JPH09166553A

JPH09166553A - 表面検査装置

Info

Publication number: JPH09166553A
Application number: JP28458196A
Authority: JP
Inventors: Akira Kazama; 彰風間; Yuji Matoba; 有治的場; Tsutomu Kawamura; 努河村; Takahiko Oshige; 貴彦大重
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-10-09
Filing date: 1996-10-08
Publication date: 1997-06-24
Anticipated expiration: 2016-10-08
Also published as: JP3591161B2

Abstract

(57)【要約】【課題】鋼板等のように連続的に製造されて送られるシ
−ト状製品の表面の模様状疵をオンラインで連続的に検
出することは困難であった。【解決手段】鋼板４に対して一定入射角で偏光を入射
し、その反射光の３種類の異なる偏光をリニアアレイカ
メラ８ａ，８ｂ，８ｃで検出し偏光画像を得る。この偏
光画像を信号処理部１０で正常部が全階調の中心輝度に
なるように正規化して正常部に対する相対的な変化を示
す画像信号に変換する。この画像信号からエリプソパラ
メ−タtanΨとcosΔ及び反射光強度Ｉ₀を演算し、tan
Ψ，cosΔ，Ｉ₀の相対値画像を形成する。この相対値画
像からtanΨ，cosΔ，Ｉ₀の相対的な変化を検出して鋼
板４の表面の疵の種類を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば薄鋼板等
の表面疵等を光学的に検出する表面検査装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】例えば鋼板の表面疵を光学的に検出する
装置としては、レ−ザ光の散乱又は回折パタ−ンの変化
を利用して疵を検出する方法が多く用いられている。こ
の方法は鋼板の表面に明らかな凹凸を形成している疵を
検出する場合には有効な方法である。

【０００３】一方、鋼板等の疵には、表面の凹凸はな
く、物性値のむら，ミクロな粗さのむら，薄い酸化膜等
の局所的な存在あるいはコ−ティング膜厚の厚さむらと
いった模様状疵といわれるものがある。このような模様
状疵はレ−ザ光の散乱や回折パタ−ンの変化では検出が
困難である。例えば正常部で100Å程度の酸化膜が付い
ている鋼板表面に、局所的に400Å程度の酸化膜が厚く
付いている異常部がある場合、このような異常部の領域
は表面処理工程において塗装不良が生じるため、疵とし
て検出して除去したい要請がある。しかしながら、異常
部と正常部の酸化膜厚の差は鋼板表面の粗さに埋もれて
しまい、光の散乱や回折を利用した方法では全く検出が
不可能である。

【０００４】このように光の散乱や回折を利用した方法
では検出できない疵を検出するために、偏光を用いた疵
検査方法が例えば特開昭52−138183号公報や特開昭58−
204356号公報等に開示されている。特開昭52−138183号
公報に示された検査方法は被検査体の表面から反射した
Ｐ偏光とＳ偏光の比があらかじめ定めた比較レベルより
高いか否かによって欠陥の有無を検知するものである。
また、特開昭58−204356号公報に示された検出方法は被
検査体の表面に特定角度の入射角で光を照射して、表面
欠陥を検出するときのＳ／Ｎ比を向上するようにしたも
のである。また、疵検査方法ではないが、偏光を用いた
膜厚，表面物性の測定方法が例えば特開昭62−293104号
公報や特開平４−58138号公報等に開示されている。特
開昭62−293104号公報に示された検査方法は、試料から
反射した偏光を方位角の異なる３個の検光子を通して受
光し、異なる３種類の偏光の光強度から各位置のエリプ
ソパラメ−タすなわち反射光の電気ベクトルのうち入射
面方向の成分であるＰ偏光と入射面に垂直方向の成分で
あるＳ偏光との振幅反射率比tanΨと位相差Δを演算し
て、被検査面上の酸化膜やコ−ティング厚さあるいは物
性値を精度良く測定する方法である。特開平４−58138
号公報に示された検出方法は、試料から反射した偏光を
１/４波長板からなる移相子と検光子とを介してイメ−
ジセンサに導くときに、移相子の透過軸の位置を所定角
度変え、各角度毎に検光子を回転させてイメ−ジセンサ
の画素毎に偏光パラメ−タを求めて複屈折分布を精度良
く測定する方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開昭52−138183号公
報や特開昭58−204356号公報に示された検査方法は、偏
光を用いて正常部と異常部とを弁別しているが、エリプ
ソパラメ−タである振幅反射率比tanΨと位相差Δを判
定することなしに疵を検出するようにしている。鋼板等
の表面の疵部は光学的物性が正常部と異なった部分であ
ることが多く、このような部分は複素屈折率が正常部と
異なっているといえる。このような場合、エリプソパラ
メ−タの振幅反射率比tanΨと位相差Δの両方を考慮し
ないと、エリプソパラメ−タの変化の一部しか捕らえる
ことができず、例えば検査結果として異常部が検出でき
たとしても、それが油のしみか、酸化膜のむらか、又は
何らかしらの異常な付着物が付着したのであるか等を弁
別するこができず、異常部の種別と程度を判定すること
は困難であった。

【０００６】これに対して特開昭62−293104号公報に示
された検査方法は、エリプソパラメ−タの振幅反射率比
tanΨと位相差Δを使用しているから、油のしみや酸化
膜のむら，異物の付着を弁別できる可能性がある。しか
しながら、この方法は基本的に点測定であり、鋼板等の
表面全体の検査に適さない。仮に、特開昭62−293104号
公報に示されている装置を鋼板の幅方向に多数並べた
り、幅方向に高速に移動可能な機構を持った手段によっ
て１台の装置を走査したり、何らかの工夫により全面走
査が可能になったとしても、信号処理部は全測定点につ
いて偏光強度信号からエリプソパラメ−タの振幅反射率
比tanΨと位相差Δを演算し、画像処理装置などを用い
て疵種と疵の等級を判定する必要がある。しかし、幅方
向１ラインで1000点以上の偏光強度信号を処理しなけら
ばならず、特にエリプソパラメ−タ演算はソフトウェア
演算で行った場合、約数10秒の演算時間がかかるため、
例えば毎分数100ｍの速度で通過する鋼板等のシ−ト状
製品の表面をオンラインで連続的に検査することは不可
能であった。このために専用の偏光パラメ−タ等の演算
処理装置が必要となり、装置が高価になってしまう。

【０００７】また、この方法は元々膜厚あるいは物性値
を測定する方法であり、そのためにはエリプソパラメ−
タの振幅反射率比tanΨと位相差Δを測定すれば十分で
あった、しかしながら、これらのパラメ−タは必ずしも
人の目で見た状態と一致するものではなく、人が疵と認
識できてもエリプソパラメ−タは変化しない疵について
は検出することができない。

【０００８】また、特開平４−58138号公報に示された
検査方法は、薄膜評価等に使用されているエリプソメ−
タを２次元に拡大したものであり、この場合は、各画素
毎に複屈折率が求められるため、正常部と異常部とでは
異なる値として複屈折率が測定され、その違いにより正
常部と異常部を弁別できる可能性がある。しかしなが
ら、移相子と検光子を機械的に回転させて測定している
ため、被検査体の各位置の複屈折率を測定するには、少
なくとも１回の測定中は被検査体を停止させている必要
があった。このため、例えば鋼板等のように連続的に製
造されて送られるシ−ト状製品の表面をオンラインで連
続的に検査することは不可能であった。

【０００９】また、特開昭62−293104号公報や特開平４
−58138号公報に示されたいずれの検査方法も次のよう
な短所があった。すなわち、これらの方法は検査手法と
しては非常に敏感であり、他の種類の疵や汚れ，油む
ら，スケ−ルなどから相対的に微弱な検出強度した与え
ない模様状の表面疵の情報のみを弁別して検出すること
は困難であった。特に、表面に油膜が塗布されて製造ラ
イン上を移動する鋼板を検査する場合には、その油膜む
らと本来検出すべき表面疵の両方を含んだ偏光パラメ−
タを検出してしまい、表面疵の情報だけを弁別して検出
することはできなかった。このため、特に防錆のために
表面に油膜が塗布されていることが多い冷延鋼板等の通
常の鋼板の表面疵の検出に使える可能性がないと考えら
れており、鋼板の模様状疵を光学的手段で検出するこ
と、さらに表面疵の種類や等級までを判定することは不
可能とされていた。

【００１０】この発明はかかる短所を改善するためにな
されたものであり、簡単な構成でシ−ト状製品の表面に
ある模様状疵や凹凸状の疵をオンラインで連続的に検出
して、その種別や程度を弁別することができる表面検査
装置を得ることを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明にかかわる表面
検査装置は、投光部と受光部と信号処理部とを有し、投
光部は幅方向に長いビ−ムの偏光を被検査面に入射し、
受光部は被検査面の反射光の光路に設けられ、それぞれ
異なる方位角を有する３個の検光子と、各検光子を透過
した光を受光するリニアアレイセンサとを有し、被検査
面からの反射光を入射し画像信号に変換し、信号処理部
は各リニアアレイセンサからの出力画像信号を正規化し
て平坦化し、平坦化した画像信号からエリプソパラメ−
タである振幅反射率比tanΨと位相差Δを示すcosΔ及び
反射光強度Ｉ₀の相対値を演算し、演算した振幅反射率
比tanΨと位相差cosΔ及び反射光強度Ｉ₀の相対値から
被検査面の表面の異常の有無を判定することを特徴とす
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明においては、被検査面に
対して一定入射角で被検査面の幅方向全体に偏光を入射
するように投光部を配置し、被検査面からの反射光を受
光する受光部を所定の位置に配置する。受光部は入射し
た光を３本のビ−ムに分離するビ−ムスプリッタと、分
離した３本のビ−ムを別々に入射して画像信号を出力す
る例えばＣＣＤセンサを有する３組のリニアアレイカメ
ラと、ビ−ムスプリッタと各リニアアレイカメラの間に
設けられ、被検査面からの反射光を異なる振動面の偏光
にする検光子とが設けられている。３個の検光子はそれ
ぞれ異なる方位角、すなわち透過軸が被検査面の入射面
となす角が、例えば０，π／４，−π／４になるように
配置されている。

【００１３】信号処理部は各リニアアレイセンサからの
出力画像信号を正常部が全階調の中心輝度になるように
正規化して平坦化し、正常部に対する相対的な変化を示
す画像信号に変換する。この正常部に対する相対的な変
化を示す画像信号からエリプソパラメ−タである振幅反
射率比tanΨと位相差Δを示すcosΔ及び反射光強度Ｉ₀
を演算し、振幅反射率比tanΨと位相差cosΔ及び反射光
強度Ｉ₀の相対値を算出し、tanΨ，cosΔ，Ｉ₀の相対値
画像を形成する。この相対値画像からtanΨ，cosΔ，Ｉ
₀の相対的な変化を検出して鋼板等の被検査面の表面の
異常の有無を検出する。

【００１４】

【実施例】図１，図２はこの発明の一実施例の構成を示
し、図１は光学系の構成図、図２は信号処理部を示すブ
ロック図である。図１に示すように、光学系１は投光部
２と正反射光を受光する受光部３を有する。投光部２は
被検査体例えば鋼板４の幅方向全体に例えば入射角θ＝
60度で偏光を入射するものであり、光源５と光源５の前
面に設けられた偏光子６とを有する。光源５は棒状に構
成され、鋼板４の幅方向全体にわたり光を照射する。偏
光子６は例えば偏光板や偏光フィルタからなり、図３の
配置説明図に示すように、透過軸Ｐが鋼板４の入射面と
なす角α₁がπ/４になるように配置されている。受光部
３は鋼板４から反射角θの正反射光を受光するものであ
り、例えばオプティカルフラットからなるビ−ムスプリ
ッタ７ａ，７ｂ，７ｃと、例えばＣＣＤからなるリニア
アレイカメラ８ａ，８ｂ，８ｃと、リニアアレイカメラ
８ａ〜８ｃの受光面の前面に設けられた検光子９ａ，９
ｂ，９ｃとを有する。リニアアレイカメラ８ａ〜８ｃは
鋼板４の同一位置を見るように調整されている。検光子
９ａ〜９ｃは例えば偏光板や偏光フィルタからなり、図
３に示すように、検光子９の透過軸が鋼板４の入射面と
なす角α₂は検光子９ａがα₂＝０、検光子９ｂがα₂＝
π/４、検光子９ｃがα₂＝−π/４になるように配置さ
れている。

【００１５】信号処理部１０は信号変換部１１ａ，１１
ｂ，１１ｃと、フレ−ムメモリ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ
と、演算手段１３と、tanΨ記憶手段１４ａとcosΔ記憶
手段１４ｂとＩ₀記憶手段１４ｃと、パラメ−タ比較手
段１５及び出力手段１６を有する。信号変換部１１ａ〜
１１ｃはそれぞれリニアアレイカメラ８ａ〜８ｃから出
力された偏光画像信号の正常部の信号を基準レベルと
し、正常部の信号が全階調の中心輝度になるようにして
ニアアレイカメラ８ａ〜８ｃから出力された偏光画像信
号を正規化して平坦化し、正常部に対する相対的な変化
を示す画像信号に変換する。フレ−ムメモリ１２ａ，１
２ｂ，１２ｃにはそれぞれ信号変換部１１ａ〜１１ｃか
ら出力された画像信号が各画素毎に展開される。演算手
段１３は鋼板４の同じ位置の画像信号をフレ−ムメモリ
１２ａ，１２ｂ，１２ｃから逐次読み出し、各画素にお
けるエリプソパラメ−タすなわち振幅反射率比tanΨと
位相差Δを示すcosΔと、鋼板４の反射光の表面反射強
度Ｉ₀を演算し、tanΨ記憶手段１４ａとcosΔ記憶手段
１４ｂとＩ₀記憶手段１４ｃに格納する。パラメ−タ比
較手段１５はtanΨ記憶手段１４ａとcosΔ記憶手段１４
ｂとＩ₀記憶手段１４ｃに記憶されたtanΨとcosΔ及び
表面反射強度Ｉ₀のレベル変化から、鋼板４の表面の模
様状疵や凹凸状疵の有無とその種別を判定する。

【００１６】上記のように構成された表面検査装置の動
作を説明するに当たり、まず、３個のリニアアレイカメ
ラ８ａ，８ｂ，８ｃで検出した光強度から振幅反射率比
tanΨとcosΔと鋼板４の反射光の表面反射強度Ｉ₀を演
算する原理を説明する。

【００１７】図３に示すように、鋼板４からの反射光が
検光子９に入射する場合、偏光子６の透過軸Ｐと検光子
９の透過軸Ａが鋼板４の入射面となす角をα₁，α₂とす
ると、任意の入射角ｉで鋼板４に入射して反射したｐ偏
光成分とｓ偏光成分が検光子９を通って合成されたとき
の光強度Ｉ(α₁，α₂)は、ｐ成分とｓ成分の振幅反射率
をｒ_p，ｒ_sとすると次式で表せる。

【００１８】

【数１】

【００１９】ここでα₁＝π／４にしたとき、α₂＝０の
検光子９ａを通った光強度Ｉ₁は、Ｉ₁＝Ｉ₀ρ²となり、
α₂＝π／４の検光子９ｂを通った光強度Ｉ₂は、Ｉ₂＝
Ｉ₀(１＋ρ²＋２ρcosΔ）／２、α₂＝−π／４の検光
子９ｃを通った光強度Ｉ₃は、Ｉ₂＝Ｉ₀(１＋ρ²−２ρc
osΔ）／２となる。この光強度Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃からtanΨ
とcosΔ及び表面反射強度Ｉ₀は次式で得られる。

【００２０】

【数２】

【００２１】次に、上記原理を使用した表面検査装置の
動作を説明する。投光部２から出射されて一定速度で移
動している鋼板４の表面で反射した偏光は検光子９ａ，
９ｂ，９ｃを通ってリニアアレイカメラ８ａ，８ｂ，８
ｃに入射する。このリニアアレイカメラ８ａ〜８ｃで反
射光の光強度を検出するときに、リニアアレイカメラ８
ａは前面にα₂＝０の検光子９ａが設けられているから
前記光強度Ｉ₁を検出し、リニアアレイカメラ８ｂは前
面にα₂＝π／４の検光子９ｂが設けられているから光
強度Ｉ₂を検出し、リニアアレイカメラ８ｃは前面にα₂
＝−π／４の検光子９ｃが設けられているから光強度Ｉ
₃を検出する。なお、リニアアレイカメラ８ａ〜８ｃが
出力する偏光画像信号の出力レベルを同じようなレベル
にするためにリニアアレイカメラ８ａのゲインをリニア
アレイカメラ８ｂ，８７ｃのゲインの１／２にしておく
と前記式における光強度Ｉ₁はリニアアレイカメラ８ａ
で検出した光強度の２倍になる。

【００２２】リニアアレイカメラ８ａ，８ｂ，８ｃで検
出した光強度Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃を示す偏光画像信号はそれ
ぞれ信号変換部１１ａ，１１ｂ，１１ｃに送られる。信
号変換部１１ａ〜１１ｃは送られた光強度Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ
₃を示す偏光画像信号を、正常部の画像を信号の基準レ
ベルとし、正常部の画像信号が全階調の中心輝度になる
ようにして正規化して平坦化し、正常部に対する相対的
な変化を示す画像信号に変換する。すなわち、例えば図
４（ａ）に示すように、リニアアレイカメラ８ａ，８
ｂ，８ｃで検出した光強度Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃を示す偏光画
像信号を正常部の画像を信号の基準レベルとし、図４
（ｂ）に示すように、正常部の画像信号が255階調の中
心輝度である128階調になるようにして、光強度Ｉ₁，Ｉ
₂，Ｉ₃を幅方向に所定の移動平均幅で平均輝度を求めて
正規化して平坦化する。例えばリニアアレイカメラ８ａ
にｊ番目の画素の光強度をＩaj、所定の幅で移動平均処
理を行った後の光強度をＩajmとすると、〔Ｇ（Ｉaj−
Ｉajm）／Ｉajm〕＋128なる計算を行う。なお、Ｇは各
カメラ，画素に共通な定数である。この平坦化した正常
部に対する相対的な変化を示す画像信号をそれぞれフレ
−ムメモリ１２ａ，１２ｂ，１２ｃに格納する。このよ
うに正規化する前後の光強度Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃の画像を図
５（ａ），（ｂ）に示す。図５（ａ）に示すように、リ
ニアアレイカメラ８ａ，８ｂ，８ｃで検出した光強度Ｉ
₁，Ｉ₂，Ｉ₃を示す偏光画像は光強度Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃の輝
度に応じて濃淡が異なる画像を形成しているが、図５
（ｂ）に示すように、正規化した相対的な変化を示す画
像は、同じ濃度を示す正常部を基準として異常部は明る
くなったり暗くなったりして濃度変化を示す。このよう
にリニアアレイカメラ８ａ〜８ｃで検出した光強度
Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃を正常部を基準として正規化することに
より、リニアアレイカメラ８ａ〜８ｃの個々のドリフト
等は問題にならずに光強度Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃に応じた画像
を得ることができる。

【００２３】演算手段１３はフレ−ムメモリ１２ａ〜１
２ｃに展開された光強度Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃の相対的な変化
を示す画像を各画素毎に読み出して、各画素毎に振幅反
射率比tanΨとcosΔと表面反射強度Ｉ₀を逐次演算し
て、tanΨ，cosΔ，Ｉ₀の画像デ−タとしてtanΨ記憶手
段１４ａとcosΔ記憶手段１４ｂとＩ₀記憶手段１４ｃに
格納する。この演算によって得られるtanΨ，cosΔ，Ｉ
₀の画像は、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すよう
に、正常部を基準とした相対値画像となり、例えば、co
sΔについてはΔ＝90度の正常部を基準にして生成さ
れ、異常部は明るくなるか暗くなる。このtanΨ，cos
Δ，Ｉ₀の相対値画像を不図示の表示装置に表示する。

【００２４】パラメ−タ比較手段１５はtanΨ記憶手段
１４ａとcosΔ記憶手段１４ｂとＩ₀記憶手段１４ｃに記
憶されたtanΨとcosΔ及び表面反射強度Ｉ₀のレベル変
化から、鋼板４の表面の模様状疵や凹凸状疵の有無とそ
の種別を判定して出力手段１６から記録装置や表示装置
に出力する。すなわち、鋼板４の異常部は、図５（ｃ）
のtanΨ，cosΔ，Ｉ₀の画像に示すように、異常すなわ
ち疵等の種別によって正常部を基準にした極性が異な
り、例えば鋼板４の内部介在物に起因した疵２１はtan
Ψ画面とcosΔ画面で正極性となり、Ｉ₀画面では負極性
を示す。また、油しみの場合はtanΨ画面とcosΔ画面と
Ｉ₀画面で正，負，正極性あるいはすべて正極性とな
り、tanΨ，cosΔ，Ｉ₀のレベルにより異常部の種別を
弁別することができる。

【００２５】上に述べた疵も含めて冷延鋼板における異
なる疵種Ｓ，Ｔ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘに対するtanΨ，cos
Δ，Ｉ₀の極性変化を調べた結果を図７に示す。図中、
プラス（＋）は正極性、マイナス（−）は負極性、０は
変化無しを意味する。図７から明らかなように、tan
Ψ，cosΔ，Ｉ₀の極性の１つまたは２つの組合せでは疵
種を判別することはできないが、tanΨ，cosΔ，Ｉ₀の
３つの極性を組み合わせることにより疵種を明確に区分
けすることができる。

【００２６】また、冷延鋼板，鍍金鋼板における種々の
疵についてtanΨ，cosΔ，Ｉ₀の絶対値を演算した後に
極性を調べたところ、相対値の演算の場合と同じ結果に
なった。

【００２７】このように、正常部の画像信号を255階調
の中心輝度である128階調になるようにして正規化して
相対的画像を生成することにより、エリプソパラメ−タ
tanΨやcosΔの異常部における変化を明確にすることが
できる。すなわち、一般的な画像処理の階調は255階調
であるが、例えばリニアアレイカメラ８ｃで検出した光
強度Ｉ₃の正常部の階調度が小さくなると、図５（ａ）
のＩ₃画像に示すように画像全体が非常に暗くなる。こ
の画像デ−タを用いてエリプソパラメ−タである振幅反
射率比tanΨやcosΔの絶対値を演算すると、エリプソパ
ラメ−タtanΨやcosΔの異常部における変化が明確にな
らない場合も生じ、疵検出に不都合が生じることもある
が、このような不都合を解消することができる。

【００２８】また、各パラメ−タは理論的には、０≦ta
nΨ≦∞，−１≦cosΔ≦１，０≦Ｉ₀≦510という値をと
り得るが、鋼板４の表面疵検査では、例えば0.4≦tanΨ
≦1.6，−0.28≦cosΔ≦0.28，32≦Ｉ₀≦224のように、
とり得る値が限られることがある。このような場合は、
現実にとり得る値が０から255階調に対応するようにレ
ンジの拡大を行うことで、フレ−ムメモリ１２ａ〜１２
ｃの階調を有効に使い、例えば疵検出のしきい値設定を
より細かくできるようになる。

【００２９】なお、上記各実施例は鋼板４の反射光をビ
−ムスプリッタ７ａ〜７ｃで３本のビ−ムに分離してリ
ニアアレイカメラ８ａ，８ｂ，８ｃで受光した場合につ
いて説明したが、図８に示すように、リニアアレイカメ
ラ８ａ，８ｂ，８ｃを鋼板４の移動方向に対して位置を
ずらして配置して、設定位置のずれ量Ｌを考慮して鋼板
４の同一位置からの反射光を検出しても良い。また、図
９の上面図と図１０の側面図に示すように、リニアアレ
イカメラ８ａ，８ｂ，８ｃを鋼板４の移動方向と直交す
る同一ライン上で同じ高さの位置に設け、鋼板４の同一
位置からの反射光をで同時に検出するようにしても良
い。

【００３０】また、上記各実施例は投光部２から出射し
た偏光を鋼板４の表面に直接入射し、その反射光をリニ
アアレイカメラ８ａ，８ｂ，８ｃで直接受光する場合に
ついて説明したが、図１１に示すように、光源５から偏
光子６を通して所定の入射角で鋼板４の表面に入射し、
その反射光をミラ−１７で反射して鋼板４の表面に対し
て直交するように設けたリニアアレイカメラ８ａ，８
ｂ，８ｃで受光するようにしても良い。このように投光
部２と受光部３を構成することにより、光学系１の設置
スペ−スを小さくすることができ、オンラインにおける
設置の自由度を改善することができる。この場合、tan
Ψ，cosΔ，Ｉ₀の絶対的な変化を問題にしないで相対的
な変化を問題にするから、アルミニュ−ム等のミラ−１
７による偏光の影響を問題にしないで済み、光学系１の
構成や設置の自由度を高めることができる。

【００３１】また、上記実施例はtanΨ，cosΔ，Ｉ₀の
各パラメ−タを演算により求める場合について説明した
が、光強度Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃の信号レベルの組合せに対応
した各パラメ−タの値を納めたテ−ブルをあらかじめ作
成しておき、そのデ−ブルを参照することによりパラメ
−タを求めることもできる。この場合、Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃
の取り得る値が制限されていると、テ−ブルの容量が小
さく、処理時間が短くてすむ。冷延鋼板，鍍金鋼板につ
いて種々の疵について調べたところ、Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃を2
56階調で処理する場合、すべての疵を対象にした場合12
8±64の範囲の値、また、最低の等級の一部の疵を除け
ば128±32の範囲内の値を想定しておけば良いことが確
認された。また、その一部の疵についても128±32を超
えた値を、128＋32または128−32に置き換えて計算して
もパラメ−タの極性は同じで、等級判定に用いるパラメ
−タの値も大きく変わらないことを確認した。

【００３２】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、被検査
面に対して偏光を入射し、その反射光を異なる方位角を
有する検光子を通して受光し、異なる偏光の光強度分布
を測定し、測定した光強度分布を正常部が全階調の中心
輝度になるように正規化して平坦化し、正常部に対する
相対的な変化を示す画像信号に変換するようにしたか
ら、受光部の各カメラのドリフト等を問題とせずに光強
度に応じた画像を生成することができる。

【００３３】また、生成した相対的画像からエリプソパ
ラメ−タtanΨやcosΔ及び反射光強度Ｉ₀を演算するか
ら、エリプソパラメ−タtanΨやcosΔ及び反射光強度Ｉ
₀の異常部における変化を明確にすることができ、シ−
ト状製品の表面にある異常部の有無や種別をオンライン
で精度良く検出することができる。

【００３４】さらに、エリプソパラメ−タの絶対値を測
定しないで相対値を測定するから、光学系や信号処理部
の厳密さが大幅に緩和され、装置全体を低価格にするこ
とができるとともに設置や調整も容易にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の光学系を示す構成図であ
る。

【図２】上記実施例の信号処理部を示すブロック図であ
る。

【図３】光学系の動作を示す配置説明図である。

【図４】上記実施例の正規化処理を示す画像濃度特性図
である。

【図５】正規化処理した画像を示す画面図である。

【図６】tanΨ，cosΔ，Ｉ₀の画像を示す画面図であ
る。

【図７】冷延鋼板における疵種の極性特性図である。

【図８】第２の実施例の光学系を示す側面図である。

【図９】第３の実施例の光学系を示す上面図である。

【図１０】第３の実施例の光学系を示す側面図である。

【図１１】第４の実施例の光学系を示す側面図である。

【符号の説明】

１光学系２投光部３受光部４鋼板５光源６偏光子７ビ−ムスプリッタ８リニアアレイカメラ９検光子１０信号処理部１１信号変換部１２フレ−ムメモリ１３演算手段１４ａ tanΨ記憶手段１４ｂ cosΔ記憶手段１４ｃＩ₀記憶手段１５パラメ−タ比較手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大重貴彦東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】投光部と受光部と信号処理部とを有し、投光部は幅方向に長いビ−ムの偏光を被検査面に入射
し、受光部は被検査面からの反射光の光路に設けられ、
それぞれ異なる方位角を有する３個の検光子と、各検光
子を透過した光を受光するリニアアレイセンサとを有
し、被検査面からの反射光を入射し画像信号に変換し、
信号処理部は各リニアアレイセンサからの出力画像信号
を正規化して平坦化し、平坦化した画像信号からエリプ
ソパラメ−タである振幅反射率比tanΨと位相差Δを示
すcosΔ及び反射光強度Ｉ₀の相対値を演算し、演算した
振幅反射率比tanΨと位相差cosΔ及び反射光強度Ｉ₀の
相対値から被検査面の表面の異常の有無を判定すること
を特徴とする表面検査装置。