(57)【要約】【課題】凹凸変形形状が小さい場合でも欠陥を良好に検出することができ、また、格子縞を発生させる機構などを必要とせず、表面欠陥検出装置全体の構成が大きくなることも最小限に抑えることができる表面欠陥検出装置および表面欠陥検出方法を提供する。【解決手段】投光部２より被検査体１に光Ｌ０を投光し、その反射光Ｌ１を光学フィルタ３のフィルタ面に対してある角度を持った光のみ透過させる光学フィルタ３を介して撮像装置４で撮像し、その明暗差により凹凸変形形状の欠陥部１ｂを検出する。これによれば、欠陥部１ｂの箇所での明暗差が顕著化できて、欠陥部１ｂを精度良く検出することが可能となる。【選択図】        図２
2004325268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体に対して所定の入射角で投光する照明装置と、入射角と等しい反射角の光に対してある角度を持った光のみを透過させる光学フィルタと、この光学フィルタを介して前記被検査体からの反射光を受光する撮像装置と、前記撮像装置により受光した濃淡画像データより前記被検査体の表面欠陥を検出する画像処理装置とを備えたことを特徴とする表面欠陥検出装置。
【請求項２】
光学フィルタは、前記光学フィルタの入射面に対して垂直な光を透過させることを特徴とする請求項１記載の表面欠陥検出装置。
【請求項３】
被検査体に所定の入射角で投光し、入射角と等しい反射角の光に対してある角度を持った光のみを透過させる光学フィルタを介して、前記被検査体からの反射光を受光して、前記受光した濃淡画像に基づいて前記被検査体の表面欠陥を検出することを特徴とする表面欠陥検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば成形部品などの被検査体の表面に存在する微小な凹凸形状の欠陥を検出する表面欠陥検出装置および表面欠陥検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
被検査体表面の凹凸変形形状の欠陥を検査する方法として、例えば特許文献１に開示された凹凸検出方法がある。図６に示すように、この検出方法は、被検査体であるシート５１上に、光の透過部５２ａと遮蔽部５２ｂとにより形成されたフィルタ５２を配置し、このフィルタ５２を介してシート５１上に投光部５３から投光し、その反射光Ｌ３を前記フィルタ５２を介して受光し、反射光Ｌ３の明暗差によりシート５１の変形状態を検出するものである。なお、図６におけるＬ４は投光部５３からの投下光である。
【０００３】
また、特許文献２に開示された表面欠陥検出装置では、図７に示すように、被検査体６０の表面に、光の干渉によって得られる一定の縞周期を持った格子縞６１を投影し、その投影された格子縞６１を撮像し、縞周期Ｐｎと縞周期Ｐｄとの変動量から表面欠陥６２を検出している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−３３０６９５号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平７−３１８４９９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した特許文献１に記載の凹凸検出方法であれば、フィルタ５２の遮蔽部５２ｂにより、正常部分からの反射光Ｌ３も遮られるため、コントラストの低下、そして遮蔽部５２ｂの大きさより凹凸変形形状が小さければ欠陥を検出することが困難になるという問題がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の表面欠陥検出装置では、格子縞６１の縞周期Ｐｎと縞周期Ｐｄとの変動から表面欠陥６２を検出する場合に、格子縞６１を発生させる機構や、また検出の際に撮像画像の明暗値だけでなく縞周期の変動量を計算する信号処理部を設ける必要があり、その結果、製造コストの大幅な増加や、表面欠陥検出装置全体の構成が大きくなるという課題が生じる。
【０００８】
本発明は上記問題や課題を解決するもので、凹凸変形形状が小さい場合でも欠陥を良好に検出することができ、また、格子縞を発生させる機構などを必要とせず、表面欠陥検出装置全体の構成が大きくなることも最小限に抑えることができる表面欠陥検出装置および表面欠陥検出方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の表面欠陥検出装置は、被検査体に対して所定の入射角で投光する照明装置と、入射角と等しい反射角の光に対してある角度を持った光のみを透過させる光学フィルタと、この光学フィルタを介して前記被検査体からの反射光を受光する撮像装置と、前記撮像装置により受光した濃淡画像データより前記被検査体の表面欠陥を検出する画像処理装置とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
この構成により、被検査体の表面に凹凸変形形状の欠陥があると、被検査体の表面により反射する反射光の反射角度が変化するため、光学フィルタを介して撮像装置に入射する濃淡画像の濃淡が、凹凸変形形状の欠陥の箇所で顕著化され、凹凸変形形状が小さい場合でも欠陥を良好に検出することができ、また、格子縞を発生させる機構などを必要とせず、表面欠陥検出装置全体の構成が大きくなることも最小限に抑えることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に基づき説明する。
図１は本発明の実施の形態にかかる表面欠陥検出装置の全体構成を概略的に示す図である。
【００１２】
図１に示すように、表面欠陥検出装置は、被検査体１に投光する照明装置としての投光部２と、入射面に対してある角度を持った光線のみを透過させる光学フィルタ３と、この光学フィルタ３を介して被検査体１からの反射光を受光する撮像装置４と、この撮像装置４により受光した濃淡画像データを処理して被検査体１の表面欠陥を検出する画像処理装置５とから構成されている。
【００１３】
そして、この構成において、投光部２から光Ｌ０を被検査体１に照射し、被検査体１からの反射光Ｌ１を、そのフィルタ面に対してある角度を持った光のみ透過させる光学フィルタ３を介して、撮像装置４で受光する。そして、受光して得られた画像の明暗差を画像処理装置５で検知して、凹凸形状からなる欠陥部１ｂ（図２参照）を検出するものである。
【００１４】
次に、図１および図２を用いて、本発明の実施の形態に係る表面欠陥検出方法について、さらに詳しく説明する。
図１に示すように、被検査体１における欠陥がない正常面１ａに対して、投光部２から光Ｌ０が投光角（正常面１ａに対する角度）Φの角度を持って照射されると、この光Ｌ０は、被検査体１で前記投光角Φと同じ角度の反射角（正常面１ａに対する角度）Φで反射し、光学フィルタ３を通過する。ここで、光学フィルタ３は、このように被検査体１の正常面１ａに反射した際の反射光Ｌ１が光学フィルタ３に対して垂直に入射する角度となる設置角度で設置されている。
【００１５】
しかしながら、図２に示すように、投光される箇所が被検査体１における凹凸変形形状の欠陥部１ｂ、特に凹凸に変形している箇所である場合には、この欠陥部１ｂ箇所で反射した反射光Ｌ１の反射角は、正常面１ａに反射した場合の反射角Φとは異なる角度を持つため光学フィルタ３を透過できない。このため、撮像装置４に投影される画像は正常面１ａの反射光Ｌ１だけとなるため、正常面１ａと欠陥部１ｂとで明暗差ができる。この明暗差を画像処理装置５で処理することにより、欠陥部１ｂを検出することができる。なお、図２においては、欠陥部１ｂが凹形状である場合を示したが、凸形状であっても上記と同様であることは明らかである。
【００１６】
次に、光学フィルタ３に対して光（反射光Ｌ１）の透過可能な角度（指向角：Φｆ（図４参照））と欠陥部１ｂの正常面１ａに対する傾斜角Φｘとの関係について図３を用いて述べる。なお、図４は上記光学フィルタ３の指向角Φｆを説明した図であり、図４に示すように、光学フィルタ３は指向角Φｆの範囲内だけにおいて光の透過率が高くなる。
【００１７】
被検査体１における正常面１ａに対して傾斜角Φｘだけ傾斜する面により反射された反射光Ｌ１は光学フィルタ３に対して垂直となる直線方向に対して入射角θｘの角度を持って入射される。ここで、光学フィルタ３への入射角θｘは、図３に示すように、正常面１ａでの反射角をΦとすると、被検査体１における反射光Ｌ１の反射点に関して、投光部２からの光Ｌ０の被検査体１の傾斜面（欠陥部１ｂの傾斜面）に対する入射角αと、反射光Ｌ１の被検査体１の傾斜面（欠陥部１ｂの傾斜面）に対する出射角βとは等しく、入射角αは、正常面１ａ（水平面）に対する投光角Φと、傾斜角Φｘとの和であり、また、出射角βは、光学フィルタ３に直交する線に対する入射角θｘと、正常面１ａ（水平面）に対する反射角Φから傾斜角Φｘ分だけ差し引いた角度との和であるので、
Φ＋Φｘ＝θｘ＋（Φ−Φｘ）である。
【００１８】
したがって、
θｘ＝２Φｘで表される。
このことより、光学フィルタ３に対して指向角Φｆの範囲内の光のみを透過させるものとすると、傾斜角ΦｘがΦｆ／２以上であれば欠陥部１ｂからの反射光Ｌ１は光学フィルタ３を透過しないことがわかる。つまりこの傾斜角Φｘを持った部分で撮像画像に明暗差ができる。また、通常、凹形状の欠陥部１ｂは、図５に示すような形状をしているため、投光部２からの光Ｌ０の投下角度Φは、凹形状の欠陥部１ｂの傾斜角Φ１、Φ２よりも大きく、かつ正常面１ａに対して垂直に近いほど効率よく欠陥部１ｂを検出できることがわかる。なお、図５においては凹形状の欠陥部１ｂについて示したが、凸形状の欠陥部１ｂについても同様である。
【００１９】
このように、被検査体１の表面に凹凸変形形状の欠陥部１ｂがあると、その凹凸変形形状が小さい場合でも、被検査体１の表面により反射する反射光Ｌ１の反射角度が変化するため、光学フィルタ３を介して撮像装置４に入射する濃淡画像の濃淡が、凹凸変形形状の欠陥部１ｂで顕著化される。したがって、この撮像装置４の濃淡画像データを、画像処理装置５により処理することで被検査体１の表面の欠陥部１ｂを良好かつ自動的に検出することができる。
【００２０】
また、表面欠陥検出装置としては、投光部２、撮像装置４、画像処理装置５の他に光学フィルタ３を設けるだけであるので、簡単な構成で済んで、製造コストを少なめに抑えることができるとともに、表面欠陥検出装置全体の構成が大きくなることもない。
【００２１】
なお、上記実施の形態においては、撮像装置４により受光した濃淡画像データを処理して被検査体１の表面の欠陥部１ｂを検出する画像処理装置５を備えた場合を述べ、この場合には、欠陥部１ｂを自動的に検出することが可能となり、作業能率が良好となる利点があるが、これに限るものではなく、画像処理装置５を設けないで、撮像装置４の濃淡画像を人が視認することによっても、凹凸変形形状が小さい欠陥部１ｂの場合でも、この欠陥部１ｂを良好に識別することができ、この場合には、製造コストをさらに低減することが可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の表面欠陥検出装置および表面欠陥検出方法は、投光部より被検査体に光を投光し、その反射光をフィルタ面に対してある角度を持った光のみ透過させる光学フィルタを介して撮像装置で撮像し、その明暗差のある濃淡画像により凹凸変形形状の表面欠陥を検出することを特徴とするもので、この装置および方法によれば、表面欠陥の箇所で明暗差を顕著化できて、表面欠陥を精度良く検出することが可能となる。また、光学フィルタと通常の光源からなる照明装置とを用いるだけの簡単な構成であるため、製造コストが安価となり、表面欠陥検出装置全体の構成が大きくなることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる表面欠陥検出装置の全体構成を概略的に示す図
【図２】同表面欠陥検出装置により被検査体の欠陥部に光を照射している状態を概略的に示す図
【図３】同表面欠陥検出装置による表面欠陥検出方法の傾斜角と投光角との関係を表す図
【図４】同表面欠陥検出装置における光学フィルタの指向角を説明するための、フィルタ入射角とフィルタ透過率との関係を示す図
【図５】同表面欠陥検出装置による表面欠陥検出方法の投下光と反射光との関係を示す図
【図６】従来の表面欠陥検出方法を示す図
【図７】その他の従来の表面欠陥検出方法を示す図
【符号の説明】
１      被検査体
１ａ    正常面
１ｂ    欠陥部
２      投光部（照明装置）
３      光学フィルタ
４      撮像装置
５      画像処理装置
【図１】
2004325268.tif 000003
【図２】
2004325268.tif 000004
【図３】
2004325268.tif 000005
【図４】
2004325268.tif 000006
【図５】
2004325268.tif 000007
【図６】
2004325268.tif 000008
【図７】
2004325268.tif 000009