JPH08201306A - ディスク外観検査方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラインセンサのデータ蓄積時間でのディスク
の回転時の内外周の移動距離の差による分解能の差を補
正する。 【構成】 カメラ７の撮像レンズ１０の光軸８をディス
ク１の半径方向の垂線９に対してその半径方向に傾斜さ
せるとともに、撮像レンズ１０の焦点をディスク１の有
効領域の最外周Ｒ２に合わせる。また、ディスク１の画
像取り込み部分の照度が、ディスク１の半径方向の位置
と撮像レンズ１０の入射瞳との光学的距離の二乗に反比
例するように、ディスク１を照明するようする。さら
に、ラインセンサ１１を撮像レンズ１０によるディスク
１の像面に一致するように撮像レンズ１０に対して傾斜
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク、コンパク
トディスク等の光透過性樹脂成形品の樹脂成形時に生ず
る歪みや傷を検査する場合に用いられるディスク外観検
査方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開平３−７８６４７号公報や特
開平５−２７３１４０号公報に記載されているように、
ディスクの一方の面に光源を配設し、ディスクの他方の
面にそのディスクの半径方向に沿うラインセンサを有す
るカメラを配設し、ディスクを回転させながらディスク
を透過する光をカメラに入射することにより、ディスク
の欠陥を検査するようにした方法及び装置が開発されて
いる。これらの従来例によれば、図６に示すように、ラ
インセンサを用いてもディスク１を回転させることによ
り、ディスク１の全領域の検査を行うことができるとさ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図６において、ｄはラ
インセンサの受光視野であるが、この受光視野ｄはディ
スク１の回転により、Ｔ₀ からＴ₀ ＋δｔに至る時間内
に角度θだけ相対的に移動する。図７では、ディスク１
に対して受光視野ｄを移動させた状態を示している。こ
のδｔなる時間は、ラインセンサのライン周波数をｆと
すると１／ｆである。ディスク１の有効領域の最内周の
半径をＲ１、最外周の半径をＲ２とすると、周方向の読
み取りピッチは最内周でＲ１・θ、最外周でＲ２・θと
なる。ちなみに、Ｒ１を２２ｍｍ、Ｒ２を５９ｍｍとす
ると、最内周と最外周とでは読み取りピッチが約２．７
倍も異なり、読み取りの分解能に差が生じてしまう。

【０００４】ここで、図７を参照して移動物体での分解
能の考え方について述べる。ディスク１を含む移動物体
での分解能は、ラインセンサの蓄積時間での移動物体の
移動距離（図６におけるＲ１・θ，Ｒ２・θ）に大きく
左右される。厳密には、移動物体の移動距離のみなら
ず、受光部（ラインセンサ）の開口部（アパーチャ）の
大きさ、結像レンズの特性、光量（信号）スレッシュ等
の影響を受ける。例えば、図７に示すように、受光蓄積
時間を５０％としてスレッシュを引くと、分解能は受光
部の大小に係らず移動物体の移動距離（読み取りピッ
チ）に相当する。しかし、分解能は前述した各種のパラ
メータに影響されるため、実質的な分解能は、物体の移
動距離（Ｒ１・θ，Ｒ２・θ）と受光視野（ｄ１，ｄ
２）との和に近似する。したがって、周方向の分解能と
して、物体の移動距離と受光部の和が実質的な分解能の
尺度として扱えることになる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ディスクを回転させ、前記ディスクの半径方向に沿って
配置したラインセンサを有するカメラにより前記ディス
クを撮像し、撮像結果により異常を判定するようにした
ディスク外観検査方法において、前記カメラの撮像レン
ズの光軸を前記ディスクの半径方向の垂線に対してその
半径方向に傾斜させるとともに、前記撮像レンズの焦点
を前記ディスクの有効領域の最外周に合わせた状態で前
記ディスクを撮像するようにしたディスク外観検査方法
である。

【０００６】請求項２記載の発明は、ディスクを回転さ
せるディスク駆動部と、前記ディスクの半径方向に沿っ
て配置されたラインセンサを有するカメラとを具備する
ディスク外観検査装置において、前記ディスクの有効領
域の最内周をＲ１、最外周の半径をＲ２、前記ディスク
が前記ラインセンサのライン周波数ｆの逆数に対応する
時間δｔに回転する角度をθ、前記ディスクの最内周を
撮像する前記ラインセンサの画素の受光視野をｄ１、前
記ディスクの最外周を撮像する前記ラインセンサの画素
の受光視野をｄ２とした場合に、 ｄ１＋Ｒ１・θ＝ｄ２＋Ｒ２・θ なる条件の下に、前記カメラの撮像レンズの光軸を前記
ディスクの半径方向の垂線に対してその半径方向に傾斜
させるとともに、前記撮像レンズの焦点を前記ディスク
の有効領域の最外周に合わせた状態で前記カメラを設置
したディスク外観検査装置である。

【０００７】請求項３記載の発明は、ディスクを回転さ
せるディスク駆動部と、前記ディスクの半径方向に沿っ
て配置されたラインセンサを有するカメラとを具備する
ディスク外観検査装置において、前記ディスクの有効領
域の最内周をＲ１、最外周の半径をＲ２、前記ディスク
が前記ラインセンサのライン周波数ｆの逆数に対応する
時間δｔに回転する角度をθ、前記ディスクの最内周を
撮像する前記ラインセンサの画素の受光視野をｄ１、前
記ディスクの最外周を撮像する前記ラインセンサの画素
の受光視野をｄ２とした場合に、 ｄ１（ｄ１＋Ｒ１・θ）＝ｄ２（ｄ２＋Ｒ２・θ） なる条件の下に、前記カメラの撮像レンズの光軸を前記
ディスクの半径方向の垂線に対してその半径方向に傾斜
させるとともに、前記撮像レンズの焦点を前記ディスク
の有効領域の最外周に合わせた状態で前記カメラを設置
したディスク外観検査装置である。

【０００８】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、ディスクの画像取り込み部分の照度が、前
記ディスクの半径方向の位置と撮像レンズの入射瞳との
光学的距離の二乗に反比例するように、前記ディスクを
照明するようにしたディスク外観検査方法である。

【０００９】請求項５記載の発明は、請求項２又は３記
載の発明において、ディスクの半径方向に沿うライン型
の照明光源を前記ディスクに対向配置し、ディスクの画
像取り込み部分の照度が、前記ディスクの半径方向の位
置と撮像レンズの入射瞳との光学的距離の二乗に反比例
するように、前記照明光源を前記ディスクの表面に対し
て傾斜させたディスク外観検査装置である。

【００１０】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、照明光源の長さを、ディスク上の有効領域
での前記照明光源への投影長さより長い値に定めたディ
スク外観検査装置である。

【００１１】請求項７記載の発明は、請求項６記載の発
明において、カメラの撮像レンズの光軸をディスクの半
径方向の垂線に対してその半径方向の内側に傾斜させた
ディスク外観検査装置である。

【００１２】請求項８記載の発明は、ディスクを回転さ
せ、前記ディスクの半径方向に沿って配置したラインセ
ンサを有するカメラにより前記ディスクを撮像し、撮像
結果により異常を判定するようにしたディスク外観検査
方法において、前記カメラの撮像レンズの光軸を前記デ
ィスクの半径方向の垂線に対してその半径方向に傾斜さ
せるとともに、前記ラインセンサを前記カメラの撮像レ
ンズによる前記ディスクの像面に一致するように前記撮
像レンズに対して傾斜させた状態で前記ディスクを撮像
するようにしたディスク外観検査方法である。

【００１３】請求項９記載の発明は、ディスクを回転さ
せるディスク駆動部と、前記ディスクの半径方向に沿っ
て配置されたラインセンサを有するカメラとを具備する
ディスク外観検査装置において、前記ディスクの有効領
域の最内周をＲ１、最外周の半径をＲ２、前記ディスク
が前記ラインセンサのライン周波数ｆの逆数に対応する
時間δｔに回転する角度をθ、前記ディスクの有効領域
最内周結像倍率ｍｉによる受光視野をｄ１、前記ディス
クの最外周結像倍率ｍｏによる受光視野をｄ２とした場
合に、 ｄ１＋Ｒ１・θ＝ｄ２＋Ｒ２・θ なる条件の下に、前記カメラの撮像レンズの光軸を前記
ディスクの半径方向の垂線に対してその半径方向に傾斜
させるとともに、前記ラインセンサを前記カメラの撮像
レンズによる前記ディスクの像面に一致するように前記
撮像レンズに対して傾斜させた状態で前記カメラを設置
したディスク外観検査装置である。

【００１４】請求項１０記載の発明は、ディスクを回転
させるディスク駆動部と、前記ディスクの半径方向に沿
って配置されたラインセンサを有するカメラとを具備す
るディスク外観検査装置において、前記ディスクの有効
領域の最内周をＲ１、最外周の半径をＲ２、前記ディス
クが前記ラインセンサのライン周波数ｆの逆数に対応す
る時間δｔに回転する角度をθ、前記ディスクの有効領
域最内周結像倍率ｍｉによる受光視野をｄ１、前記ディ
スクの最外周結像倍率ｍｏによる受光視野をｄ２とした
場合に、 ｄ１（ｄ１＋Ｒ１・θ）＝ｄ２（ｄ２＋Ｒ２・θ） なる条件の下に、前記カメラの撮像レンズの光軸を前記
ディスクの半径方向の垂線に対してその半径方向に傾斜
させるとともに、前記ラインセンサを前記カメラの撮像
レンズによる前記ディスクの像面に一致するように前記
撮像レンズに対して傾斜させた状態で前記カメラを設置
したディスク外観検査装置である。

【００１５】請求項１１記載の発明は、請求項８記載の
発明において、ディスクの半径方向の各位置での前記カ
メラの撮像レンズによる結像倍率をｍとするとき、ディ
スクの画像取り込み部分の照度が１＋ｍの二乗に反比例
するように、前記ディスクを照明するようにしたディス
ク外観検査方法である。

【００１６】請求項１２記載の発明は、請求項７又は９
記載の発明において、ディスクの半径方向に沿うライン
型の照明光源を前記ディスクに対向配置し、前記ディス
クの半径方向の各位置での前記カメラの撮像レンズによ
る結像倍率をｍとするとき、ディスクの画像取り込み部
分の照度が１＋ｍの二乗に反比例するように、前記照明
光源を前記ディスクの表面に対して傾斜させたディスク
外観検査装置である。

【００１７】

【作用】請求項１記載の発明によれば、撮像レンズの光
軸をディスクの半径方向の垂線に対してその半径方向に
傾斜させ、且つ、撮像レンズの焦点をディスクの最外周
に合わせることにより、ラインセンサのデータ蓄積時間
でのディスクの回転時の内外周の移動距離の差による分
解能の差が補正される。

【００１８】請求項２記載の発明によれば、ディスクの
有効領域の最外周に対応する受光視野と最内周に対応す
る受光視野との要因を含んだ状態で、ラインセンサのデ
ータ蓄積時間でのディスクの回転時の内外周の移動距離
の差による分解能の差が補正される。

【００１９】請求項３記載の発明によれば、ディスクの
周方向の分解能とディスクの半径方向の分解能との積を
等しくしているため、ディスクの有効面積の全域で略等
しい欠陥検出が可能となる。

【００２０】請求項４記載の発明によれば、請求項１記
載の発明による効果と同様の効果が得られるとともに、
撮像レンズの傾きによるディスクの半径方向の位置から
撮像レンズの入射瞳までの距離の差で生ずるラインセン
サ面上の照度分布の傾きが、照明光源からの照明分布の
傾きによって補正される。これにより、画像信号のＳ／
Ｎ比が向上する。

【００２１】請求項５記載の発明によれば、請求項２又
は３記載の発明による効果と同様の効果が得られるとと
もに、撮像レンズの傾きによるディスクの半径方向の位
置から撮像レンズの入射瞳までの距離の差で生ずるライ
ンセンサ面上の照度分布の傾きが、照明光源の傾きによ
って補正される。これにより、画像信号のＳ／Ｎ比が向
上する。

【００２２】請求項６記載の発明によれば、ディスクの
有効領域における最内周から最外周に至るまでの全域を
余裕をもって照明することが可能となるため、最内周及
び最外周でのシェーディングが小さくなり、平坦な照明
が可能となる。

【００２３】請求項７記載の発明によれば、照明光源を
ディスクの内周側に寄せるスペースに制限があっても、
ディスクの有効領域の最内周よりディスクの中心寄りを
余裕をもって照明することが可能となる。

【００２４】請求項８記載の発明によれば、ディスクの
像面にラインセンサが一致するため、鮮明な撮像画像が
得られる。また、空間的な高周波成分に強い画像信号が
得られる。

【００２５】請求項９記載の発明によれば、請求項２記
載の発明と同様に、ディスクの有効領域の最外周Ｒ２に
対応する受光視野ｄ２と最内周Ｒ１に対応する受光視野
ｄ１との要因を含んだ状態で、ラインセンサのデータ蓄
積時間でのディスクの回転時の内外周の移動距離の差に
よる分解能の差を補正することができる。しかも、ディ
スクの像面にラインセンサが一致するため、分解能の補
正を結像状態で行うことができる。

【００２６】請求項１０記載の発明によれば、請求項３
記載の発明と同様に、ディスクの周方向の分解能と像の
ぼけとの積（ディスクの周方向の移動距離を含めたライ
ンセンサの一画素が見る面積、すなわち、ディスクの周
方向の分解能と半径方向の分解能との積）を等しくして
いるため、ディスクの有効面積の全域で略等しい欠陥検
出が可能となる。しかも、ディスクの像面にラインセン
サが一致するため、分解能の補正を結像状態で得ること
ができる。

【００２７】請求項１１記載の発明によれば、請求項８
記載の発明による効果と同様の効果が得られるととも
に、撮像レンズの傾きによるディスクの半径方向の位置
から撮像レンズの入射瞳までの距離の差で生ずるライン
センサ面上の照度分布の傾きが、照明光源からの照明分
布の傾きによって補正される。これにより、画像信号の
Ｓ／Ｎ比が向上する。

【００２８】請求項１２記載の発明によれば、請求項７
又は９記載の発明による効果と同様の効果が得られると
ともに、撮像レンズの傾きによるディスクの半径方向の
位置から撮像レンズまでの距離の差で生ずるラインセン
サ面上の照度分布の傾きが、照明光源の傾きによって補
正される。これにより、画像信号のＳ／Ｎ比が向上す
る。

【００２９】

【実施例】請求項１記載の発明の一実施例を図１及び図
２に基づいて説明する。１は透光性の合成樹脂により成
形されたディスクである。このディスク１を回転させる
ディスク駆動部２は、モータ３とこのモータ３の回転軸
４に直結されたハブ５とよりなり、このハブ５にディス
クが着脱自在に保持される。モータ３の近傍には、ディ
スク１の半径方向に長い照明光源６が設けられ、この照
明光源６の上方にはディスク１を撮像するカメラ７が設
けられている。このカメラ７は、光軸８がディスク１の
半径方向の垂線９に対して半径方向の外側にαなる角度
をもって傾斜された撮像レンズ１０と、ディスク１の半
径方向に沿って多数の受光素子を配列したラインセンサ
１１とよりなる。このように撮像レンズ１０の光軸８が
傾斜されたカメラ７のフォーカス面１２はディスク１の
表面に対してαなる角度をもって傾斜されているが、焦
点はディスク１の有効領域の最外周Ｒ２に合わされてい
る。

【００３０】そして、モータ３によりディスク１を回転
させ、この過程でディスク１を透過した照明光源からの
光を撮像レンズ１０でラインセンサ１１に撮像するが、
成形時にディスク１にウエルドラインやフローマーク等
の歪みが発生していると、ラインセンサ１１からの出力
が変化するため、ディスク１の欠陥が判別される。

【００３１】このときのラインセンサ１１の撮像領域を
図２に示す。この場合、ディスク１の最外周Ｒ２に焦点
を合わせているため、最外周Ｒ２から最内周Ｒ１に向か
うに従い焦点がずれる。すなわち、画像がぼけるためラ
インセンサ１１の一画素が受光する空間領域（受光視
野）はディスク１の内周に近づくに従い広くなる。図２
において、ｄ１はディスク１の有効領域の最内周Ｒ１で
のラインセンサ１１の受光視野、ｄ２は最外周Ｒ２での
受光視野であるが、この受光視野ｄ１，ｄ２はディスク
１の回転により、Ｔ₀ からＴ₀ ＋δｔに至る時間内に角
度θだけ相対的に移動する。図２では、ディスク１に対
して受光視野ｄ１，ｄ２を移動させた状態を示してい
る。このδｔなる時間は、ラインセンサ１１のライン周
波数をｆとすると１／ｆである。

【００３２】以上のように、撮像レンズ１０の光軸８を
ディスク１の半径方向の垂線９に対してその半径方向に
傾斜させ、且つ、撮像レンズ１０の焦点をディスク１の
最外周Ｒ２に合わせることにより、ラインセンサ１１の
データ蓄積時間でのディスク１の回転時の内外周の移動
距離の差による分解能の差を補正することができる。

【００３３】次に、請求項２記載の発明の一実施例を図
１及び図２に基づいて説明する。前記実施例と同一部分
は同一符号を用い説明も省略する（以下同様）。請求項
２記載の発明は、ディスク１の周方向の分解能を均等化
することを目的とする。

【００３４】すなわち、ディスク１の有効領域の最内周
をＲ１、最外周の半径をＲ２、ディスク１がラインセン
サ１１のライン周波数ｆの逆数に対応する時間δｔに回
転する角度をθ、ディスク１の最内周Ｒ１を撮像するラ
インセンサ１１の画素の受光視野をｄ１、ディスク１の
最外周Ｒ２を撮像するラインセンサ１１の画素の受光視
野をｄ２とした場合に、 ｄ１＋Ｒ１・θ＝ｄ２＋Ｒ２・θ なる条件の下に、カメラ７の撮像レンズ１０の光軸８を
ディスク１の半径方向の垂線９に対してその半径方向
（外側）に傾斜させるとともに、撮像レンズ１０の焦点
をディスク１の有効領域の最外周Ｒ２に合わせた状態で
カメラ７を設置したディスク外観検査装置の実施例であ
る。

【００３５】このような構成によれば、ディスク１の有
効領域の最外周Ｒ２に対応する受光視野ｄ２と最内周Ｒ
１に対応する受光視野ｄ１との要因を含んだ状態で、ラ
インセンサ１１のデータ蓄積時間でのディスク１の回転
時の内外周の移動距離の差による分解能の差が補正され
る。すなわち、ディスク１の内外周の周速度の差に係ら
ず周方向の分解能を略等しくすることができる。

【００３６】次に、請求項３記載の発明の一実施例を図
１及び図２に基づいて説明する。請求項３記載の発明
は、ディスク１全面での分解能を均等化することを目的
とするものである。

【００３７】すなわち、 ｄ１（ｄ１＋Ｒ１・θ）＝ｄ２（ｄ２＋Ｒ２・θ） なる条件の下に、カメラ７の撮像レンズ１０の光軸８を
ディスク１の半径方向の垂線９に対してその半径方向
（外側）に傾斜させるとともに、撮像レンズ１０の焦点
をディスク１の有効領域の最外周Ｒ２に合わせた状態で
カメラ７を設置したディスク外観検査装置の実施例であ
る。

【００３８】前記実施例の構成は、ディスク１の周方向
の分解能が均等化されたが、像のぼけに方向性がないの
で、アウトフォーカス（像のぼけ）がディスク１の半径
方向の分解能を低下させている。しかし、本実施例によ
れば、ディスクの周方向の分解能と像のぼけとの積（デ
ィスク１の周方向の移動距離を含めたラインセンサ１１
の一画素が見る面積、すなわち、ディスク１の周方向の
分解能と半径方向の分解能との積）を等しくしているた
め、ディスク１の有効面積の全域で略等しい欠陥検出が
可能となる。

【００３９】次に、請求項４ないし６記載の発明の一実
施例を図３に基づいて説明する。本実施例は、ディスク
１の画像取り込み部分の照度が、ディスク１の半径方向
の位置と撮像レンズ１０の入射瞳との光学的距離の二乗
に反比例するように、ディスク１をカメラ７の反対側の
面から照明してディスク１の外観検査を行う。

【００４０】このために、ディスク１の半径方向に沿う
ライン型の照明光源６をディスク１を間にしてカメラ７
に対向配置し、ディスク１の画像取り込み部分の照度
が、前記ディスク１の半径方向の位置と撮像レンズ１０
の入射瞳との光学的距離の二乗に反比例するように、照
明光源６をディスク１の表面に対してβなる角度をもっ
て傾斜させてある。図中、ＳＲ１はディスク１の最内周
Ｒ１側の位置と撮像レンズ１０の入射瞳との光学的距
離、ＳＲ２はディスク１の最内周Ｒ２側の位置と撮像レ
ンズ１０の入射瞳との光学的距離である。これにより、
ディスク１に対する照明光源６の距離は内周側で短く外
周側で長くなる。また、照明光源６の長さＬ２は、ディ
スク１上の有効領域での照明光源６への投影長さＬ１よ
り長い値に定められている。

【００４１】このような構成によれば、撮像レンズ１０
の傾きによるディスク１の半径方向の位置から撮像レン
ズ１０の入射瞳までの距離の差（ＳＲ１−ＳＲ２）で生
ずるラインセンサ１１面上の照度分布の傾きが、照明光
源６からの照明分布の傾きによって補正される。これに
より、画像信号のＳ／Ｎ比が向上する。

【００４２】また、照明光源６の長さＬ２が、ディスク
１上の有効領域での照明光源６への投影長さＬ１より長
い値に定められているため、ディスク１の有効領域にお
ける最内周Ｒ１から最外周Ｒ２に至るまでの全域を余裕
をもって照明することが可能となる。これにより、ディ
スク１の最内周Ｒ１及び最外周Ｒ２でのシェーディング
が小さくなり、平坦な照明が可能となる。

【００４３】次に、請求項７記載の発明の一実施例を図
４に基づいて説明する。請求項７記載の発明は、カメラ
７の撮像レンズ１０の光軸８をディスク１の半径方向の
垂線９に対してその半径方向の内側にαなる角度をもっ
て傾斜させ、撮像レンズ１０の焦点をディスク１の有効
領域の最外周Ｒ２に合わせ、ディスク１の半径方向の位
置と撮像レンズ１０の入射瞳との光学的距離の二乗に反
比例するように、照明光源６をディスク１の表面に対し
てβなる角度をもって傾斜させたディスク外観検査装置
である。

【００４４】このような構成によれば、ディスク１の中
心にモータ３が存在するため、照明光源６をディスク１
の内周側に寄せるスペースに制限があっても、前記実施
例の場合よりも、照明光源６の長さＬ２をディスク１上
の有効領域での照明光源６への投影長さＬ１より余裕を
もって長くすることができ、したがって、ディスク１の
最内周Ｒ１及び最外周Ｒ２でのシェーディングが小さく
なる現象を、より効果的に防止することが可能である。

【００４５】次に、請求項８記載の発明の一実施例を図
５に基づいて説明する。請求項８記載の発明は、カメラ
７の撮像レンズ１０の光軸８をディスク１の半径方向の
垂線９に対してその半径方向（内側）にαなる角度をも
って傾斜させるとともに、ラインセンサ１１を撮像レン
ズ１０によるディスク１の像面に一致するように撮像レ
ンズ１０の光軸８に対して傾斜させ、ディスク１の外観
検査を行うようにした。なお、前記実施例と同様に、照
明光源６もディスク１の表面に対してβなる角度をもっ
て傾斜されている。

【００４６】すなわち、撮像レンズ１０の焦点距離、前
側主点、後側主点をそれぞれｆ、Ｈ、Ｈ’とし、ディス
ク１の被検査面から前側主点Ｈまでの距離をａ（最内周
Ｒ１ではａｉ、最外周Ｒ２側ではａｏ）とし、後側主点
Ｈ’からラインセンサ１１の結像面までの距離をｂ（最
内周Ｒ１対応側ではｂｉ、最外周対応側ではｂｏ）とす
ると、ラインセンサ１１の結像面の位置は、 １／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ である。したがって、 ディスク１の最内周Ｒ１側の領域の結像倍率は、ｍｉ＝
ｂｉ／ａｉ ディスク１の最外周Ｒ２側の領域の結像倍率は、ｍｏ＝
ｂｏ／ａｏ である。この場合、それぞれの結像倍率が、図１におい
て説明した受光視野ｄ１，ｄ２になるように撮像レンズ
１０の光軸８が傾けられている。

【００４７】このように、ディスク１の像面にラインセ
ンサ１１が一致するため、鮮明な撮像画像が得られる。
また、空間的な高周波成分に強い画像信号が得られる。

【００４８】次に、請求項９記載の発明の一実施例を図
５に基づいて説明する。請求項９記載の発明は、前記結
像倍率ｍｉによる受光視野をｄ１、前記結像倍率ｍｏに
よる受光視野をｄ２とした場合に、 ｄ１＋Ｒ１・θ＝ｄ２＋Ｒ２・θ なる条件の下に、カメラ７の撮像レンズ１０の光軸８を
ディスク１の半径方向の垂線９に対してその半径方向
（内側）に傾斜させるとともに、ラインセンサ１１を撮
像レンズ１０によるディスク１の像面に一致するように
撮像レンズ１０の光軸８に対して傾斜させた状態でカメ
ラ７を設置したディスク外観検査装置である。

【００４９】このような構成によれば、請求項２記載の
発明と同様に、ディスク１の有効領域の最外周Ｒ２に対
応する受光視野ｄ２と最内周Ｒ１に対応する受光視野ｄ
１との要因を含んだ状態で、ラインセンサ１１のデータ
蓄積時間でのディスク１の回転時の内外周の移動距離の
差による分解能の差が補正される。しかも、ディスク１
の像面にラインセンサ１１が一致するため、分解能の補
正が結像状態でなされる。

【００５０】さらに、請求項１０記載の発明の一実施例
を図５に基づいて説明する。請求項１０記載の発明は、
前記結像倍率ｍｉによる受光視野をｄ１、前記結像倍率
ｍｏによる受光視野をｄ２とした場合に、 ｄ１（ｄ１＋Ｒ１・θ）＝ｄ２（ｄ２＋Ｒ２・θ） なる条件の下に、カメラ７の撮像レンズ１０の光軸８を
ディスク１の半径方向の垂線９に対してその半径方向
（内側）に傾斜させるとともに、ラインセンサ１１を撮
像レンズ１０によるディスク１の像面に一致するように
撮像レンズ１０の光軸８に対して傾斜させた状態でカメ
ラ７を設置したディスク外観検査装置である。

【００５１】このような構成によれば、請求項３記載の
発明と同様に、ディスク１の周方向の分解能と像のぼけ
との積（ディスク１の周方向の移動距離を含めたライン
センサ１１の一画素が見る面積、すなわち、ディスク１
の周方向の分解能と半径方向の分解能との積）を等しく
しているため、ディスク１の有効面積の全域で略等しい
欠陥検出が可能となる。しかも、ディスク１の像面にラ
インセンサ１１が一致するため、分解能の補正が結像状
態でなされる。

【００５２】次に、請求項１１記載の発明の一実施例を
図５に基づいて説明する。請求項１１記載の発明は、請
求項８記載の発明において、ディスク１の半径方向の各
位置での撮像レンズ１０による結像倍率をｍとすると
き、ディスク１の画像取り込み部分の照度が１＋ｍの二
乗に反比例するように、ディスク１をカメラ７の反対側
の面から照明するようにしたディスク外観検査方法であ
る。

【００５３】このディスク検査方法によれば、請求項８
記載の発明による効果が得られるとともに、撮像レンズ
１０の傾きによるディスク１の半径方向の位置から撮像
レンズ１０の入射瞳までの距離の差で生ずるラインセン
サ１１面上の照度分布の傾きが、照明光源６からの照明
分布の傾きによって補正される。これにより、画像信号
のＳ／Ｎ比が向上する。

【００５４】請求項１２記載の発明の一実施例を図５に
基づいて説明する。請求項１２記載の発明は、請求項７
又は９記載の発明において、ディスク１の半径方向に沿
うライン型の照明光源６をディスク１を間にしてカメラ
７に対向配置し、ディスク１の半径方向の各位置での撮
像レンズ１０による結像倍率をｍとするとき、ディスク
１の画像取り込み部分の照度が１＋ｍの二乗に反比例す
るように、照明光源６をディスク１の表面に対してβな
る角度をもって傾斜させたディスク外観検査装置であ
る。

【００５５】このような構成によれば、請求項７又は９
記載の効果が得られるとともに、撮像レンズ１０の傾き
によるディスク１の半径方向の位置から撮像レンズ１０
までの距離の差で生ずるラインセンサ１１面上の照度分
布の傾きが、照明光源６の傾きによって補正される。こ
れにより、画像信号のＳ／Ｎ比が向上する。

【００５６】また、レンズによる像の照度は光源の輝度
に比例することが知られている。すなわち、均一の照度
では、結像倍率が小さいレンズの外周側では像照度が高
く、結像倍率が大きい内周側の像照度が低くなる。そこ
で、結像倍率が小さいディスク１の外周側の照度を相対
的に低く、結像倍率が大きい内周側の照度を高くするよ
うにする。このために、図３に示すように、照明光源６
をディスク１の内周側で近く外周側で遠くなるように傾
けて配置し、ディスク１の照度を内周程高くなるように
補正することもできる。

【００５７】この場合、ディスク１を透過する照明光源
６の光を撮像レンズ１０で結像する状態に限られるもの
ではなく、照明光源６からの光をディスク１の表面で反
射させ、その反射光を撮像レンズ１０で結像する構造に
も適用することが可能である。

【００５８】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、カメラの撮像レ
ンズの光軸をディスクの半径方向の垂線に対してその半
径方向に傾斜させるとともに、撮像レンズの焦点をディ
スクの有効領域の最外周に合わせた状態でディスクを撮
像するようにしたので、ラインセンサのデータ蓄積時間
でのディスクの回転時の内外周の移動距離の差による分
解能の差を補正することができる。

【００５９】請求項２記載の発明は、ディスクの有効領
域の最内周をＲ１、最外周の半径をＲ２、ディスクがラ
インセンサのライン周波数ｆの逆数に対応する時間δｔ
に回転する角度をθ、ディスクの最内周を撮像するライ
ンセンサの画素の受光視野をｄ１、ディスクの最外周を
撮像するラインセンサの画素の受光視野をｄ２とした場
合に、 ｄ１＋Ｒ１・θ＝ｄ２＋Ｒ２・θ なる条件の下に、カメラの撮像レンズの光軸をディスク
の半径方向の垂線に対してその半径方向に傾斜させると
ともに、撮像レンズの焦点をディスクの有効領域の最外
周に合わせたので、ディスクの有効領域の最外周に対応
する受光視野と最内周に対応する受光視野との要因を含
んだ状態で、ラインセンサのデータ蓄積時間でのディス
クの回転時の内外周の移動距離の差による分解能の差を
補正することができる。

【００６０】請求項３記載の発明は、ディスクの有効領
域の最内周をＲ１、最外周の半径をＲ２、ディスクがラ
インセンサのライン周波数ｆの逆数に対応する時間δｔ
に回転する角度をθ、ディスクの最内周を撮像するライ
ンセンサの画素の受光視野をｄ１、ディスクの最外周を
撮像するラインセンサの画素の受光視野をｄ２とした場
合に、 ｄ１（ｄ１＋Ｒ１・θ）＝ｄ２（ｄ２＋Ｒ２・θ） なる条件の下に、カメラの撮像レンズの光軸をディスク
の半径方向の垂線に対してその半径方向に傾斜させると
ともに、撮像レンズの焦点をディスクの有効領域の最外
周に合わせたので、ディスクの周方向の分解能とディス
クの半径方向の分解能との積を等しくすることができ、
したがって、ディスクの有効面積の全域で略等しい欠陥
検出を行うことができる。

【００６１】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、ディスクの画像取り込み部分の照度が、デ
ィスクの半径方向の位置と撮像レンズの入射瞳との光学
的距離の二乗に反比例するように、ディスクを照明する
ようにしたので、請求項１記載の発明による効果と同様
の効果が得られるとともに、撮像レンズの傾きによるデ
ィスクの半径方向の位置から撮像レンズの入射瞳までの
距離の差で生ずるラインセンサ面上の照度分布の傾き
を、照明光源からの照明分布の傾きによって補正するこ
とができ、これにより、画像信号のＳ／Ｎ比を向上させ
ることができる。

【００６２】請求項５記載の発明は、請求項２又は３記
載の発明において、ディスクの半径方向に沿うライン型
の照明光源をディスクに対向配置し、ディスクの画像取
り込み部分の照度が、ディスクの半径方向の位置と撮像
レンズの入射瞳との光学的距離の二乗に反比例するよう
に、照明光源をディスクの表面に対して傾斜させたの
で、請求項２又は３記載の効果が得られるとともに、撮
像レンズの傾きによるディスクの半径方向の位置から撮
像レンズの入射瞳までの距離の差で生ずるラインセンサ
面上の照度分布の傾きを、照明光源の傾きによって補正
することができ、これにより、画像信号のＳ／Ｎ比を向
上させることができる。

【００６３】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、照明光源の長さを、ディスク上の有効領域
での照明光源への投影長さより長い値に定めたので、デ
ィスクの有効領域における最内周から最外周に至るまで
の全域を余裕をもって照明することができ、これによ
り、最内周及び最外周でのシェーディングを小さくし、
平坦な照明を行うことができる。

【００６４】請求項７記載の発明は、請求項６記載の発
明において、カメラの撮像レンズの光軸をディスクの半
径方向の垂線に対してその半径方向の内側に傾斜させた
ので、照明光源をディスクの内周側に寄せるスペースに
制限があっても、ディスクの有効領域の最内周よりディ
スクの中心寄りを余裕をもって照明することが可能とな
る。

【００６５】請求項８記載の発明は、カメラの撮像レン
ズの光軸を前記ディスクの半径方向の垂線に対してその
半径方向に傾斜させるとともに、ラインセンサをカメラ
の撮像レンズによるディスクの像面に一致するように撮
像レンズに対して傾斜させた状態でディスクを撮像する
ようにしたので、鮮明な撮像画像を得ることができ、ま
た、空間的な高周波成分に強い画像信号を得ることがで
きる。

【００６６】請求項９記載の発明は、ディスクの有効領
域の最内周をＲ１、最外周の半径をＲ２、ディスクがラ
インセンサのライン周波数ｆの逆数に対応する時間δｔ
に回転する角度をθ、ディスクの有効領域最内周結像倍
率ｍｉによる受光視野をｄ１、ディスクの最外周結像倍
率ｍｏによる受光視野をｄ２とした場合に、 ｄ１＋Ｒ１・θ＝ｄ２＋Ｒ２・θ なる条件の下に、カメラの撮像レンズの光軸をディスク
の半径方向の垂線に対してその半径方向に傾斜させると
ともに、ラインセンサをカメラの撮像レンズによるディ
スクの像面に一致するように撮像レンズに対して傾斜さ
せた状態でカメラを設置したので、請求項２記載の発明
と同様に、ディスクの有効領域の最外周Ｒ２に対応する
受光視野ｄ２と最内周Ｒ１に対応する受光視野ｄ１との
要因を含んだ状態で、ラインセンサのデータ蓄積時間で
のディスクの回転時の内外周の移動距離の差による分解
能の差を補正することができる。しかも、ディスクの像
面にラインセンサが一致するため、分解能の補正を結像
状態で行うことができる。

【００６７】請求項１０記載の発明は、ディスクの有効
領域の最内周をＲ１、最外周の半径をＲ２、ディスクが
ラインセンサのライン周波数ｆの逆数に対応する時間δ
ｔに回転する角度をθ、ディスクの有効領域最内周結像
倍率ｍｉによる受光視野をｄ１、ディスクの最外周結像
倍率ｍｏによる受光視野をｄ２とした場合に、 ｄ１（ｄ１＋Ｒ１・θ）＝ｄ２（ｄ２＋Ｒ２・θ） なる条件の下に、カメラの撮像レンズの光軸をディスク
の半径方向の垂線に対してその半径方向に傾斜させると
ともに、ラインセンサをカメラの撮像レンズによるディ
スクの像面に一致するように撮像レンズに対して傾斜さ
せた状態でカメラを設置したので、請求項３記載の発明
と同様に、ディスクの周方向の分解能と像のぼけとの積
（ディスクの周方向の移動距離を含めたラインセンサの
一画素が見る面積、すなわち、ディスクの周方向の分解
能と半径方向の分解能との積）を等しくしているため、
ディスクの有効面積の全域で略等しい欠陥検出が可能と
なる。しかも、ディスクの像面にラインセンサが一致す
るため、分解能の補正を結像状態で得ることができる。

【００６８】請求項１１記載の発明は、請求項８記載の
発明において、ディスクの半径方向の各位置でのカメラ
の撮像レンズによる結像倍率をｍとするとき、ディスク
の画像取り込み部分の照度が１＋ｍの二乗に反比例する
ように、ディスクを照明するようにしたので、請求項８
記載の発明による効果を得ることができるとともに、撮
像レンズの傾きによるディスクの半径方向の位置から撮
像レンズの入射瞳までの距離の差で生ずるラインセンサ
面上の照度分布の傾きを、照明光源からの照明分布の傾
きによって補正することができ、これにより、画像信号
のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

【００６９】請求項１２記載の発明は、請求項７又は９
記載の発明において、ディスクの半径方向に沿うライン
型の照明光源を前記ディスクに対向配置し、ディスクの
半径方向の各位置でのカメラの撮像レンズによる結像倍
率をｍとするとき、ディスクの画像取り込み部分の照度
が１＋ｍの二乗に反比例するように、照明光源をディス
クの表面に対して傾斜させたので、請求項７又は９記載
の効果が得られるとともに、撮像レンズの傾きによるデ
ィスクの半径方向の位置から撮像レンズ１０までの距離
の差で生ずるラインセンサ１１面上の照度分布の傾き
を、照明光源の傾きによって補正することができる。こ
れにより、画像信号のＳ／Ｎ比を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１ないし３記載の発明の一実施例におけ
る一部を断面にした正面図である。

【図２】図１のディスクとラインセンサの受光視野との
関係を示す平面図である。

【図３】請求項４ないし６記載の発明の一実施例におけ
る一部を断面にした正面図である。

【図４】請求項７記載の発明の一実施例における一部を
断面にした正面図である。

【図５】請求項８ないし１２記載の発明の一実施例にお
ける一部を断面にした正面図である。

【図６】従来のディスクとラインセンサの受光視野との
関係を示す平面図である。

【図７】移動物体の移動距離と分解能との関係を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ ディスク ２ ディスク駆動部 ６ 照明光源 ７ カメラ ８ 撮像レンズの光軸 ９ ディスクの半径方向の垂線 １０ 撮像レンズ １１ ラインセンサ Ｒ１ 最内周 Ｒ２ 最外周

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｔ 1/00 Ｇ１１Ｂ 7/26 8721−5Ｄ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスクを回転させ、前記ディスクの半
   径方向に沿って配置したラインセンサを有するカメラに
   より前記ディスクを撮像し、撮像結果により異常を判定
   するようにしたディスク外観検査方法において、前記カ
   メラの撮像レンズの光軸を前記ディスクの半径方向の垂
   線に対してその半径方向に傾斜させるとともに、前記撮
   像レンズの焦点を前記ディスクの有効領域の最外周に合
   わせた状態で前記ディスクを撮像するようにしたことを
   特徴とするディスク外観検査方法。
2. 【請求項２】 ディスクを回転させるディスク駆動部
   と、前記ディスクの半径方向に沿って配置されたライン
   センサを有するカメラとを具備するディスク外観検査装
   置において、前記ディスクの有効領域の最内周をＲ１、
   最外周の半径をＲ２、前記ディスクが前記ラインセンサ
   のライン周波数ｆの逆数に対応する時間δｔに回転する
   角度をθ、前記ディスクの最内周を撮像する前記ライン
   センサの画素の受光視野をｄ１、前記ディスクの最外周
   を撮像する前記ラインセンサの画素の受光視野をｄ２と
   した場合に、 ｄ１＋Ｒ１・θ＝ｄ２＋Ｒ２・θ なる条件の下に、前記カメラの撮像レンズの光軸を前記
   ディスクの半径方向の垂線に対してその半径方向に傾斜
   させるとともに、前記撮像レンズの焦点を前記ディスク
   の有効領域の最外周に合わせた状態で前記カメラを設置
   したことを特徴とするディスク外観検査装置。
3. 【請求項３】 ディスクを回転させるディスク駆動部
   と、前記ディスクの半径方向に沿って配置されたライン
   センサを有するカメラとを具備するディスク外観検査装
   置において、前記ディスクの有効領域の最内周をＲ１、
   最外周の半径をＲ２、前記ディスクが前記ラインセンサ
   のライン周波数ｆの逆数に対応する時間δｔに回転する
   角度をθ、前記ディスクの最内周を撮像する前記ライン
   センサの画素の受光視野をｄ１、前記ディスクの最外周
   を撮像する前記ラインセンサの画素の受光視野をｄ２と
   した場合に、 ｄ１（ｄ１＋Ｒ１・θ）＝ｄ２（ｄ２＋Ｒ２・θ） なる条件の下に、前記カメラの撮像レンズの光軸を前記
   ディスクの半径方向の垂線に対してその半径方向に傾斜
   させるとともに、前記撮像レンズの焦点を前記ディスク
   の有効領域の最外周に合わせた状態で前記カメラを設置
   したことを特徴とするディスク外観検査装置。
4. 【請求項４】 ディスクの画像取り込み部分の照度が、
   前記ディスクの半径方向の位置と撮像レンズの入射瞳と
   の光学的距離の二乗に反比例するように、前記ディスク
   を照明するようにしたことを特徴とする請求項１記載の
   ディスク外観検査方法。
5. 【請求項５】 ディスクの半径方向に沿うライン型の照
   明光源を前記ディスクを間にしてカメラに対向配置し、
   ディスクの画像取り込み部分の照度が、前記ディスクの
   半径方向の位置と撮像レンズの入射瞳との光学的距離の
   二乗に反比例するように、前記照明光源を前記ディスク
   の表面に対して傾斜させたことを特徴とする請求項２又
   は３記載のディスク外観検査装置。
6. 【請求項６】 照明光源の長さを、ディスク上の有効領
   域での前記照明光源への投影長さより長い値に定めたこ
   とを特徴とする請求項５記載のディスク外観検査装置。
7. 【請求項７】 カメラの撮像レンズの光軸をディスクの
   半径方向の垂線に対してその半径方向の内側に傾斜させ
   たことを特徴とする請求項６記載の発明のディスク外観
   検査装置。
8. 【請求項８】 ディスクを回転させ、前記ディスクの半
   径方向に沿って配置したラインセンサを有するカメラに
   より前記ディスクを撮像し、撮像結果により異常を判定
   するようにしたディスク外観検査方法において、前記カ
   メラの撮像レンズの光軸を前記ディスクの半径方向の垂
   線に対してその半径方向に傾斜させるとともに、前記ラ
   インセンサを前記カメラの撮像レンズによる前記ディス
   クの像面に一致するように前記撮像レンズに対して傾斜
   させた状態で前記ディスクを撮像するようにしたことを
   特徴とするディスク外観検査方法。
9. 【請求項９】 ディスクを回転させるディスク駆動部
   と、前記ディスクの半径方向に沿って配置されたライン
   センサを有するカメラとを具備するディスク外観検査装
   置において、前記ディスクの有効領域の最内周をＲ１、
   最外周の半径をＲ２、前記ディスクが前記ラインセンサ
   のライン周波数ｆの逆数に対応する時間δｔに回転する
   角度をθ、前記ディスクの有効領域最内周結像倍率ｍｉ
   による受光視野をｄ１、前記ディスクの最外周結像倍率
   ｍｏによる受光視野をｄ２とした場合に、 ｄ１＋Ｒ１・θ＝ｄ２＋Ｒ２・θ なる条件の下に、前記カメラの撮像レンズの光軸を前記
   ディスクの半径方向の垂線に対してその半径方向に傾斜
   させるとともに、前記ラインセンサを前記カメラの撮像
   レンズによる前記ディスクの像面に一致するように前記
   撮像レンズに対して傾斜させた状態で前記カメラを設置
   したことを特徴とするディスク外観検査装置。
10. 【請求項１０】 ディスクを回転させるディスク駆動部
    と、前記ディスクの半径方向に沿って配置されたライン
    センサを有するカメラとを具備するディスク外観検査装
    置において、前記ディスクの有効領域の最内周をＲ１、
    最外周の半径をＲ２、前記ディスクが前記ラインセンサ
    のライン周波数ｆの逆数に対応する時間δｔに回転する
    角度をθ、前記ディスクの有効領域最内周結像倍率ｍｉ
    による受光視野をｄ１、前記ディスクの最外周結像倍率
    ｍｏによる受光視野をｄ２とした場合に、 ｄ１（ｄ１＋Ｒ１・θ）＝ｄ２（ｄ２＋Ｒ２・θ） なる条件の下に、前記カメラの撮像レンズの光軸を前記
    ディスクの半径方向の垂線に対してその半径方向に傾斜
    させるとともに、前記ラインセンサを前記カメラの撮像
    レンズによる前記ディスクの像面に一致するように前記
    撮像レンズに対して傾斜させた状態で前記カメラを設置
    したことを特徴とするディスク外観検査装置。
11. 【請求項１１】 ディスクの半径方向の各位置での前記
    カメラの撮像レンズによる結像倍率をｍとするとき、デ
    ィスクの画像取り込み部分の照度が１＋ｍの二乗に反比
    例するように、前記ディスクを照明するようにしたこと
    を特徴とする請求項８記載のディスク外観検査方法。
12. 【請求項１２】 ディスクの半径方向に沿うライン型の
    照明光源を前記ディスクに対向配置し、前記ディスクの
    半径方向の各位置での前記カメラの撮像レンズによる結
    像倍率をｍとするとき、ディスクの画像取り込み部分の
    照度が１＋ｍの二乗に反比例するように、前記照明光源
    を前記ディスクの表面に対して傾斜させたことを特徴と
    する請求項７又は９記載のディスク外観検査装置。