(57)【要約】      （修正有）【課題】円筒側面形であり鏡面反射性を有する被検査体表面の凸凹欠点を光学的に検出するに際し、光照射手段と撮像手段に対する被検査面の位置関係が経時的に変化することに起因する撮像画像のボケや、被検査体の撮像画像からのはみ出しという問題を解決する。【解決手段】円筒側面形で鏡面反射性を有し曲率および／または被検査面の位置が経時的に変化する被検査体に光を照射する所定形状の発光部位Ｆを有する光照射手段と被検査体を撮像する撮像手段と撮像した撮像画像に基づいて被検査体の表面を検査する表面検査装置であって、データ処理手段は撮像画像上における発光部位Ｆの占める範囲の情報に基づいて、撮像画像上における光の位置および／または大きさを算出する被検査体配置算出手段と被検査体配置算出手段の出力に基づいて撮像手段６のズームおよび／またはフォーカスを制御する撮像制御手段を有する撮像調整手段を備えている。【選択図】  図５
2007071562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査面が円筒側面形で鏡面反射性を有し、前記被検査面に対応する曲率および／または前記被検査面の位置が経時的に変化する被検査体に光を照射する所定形状の発光部位を有する光照射手段と、前記被検査体を介して前記発光部位を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した撮像画像に基づいて前記被検査体表面を検査するデータ処理手段とを有する表面検査装置であって、前記データ処理手段は、前記撮像画像上における前記発光部位の占める範囲の情報に基づいて、前記撮像画像上における前記光の位置および／または大きさを算出する被検査体配置算出手段と、前記被検査体配置算出手段の出力に基づいて前記撮像手段のズームを制御する撮像制御手段とを有する撮像調整手段を備えていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
被検査面が円筒側面形で鏡面反射性を有し、前記被検査面に対応する曲率および／または前記被検査面の位置が経時的に変化する被検査体に光を照射する所定形状の発光部位を有する光照射手段と、前記被検査体を介して前記発光部位を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した撮像画像に基づいて前記被検査体表面を検査するデータ処理手段とを有する表面検査装置であって、前記データ処理手段は、前記撮像画像上における前記発光部位の占める範囲の情報に基づいて、前記撮像画像上における前記光の位置および／または大きさを算出する被検査体配置算出手段と、前記被検査体配置算出手段の出力に基づいて前記撮像手段のフォーカスを制御する撮像制御手段とを有する撮像調整手段を備えていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項３】
被検査面が円筒側面形で鏡面反射性を有し、前記被検査面に対応する曲率および／または前記被検査面の位置が経時的に変化する被検査体に光を照射する所定形状の発光部位を有する光照射手段と、前記被検査体を介して前記発光部位を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した撮像画像に基づいて前記被検査体表面を検査するデータ処理手段とを有する表面検査装置であって、前記データ処理手段は、前記撮像画像上における前記発光部位の占める範囲の情報に基づいて、前記撮像画像上における前記光の位置および／または大きさを算出する被検査体配置算出手段と、前記被検査体配置算出手段の出力に基づいて前記撮像手段のズームおよびフォーカスを制御する撮像制御手段とを有する撮像調整手段を備えていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項４】
前記発光部位に、周期的明暗パターンを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表面検査装置。
【請求項５】
前記周期的明暗パターンは、縞状明暗パターンであることを特徴とする請求項４に記載の表面検査装置。
【請求項６】
前記データ処理手段は、前記撮像画像から前記周期的明暗パターンに対応する成分を除去する周期成分除去手段と、前記周期成分除去手段の出力に基づいて欠陥部分を抽出する欠陥抽出手段とを備えることを特徴とする請求項４または５に記載の表面検査装置。
【請求項７】
被検査面が円筒側面形で鏡面反射性を有し、前記被検査面に対応する曲率および／または前記被検査面の位置が経時的に変化する被検査体に光を照射する所定形状の発光部位を有する光照射手段と、前記被検査体を介して前記発光部位を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した撮像画像に基づいて前記被検査体表面を検査するデータ処理手段とを有する表面検査装置であって、前記データ処理手段は、前記撮像画像から周期的明暗パターンに対応する成分を除去する周期成分除去手段と、前記周期成分除去手段の出力に基づいて欠陥部分を抽出する欠陥抽出手段とを備えることを特徴とする表面検査装置。
【請求項８】
前記周期成分除去手段は、前記撮像画像における前記周期的明暗パターンの空間周波数成分を除去するものであることを特徴とする請求項７に記載の表面検査装置。
【請求項９】
被検査面が円筒側面形で鏡面反射性を有し、前記被検査面に対応する曲率および／または前記被検査面の位置が経時的に変化する被検査体に、所定形状の発光部位から光を照射する光照射ステップと、前記被検査体を介して発光部位を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップで撮像した撮像画像に基づいて前記被検査体表面を検査するデータ処理ステップとを有する表面検査方法であって、前記データ処理ステップは、前記撮像画像上における前記発光部位の占める範囲の情報に基づいて、撮像画像上における前記光の位置および／または大きさを算出する被検査体配置算出ステップと、前記被検査体配置算出ステップの出力に基づいて前記撮像ステップにおけるズームを制御する撮像制御ステップを有する撮像調整ステップとを含むことを特徴とする表面検査方法。
【請求項１０】
被検査面が円筒側面形で鏡面反射性を有し、前記被検査面に対応する曲率および／または前記被検査面の位置が経時的に変化する被検査体に、所定形状の発光部位から光を照射する光照射ステップと、前記被検査体を介して発光部位を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップで撮像した撮像画像に基づいて前記被検査体表面を検査するデータ処理ステップとを有する表面検査方法であって、前記データ処理ステップは、前記撮像画像上における前記発光部位の占める範囲の情報に基づいて、撮像画像上における前記光の位置および／または大きさを算出する被検査体配置算出ステップと、前記被検査体配置算出ステップの出力に基づいて前記撮像ステップにおけるフォーカスを制御する撮像制御ステップを有する撮像調整ステップとを含むことを特徴とする表面検査方法。
【請求項１１】
被検査面が円筒側面形で鏡面反射性を有し、前記被検査面に対応する曲率および／または前記被検査面の位置が経時的に変化する被検査体に、所定形状の発光部位から光を照射する光照射ステップと、前記被検査体を介して発光部位を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップで撮像した撮像画像に基づいて前記被検査体表面を検査するデータ処理ステップとを有する表面検査方法であって、前記データ処理ステップは、前記撮像画像上における前記発光部位の占める範囲の情報に基づいて、撮像画像上における前記光の位置および／または大きさを算出する被検査体配置算出ステップと、前記被検査体配置算出ステップの出力に基づいて前記撮像ステップにおけるズームおよびフォーカスを制御する撮像制御ステップを有する撮像調整ステップとを含むことを特徴とする表面検査方法。
【請求項１２】
前記光照射ステップは、周期的明暗パターンを有する光を照射することを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の表面検査方法。
【請求項１３】
前記周期的明暗パターンは、縞状明暗パターンであることを特徴とする請求項１２に記載の表面検査方法。
【請求項１４】
被検査面が円筒側面形で鏡面反射性を有し、前記被検査面に対応する曲率および／または前記被検査面の位置が経時的に変化する被検査体に、所定形状の発光部位から光を照射する光照射ステップと、前記被検査体を介して発光部位を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップで撮像した撮像画像に基づいて前記被検査体表面を検査するデータ処理ステップとを有する表面検査方法であって、前記データ処理ステップは、前記撮像画像から周期的明暗パターンに対応する成分を除去する周期成分除去ステップと、前記周期成分除去ステップの出力に基づいて欠陥部分を抽出する欠陥抽出ステップとを備えることを特徴とする表面検査方法。
【請求項１５】
前記周期成分除去ステップは、前記撮像画像における前記周期的明暗パターンの空間周波数成分に基づく画像処理を含むことを特徴とする請求項１４に記載の表面検査方法。
【請求項１６】
前記データ処理ステップは、前記撮像画像から前記周期的明暗パターンに対応する成分を除去する周期成分除去ステップと、前記周期成分除去ステップの出力に基づいて欠陥部分を抽出する欠陥抽出ステップとを備えることを特徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載の表面検査方法。
【請求項１７】
被検査体表面に生じる欠陥としてシワを検出することを特徴とする請求項９〜１６のいずれかに記載の表面検査方法。
【請求項１８】
口金の間隙から溶融材料を吐出し、前記溶融材料をシート状にすることでフィルムを製造し、前記フィルムをロール状に巻き取るフィルム製造方法であって、前記フィルムのフィルム表面および／または前記フィルムのフィルムロール表面に所定形状の発光部位から光を照射する光照射ステップと、前記フィルム表面および／または前記フィルムロール表面を介して発光部位を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップで撮像した撮像画像に基づいて前記フィルム表面および／または前記フィルムロール表面を検査するデータ処理ステップとを有する表面検査方法であって、前記データ処理ステップは、前記撮像画像上における前記発光部位の占める範囲の情報に基づいて、撮像画像上における前記光の位置および／または大きさを算出する被検査体配置算出ステップと、前記被検査体配置算出ステップの出力に基づいて前記撮像ステップにおけるズームおよび／またはフォーカスを制御する撮像制御ステップを有する撮像調整ステップとを含むことを特徴とする表面検査方法を用いて前記フィルム表面および／または前記フィルムロール表面を検査する工程を有することを特徴とするフィルムの製造方法。
【請求項１９】
口金の間隙から溶融材料を吐出し、前記溶融材料をシート状にすることでフィルムを製造し、前記フィルムをロール状に巻き取るフィルム製造方法であって、前記フィルムのフィルム表面および／または前記フィルムのフィルムロール表面に所定形状の発光部位から光を照射する光照射ステップと、前記フィルム表面および／または前記フィルムロール表面を介して発光部位を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップで撮像した撮像画像に基づいて前記フィルム表面および／または前記フィルムロール表面を検査するデータ処理ステップとを有する表面検査方法であって、前記データ処理ステップは、前記撮像画像から周期的明暗パターンに対応する成分を除去する周期成分除去ステップと、前記周期成分除去ステップの出力に基づいて欠陥部分を抽出する欠陥抽出ステップとを備えることを特徴とする表面検査方法を用いて前記フィルム表面および／または前記フィルムロール表面を検査する工程を有することを特徴とするフィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面検査装置、表面検査方法およびフィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、被検査体表面に存在する凸凹欠点などを検査する場合、被検査体に光を照射し、その反射光の状態を参照することで表面の凸凹欠点などを検出する方法がよく用いられている。具体的には、特許文献１に記載の方法がある。この方法は、円筒状被検査体の表面に生じる凸凹欠点の、凸凹方向と平行でない縞状明暗パターンの輝度を持つ光を被検査体に照射して、被検査体表面での反射光を撮像して、得られた撮像画像における縞状明暗パターンの位相情報に基づいて縞状明暗パターンの歪みを抽出して、歪みを生じさせた被検査体表面の凸凹欠点を検出するものである。
【０００３】
この方法は、検査を行う際、被検査体表面は光を照射する光照射手段と反射光を撮像する撮像手段に対して常に一定の位置関係となるように配置されることが前提となっている。
【特許文献１】特開２００２−２０２１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、本発明者らの知見によれば、例えば、被検査体がその製造工程中で巻き取られ、だんだんと巻き太っていくプラスチックフィルムロールなどの場合には光照射手段と撮像手段に対する被検査体表面の位置関係が経時的に変化するため、被検査体を撮像した撮像画像にボケが生じるなどで縞状明暗パターンの歪みを精度良く検出できず、製品製造中常時での高精度な検査は望めない。
【０００５】
そこで、本出願人は、特願２００４−１５６３４０号において、自動的にフォーカスを光照射手段に合わせるオートフォーカス機能を持つ撮像手段を用いる方法や、被検査面の位置を変位測定手段によって検出して撮像手段のフォーカスを調整する方法などを提案している。
しかしながら、撮像手段が持つ一般的なオートフォーカス機能は、撮像画像全体における、画素の輝度の値の分散が最大となるようにフォーカスを調整するものである。したがって、例えば被検査体が光照射手段以外からの突発的な外部光などの外乱を多く受ける条件下では、輝度の値が本来のものから大きく変化する画素が生じてしまい、撮像画像全体における、画素の輝度の値の分散も本来の値とは異なった値となり、精度良くフォーカスを合わせられなくなることがある。また、外乱を受けていない本来の撮像画像において、もともと各画素の輝度の値の差が大きくないときには、撮像画像全体における、画素の輝度の値の分散も小さいので精度良くフォーカスを合わせるのは困難となる。さらに、上記のようなオートフォーカスでは、輝度の値の分散などの画像の中の特徴量が最大または最小となるようなフォーカス位置を調整するが、あるフォーカス位置が特徴量の最大か最小にあることを常時監視するには、意図的にフォーカス状態を前後に変動させ、特徴量の微分値かゼロになることを確認する必要がある。言い換えると、常に自らフォーカスを崩しながら対象物を撮像することになるので、原理的に常にベストのフォーカス位置に静止させた状態を維持できないことになる。加えて、被検査体の周囲にスペースがない環境下においては、変位測定手段等を設置するときに、被検査体周辺での作業を阻害しないようにする必要があるため、結果的に装置構成が複雑になるなどの問題点があった。
【０００６】
以上に鑑みて、本発明の第１の目的は、円筒側面形で鏡面反射性を有する箇所を含む被検査体表面に発生する凸凹欠点を光学的に検出するに際し、光照射手段と撮像手段に対する被検査面の位置関係が経時的に変化することに起因する、撮像画像のボケや、被検査体の撮像画像からのはみ出しという問題を解決する、被検査体表面の凸凹欠点を高精度に検出する表面検査装置を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の第２の目的は、被検査体表面の凸凹欠点を的確に検出し、誤検出することの少ない表面検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の表面欠陥検出装置は下記の構成を有する。
すなわち、被検査面が円筒側面形で鏡面反射性を有し、前記被検査面に対応する曲率および／または前記被検査面の位置が経時的に変化する被検査体に光を照射する所定形状の発光部位を有する光照射手段と、前記被検査体を介して前記発光部位を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した撮像画像に基づいて前記被検査体表面を検査するデータ処理手段とを有する表面検査装置であって、前記データ処理手段は、前記撮像画像上における前記発光部位の占める範囲の情報に基づいて、前記撮像画像上における前記光の位置および／または大きさを算出する被検査体配置算出手段と、前記被検査体配置算出手段の出力に基づいて前記撮像手段のズームを制御する撮像制御手段とを有する撮像調整手段を備えていることを特徴とする表面検査装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の別の態様によれば、被検査面が円筒側面形で鏡面反射性を有し、前記被検査面に対応する曲率および／または前記被検査面の位置が経時的に変化する被検査体に光を照射する所定形状の発光部位を有する光照射手段と、前記被検査体を介して前記発光部位を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した撮像画像に基づいて前記被検査体表面を検査するデータ処理手段とを有する表面検査装置であって、前記データ処理手段は、前記撮像画像上における前記発光部位の占める範囲の情報に基づいて、前記撮像画像上における前記光の位置および／または大きさを算出する被検査体配置算出手段と、前記被検査体配置算出手段の出力に基づいて前記撮像手段のフォーカスを制御する撮像制御手段とを有する撮像調整手段を備えていることを特徴とする表面検査装置が提供される。
【００１０】
また、本発明の別の態様によれば、被検査面が円筒側面形で鏡面反射性を有し、前記被検査面に対応する曲率および／または前記被検査面の位置が経時的に変化する被検査体に光を照射する所定形状の発光部位を有する光照射手段と、前記被検査体を介して前記発光部位を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した撮像画像に基づいて前記被検査体表面を検査するデータ処理手段とを有する表面検査装置であって、前記データ処理手段は、前記撮像画像上における前記発光部位の占める範囲の情報に基づいて、前記撮像画像上における前記光の位置および／または大きさを算出する被検査体配置算出手段と、前記被検査体配置算出手段の出力に基づいて前記撮像手段のズームおよびフォーカスを制御する撮像制御手段とを有する撮像調整手段を備えていることを特徴とする表面検査装置が提供される。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記発光部位に、周期的明暗パターンを有することを特徴とする表面検査装置が提供される。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記周期的明暗パターンは、縞状明暗パターンであることを特徴とする表面検査装置が提供される。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記データ処理手段は、前記撮像画像から前記周期的明暗パターンに対応する成分を除去する周期成分除去手段と、前記周期成分除去手段の出力に基づいて欠陥部分を抽出する欠陥抽出手段とを備えることを特徴とする表面検査装置が提供される。
【００１４】
また、本発明の別の態様によれば、被検査面が円筒側面形で鏡面反射性を有し、前記被検査面に対応する曲率および／または前記被検査面の位置が経時的に変化する被検査体に光を照射する所定形状の発光部位を有する光照射手段と、前記被検査体を介して前記発光部位を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した撮像画像に基づいて前記被検査体表面を検査するデータ処理手段とを有する表面検査装置であって、前記データ処理手段は、前記撮像画像から周期的明暗パターンに対応する成分を除去する周期成分除去手段と、前記周期成分除去手段の出力に基づいて欠陥部分を抽出する欠陥抽出手段とを備えることを特徴とする表面検査装置が提供される。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記周期成分除去手段は、前記撮像画像における前記周期的明暗パターンの空間周波数成分を除去するものであることを特徴とする表面検査装置が提供される。
【００１６】
また、本発明の別の態様によれば、被検査面が円筒側面形で鏡面反射性を有し、前記被検査面に対応する曲率および／または前記被検査面の位置が経時的に変化する被検査体に、所定形状の発光部位から光を照射する光照射ステップと、前記被検査体を介して発光部位を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップで撮像した撮像画像に基づいて前記被検査体表面を検査するデータ処理ステップとを有する表面検査方法であって、前記データ処理ステップは、前記撮像画像上における前記発光部位の占める範囲の情報に基づいて、撮像画像上における前記光の位置および／または大きさを算出する被検査体配置算出ステップと、前記被検査体配置算出ステップの出力に基づいて前記撮像ステップにおけるズームを制御する撮像制御ステップを有する撮像調整ステップとを含むことを特徴とする表面検査方法が提供される。
【００１７】
また、本発明の別の態様によれば、被検査面が円筒側面形で鏡面反射性を有し、前記被検査面に対応する曲率および／または前記被検査面の位置が経時的に変化する被検査体に、所定形状の発光部位から光を照射する光照射ステップと、前記被検査体を介して発光部位を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップで撮像した撮像画像に基づいて前記被検査体表面を検査するデータ処理ステップとを有する表面検査方法であって、前記データ処理ステップは、前記撮像画像上における前記発光部位の占める範囲の情報に基づいて、撮像画像上における前記光の位置および／または大きさを算出する被検査体配置算出ステップと、前記被検査体配置算出ステップの出力に基づいて前記撮像ステップにおけるフォーカスを制御する撮像制御ステップを有する撮像調整ステップとを含むことを特徴とする表面検査方法が提供される。
【００１８】
また、本発明の別の態様によれば、被検査面が円筒側面形で鏡面反射性を有し、前記被検査面に対応する曲率および／または前記被検査面の位置が経時的に変化する被検査体に、所定形状の発光部位から光を照射する光照射ステップと、前記被検査体を介して発光部位を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップで撮像した撮像画像に基づいて前記被検査体表面を検査するデータ処理ステップとを有する表面検査方法であって、前記データ処理ステップは、前記撮像画像上における前記発光部位の占める範囲の情報に基づいて、撮像画像上における前記光の位置および／または大きさを算出する被検査体配置算出ステップと、前記被検査体配置算出ステップの出力に基づいて前記撮像ステップにおけるズームおよびフォーカスを制御する撮像制御ステップを有する撮像調整ステップとを含むことを特徴とする表面検査方法が提供される。
【００１９】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記光照射ステップは、周期的明暗パターンを有する光を照射することを特徴とする表面検査方法が提供される。
【００２０】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記周期的明暗パターンは、縞状明暗パターンであることを特徴とする表面検査方法が提供される。
【００２１】
また、本発明の別の態様によれば、被検査面が円筒側面形で鏡面反射性を有し、前記被検査面に対応する曲率および／または前記被検査面の位置が経時的に変化する被検査体に、所定形状の発光部位から光を照射する光照射ステップと、前記被検査体を介して発光部位を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップで撮像した撮像画像に基づいて前記被検査体表面を検査するデータ処理ステップとを有する表面検査方法であって、前記データ処理ステップは、前記撮像画像から周期的明暗パターンに対応する成分を除去する周期成分除去ステップと、前記周期成分除去ステップの出力に基づいて欠陥部分を抽出する欠陥抽出ステップとを備えることを特徴とする表面検査方法が提供される。
【００２２】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記周期成分除去ステップは、前記撮像画像における前記周期的明暗パターンの空間周波数成分に基づく画像処理を含むことを特徴とする表面検査方法が提供される。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記データ処理ステップは、前記撮像画像から前記周期的明暗パターンに対応する成分を除去する周期成分除去ステップと、前記周期成分除去ステップの出力に基づいて欠陥部分を抽出する欠陥抽出ステップとを備えることを特徴とする表面検査方法が提供される。
【００２３】
また、本発明の好ましい態様によれば、被検査体表面に生じる欠陥としてシワを検出することを特徴とする表面検査方法が提供される。
また、本発明の別の態様によれば、口金の間隙から溶融材料を吐出し、前記溶融材料をシート状にすることでフィルムを製造し、前記フィルムをロール状に巻き取るフィルム製造方法であって、前記フィルムのフィルム表面および／または前記フィルムのフィルムロール表面に所定形状の発光部位から光を照射する光照射ステップと、前記フィルム表面および／または前記フィルムロール表面を介して発光部位を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップで撮像した撮像画像に基づいて前記フィルム表面および／または前記フィルムロール表面を検査するデータ処理ステップとを有する表面検査方法であって、前記データ処理ステップは、前記撮像画像上における前記発光部位の占める範囲の情報に基づいて、撮像画像上における前記光の位置および／または大きさを算出する被検査体配置算出ステップと、前記被検査体配置算出ステップの出力に基づいて前記撮像ステップにおけるズームおよび／またはフォーカスを制御する撮像制御ステップを有する撮像調整ステップとを含むことを特徴とする表面検査方法を用いて前記フィルム表面および／または前記フィルムロール表面を検査する工程を有することを特徴とするフィルムの製造方法が提供される。
【００２４】
また、本発明の別の態様によれば、口金の間隙から溶融材料を吐出し、前記溶融材料をシート状にすることでフィルムを製造し、前記フィルムをロール状に巻き取るフィルム製造方法であって、前記フィルムのフィルム表面および／または前記フィルムのフィルムロール表面に所定形状の発光部位から光を照射する光照射ステップと、前記フィルム表面および／または前記フィルムロール表面を介して発光部位を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップで撮像した撮像画像に基づいて前記フィルム表面および／または前記フィルムロール表面を検査するデータ処理ステップとを有する表面検査方法であって、前記データ処理ステップは、前記撮像画像から周期的明暗パターンに対応する成分を除去する周期成分除去ステップと、前記周期成分除去ステップの出力に基づいて欠陥部分を抽出する欠陥抽出ステップとを備えることを特徴とする表面検査方法を用いて前記フィルム表面および／または前記フィルムロール表面を検査する工程を有することを特徴とするフィルムの製造方法が提供される。
【００２５】
本発明における、「被検査面」とは、撮像手段が光照射手段の発光部位を撮像する際に、発光部位からの光が反射した被検査体表面をいう。
また、本発明における、「円筒側面形で鏡面反射性を有する被検査面」を、図１および図２を用いて説明する。図１は円筒側面形の説明図で、図２は鏡面反射性の説明図である。ある線分ｌを法線とする任意の平面ψと被検査面との交わる曲線ＡＢを考え、線分ｌと平面ψとの交点Ｏｆから曲線ＡＢ上の任意の点Ｐまでの距離をＲとする。この距離Ｒを被検査面全体に亘って測定し、その平均値Ｒａを求める。被検査面における、どの平面ψにおける曲線ＡＢ内のどのＲも、平均値Ｒａとの差が、平均値Ｒａの３０％以内に収まる線分ｌが存在するとき、その被検査面は円筒側面体である、とする。この、被検査面における、どの平面ψにおける曲線ＡＢ内のどのＲも、平均値Ｒａとの差は、平均値Ｒａの５％以下が望ましい。また、平面ψ面内に光軸を持つ、点Ｐへの入射光の、平面ψにおける点Ｐでの反射光が、点Ｐを通る線分ｌｒ１と線分ｌｒ２との間に光軸を持ち、かつ線分ｌｒ１と線分ｌｒ２との成す角度δが２０度以下であるとき、その被検査面は鏡面反射性を有する、とする。上記角度δは、１度以下であることが望ましい。なお、ここで、検査対象物としての巻き取りまたは巻き出し途中のフィルム等のシートロールを選ぶときは、フィルムの表層であって、ひとつ内側の層から離間している部位は被検査面に含まないものとする。
【００２６】
また、本発明における、「被検査面に対応する曲率」とは、上記平均値Ｒａの逆数をいう。
【００２７】
また、本発明における、「所定形状の発光部位」とは、光を発する、または光を透過する箇所が所定形状内に存在しており、その箇所から、またはその箇所を介して光が物体に照射されるとき、その箇所を含む所定形状の部位を、所定形状の発光部位とする。
【００２８】
また、本発明における、「撮像画像上における発光部位の占める範囲の情報」、「撮像画像上における発光部位からの光の位置」および「撮像画像上における発光部位からの光の大きさ」について、図３を用いて説明する。図３は光照射手段の発光部位が映っている撮像画像の例である。ここで、撮像画像の左右方向が円筒側面形の軸方向（図１における線分ｌの方向）と一致しているものとする。
【００２９】
この場合、撮像画像の上下方向は、円筒側面形の軸を法線とする平面と被検査面との交線方向（図１における曲線ＡＢの方向）に対応している。光照射手段の発光部位からの光により輝度の値が大きくなっている画素を検出し、これら輝度の値が大きくなった画素を全て含む高輝度値図形を考える。輝度の値が大きくなった画素の判定は、例えば、画素の輝度の値が、予め適宜設定した値を超えたか否かということで判断するなどが考えられる。また、この高輝度値図形としては、例えば、上下方向が撮像画像の上下方向と平行であり、かつ左右方向が撮像画像の左右方向と平行である最小の長方形などが考えられる。この高輝度値図形から取得することが可能な、円筒側面形の軸方向に関する情報や円筒側面形の軸を法線とする平面と被検査面との交線方向（図１における曲線ＡＢの方向）に関する情報を、撮像画像上における発光部位の占める範囲の情報という。特に、フィルム等のシートロールを検査対象物とする場合、ロール径やロール中心軸の交線方向の位置が変動するため、被検査面は通常、軸方向には移動しないことから、円筒側面形の軸を法線とする平面と被検査面との交線方向に関する情報が有用となる。したがって、図３の例では、撮像画像の上下方向の位置や大きさの情報が特に重要である。
今、撮像画像において、左上の画素を０行目、０列目の画素とし、画像において右方向に行くに従って列番号が増え、下方向に行くに従って行番号が増えるものとする。撮像画像上における発光部位の占める範囲の情報として、例えば、この高輝度値図形の、最上端の行、最下端の行、重心の行、ある行における高輝度値図形に含まれる画素数、ある行における高輝度値図形に含まれる全画素の輝度の値の積算値や、これらから得られる情報などが考えられる。これらのうち、高輝度値図形において特徴ある部位に対応する行の番号が、撮像画像上における発光部位からの光の位置の情報を担うことになる。例えば、高輝度値図形の、最上端の行、最下端の行、重心の行、高輝度値図形に含まれる画素数が予め適宜設定した値よりも大きくなる、行番号が最小または最大の行、その行において高輝度値図形に含まれる全画素の輝度の値を積算した値が予め適宜設定した値よりも大きくなる、行番号が最小または最大の行などが考えられる。典型的には、この高輝度値図形の重心Ｇの行を、撮像画像上における発光部位からの光の位置とし、重心Ｇの行番号を、位置を示す代表値として考えることができる。
また、高輝度値図形において特徴ある複数部位に対応する行、またはこれら複数の行から得られる情報が、撮像画像上における発光部位からの光の大きさの情報を担うことになる。特に、交線方向に異なる既知の特徴ある部位の情報が有用である。例えば、高輝度値図形の、最上端の行番号と最下端の行番号、最上端の行番号と最下端の行番号から得られる高輝度値図形の上下方向の画素数、予め適宜設定された数以上の高輝度値の画素数を含む複数の行番号、予め適宜設定された数以上の高輝度値の画素数を含む複数の行番号から得られる高輝度値図形の上下方向の画素数を、撮像画像上における発光部位からの光の大きさとしてもよい。
【００３０】
また、本発明における、「周期的明暗パターン」を、図４を用いて説明する。図４は周期的明暗パターンの一例である。明暗パターンを有する発光部位において直交する２つの直線Ａ１、Ａ２を考える。明暗パターンを有する発光部位をＡ１および／またはＡ２の方向に沿うと、被検査体への発光量が多い明部と被検査体への発光量が少ない暗部が特定の周期で交互に現れるとき、この発光部位の明暗パターンを周期的明暗パターンとする。
【００３１】
なお、上記のような場合、発光部位は、暗部と明部を含むパターンのある部位全体が該当する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、以下に説明する通り、円筒側面形で鏡面反射性を有する箇所を含む被検査体表面に発生する凸凹欠点を光学的に検出するに際し、光照射手段と撮像手段に対する被検査面の位置関係が経時的に変化することに起因する、撮像画像のボケや、被検査体の撮像画像からのはみ出しという問題を解決する、被検査体表面の凸凹欠点を高精度に検出する表面検査装置および表面検査方法を実現できる。
【００３３】
また、被検査体表面の凸凹欠点を的確に検出し、誤検出することの少ない表面検査装置および表面検査方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の最良の実施形態を、円筒状に巻き取られる透明プラスチックフィルムロール表面に発生する巻きシワを検出する場合を例にとって、図面を参照しながら説明する。
【００３５】
実施形態の装置構成を、図５を用いて説明する。図５は実施形態の概略装置構成図である。
【００３６】
５は、被検査体であり、ここでは透明プラスチックフィルムロールである。４は、外形が矩形で周期的な縞模様の明暗パターンの発光部位Ｆを有する光照射手段であり、被検査体５の表面に光を照射するように構成されている。６は、撮像手段であり、光照射手段４から照射された光Ｌ１の、被検査体５の表面での反射光を撮像するように設置されている。
【００３７】
実施形態における撮像手段６は、外部から制御信号を受信することによりズームおよびフォーカスを調整することが可能なものである。撮像手段６は、データ処理手段８と接続されており、撮像手段６の撮像した画像を撮像手段６からデータ処理手段８へ送付可能であるとともに、撮像手段６のズームおよび／またはフォーカスを調整する制御信号をデータ処理手段８から受信可能に構成されている。データ処理手段８は、ディスプレイ、プリンタ、警報装置などの外部出力手段９に接続されており、撮像手段６から受信する画像に基づいて検出する被検査体５表面の凸凹欠点に関する情報を、外部出力手段９へ送信することができる。
【００３８】
次に、光照射手段４を、図６および図７を用いて説明する。図６および図７はそれぞれ光照射手段４の構成例を示す斜視図である。光照射手段４は周期的な縞模様の明暗パターンを有する発光部位Ｆを有する構造をしており、縞状明暗パターンの輝度を持つ光Ｌ１を被検査体５に照射している。光照射手段４は、例えば、図６のように外形が矩形の平面から光を発する光源を有する光源ユニット１と、光透過部と遮光部が規則的に配された明暗パターン光作成手段２から成る構造のものや、図７のように光源ユニット１に小型光源１ａが縞状明暗パターンを作るよう規則的に配列されている構造のものを用いることができる。
【００３９】
次に、撮像手段６を、図５を用いて説明する。撮像手段６は被検査体５の表面を介して光照射手段４を撮像し、その撮像した画像をデータ処理手段８へ送信するものである。撮像手段６には、受光素子を二次元に配置したエリアセンサカメラなどが望ましい。また、撮像手段６のフォーカスは、縞状明暗パターンを有する発光部位Ｆに合っていることが望ましい。また、実施形態における撮像手段６は外部からの制御信号によりズームやフォーカスを調整することが可能なものであり、データ処理手段８からの制御信号を受信したときには、ズームおよび／またはフォーカスを調整する。
【００４０】
次に、被検査体５を、図１および図８を用いて説明する。図８は実施形態の装置構成における位置関係を説明した図である。被検査体５の円筒中心軸を法線とし、撮像手段６の持つ受光素子群の中心に位置する受光素子６ｃと撮像手段６の焦点Ｃｃとを結ぶ直線を含む平面πにおいて、平面πと被検査体５の円筒中心軸との交点をＯｒ、Ｏｒから平面πと被検査体５表面との交点までの直線距離をｒとする。被検査体５が完全な円筒形の形状を有する場合、このｒが、被検査面における曲率半径Ｒの平均値Ｒaに対応する。平面π上に基準点Ｏを考え、Ｏを原点とし、直交するＸ軸、Ｙ軸を考える。このときＯｒの座標を（ｘｒ、ｙｒ）とすると、被検査体５は例えばプラスチックフィルムなどを巻き取るときはｒが経時的に大きくなる。更に、巻き取り機によっては、ｘｒやｙｒも経時的に変化する。
【００４１】
これら光照射手段４、被検査体５、撮像手段６により、図２０や図２１に示すような画像を撮像できる。図２０はデータ処理手段８が撮像手段６から受信した、被検査体５表面に凸凹欠点がないときの検査対象画像Ｉ３の例の模式図で、図２１はデータ処理手段８が撮像手段６から受信した、被検査体５表面に凸凹欠点があるときの検査対象画像Ｉ３の例の模式図である。以下の説明では、撮像手段６が取得する撮像画像の左右方向は平面πの法線方向と一致するものとする。ただし、本発明はこの仮定に限定されるものではない。図２１の縞状明暗パターンが歪んだ箇所に相当する被検査体５表面に凸凹欠点が存在しており、この歪みを検出することで被検査体５表面の凸凹欠点を検出することが可能となる。
【００４２】
しかし、例えば被検査体５がプラスチックフィルムロールであるときにはプラスチックフィルムを巻き取ることによって、一般に、ｘｒ、ｙｒ、ｒが経時的に変化するため、撮像手段６のフォーカスを逐次修正しないとフォーカスが縞状明暗パターンを有する発光部位Ｆに合わなくなる。図１８は、フォーカスが被検査体５表面の凸凹欠点検出に最適な値でない撮像手段６によって撮像された、撮像画像Ｉ１の例の模式図である。このようにフォーカスが正しくないと、図１８のように縞状明暗パターンの輪郭が明確でない画像を撮像してしまい、データ処理手段８において縞状明暗パターンの歪みを高精度に検出できなくなる可能性が生じる。
実施形態ではこの問題を解決し、被検査体５表面の凸凹欠点を常時高精度に検出する表面欠陥検出装置を実現した。実施形態は、撮像手段６のフォーカスを常時縞状明暗パターンを有する発光部位Ｆに合うように調整し、フォーカスを調整した撮像手段６が撮像した画像に基づいて高精度に被検査体５表面の凸凹欠点を検出する。以下に、この問題を解決する手段を説明する。
【００４３】
この問題を解決する手段であるデータ処理手段８を、図５、図９、図１８および図１９を用いて説明する。図９はデータ処理手段８の構成図で、図１９はフォーカスが被検査体５表面の凸凹欠点検出に最適な値に調整された撮像手段６によって撮像された、調整後撮像画像Ｉ２の例の模式図である。データ処理手段８は撮像調整手段８ａ、周期成分除去手段８ｂおよび欠陥抽出手段８ｃから成る。また撮像調整手段８ａは被検査体配置算出手段８ａａおよび撮像制御手段８ａｂから成る。撮像手段６から送信されてくる撮像画像Ｉ１は、撮像調整手段８ａまたは周期成分除去手段８ｂに入力される。撮像調整手段８ａでは、被検査体配置算出手段８ａａにおいて、撮像画像Ｉ１に映る発光部位Ｆの、撮像画像Ｉ１上における位置および／または大きさを算出し、撮像制御手段８ａｂにおいて被検査体配置算出手段８ａａの出力に基づいて撮像手段６の最適なズーム値および／またはフォーカス値を算出し、これらの値に基づいて撮像手段６のズームおよび／またはフォーカスを制御する制御信号を撮像手段６に送信する。この動作によって、撮像調整手段８ａは、被検査体５のｘｒ、ｙｒ、ｒによって変化する、被検査体５表面の凸凹欠点検出に最適な撮像手段６のズーム値および／またはフォーカス値を逐次算出し、これらの値に基づいた撮像手段６のズームおよび／またはフォーカスの最適化を可能としている。周期成分除去手段８ｂは、撮像画像Ｉ１または撮像調整手段８ａからの制御信号によってズームおよび／またはフォーカスを最適化した撮像手段６が撮像した調整後撮像画像Ｉ２を受信するが、この受信する画像を検査対象画像Ｉ３とする。周期成分除去手段８ｂでは、検査対象画像Ｉ３に映る、発光部位Ｆの有する縞状明暗パターンに相当する成分の内、被検査体５表面の凸凹欠点情報が含まれない成分を画像処理によって除去する。この動作によって、周期成分除去手段８ｂは、被検査体５のｘｒ、ｙｒ、ｒによって変化する、検査対象画像Ｉ３上の、発光部位Ｆの有する縞状明暗パターンに関わらず、被検査体５表面の凸凹欠点によって縞状明暗パターンが歪んだ箇所を高精度に検出することを可能とする。欠陥抽出手段８ｃでは、周期成分除去手段８ｂの出力した画像に対して画像処理を行い、被検査体５表面の凸凹欠点の有無を判断する。そして被検査体５表面に凸凹欠点があれば、その発生位置や発生時刻などを外部出力手段９に送信する。
【００４４】
被検査体配置算出手段８ａａを、図３、図１０および図１１を用いて説明する。図１０は撮像画像Ｉ１の例の模式図で、図１１は撮像画像Ｉ１に映る発光部位Ｆの、撮像画像Ｉ１上における位置Ｆｐおよび／または大きさＦｓを検出する方法を示した説明図である。実施形態では、高輝度値図形として、上下方向が撮像画像上下方向と平行であり、かつ左右方向が撮像画像左右方向と平行である最小の長方形を考えている。
【００４５】
受信した撮像画像Ｉ１の各行において、その行の全画素の値を積算する。そして行ごとの積算値を、行の順番に従って一つの配列Ｃにまとめる。即ち配列Ｃは撮像画像Ｉ１の上下方向画素数Ｃｎだけの要素を持つ。ここで、以下の被検査体配置算出手段８ａａの動作をより精度良く行うため、撮像画像Ｉ１の代わりに、撮像画像Ｉ１に微分フィルタ等の画像処理を施して明暗の境界を強調した画像を用いることが望ましい。この配列Ｃにおいて、所定値Ｃｔを超える値を持つ要素がｎ個（ｎ＝１，２，・・・）以上連続している箇所を検出する。この連続した箇所の中心要素に相当する行番号を位置Ｆｐ、連続した要素の数を大きさＦｓとする。ここで、Ｃｔ、ｎは、予め適宜設定された値である。実施形態では、位置Ｆｐは、高輝度値図形の重心Ｇの行番号に相当する。また、大きさＦｓは、予め適宜設定された数以上の画素数を含む行番号から求めることができる。
次に、撮像制御手段８ａｂを説明する。被検査体配置算出手段８ａａにおいて求めた、撮像画像Ｉ１に映る発光部位Ｆの、撮像画像Ｉ１上における位置Ｆｐおよび／または大きさＦｓ、画像外取得条件Ｆαおよび撮像画像Ｉ１を取得した際の撮像手段６のズーム値Ｚｉを用いて、式（１）および式（２）から、撮像手段６に最適なズーム値Ｚｍおよびフォーカス値Ｆｃｓを算出する。ここで画像外取得条件Ｆαは被検査体５のｘｒ、ｙｒ、ｒのいずれか、またはこれら３つの変数の内のいずれか２つの間に成立する制約式であり、例えば被検査体５のｒを検出するセンサの出力値や、被検査体５の平面π上での動作を制約するｘｒとｙｒとの間の制約式などを用いることができる。また、画像外取得条件Ｆαとは独立した、もう１つの画像外取得条件Ｆβがあるときは、位置Ｆｐまたは大きさＦｓの代わりに画像外取得条件Ｆβを用いることもできる。
【００４６】
【数１】
2007071562.tif 000003
【００４７】
【数２】
2007071562.tif 000004
【００４８】
式（１）における関数ｆ１および式（２）における関数ｆ２は、光照射手段４、撮像手段６および被検査体５のｘｒ、ｙｒ、ｒの経時変化の仕方から解析的に求めても良いし、実験的に求めても良い。更に式（１）は、表面検査装置の仕様も考慮される。即ち、１つの撮像画像Ｉ１または調整後撮像画像Ｉ２が、平面πの法線方向にどれだけの視野幅を有する必要があるかに依存する。また、撮像手段６のズーム値Ｚｉは、予め適宜設定された値であり、撮像調整手段８ａに送信される撮像画像Ｉ１を取得する際に撮像手段６のズーム値をＺｉに調整する、ということが望ましい。式（１）および式（２）で求められたズーム値、フォーカス値に基づいて、撮像手段６へ制御信号を送信する。
【００４９】
以下で、撮像調整手段８ａによって、撮像手段６のズーム値および／またはフォーカス値を、被検査体５表面の凸凹欠点検出に最適な値に調整できることを、図８、図１０および図１１を用いて説明する。撮像手段６のズームおよびフォーカスは、撮像手段６から、被検査体５表面を介した光照射手段４の縞状明暗パターンを有する発光部位Ｆまでの、平面πにおける光学的な光学距離に依存する。この光学距離は、光照射手段４および撮像手段６が固定されている場合、被検査体５のｘｒ、ｙｒ、ｒに依存する。従って、これら３つの未知数を検出することができれば光学距離が分かり、その結果から撮像手段６が持つべきズーム値およびフォーカス値を算出することができる。一般に３つの未知数を求める際には、それら３つの未知数の内少なくとも１つ以上の未知数に依存する、互いに独立な変数を３つ以上取得する必要がある。ただし、この互いに独立というのは３つの未知数が取りうる範囲内で成立すれば良い。このとき、撮像画像Ｉ１に映る発光部位Ｆの、撮像画像Ｉ１上における位置Ｆｐおよび大きさＦｓは、ｘｒ、ｙｒ、ｒおよび撮像画像Ｉ１を取得したときの撮像手段６のズーム値Ｚｉを用いて、式（３）および式（４）によって表すことができる。
【００５０】
【数３】
2007071562.tif 000005
【００５１】
【数４】
2007071562.tif 000006
【００５２】
式（３）における関数ｇ１および式（４）における関数ｇ２は、解析的に求めても良いし、実験的に求めても良い。これに式（５）で表される、被検査体５のｘｒ、ｙｒ、ｒのいずれか、またはこれら３つの変数の内のいずれか２つの間に成立する制約式である画像外取得条件Ｆαを考える。
【００５３】
【数５】
2007071562.tif 000007
【００５４】
式（５）における関数ｇ３は、センサまたは装置によって決定される被検査体５の平面π上での動作から求めるものである。即ち、これら位置Ｆｐ、大きさＦｓ、画像外取得条件Ｆαを求める関数ｇ１、ｇ２、ｇ３がｘｒ、ｙｒ、ｒの取りうる範囲において互いに独立であれば、位置Ｆｐ、大きさＦｓ、画像外取得条件Ｆαからｘｒ、ｙｒ、ｒが分かり、したがって被検査体５の表面検査に最適な撮像手段６のズーム値およびフォーカス値を求めることが可能となる。
【００５５】
ところで、エリアセンサカメラなどにおけるオートフォーカスは、前述のとおり、カメラのレンズ位置を常に動かし続け、撮像画像全体における、画素の輝度の値の分散が最大となるようにするものである。したがってカメラのフォーカス値は常にぶれており、例えば、フォーカス値が最適値から最も外れたときに撮像すると、取得した撮像画像はボケが発生している可能性がある。このように、一般のオートフォーカスでは安定した撮像ができない。一方、実施形態では撮像画像から最適なフォーカス値を求め、一度その値に合わせればフォーカス値を動かさないので、安定した撮像ができる。
【００５６】
次に、周期成分除去手段８ｂを、図１２、図１３および図１４を用いて説明する。図１２は周期成分除去手段８ｂが受信した検査対象画像Ｉ３の例の模式図で、図１３は図１２の検査対象画像Ｉ３から、検査対象画像Ｉ３に映る発光部位Ｆを中心に切り出した周期的明暗パターン画像Ｉ４の例の模式図で、図１４は図１３の周期的明暗パターン画像Ｉ４から、周期的明暗パターン画像Ｉ４に映る発光部位Ｆの縞状明暗パターンに対応する成分を除去した周期成分除去画像Ｉ５の例の模式図である。
【００５７】
受信した検査対象画像Ｉ３の各行において、その行の全画素の値を積算する。そして行ごとの積算値を、行の順番に従って一つの配列Ｃにまとめる。即ち配列Ｃは検査対象画像Ｉ３の縦方向画素数Ｃｎだけの要素を持つ。ここで、以下の周期成分除去手段８ｂの動作をより精度良く行うため、検査対象画像Ｉ３の代わりに、検査対象画像Ｉ３に微分フィルタ等の画像処理を施して明暗の境界を強調した画像を用いることが望ましい。この配列Ｃにおいて、Ｃｔを超える値を持つ要素がｎ個以上連続している箇所を検出する。この連続した箇所の中心要素に相当する行番号を位置Ｆｐとする。この位置Ｆｐの値に基づいて、検査対象画像Ｉ３から発光部位Ｆが映っている箇所を中心に抽出し、周期的明暗パターン画像Ｉ４を作成する。周期的明暗パターン画像Ｉ４の上下方向画素数Ｃｎ４および左右方向画素数Ｃｍ４は、検査対象画像Ｉ３の上下方向および左右方向の画素数を超えない２の乗数とするのが望ましく、また、その中でも最大の数とすることが望ましい。これは、この後で、周期的明暗パターン画像Ｉ４に２次元ＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を施すためである。位置Ｆｐが（Ｃｎ４／２）未満の場合は検査対象画像Ｉ３の行番号０から（Ｃｎ４−１）まで、位置Ｆｐが（Ｃｎ４／２）以上（Ｃｎ−１−Ｃｎ４／２）以下の場合は検査対象画像Ｉ３の行番号（Ｆｐ−１−Ｃｎ４／２）から（Ｆｐ＋Ｃｎ４／２）まで、位置Ｆｐが（Ｃｎ−Ｃｎ４／２）以上の場合は検査対象画像Ｉ３の行番号（Ｃｎ−Ｃｎ４）から（Ｃｎ−１）までを、周期的明暗パターン画像Ｉ４の上下方向画素として選択する。また、検査対象画像Ｉ３の列番号０から（Ｃｍ４−１）までを、周期的明暗パターン画像Ｉ４の左右方向画素として選択し、該当する検査対象画像Ｉ３の画素を抽出して周期的明暗パターン画像Ｉ４を作成する。周期的明暗パターン画像Ｉ４に対して２次元ＦＦＴ処理を行い、縞状明暗パターンに対応する空間周波数成分についてパワーをゼロとし、その後、２次元逆ＦＦＴ処理を行い、周期成分除去画像Ｉ５を得る。
【００５８】
以下に、周期成分除去手段８ｂの動作によって、周期的明暗パターン画像Ｉ４に映る発光部位Ｆの縞状明暗パターンに対応する成分を除去できることを説明する。周期的明暗パターン画像Ｉ４に映る発光部位Ｆの縞状明暗パターンは、一つの基本空間周波数成分とその整数倍の空間周波数成分とを有しており、この成分は周期的明暗パターン画像Ｉ４において支配的である。したがって、周期的明暗パターン画像Ｉ４に２次元ＦＦＴ処理を施すと、発光部位Ｆの縞状明暗パターンに相当する空間周波数は大きなパワーを有することになる。そこで、パワーがＰｆ以上の空間周波数成分をカットするマスク処理を行い、その後２次元逆ＦＦＴ処理を施せば、発光部位の縞状明暗パターンを除去した周期成分除去画像Ｉ５を得ることができる。ここでＰｆは予め適宜設定される値である。また、周期成分除去手段８ｂを用いれば、発光部位Ｆの縞状明暗パターンの持つ空間周波数的な制約はなく、また、被検査体５のｘｒ、ｙｒ、ｒに依存して周期的明暗パターン画像Ｉ４に映る縞状明暗パターンの空間周波数が経時的に変化しても、精度良く発光部位Ｆの縞状明暗パターンを除去した周期成分除去画像Ｉ５を得ることができる。
【００５９】
次に、欠陥抽出手段８ｃを、図１５を用いて説明する。図１５は周期成分除去画像Ｉ５から得られる二値化画像Ｉ６の例の模式図である。周期成分除去手段８ｂから出力される周期成分除去画像Ｉ５に対して値Ｐｂを境界として二値化処理を行って二値化画像Ｉ６を取得する。次に二値化画像Ｉ６において、画素値が大きな画素が、他の箇所に比べて集中している集中箇所を検出し、集中箇所が凸凹欠点条件を満たしていれば、集中箇所の位置などを外部出力手段９に送信する。ここで、Ｐｂの値、集中箇所の検出方法および凸凹欠点条件は、予め適宜設定されるものである。集中箇所の検出方法としては、例えば二値化画像I６の各行および／または各列の画素の画素値を積算し、一定以上の値を持つ行および／または列が連続した箇所を抽出する方法などが考えられる。また、凸凹欠点条件としては、抽出した集中箇所が、画像上下方向および／または左右方向に、幾つ以上の画素を連続して有していたら凸凹欠点とする、という条件などが考えられる。
【００６０】
以下に、欠陥抽出手段８ｃの動作によって、周期成分除去画像Ｉ５から被検査体５表面の凸凹欠点有無が判断できることを説明する。被検査体５表面に凸凹欠点が存在すると、周期的明暗パターン画像Ｉ４に映る発光部位Ｆの縞状明暗パターンは凸凹欠点の箇所だけ歪む。この歪んだ箇所の空間周波数は周期的明暗パターン画像Ｉ４において支配的な成分ではなく、従って２次元ＦＦＴ処理を施しても大きなパワーとして検知されない。即ち、周期成分除去画像Ｉ５においても、この歪みは残ったままとなる。したがって、二値化画像Ｉ６においてもこの凸凹欠点に相当する歪みは存在しており、二値化画像Ｉ６において検出した集中箇所で凸凹欠点条件を満たすものは、検出すべき被検査体５表面の凸凹欠点となる。
【実施例】
【００６１】
［実施例１］
図５、図６、図１６および図１７に示す装置を用いて、被検査体５表面の凸凹欠点を検出した。図１６は被検査体５および被検査体５を支持する支持機構１４の説明図で、図１７は本実施例の装置構成の位置関係を示した図である。  
【００６２】
光照射手段４として、小型の蛍光灯を備えた２００ｍｍ×２５０ｍｍ×１００ｍｍの光源ユニット１を用い、この光源ユニット１の照射面直後に、縞状明暗パターン作成手段２に相当する、縞状明暗パターンをプリントした面を持つ透明アクリル板を、プリントを施した面が光源ユニット１と反対側になるように設置した。撮像手段６として、４８０画素×６４０画素のＣＣＤエリアセンサカメラを使用した。外部出力手段９として、液晶ディスプレイおよび警報装置を使用した。本実施例における被検査体５はコアと呼ばれる管と、コアに巻き付けられる透明プラスチックフィルムで形成される。このコアの両端をアーム１４ｂで支え、被検査体５の表面を固定コンタクトロール１４ａに接させることにより、被検査体５を支持する。被検査体５が回転し、透明プラスチックフィルムが巻き付けられることによって被検査体５が巻太ると、アーム１４ｂが支持土台１４ｃとの接合点を中心に円を描くように稼働して被検査体５を動かし、常に被検査体５の表面が固定コンタクトロール１４ａに一定の面圧で接するようにする。
【００６３】
被検査体５の円筒中心軸を法線とし、撮像手段６の持つ受光素子群の中心に位置する受光素子６ｃと撮像手段６の焦点Ｃｃとを結ぶ直線を含む平面πにおいて、平面πと被検査体５の円筒中心軸との交点をＯｒ、Ｏｒから平面πと被検査体５との交点までの直線距離をｒとする。また、平面πとアーム回転中心軸との交点をＯ、ＯからＯｒまでの直線距離をＬとする。また、平面πと固定コンタクトロール１４ａの円筒中心軸との交点をＯｃ、Ｏｃから平面πと固定コンタクトロール１４ａとの交点までの直線距離をｒｃとする。Ｏを原点とし、平面π上に直交するＸ軸、Ｙ軸を考える。Ｙ軸として鉛直上向きの直線を取り、固定コンタクトロール１４ａが第２象限となるようにＸ軸の向きを取る。このときＯｒの座標を（ｘｒ、ｙｒ）、Ｏｃの座標を（ｘｃ、ｙｃ）とすると、固定コンタクトロール１４ａと被検査体５が接するという幾何的な条件から、次式（６）、（７）、（８）で表すことができる画像外取得条件ＦαおよびＦβを得ることができる。
【００６４】
【数６】
2007071562.tif 000008
【００６５】
【数７】
2007071562.tif 000009
【００６６】
【数８】
2007071562.tif 000010
【００６７】
したがって、撮像手段６のフォーカスおよび／またはズームを調整するために必要な、撮像画像から取得する情報は位置Ｆｐまたは大きさＦｓのどちらか一つで良い。本実施例では大きさＦｓを用い、数値解析等により、撮像手段６のズーム値およびフォーカス値を調整する関数ｆ１およびｆ２を次式（９）および（１０）のように設定した。
【００６８】
【数９】
2007071562.tif 000011
【００６９】
【数１０】
2007071562.tif 000012
【００７０】
本実施例における撮像調整手段８ａの効果を、図１８および図１９を用いて示す。図１８の撮像画像Ｉ１は縞状明暗パターンの輪郭が明確ではないが、図１８の撮像画像Ｉ１の直後に、式（１０）によって撮像手段６のフォーカス値を調整して撮像した図１９の調整後撮像画像Ｉ２は、縞状明暗パターンの輪郭が明確であり、フォーカスが最適化されていることが分かる。
【００７１】
次に、本実施例における周期成分除去手段８ｂおよび欠陥抽出手段８ｃの効果を、図２０、図２１、図２２および図２３を用いて示す。図２２は図２０の検査対象画像Ｉ３を用いたときの二値化画像Ｉ６の例の模式図で、図２３は図２１の検査対象画像Ｉ３を用いたときの二値化画像Ｉ６の例の模式図である。図２３から分かるように、被検査体５表面に凸凹欠点が存在すると、二値化画像Ｉ６における凸凹欠点に該当する箇所の画素値が大きい。これにより高精度に被検査体５表面の凸凹欠点を検出できた。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、表面が曲面の透明プラスチックフィルムロール上の巻きシワ検査方法および装置に限らず、鉄鋼板表面のキズ検査方法および装置や高光反射率材料で表面をコーティングされたフィルム状物質の巻き取りロール上の巻きシワ検査装置などにも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】円筒側面形の説明図である。
【図２】鏡面反射性の説明図である。
【図３】光照射手段４の発光部位Ｆが映っている撮像画像の例である。
【図４】周期的明暗パターンの説明図である。
【図５】本発明の一実施形態における装置構成を示す概略構成図である。
【図６】本発明の一実施形態における光照射手段４の構成例を示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態における光照射手段４の構成例を示す斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態における装置構成の位置関係を示した説明図である。
【図９】本発明の一実施形態におけるデータ処理手段８の構成図である。
【図１０】本発明の一実施形態における撮像画像Ｉ１の例の模式図である。
【図１１】本発明の一実施形態における、撮像画像Ｉ１に映る発光部位Ｆの、撮像画像Ｉ１上における位置Ｆｐおよび／または大きさＦｓを検出する方法を示した説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態における検査対象画像Ｉ３の例の模式図である。
【図１３】本発明の一実施形態における周期的明暗パターン画像Ｉ４の例の模式図である。
【図１４】本発明の一実施形態における周期成分除去画像Ｉ５の例の模式図である。
【図１５】本発明の一実施形態における二値化画像Ｉ６の例の模式図である。
【図１６】本発明の一実施形態における被検査体５の説明図である。
【図１７】本発明の一実施形態における装置構成の位置関係を示した説明図である。
【図１８】本発明の一実施形態における、撮像ボケが生じた撮像画像Ｉ１の例の模式図である。
【図１９】本発明の一実施形態における調整後撮像画像Ｉ２の例の模式図である。
【図２０】本発明の一実施形態における、被検査体５表面に凸凹欠点がないときの検査対象画像Ｉ３の例の模式図である。
【図２１】本発明の一実施形態における、被検査体５表面に凸凹欠点があるときの検査対象画像Ｉ３の例の模式図である。
【図２２】本発明の一実施形態における、被検査体５表面に凸凹欠点がないときの二値化画像Ｉ６の例の模式図である。
【図２３】本発明の一実施形態における、被検査体５表面に凸凹欠点があるときの二値化画像Ｉ６の例の模式図である。
【符号の説明】
【００７４】
１      光源ユニット
２      縞状明暗パターン光作成手段
４      光照射手段
５      被検査体
６      撮像手段
６ｃ    受光素子
８      データ処理手段
８ａ    撮像調整手段
８ａａ  被検査体配置算出手段
８ａｂ  撮像制御手段
８ｂ    周期成分除去手段
８ｃ    欠陥抽出手段
９      外部出力手段
１４    支持機構
１４ａ  固定コンタクトロール
１４ｂ  アーム
１４ｃ  支持土台
ｌ      平面ψの法線
Ａ      平面ψと被検査面との交点
Ｂ      平面ψと被検査面との交点
Ｐ      平面ψと被検査面との交点
Ｏｆ    平面ψと法線ｌとの交点
Ｒ      点Ｏｆと点Ｐとの距離
ｌｒ１  点Ｐを通る平面ψ面内の直線
ｌｒ２  点Ｐを通る平面ψ面内の直線
δ      直線ｌｒ１と直線ｌｒ２との成す角度
Ｇ      高輝度値図形の重心
Ａ１    明暗パターンを有する発光部位内の直線
Ａ２    明暗パターンを有する発光部位内の直線
ＡＢ    曲線
Ｆ      発光部位
Ｌ１    照射光
Ｏ      平面π面内の原点
Ｏｒ    被検査体の円筒中心軸と平面πとの交点
ｘｒ    点ＯｒのＸ座標
ｙｒ    点ＯｒのＹ座標
ｒ      点Ｏｒから被検査体表面と平面πとの交点までの距離
Ｃｃ    撮像手段の焦点
Ｃ      配列
Ｃｎ    撮像画像上下方向の画素数
Ｉ１    撮像画像
Ｉ２    調整後撮像画像
ｎ      予め適宜設定された数
Ｆｐ    撮像画像上における発光部位Ｆの位置
Ｆｓ    撮像画像上における発光部位Ｆの大きさ
Ｆα    画像外取得条件
Ｆβ    画像外取得条件
Ｉ３    検査対象画像
Ｉ４    周期的明暗パターン画像
Ｃｎ４  周期的明暗パターン画像の上下方向画素数
Ｃｍ４  周期的明暗パターン画像の左右方向画素数
Ｉ５    周期成分除去画像
Ｉ６    二値化画像
Ｏｃ    固定コンタクトロールの円筒中心軸と平面πとの交点
Ｒａ    被検査面全体に亘る距離Ｒの平均値
Ｌ      点Ｏから点Ｏｒまでの距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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