第1の角度θ1をなす方向から照明する。本実施例でも、第1の領域11の接線方向T1は、物体6の円筒面の母線方向に相当する。また、第1の領域11は、実施例1と同様に、カメラ4に対向する領域(その法線方向にカメラ4が配置された領域)である。   Also in the present embodiment, the first illumination system uses the first illumination light to which directivity is imparted by the first lens 10, and the first illumination system shown in FIGS. 6B and 7 among the cylindrical surfaces of the object 6. The region 11 is illuminated from a direction that forms a first angle θ1 with respect to the tangential direction T1 of the first region 11. Also in the present embodiment, the tangential direction T1 of the first region 11 corresponds to the generatrix direction of the cylindrical surface of the object 6. The first area 11 is an area facing the camera 4 (an area where the camera 4 is arranged in the normal direction), as in the first embodiment.

一方、第2の照明系も、第2のレンズ8によって指向性が付与された第2の照明光により、物体6の円筒面のうち図6(B)及び図7に示す第2の領域12を、該第2の領域12の接線方向T2に対して第2の角度θ2をなす方向から照明する。ただし、第2の領域12の接線方向T2は、実施例1とは異なり、物体6の円筒面の母線方向に対して交差する方向である。交差する方向とは、母線方向に対して直交する方向でもよいし、該直交方向から傾いていてもよい。図7には、物体6をカメラ4側から見て示している。   On the other hand, also in the second illumination system, the second region 12 shown in FIGS. 6B and 7 in the cylindrical surface of the object 6 by the second illumination light imparted with directivity by the second lens 8. Are illuminated from a direction that forms a second angle θ2 with respect to the tangential direction T2 of the second region 12. However, unlike the first embodiment, the tangential direction T2 of the second region 12 is a direction that intersects the generatrix direction of the cylindrical surface of the object 6. The intersecting direction may be a direction orthogonal to the generatrix direction or may be inclined from the orthogonal direction. FIG. 7 shows the object 6 as viewed from the camera 4 side.

なお、第2の角度θ2は、0°以上かつ第1の角度θ1よりも小さい角度であり、できるだけ0°に近い方(0°≦θ2≦10°)が好ましい。   The second angle θ2 is an angle of 0 ° or more and smaller than the first angle θ1, and is preferably as close to 0 ° as possible (0 ° ≦ θ2 ≦ 10 °).

また、第2の領域12は、物体6の円筒面において第1の領域11の一部に対して周方向にて隣接する領域である。該第2の領域12の法線方向nは、第1の領域11の法線方向に対して傾いている。   The second region 12 is a region adjacent to a part of the first region 11 in the circumferential direction on the cylindrical surface of the object 6. The normal direction n of the second region 12 is inclined with respect to the normal direction of the first region 11.

カメラ4は、第1及び第2の領域11,12からの散乱反射光を受けることで、該第1及び第2の領域11,12を撮像し、検査画像を生成する。1つの物体6に対して、該物体6を所定角度ずつ回転させながら複数回の撮像を行い、1回転ごとに第2の照明系を円筒面の母線方向に所定量移動させる。こうして、物体6の円筒面の全面を写した複数の検査画像を生成することができる。   The camera 4 receives the scattered and reflected light from the first and second regions 11 and 12 to capture the first and second regions 11 and 12 and generate an inspection image. A single object 6 is imaged a plurality of times while the object 6 is rotated by a predetermined angle, and the second illumination system is moved by a predetermined amount in the generatrix direction of the cylindrical surface every rotation. In this way, a plurality of inspection images in which the entire cylindrical surface of the object 6 is copied can be generated.

本実施例でも、第2の照明光を、第1の照明光の照射方向(第1の方向)に比べて物体6の円筒面の接線方向に対してなす角度が小さい照射方向(第2の方向)から第2の領域12に照射する。そして、図3において説明したように、第2の領域12で散乱反射した光のうち第2の領域12の法線方向nから大きく傾いた方向に向かう後方散乱光を主としてカメラ4により取り込む。このため、第1の領域11では正常な表面状態に紛れてしまうような異物や欠陥でも、第2の領域12において容易に検出することができる。   Also in the present embodiment, the second illumination light is irradiated in an irradiation direction (second direction) that is smaller in angle with respect to the tangential direction of the cylindrical surface of the object 6 than the irradiation direction (first direction) of the first illumination light. The second region 12 is irradiated from the (direction). Then, as described with reference to FIG. 3, the backscattered light traveling in the direction greatly inclined from the normal direction n of the second region 12 out of the light scattered and reflected by the second region 12 is mainly captured by the camera 4. For this reason, in the 1st area | region 11, even the foreign material and defect which are lost in the normal surface state can be easily detected in the 2nd area | region 12.

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。   Each embodiment described above is only a representative example, and various modifications and changes can be made to each embodiment in carrying out the present invention.

実施例1及び実施例2では、物体6の円筒面の母線方向及びこれに交差する方向を接線方向とした場合について説明したが、接線方向は円筒面に対する接平面上であれば、任意の方向でよい。   In the first embodiment and the second embodiment, the case where the generatrix direction of the cylindrical surface of the object 6 and the direction intersecting this are defined as the tangential direction has been described. It's okay.

また、実施例1の第2の照明系と実施例2の第2の照明系を組み合わせて、第2の領域に対して互いに異なる方向から第2の照明光を照射してもよい。これにより、第2の領域に存在する異物や欠陥の異方性に対しても安定した評価が可能となる。   In addition, the second illumination system according to the first embodiment and the second illumination system according to the second embodiment may be combined to irradiate the second region with the second illumination light from different directions. Thereby, stable evaluation can be performed even with respect to the anisotropy of the foreign matters and defects existing in the second region.

例えば、まず実施例1の第2の照明系を用いて異物や欠陥の検出を行い、該検出によっては異物や欠陥の存在が確定できない場合に、実施例2の第2の照明系を用いて再検出を行う。もちろん、実施例1の第2の照明系と実施例2の第2の照明系による照明を同時に行って検出画像を取得してもよい。   For example, a foreign object or a defect is first detected using the second illumination system of the first embodiment, and when the presence of the foreign object or defect cannot be determined by the detection, the second illumination system of the second embodiment is used. Perform rediscovery. Of course, the detection image may be acquired by simultaneously performing illumination by the second illumination system of the first embodiment and the second illumination system of the second embodiment.

さらに、実施例1,2では、表面が円筒面である物体を検査する場合について説明したが、本発明は、表面が、球面等の円筒面以外の曲面である物体を検査する装置に広く適用することができる。   Furthermore, in the first and second embodiments, the case where an object whose surface is a cylindrical surface is inspected has been described. However, the present invention is widely applied to apparatuses for inspecting an object whose surface is a curved surface other than a cylindrical surface such as a spherical surface. can do.

本発明の実施例1である表面検査装置の平面図(A)及び側面図(B)。The top view (A) and side view (B) of the surface inspection apparatus which are Example 1 of this invention. 実施例1の表面検査装置により照明された物体を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating an object illuminated by the surface inspection apparatus according to the first embodiment. 本発明の実施例の表面検査装置の原理を示す図。The figure which shows the principle of the surface inspection apparatus of the Example of this invention. 実施例1の表面検査装置の原理を示す図。1 is a diagram illustrating the principle of a surface inspection apparatus according to a first embodiment. 実施例1の表面検査装置における第2の照明光の照射角度範囲を示す図。The figure which shows the irradiation angle range of the 2nd illumination light in the surface inspection apparatus of Example 1. FIG. 本発明の実施例2である表面検査装置の平面図(A)及び側面図(B)。The top view (A) and side view (B) of the surface inspection apparatus which are Example 2 of this invention. 実施例2の表面検査装置により照明された物体を示す図。The figure which shows the object illuminated by the surface inspection apparatus of Example 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 曲面上の微小面
3 異物や欠陥
4 カメラ
5 撮像光軸
6 物体
7,9 光源
8,10 レンズ
11 第1の領域
12 第2の領域
T1,T2 接線方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Minute surface on curved surface 3 Foreign material and defect 4 Camera 5 Imaging optical axis 6 Object 7, 9 Light source 8, 10 Lens 11 1st area | region 12 2nd area | region T1, T2 Tangential direction

Claims (2)

表面が円筒面である物体を検査する表面検査装置であって、
前記円筒面のうち第1の領域を、該第1の領域の接線方向としての前記円筒面の母線方向に対して90°より小さい第1の角度をなす方向から照明する第1の照明手段と、
前記円筒面のうち前記第1の領域とは該円筒面の周方向において異なる領域である第2の領域を、該第2の領域の接線方向に対して0°以上10°以下であり、且つ、前記第1の角度より小さい第2の角度をなす方向から照明する第2の照明手段と、
前記第1及び第2の照明手段によりそれぞれ照明された前記第1及び第2の領域を、該第1の領域の法線方向であって前記第2の領域の法線方向に対して傾いた方向から同時に撮像する撮像手段とを有することを特徴とする表面検査装置。
A surface inspection apparatus for inspecting an object having a cylindrical surface,
A first illuminating means for illuminating a first region of the cylindrical surface from a direction forming a first angle smaller than 90 ° with respect to a generatrix direction of the cylindrical surface as a tangential direction of the first region; ,
A second region of the cylindrical surface that is different from the first region in the circumferential direction of the cylindrical surface is 0 ° or more and 10 ° or less with respect to a tangential direction of the second region , and Second illumination means for illuminating from a direction forming a second angle smaller than the first angle ;
The first and second regions illuminated respectively by the first and second illumination means are inclined in the normal direction of the first region and the normal direction of the second region. A surface inspection apparatus comprising: an imaging unit that simultaneously images from a direction.
前記第2の領域の接線方向は、前記円筒面の母線方向又は前記円筒面の母線方向に対して交差する方向であることを特徴とする請求項1に記載の表面検査装置。   The surface inspection apparatus according to claim 1, wherein a tangential direction of the second region is a generatrix direction of the cylindrical surface or a direction intersecting the generatrix direction of the cylindrical surface.
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