WO2014181625A1 - Surface inspection method and surface inspection device - Google Patents
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Abstract
Disclosed is a surface inspection method for inspecting the surface of an inspection object by obliquely projecting stripe-pattern cross stripes onto the surface of the inspection object while relatively moving the inspection object with respect to the location where the cross stripes are projected, and by capturing a reflected image of the projected cross stripes with a line CCD, said method comprising: an image-capturing step for capturing an image of the oblique cross stripes projected onto the surface of the inspection object; a phase difference calculation step for calculating the phase difference between the captured image that has been obtained and a standard pattern image; a separation step for separating individual difference components of the inspection object from the calculated phase-difference image, and obtaining a corrected phase-difference image; and a detection step for detecting defects on the surface of the inspection object on the basis of the corrected phase-difference image.
Description
この発明は、検査対象物の表面を検査するための表面検査方法及び表面検査装置に関する。
The present invention relates to a surface inspection method and a surface inspection apparatus for inspecting the surface of an inspection object.
例えば、特許文献１には、平板状の検査対象面の凹凸欠陥及びうねりを同時に検知することが可能な表面欠陥検査装置が開示されている。表面欠陥検査装置では、鏡に見立てた検査対象面を移動させながら、検査対象物の表面に格子縞を投影して反射させ、その反射像が蓄積型（ＴＤＩ：Time Delay Integration）ラインＣＣＤで観測される。ＴＤＩラインＣＣＤの光量蓄積範囲を１．５周期分としたとき、ＴＤＩラインＣＣＤから得られた信号強度を閾値と比較して検査対象面の凸欠陥が検知される。また、ＴＤＩラインＣＣＤから得られた信号強度パターンを標準パターンと比較して、検査対象面のうねり及び凹欠陥が検知される。
For example, Patent Document 1 discloses a surface defect inspection apparatus capable of simultaneously detecting uneven defects and waviness on a flat inspection target surface. In the surface defect inspection system, while moving the inspection object surface that looks like a mirror, a lattice pattern is projected and reflected on the surface of the inspection object, and the reflected image is observed with a storage type (TDI: Time Delay Integration) line CCD. The When the light amount accumulation range of the TDI line CCD is 1.5 cycles, the signal intensity obtained from the TDI line CCD is compared with a threshold value to detect a convex defect on the inspection target surface. Further, the signal intensity pattern obtained from the TDI line CCD is compared with the standard pattern, and the undulation and the concave defect on the inspection target surface are detected.
しかし、特許文献１に開示された表面欠陥検査装置においては、標準パターンの元になる標準対象物の形状と検査対象物の形状とが一致していないと、形状の違いを欠陥と誤検出する恐れがある。特に、対象物が湾曲した複雑な形状を有する場合には、標準対象物の形状と検査対象物の形状とが一致しにくい。そのため、標準対象物と検査対象物との間には形状のばらつきが存在する。この形状のばらつきを、凹凸あるいはうねりの欠陥と誤検出する恐れがある。また、検査対象物が移動方向に対して傾いているなどの姿勢のばらつきがあった場合にも欠陥と誤検出する恐れがある。
However, in the surface defect inspection apparatus disclosed in Patent Document 1, if the shape of the standard object that is the basis of the standard pattern does not match the shape of the inspection object, the difference in shape is erroneously detected as a defect. There is a fear. In particular, when the object has a complicated shape that is curved, the shape of the standard object and the shape of the inspection object are difficult to match. Therefore, there is a variation in shape between the standard object and the inspection object. There is a risk that this variation in shape is erroneously detected as a defect of irregularities or waviness. In addition, when there is a variation in posture such as the inspection object being tilted with respect to the moving direction, there is a possibility that it is erroneously detected as a defect.
本発明の目的は、検査対象物の表面における不具合を誤検出することなく検査することが可能な表面検査方法及び表面検査装置の提供にある。
An object of the present invention is to provide a surface inspection method and a surface inspection apparatus that can inspect a defect on the surface of an inspection object without erroneous detection.
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様は、検査対象物を格子縞の投影箇所に対して相対移動させながら前記検査対象物の表面に縞模様の格子縞を斜めに投影して投影された格子縞の反射像をラインＣＣＤで撮像することにより前記検査対象物の表面を検査する表面検査方法であって、前記検査対象物の表面に投影された斜めの前記格子縞を撮像する撮像工程と、前記格子縞の撮像により得られた撮像画像と予め設定した標準パターン画像との位相差画像を算出する位相差算出工程と、算出された前記位相差画像から前記検査対象物の個体差成分を分離して補正位相差画像を得る分離工程と、前記補正位相差画像に基づいて前記検査対象物の表面の不具合を検出する検出工程と、を備える表面検査方法を提供する。
In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention projects a striped checkered pattern obliquely on the surface of the inspection target object while moving the test object relative to the projected part of the checkered pattern. A surface inspection method for inspecting a surface of the inspection object by imaging a reflected image of the projected lattice fringe with a line CCD, the imaging step for imaging the oblique lattice fringe projected on the surface of the inspection object A phase difference calculation step of calculating a phase difference image between a captured image obtained by imaging the lattice pattern and a preset standard pattern image, and an individual difference component of the inspection object from the calculated phase difference image A surface inspection method comprising: a separation step of separating and obtaining a corrected phase difference image; and a detection step of detecting a defect on the surface of the inspection object based on the corrected phase difference image.
なお、「検査対象物を格子縞の投影箇所に対して相対移動」とは、格子縞の投影箇所を固定して検査対象物を移動させる場合、検査対象物を固定して格子縞の投影箇所を移動させる場合、或いは検査対象物及び格子縞の投影箇所の双方を移動させる場合を含む。
Note that “relative movement of the inspection object with respect to the projected portion of the checkered pattern” means that when the inspection target is moved while fixing the projected part of the checkered pattern, the inspection target is fixed and the projected part of the checkered pattern is moved. Or the case of moving both the inspection object and the projected portion of the checkered pattern.
本発明の第２の態様は、検査対象物を格子縞の投影箇所に対して相対移動させながら前記検査対象物の表面に縞模様の格子縞を斜めに投影して投影された格子縞の反射像を撮像することにより前記検査対象物の表面を検査する表面検査装置であって、前記検査対象物の表面に投影された斜めの前記格子縞を撮像するラインＣＣＤと、前記ラインＣＣＤによって得られた撮像画像と予め設定した標準パターン画像との位相差画像を算出する位相差算出部と、前記位相差算出部により算出された前記位相差画像から前記検査対象物の個体差成分を分離して補正位相差画像を得る分離部と、前記分離部により得られる前記補正位相差画像に基づいて前記検査対象物の表面の不具合を検出する検出部と、を備えている表面検査装置を提供する。
According to a second aspect of the present invention, a reflected image of the projected fringe is captured by projecting the checkered pattern diagonally on the surface of the inspection object while moving the inspection object relative to the projected part of the checkered pattern. A surface inspection apparatus that inspects the surface of the inspection object by performing a line CCD that images the oblique lattice pattern projected on the surface of the inspection object, and a captured image obtained by the line CCD; A phase difference calculation unit that calculates a phase difference image with a preset standard pattern image, and a corrected phase difference image obtained by separating individual difference components of the inspection object from the phase difference image calculated by the phase difference calculation unit A surface inspection apparatus comprising: a separation unit that obtains a defect; and a detection unit that detects a defect on the surface of the inspection object based on the corrected phase difference image obtained by the separation unit.
以下、本発明の一実施形態に係る表面検査装置及び表面検査方法を図１～図５に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、表面検査装置１０（略して検査装置１０）は、図示しない搬送台上に搭載された検査対象物１１と、検査対象物１１に光を照射する照明光源１２と、斜めの格子縞１３が形成された格子板１４と、結像レンズを有するラインＣＣＤ１５と、ラインＣＣＤ１５と接続された画像処理装置１６とを備えている。 Hereinafter, a surface inspection apparatus and a surface inspection method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1 (a), a surface inspection apparatus 10 (abbreviated asinspection apparatus 10 for short) includes an inspection object 11 mounted on a transport table (not shown) and an illumination light source 12 that irradiates the inspection object 11 with light. A grid plate 14 on which diagonal grid stripes 13 are formed, a line CCD 15 having an imaging lens, and an image processing device 16 connected to the line CCD 15.
図１（ａ）に示すように、表面検査装置１０（略して検査装置１０）は、図示しない搬送台上に搭載された検査対象物１１と、検査対象物１１に光を照射する照明光源１２と、斜めの格子縞１３が形成された格子板１４と、結像レンズを有するラインＣＣＤ１５と、ラインＣＣＤ１５と接続された画像処理装置１６とを備えている。 Hereinafter, a surface inspection apparatus and a surface inspection method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1 (a), a surface inspection apparatus 10 (abbreviated as
格子板１４は、照明光源１２において検査対象物１１と対向する面に配置されている。格子板１４の格子縞１３は、照明光源１２により検査対象物１１の表面に投影される。検査対象物１１の表面は光沢面で形成されている。そのため、投影された格子縞１３は検査対象物１１の表面で反射し、その反射像は結像レンズを通ってラインＣＣＤ１５に結像する。
The grid plate 14 is disposed on the surface of the illumination light source 12 that faces the inspection object 11. The lattice stripes 13 of the lattice plate 14 are projected onto the surface of the inspection object 11 by the illumination light source 12. The surface of the inspection object 11 is a glossy surface. Therefore, the projected lattice pattern 13 is reflected by the surface of the inspection object 11, and the reflected image is formed on the line CCD 15 through the imaging lens.
搬送台は、特に図示しないが、搬送機構によりラインＣＣＤ１５に対して直交する方向に一定速度で移動する。それに伴い、搬送台上の検査対象物１１も、ラインＣＣＤ１５に対して直交する方向（図１に矢印で示す方向）に一定速度で移動する。それにより、検査対象物１１の表面全体が検査される。
Although not shown in the figure, the transport table moves at a constant speed in a direction orthogonal to the line CCD 15 by a transport mechanism. Accordingly, the inspection object 11 on the transport table also moves at a constant speed in a direction perpendicular to the line CCD 15 (direction indicated by an arrow in FIG. 1). Thereby, the entire surface of the inspection object 11 is inspected.
検査対象物１１は、曲面状の湾曲した形状を有する。湾曲した表面に塗装などの表面処理が施されている。図１（ａ）に示すように、検査対象物１１の表面上には、例えば、凸部１７、１８が形成されているものとする。凸部１７、１８は、検査対象物１１表面の不具合に相当する。検査対象物１１は、所定の幅と長さを有している。なお、検査対象物１１の移動方向に対して直交する方向を幅方向と定義し、検査対象物１１の移動方向に対して平行な方向を長さ方向と定義する。
The inspection object 11 has a curved shape. Surface treatment such as painting is applied to the curved surface. As shown to Fig.1 (a), on the surface of the test object 11, the convex parts 17 and 18 shall be formed, for example. The convex portions 17 and 18 correspond to defects on the surface of the inspection object 11. The inspection object 11 has a predetermined width and length. A direction perpendicular to the moving direction of the inspection object 11 is defined as a width direction, and a direction parallel to the moving direction of the inspection object 11 is defined as a length direction.
照明光源１２は、線状の光源であり、検査対象物１１の移動方向に対して直交する方向に沿って配置されている。照明光源１２の長尺部の長さ（幅方向の長さ）は、検査対象物１１の幅よりやや長く形成されている。照明光源１２としては、例えば、蛍光灯や反射テープ付きロッドレンズが用いられる。
The illumination light source 12 is a linear light source and is disposed along a direction orthogonal to the moving direction of the inspection object 11. The length (length in the width direction) of the long portion of the illumination light source 12 is formed slightly longer than the width of the inspection object 11. As the illumination light source 12, for example, a fluorescent lamp or a rod lens with a reflective tape is used.
格子板１４には、検査対象物１１表面に投影されたときの縞模様が、検査対象物１１の移動方向に対して斜めになるように格子縞１３が形成されている。格子縞１３は、照明光源１２の幅方向の長さと同等の長さを有する。
On the lattice plate 14, lattice stripes 13 are formed so that the stripe pattern projected onto the surface of the inspection object 11 is oblique to the moving direction of the inspection object 11. The checkerboard 13 has a length equivalent to the length of the illumination light source 12 in the width direction.
ラインＣＣＤ１５は、撮像可能範囲（領域）が検査対象物１１の幅全域を含むように設定されている。図１（ｂ）に示すように、格子板１４の格子縞１３と検査対象物１１の表面とを結ぶ光軸Ｌ１が検査対象物１１の表面に対してなす角度を入射角度αと定義する。検査対象物１１の表面と結像点であるラインＣＣＤ１５とを結ぶ光軸Ｌ２が検査対象物１１の表面に対してなす角度を反射角度βと定義する。入射角度αと反射角度βとは一定の角度（α＝β）に設定されている。
The line CCD 15 is set so that the imageable range (area) includes the entire width of the inspection object 11. As shown in FIG. 1B, an angle formed by the optical axis L1 connecting the lattice stripes 13 of the grating plate 14 and the surface of the inspection object 11 with respect to the surface of the inspection object 11 is defined as an incident angle α. The angle formed by the optical axis L2 connecting the surface of the inspection object 11 and the line CCD 15 that is the imaging point with respect to the surface of the inspection object 11 is defined as a reflection angle β. The incident angle α and the reflection angle β are set to a constant angle (α = β).
ラインＣＣＤ１５で撮像された撮像画像は、画像処理装置１６に入力される。画像処理装置１６にて各種画像処理が行われる。
次に、画像処理装置１６における信号処理系の回路構成を図２に基づき説明する。画像処理装置１６は、画像メモリ２１、標準パターン発生回路２２、閾値発生回路２３、位相比較回路２４、フィルター設定回路２５、バンドパスフィルター回路２６、不具合検出回路２７及び結果出力回路２８を備えている。 The captured image captured by theline CCD 15 is input to the image processing device 16. Various image processing is performed in the image processing device 16.
Next, the circuit configuration of the signal processing system in theimage processing apparatus 16 will be described with reference to FIG. The image processing device 16 includes an image memory 21, a standard pattern generation circuit 22, a threshold generation circuit 23, a phase comparison circuit 24, a filter setting circuit 25, a bandpass filter circuit 26, a defect detection circuit 27, and a result output circuit 28. .
次に、画像処理装置１６における信号処理系の回路構成を図２に基づき説明する。画像処理装置１６は、画像メモリ２１、標準パターン発生回路２２、閾値発生回路２３、位相比較回路２４、フィルター設定回路２５、バンドパスフィルター回路２６、不具合検出回路２７及び結果出力回路２８を備えている。 The captured image captured by the
Next, the circuit configuration of the signal processing system in the
画像メモリ２１は、ラインＣＣＤ１５で撮像された撮像画像を記憶し、その画像を位相比較回路２４に送信する。標準パターン発生回路２２は、等ピッチの直線縞からなる標準位相パターンを記憶しており、その標準的な縞パターンを位相比較回路２４に送信する。閾値発生回路２３は、位相差の閾値及びサイズの閾値を記憶しており、その閾値を不具合検出回路２７に送信する。
The image memory 21 stores the captured image captured by the line CCD 15 and transmits the image to the phase comparison circuit 24. The standard pattern generation circuit 22 stores a standard phase pattern composed of straight stripes having an equal pitch, and transmits the standard stripe pattern to the phase comparison circuit 24. The threshold generation circuit 23 stores a phase difference threshold and a size threshold, and transmits the threshold to the defect detection circuit 27.
位相比較回路２４は、画像メモリ２１から送信された撮像画像と、標準パターン発生回路２２から送信された標準位相パターンとを比較して、位相差を算出する。
バンドパスフィルター回路２６は、位相比較回路２４により検出された位相差画像から検査対象物１１の個体差成分を分離する、即ち取り除く。なお、フィルター設定回路２５は、検査対象物１１の個々の個体差成分を入力することを可能とする。入力された個々の個体差成分に基づきバンドパスフィルター回路２６は、位相差画像から個々の個体差成分を分離する処理を行う。それにより、補正位相差画像が得られる。なお、バンドパスフィルター回路２６における画像処理は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理によるバンドパスフィルターによって行われる。 Thephase comparison circuit 24 compares the captured image transmitted from the image memory 21 with the standard phase pattern transmitted from the standard pattern generation circuit 22 to calculate a phase difference.
The bandpass filter circuit 26 separates, that is, removes individual difference components of the inspection object 11 from the phase difference image detected by the phase comparison circuit 24. The filter setting circuit 25 can input individual individual difference components of the inspection object 11. Based on the input individual difference components, the band pass filter circuit 26 performs processing for separating the individual difference components from the phase difference image. Thereby, a corrected phase difference image is obtained. The image processing in the band pass filter circuit 26 is performed by a band pass filter based on FFT (Fast Fourier Transform) processing.
バンドパスフィルター回路２６は、位相比較回路２４により検出された位相差画像から検査対象物１１の個体差成分を分離する、即ち取り除く。なお、フィルター設定回路２５は、検査対象物１１の個々の個体差成分を入力することを可能とする。入力された個々の個体差成分に基づきバンドパスフィルター回路２６は、位相差画像から個々の個体差成分を分離する処理を行う。それにより、補正位相差画像が得られる。なお、バンドパスフィルター回路２６における画像処理は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理によるバンドパスフィルターによって行われる。 The
The band
不具合検出回路２７は、バンドパスフィルター回路２６から送信された補正位相差画像と、閾値発生回路２３から送信された位相差の閾値及びサイズの閾値とを比較する。そして、補正位相差画像のうち閾値以上の位相差及び閾値以上のサイズを有する画像成分が、表面の不具合成分として結果出力回路２８に出力される。なお、表面の不具合とは、凸状の不具合、凹状の不具合、ハジキ、タレなどの現象を指す。ハジキとは、塗装面に塗装膜が押し退けられて凹みが発生する現象を指す。タレとは、塗料が垂れ下がり、たまりや縞状となる現象を指している。
The defect detection circuit 27 compares the corrected phase difference image transmitted from the bandpass filter circuit 26 with the phase difference threshold value and the size threshold value transmitted from the threshold value generation circuit 23. Then, an image component having a phase difference greater than or equal to the threshold and a size greater than or equal to the threshold in the corrected phase difference image is output to the result output circuit 28 as a defective component on the surface. The surface defect refers to a phenomenon such as a convex defect, a concave defect, repellency, sagging or the like. Hajiki refers to a phenomenon in which a coating film is pushed away on a painted surface and a dent is generated. Sauce refers to a phenomenon in which paint hangs down and forms a pool or stripe.
結果出力回路２８に出力された表面の不具合は、例えば、結果出力回路２８と接続されたディスプレーに表示することにより確認可能である。
なお、ラインＣＣＤ１５が撮像部に相当し、位相比較回路２４が位相差算出部に相当し、バンドパスフィルター回路２６が分離部に相当し、不具合検出回路２７が検出部に相当する。 The defect of the surface output to theresult output circuit 28 can be confirmed by displaying it on the display connected to the result output circuit 28, for example.
Theline CCD 15 corresponds to an imaging unit, the phase comparison circuit 24 corresponds to a phase difference calculation unit, the band-pass filter circuit 26 corresponds to a separation unit, and the defect detection circuit 27 corresponds to a detection unit.
なお、ラインＣＣＤ１５が撮像部に相当し、位相比較回路２４が位相差算出部に相当し、バンドパスフィルター回路２６が分離部に相当し、不具合検出回路２７が検出部に相当する。 The defect of the surface output to the
The
次に、検査処理フロー及び検査処理フローに対応する画像処理について作用説明を兼ねて図３～図５に基づき説明する。
まず、図３に示す検査処理フローにおけるステップＳ１０１にて、検査対象物１１を格子縞１３の投影箇所に対して移動させながら検査対象物１１の表面をラインＣＣＤ１５にて撮像することにより、撮像画像が得られる（撮像工程）。 Next, the inspection processing flow and the image processing corresponding to the inspection processing flow will be described with reference to FIGS.
First, in step S101 in the inspection processing flow shown in FIG. 3, the surface of theinspection object 11 is imaged by the line CCD 15 while moving the inspection object 11 with respect to the projected portion of the checkerboard 13, thereby obtaining a captured image. Obtained (imaging process).
まず、図３に示す検査処理フローにおけるステップＳ１０１にて、検査対象物１１を格子縞１３の投影箇所に対して移動させながら検査対象物１１の表面をラインＣＣＤ１５にて撮像することにより、撮像画像が得られる（撮像工程）。 Next, the inspection processing flow and the image processing corresponding to the inspection processing flow will be described with reference to FIGS.
First, in step S101 in the inspection processing flow shown in FIG. 3, the surface of the
図４（ａ）には、撮像された縞パターン３０を実線で示している。もし、検査対象物１１の表面に凸部１７、１８（図１（ａ）に図示）があると、図４（ａ）において凸部１７に対応する箇所の縞パターン３０に歪み３１が発生するとともに、凸部１８に対応する箇所の縞パターン３０に歪み３２が発生する。検査対象物１１の表面に凸部１７、１８がなければ、縞パターンは歪み３１、３２のない規則的なパターンとなる。ところで、縞パターン３０は幅方向に湾曲しているが、これは検査対象物１１が曲面状に湾曲した形状を有しているためである。
In FIG. 4A, the imaged stripe pattern 30 is indicated by a solid line. If there are convex portions 17 and 18 (shown in FIG. 1A) on the surface of the inspection object 11, a distortion 31 is generated in the stripe pattern 30 at a location corresponding to the convex portion 17 in FIG. 4A. At the same time, a distortion 32 is generated in the stripe pattern 30 at a location corresponding to the convex portion 18. If there are no protrusions 17 and 18 on the surface of the inspection object 11, the fringe pattern is a regular pattern without distortions 31 and 32. Incidentally, the fringe pattern 30 is curved in the width direction because the inspection object 11 has a curved shape.
次に、ステップＳ１０２にて、撮像された縞パターンが標準位相パターン(標準パターン画像)と比較される。標準位相パターンは、等ピッチの直線縞からなり、画像処理装置１６のメモリに予め保存されている。そして、撮像された縞パターンと標準位相パターンとの位相差を算出することにより、位相差画像が得られる（位相差算出工程）。図４（ｂ）では、標準位相パターン３３が破線で示されている。
Next, in step S102, the captured stripe pattern is compared with a standard phase pattern (standard pattern image). The standard phase pattern is composed of straight stripes having an equal pitch, and is stored in advance in the memory of the image processing device 16. Then, a phase difference image is obtained by calculating the phase difference between the captured stripe pattern and the standard phase pattern (phase difference calculation step). In FIG. 4B, the standard phase pattern 33 is indicated by a broken line.
位相差画像は、ディプレイ上ではグレーのバックグラウンド上における白黒の濃淡（グラデーション）で表される。位相差の大きい部位ほど、基準のグレーに対して大きい濃淡の差、即ち大きいコントラストを有する。例えば、画像成分がプラスの位相差を有する場合には、画像成分はグレーより濃く表示される。これに対して、画像成分がマイナスの位相差を有する場合には、グレーより薄く表示される。得られた位相差画像には、検査対象物１１の個体差成分（曲面状の形状）が含まれる。そのため、位相差画像は不具合成分に個体差成分が重畳されたものとなる。
The phase difference image is represented by black and white shading (gradation) on a gray background on the display. A portion having a larger phase difference has a greater contrast between the reference gray and a greater contrast. For example, when the image component has a positive phase difference, the image component is displayed darker than gray. On the other hand, when the image component has a negative phase difference, it is displayed lighter than gray. The obtained phase difference image includes an individual difference component (curved surface shape) of the inspection object 11. Therefore, the phase difference image is an image in which the individual difference component is superimposed on the defective component.
次に、ステップＳ１０３にて、ＦＦＴ処理によるバンドパスフィルターによって、検査対象物１１の個体差成分の分離が行われる（分離工程）。なお、ＦＦＴ処理とは、画像をフーリエ変換（ＦＦＴ処理）することにより周波数成分に変換することを指す。また、バンドパスフィルターとは、特定の周波数帯域のみを通すように設定されたフィルターのことを指す。本実施形態におけるバンドパスフィルターでは、検査対象物１１の個体差成分に相当する周波数成分はカットされ、不具合成分に相当する周波数成分は通過する。
Next, in step S103, the individual difference component of the inspection object 11 is separated by a band pass filter by FFT processing (separation process). Note that FFT processing refers to converting an image into a frequency component by performing Fourier transform (FFT processing). A band pass filter refers to a filter set to pass only a specific frequency band. In the band pass filter in the present embodiment, the frequency component corresponding to the individual difference component of the inspection object 11 is cut, and the frequency component corresponding to the defective component passes.
例えば、図５に示すように、横軸を周波数で表し、縦軸を強度で表したときに、検査対象物１１の個体差成分は、低周波成分で表すことができ、検査対象物１１の不具合成分は、高周波成分で表すことができる。すなわち、曲面状に湾曲した検査対象物１１の表面など緩やかな形状の変化は、低い周波数成分で表され、表面上における凹凸など急激な形状の変化は高い周波数成分で表される。そして、バンドパスフィルターにより個体差成分に相当する低周波成分をカットすることにより、不具合成分に相当する高周波成分を抽出することができる。また、検査対象物１１が移動方向に対して傾いているなどの姿勢のばらつきがあった場合には撮像された縞パターンの間隔が緩やかに変化するが、このような姿勢のばらつきに起因する個体差成分も低周波成分をカットすることで個体差成分を分離することができる。
For example, as shown in FIG. 5, when the horizontal axis is expressed by frequency and the vertical axis is expressed by intensity, the individual difference component of the inspection object 11 can be expressed by a low-frequency component. The defective component can be represented by a high frequency component. That is, a gradual change in shape such as the surface of the inspection object 11 curved into a curved surface is represented by a low frequency component, and a sudden change in shape such as irregularities on the surface is represented by a high frequency component. Then, by cutting the low frequency component corresponding to the individual difference component by the band pass filter, the high frequency component corresponding to the defective component can be extracted. In addition, when there is a variation in posture such as the inspection object 11 is tilted with respect to the moving direction, the interval between the captured stripe patterns changes gradually. The difference component can be separated from the individual difference component by cutting the low frequency component.
その結果、得られた周波数成分をフーリエ逆変換することにより画像に逆変換することができる。この逆変換された画像を補正位相差画像とする。補正位相差画像は、ディスプレー上でグレーのバックグラウンド上における白黒の濃淡（グラデーション）で表される。補正位相差画像では、検査対象物１１の個体差成分は分離され、不具合成分に相当する箇所の位相差（基準のグレーに対する濃淡の差）のみが表示される。
As a result, the obtained frequency component can be inversely transformed into an image by inverse Fourier transform. This inversely transformed image is used as a corrected phase difference image. The corrected phase difference image is represented by black and white shading (gradation) on a gray background on the display. In the corrected phase difference image, the individual difference component of the inspection object 11 is separated, and only the phase difference (difference in density with respect to the reference gray) corresponding to the defective component is displayed.
次に、ステップＳ１０４にて、補正位相差画像に基づいて検査対象物１１の表面の不具合の検出が行われる（検出工程）。表面の不具合の検出は、予め設定された閾値以上の位相差及び予め設定された閾値以上のサイズを有する画像成分を検出することにより行われる。なお、位相差の絶対値の閾値は基準のグレーに対する画像成分の濃淡の差で設定されており、サイズの閾値は画像成分の大きさ（例えば、直径）で設定されている。位相差の絶対値の閾値をΔｄで表し、サイズの閾値をΔｆで表すと、位相差の絶対値（画像の濃淡の差）Δｄ以上の画像成分であって、且つ、その領域のサイズ（画像の大きさ）Δｆ以上の画像成分が表面の不具合として検出される。なお、位相差の閾値Δｄ及びサイズの閾値Δｆは任意に設定することが可能である。
Next, in step S104, a defect on the surface of the inspection object 11 is detected based on the corrected phase difference image (detection step). Detection of surface defects is performed by detecting an image component having a phase difference greater than or equal to a preset threshold and a size greater than or equal to a preset threshold. Note that the threshold value of the absolute value of the phase difference is set by the difference in the density of the image component with respect to the reference gray, and the size threshold value is set by the size (for example, diameter) of the image component. When the threshold value of the absolute value of the phase difference is represented by Δd and the threshold value of the size is represented by Δf, the absolute value of the phase difference (difference in density of the image) is equal to or greater than Δd and the size of the region (image Image component greater than Δf) is detected as a surface defect. Note that the phase difference threshold value Δd and the size threshold value Δf can be arbitrarily set.
本実施形態に係る検査装置１０によれば以下の効果を奏する。
（１）ラインＣＣＤ１５により得られる撮像画像と標準パターン画像との位相差を算出し、この位相差画像から検査対象物１１の個体差成分を分離することにより検査が行われる。そのため、検査対象物１１の個体差（形状ばらつきや姿勢ばらつき）に影響されることなく表面の不具合のみを検出することが可能である。よって、検査対象物１１における表面の不具合を誤検出することなく検査することが可能である。 Theinspection apparatus 10 according to this embodiment has the following effects.
(1) The inspection is performed by calculating the phase difference between the captured image obtained by theline CCD 15 and the standard pattern image and separating the individual difference component of the inspection object 11 from this phase difference image. Therefore, it is possible to detect only surface defects without being affected by individual differences (shape variation or posture variation) of the inspection object 11. Therefore, it is possible to inspect without erroneously detecting a surface defect in the inspection object 11.
（１）ラインＣＣＤ１５により得られる撮像画像と標準パターン画像との位相差を算出し、この位相差画像から検査対象物１１の個体差成分を分離することにより検査が行われる。そのため、検査対象物１１の個体差（形状ばらつきや姿勢ばらつき）に影響されることなく表面の不具合のみを検出することが可能である。よって、検査対象物１１における表面の不具合を誤検出することなく検査することが可能である。 The
(1) The inspection is performed by calculating the phase difference between the captured image obtained by the
（２）検査対象物１１の個体差成分の分離は、バンドパスフィルター回路２６でのＦＦＴ処理によるバンドパスフィルターによって行われ、位相比較回路２４により算出された位相差画像から検査対象物１１の個体差成分を分離することにより行われる。その結果、検査対象物１１の個体差成分（例えば、低周波成分）が分離されて、不具合成分（例えば、高周波成分）のみを抽出することが可能となる。
(2) The individual difference component of the inspection object 11 is separated by a band-pass filter by FFT processing in the band-pass filter circuit 26, and the individual of the inspection object 11 is detected from the phase difference image calculated by the phase comparison circuit 24. This is done by separating the difference components. As a result, individual difference components (for example, low frequency components) of the inspection object 11 are separated, and it becomes possible to extract only defective components (for example, high frequency components).
（３）フィルター設定回路２５によって、検査対象物１１の個々の個体差成分を入力することが可能である。入力された個々の個体差成分に基づきバンドパスフィルター回路２６では、位相差画像から個々の個体差成分を分離する。よって、検査対象物１１の個体差（形状ばらつきや姿勢ばらつき）を確実に分離できる。
(3) It is possible to input individual individual difference components of the inspection object 11 by the filter setting circuit 25. Based on the input individual difference components, the bandpass filter circuit 26 separates the individual difference components from the phase difference image. Therefore, individual differences (shape variations and posture variations) of the inspection object 11 can be reliably separated.
（４）表面の不具合の検出は、不具合検出回路２７によって行われ、バンドパスフィルター回路２６から送信された補正位相差画像と、閾値発生回路２３から送信された位相差の絶対値の閾値Δｄ及びサイズの閾値Δｆとを比較することにより行われる。補正位相差画像のうち閾値Δｄ以上の位相差の絶対値及び閾値Δｆ以上のサイズを有する画像成分を表面の不具合として結果出力回路２８に出力することが可能である。
(4) The detection of the surface defect is performed by the defect detection circuit 27, and the corrected phase difference image transmitted from the bandpass filter circuit 26, the threshold value Δd of the absolute value of the phase difference transmitted from the threshold value generation circuit 23, and This is done by comparing the size threshold Δf. Of the corrected phase difference image, the absolute value of the phase difference equal to or greater than the threshold value Δd and the image component having a size equal to or greater than the threshold value Δf can be output to the result output circuit 28 as a surface defect.
（５）撮像部としては、標準的仕様のラインＣＣＤ１５を使用すれば良く、従来技術のように高価なＴＤＩラインＣＣＤを使用する必要がなく、検査装置１０のコスト削減が可能である。
(5) As the imaging unit, a standard line CCD 15 may be used, and it is not necessary to use an expensive TDI line CCD as in the prior art, and the cost of the inspection apparatus 10 can be reduced.
（６）標準パターン発生回路２２に記憶された標準位相パターンは、等ピッチの直線縞からなるので、標準位相パターン(標準パターン画像)の設定がより容易となる。
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更しても良い。 (6) Since the standard phase pattern stored in the standardpattern generation circuit 22 is composed of straight stripes having an equal pitch, the standard phase pattern (standard pattern image) can be set more easily.
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope of the spirit of the invention. For example, the following modifications may be made.
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更しても良い。 (6) Since the standard phase pattern stored in the standard
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope of the spirit of the invention. For example, the following modifications may be made.
○上記の実施形態においては、標準位相パターンは等ピッチの直線縞から形成されているとして説明したが、検査対象に応じて一部のピッチを変更したり、曲線縞を用いても良い。
In the above embodiment, the standard phase pattern has been described as being formed from straight stripes having an equal pitch. However, a part of the pitch may be changed or a curved stripe may be used depending on the inspection target.
○上記の実施形態においては、検査対象物１１の個体差成分の分離はバンドバスフィルター回路よるバンドパスフィルターにより行われるとして説明したが、平均値スムージング処理（平滑化処理）により行っても良い。
In the above embodiment, it has been described that the individual difference component of the inspection object 11 is separated by the band pass filter by the band pass filter circuit, but may be performed by the average value smoothing process (smoothing process).
○上記の実施形態においては、表面の不具合の検出は、予め設定された閾値以上の位相差及び予め設定された閾値以上のサイズを有する画像成分を検知することにより行われるが、閾値以上の位相差のみに基づいて表面の不具合の検知を行っても良い。
In the above embodiment, detection of surface defects is performed by detecting an image component having a phase difference greater than or equal to a preset threshold and a size greater than or equal to a preset threshold. Detection of surface defects may be performed based only on the phase difference.
○上記の実施形態においては、入射角度αと反射角度βとは一定角度（α＝β）として説明したが、異なった角度（α≠β）に設定されていても良い。
○上記の実施形態においては、一定速度で撮像すると説明したが、外部エンコーダを用いて、速度を変更しながら撮像しても良い。 In the above embodiment, the incident angle α and the reflection angle β are described as being constant (α = β), but may be set to different angles (α ≠ β).
In the above embodiment, it has been described that imaging is performed at a constant speed. However, imaging may be performed while changing the speed using an external encoder.
○上記の実施形態においては、一定速度で撮像すると説明したが、外部エンコーダを用いて、速度を変更しながら撮像しても良い。 In the above embodiment, the incident angle α and the reflection angle β are described as being constant (α = β), but may be set to different angles (α ≠ β).
In the above embodiment, it has been described that imaging is performed at a constant speed. However, imaging may be performed while changing the speed using an external encoder.
○上記の実施形態においては、曲面状の検査対象物として説明したが、平面の検査対象物にも適用できる。
In the above embodiment, the curved object is described as an inspection object, but the present invention can also be applied to a flat inspection object.
Claims (5)
- 検査対象物を格子縞の投影箇所に対して相対移動させながら前記検査対象物の表面に縞模様の格子縞を斜めに投影して投影された格子縞の反射像をラインＣＣＤで撮像することにより前記検査対象物の表面を検査する表面検査方法であって、
前記検査対象物の表面に投影された前記格子縞を撮像する撮像工程と、
前記格子縞の撮像により得られた撮像画像と予め設定した標準パターン画像との位相差画像を算出する位相差算出工程と、
算出された前記位相差画像から前記検査対象物の個体差成分を分離して補正位相差画像を得る分離工程と、
前記補正位相差画像に基づいて前記検査対象物の表面の不具合を検出する検出工程と、を備える表面検査方法。 The inspection object is obtained by projecting the reflected image of the checkered pattern with a line CCD while projecting the checkered pattern diagonally on the surface of the test object while moving the test object relative to the projected part of the checkered pattern. A surface inspection method for inspecting the surface of an object,
An imaging step of imaging the lattice pattern projected on the surface of the inspection object;
A phase difference calculating step of calculating a phase difference image between a captured image obtained by imaging the lattice pattern and a preset standard pattern image;
A separation step of obtaining a corrected phase difference image by separating individual difference components of the inspection object from the calculated phase difference image;
A surface inspection method comprising: detecting a defect on the surface of the inspection object based on the corrected phase difference image. - 前記標準パターン画像は、等ピッチの直線縞よりなる請求項１に記載の表面検査方法。 The surface inspection method according to claim 1, wherein the standard pattern image is formed of straight stripes having an equal pitch.
- 前記検査対象物の個体差成分の分離は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理によるバンドパスフィルターによって行われる請求項１又は２に記載の表面検査方法。 The surface inspection method according to claim 1 or 2, wherein the separation of the individual difference components of the inspection object is performed by a band pass filter by FFT (Fast Fourier Transform) processing.
- 前記不具合の検出は、前記補正位相差画像のうち閾値以上の位相差を有する領域及び閾値以上のサイズを有する領域を検出することにより行われる請求項１～３のいずれか一項に記載の表面検査方法。 The surface according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection of the defect is performed by detecting an area having a phase difference greater than or equal to a threshold and an area having a size greater than or equal to the threshold in the corrected phase difference image. Inspection method.
- 検査対象物を格子縞の投影箇所に対して相対移動させながら前記検査対象物の表面に縞模様の格子縞を斜めに投影してその格子縞の反射像を撮像することにより前記検査対象物の表面を検査する表面検査装置であって、
前記検査対象物の表面に投影された前記格子縞を撮像するラインＣＣＤと、
前記ラインＣＣＤによって得られた撮像画像と予め設定した標準パターン画像との位相差画像を算出する位相差算出部と、
前記位相差算出部により算出された前記位相差画像から前記検査対象物の個体差成分を分離して補正位相差画像を得る分離部と、
前記分離部により得られる前記補正位相差画像に基づいて前記検査対象物の表面の不具合を検出する検出部と、を備えている表面検査装置。 While inspecting the surface of the inspection object by projecting the checkered image of the checkered pattern diagonally on the surface of the inspection object while moving the inspection object relative to the projected part of the checkered pattern, A surface inspection device that performs
A line CCD for imaging the lattice pattern projected on the surface of the inspection object;
A phase difference calculating unit that calculates a phase difference image between a captured image obtained by the line CCD and a preset standard pattern image;
A separation unit that separates an individual difference component of the inspection object from the phase difference image calculated by the phase difference calculation unit to obtain a corrected phase difference image;
A surface inspection apparatus comprising: a detection unit that detects a defect on the surface of the inspection object based on the corrected phase difference image obtained by the separation unit.
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