JP2018091692A - 表面検査装置、表面検査方法、表面検査プログラムおよび記録媒体 - Google Patents
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Description
前記拡散部の外から前記拡散部に向けて光を照射する第一の照明部と、
前記被検査体から前記開口部の開口方向に散乱される光の光軸と傾斜する角度で設けられたビームスプリッタと、
前記被検査体から前記開口方向に散乱されビームスプリッタに入射した光が前記ビームスプリッタにより反射する方向に設けられた拡散板と、
前記被検査体から前記開口方向に散乱され前記ビームスプリッタを透過した光を検出する撮像部とを有する。この表面検査装置は、拡散部からの拡散光による照射に加えて、拡散板とビームスプリッタとを介して、拡散部の開口方向からも被検査体を照射するため、被検査体の検査にあたって、撮像した像の中心等に生じやすい暗点部が発生しない均質照射を行った像を得ることができる。
前記拡散部の外から前記拡散部に向けて光を照射する第一の照明部により前記拡散部を外側から照射する工程と、
前記被検査体から前記開口部の開口方向に散乱される光の光軸と傾斜する角度で設けられたビームスプリッタにより前記ビームスプリッタに入射した光を分離する工程と、
前記被検査体から前記開口方向に散乱され前記ビームスプリッタに入射した光が反射する方向に設けられた拡散板により前記拡散板に入射した光を前記ビームスプリッタに反射させ前記ビームスプリッタを介して前記被検査体を前記開口部側から照射する工程と、
前記被検査体から前記開口方向に散乱され前記ビームスプリッタを透過した光を検出し像として撮像する撮像部により撮像する工程とを有する。
この表面検査方法は、拡散部からの拡散光による照射に加えて、拡散板とビームスプリッタとを介して、拡散部の開口方向からも被検査体を照射するため、被検査体の検査にあたって、撮像した像の中心等に生じやすい暗点部が発生しない均質照射を行った像を得ることができる。なお、前述した本発明に係る表面検査装置は、本発明に係る表面検査方法に用いることができ、各好適な構成に対応する工程を行うことで、それと対応したより好適な検査方法を達成することができる。
前記輝度画像解析工程により、前記被検査体として標準試料の画素毎の輝度を求め、前記標準試料の画素毎の輝度の分布に基づく閾値を求める標準輝度分布解析工程と、
前記輝度画像解析工程により、前記被検査体として試験試料の画素毎の輝度を求め、前記標準輝度分布解析工程により求められた閾値と比較することで前記試験試料の輝度異常点を特定する輝度異常点特定工程と、
前記輝度異常点特定工程により特定された前記輝度異常点同士が近接する輝度異常点範囲を求め、前記輝度異常点範囲と前記輝度異常点の輝度との組合せパラメータにより前記試験試料の輝度異常点の分布をスコア化する輝度異常点解析工程とを有し、
前記輝度異常点解析工程によるスコアに基づいて輝度ムラを解析する方法とすることができる。この表面検査方法によれば、被検査体とした試験試料の輝度ムラをスコア化して解析することができ、輝度を特定の波長の光の輝度として像を検出しておけば、その波長の光に対応する色ムラを解析することもできる。
前記撮像する工程において所定の画素ごとの像を撮像することができ、前記撮像する工程により撮像した像から前記被検査体の被検査範囲を特定し、前記被検査範囲の画素ごとの偏光成分を求める偏光成分画像解析工程を有し、
前記偏光成分画像解析工程により、前記被検査体として標準試料の画素毎の偏光成分を求め、前記標準試料の画素毎の偏光成分の分布に基づく閾値を求める標準偏光成分分布解析工程と、
前記偏光成分画像解析工程により、前記被検査体として試験試料の画素毎の偏光成分を求め、前記標準偏光成分分布解析工程により求められた閾値と比較することで前記試験試料の偏光成分異常点を特定する偏光成分異常点特定工程と、
前記偏光成分異常点特定工程により特定された前記偏光成分異常点同士が近接する偏光成分異常点範囲を求め、前記偏光成分異常点範囲と前記偏光成分異常点の偏光成分との組合せパラメータにより前記試験試料の偏光成分異常点の分布をスコア化する偏光成分異常点解析工程とを有し、
前記偏光成分異常点解析工程によるスコアに基づいて偏光成分ムラを解析する方法とすることができる。この表面検査方法によれば、被検査体とした試験試料の偏光成分ムラを解析することができる。なお、この偏光成分画像は、偏光フィルタを偏光フィルタ回転手段等により回転させて、複数(好ましくは3以上)の偏光フィルタの角度における偏光成分画像を得て、その解析を行うことでよりより詳細な解析を行うことができる。
前記撮像された像から前記被検査体の被検査範囲を特定し、前記被検査範囲の画素ごとの輝度を求める輝度画像解析手段と、
前記輝度画像解析手段により、前記被検査体として標準試料の画素毎の輝度を求め、前記標準試料の画素毎の輝度の分布に基づく閾値を求める標準輝度分布解析手段と、
前記輝度画像解析手段により、前記被検査体として試験試料の画素毎の輝度を求め、前記標準輝度分布解析手段により求められた閾値と比較することで前記試験試料の輝度異常点を特定する輝度異常点特定手段と、
前記輝度異常点特定手段により特定された前記輝度異常点同士が近接する輝度異常点範囲を求め、前記輝度異常点範囲と前記輝度異常点の輝度との組合せパラメータにより前記試験試料の輝度異常点の分布をスコア化する輝度異常点解析手段とを、コンピュータに実行させるための表面検査プログラムとすることができる。この表面検査プログラムは、本発明に係る表面検査装置により撮像した像を、本発明に係る輝度ムラを解析する表面検査方法として達成するためのものである。
前記撮像された像から前記被検査体の被検査範囲を特定し、前記被検査範囲の画素ごとの偏光成分を求める偏光成分画像解析手段と、
前記偏光成分画像解析手段により、前記被検査体として標準試料の画素毎の偏光成分を求め、前記標準試料の画素毎の偏光成分の分布に基づく閾値を求める標準偏光成分分布解析手段と、
前記偏光成分画像解析手段により、前記被検査体として試験試料の画素毎の偏光成分を求め、前記標準偏光成分分布解析手段により求められた閾値と比較することで前記試験試料の偏光成分異常点を特定する偏光成分異常点特定手段と、
前記偏光成分異常点特定手段により特定された前記偏光成分異常点同士が近接する偏光成分異常点範囲を求め、前記偏光成分異常点範囲と前記偏光成分異常点の偏光成分との組合せパラメータにより前記試験試料の偏光成分異常点の分布をスコア化する偏光成分異常点解析手段とを、コンピュータに実行させるための表面検査プログラムとすることができる。この表面検査プログラムは、本発明に係る表面検査装置により撮像した像を、本発明に係る偏光成分ムラを解析する表面検査方法として達成するためのものである。これらの表面検査プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体とすることもできる。
図1は、本発明に係る表面検査装置の第一の実施形態の全体構成の概要を示すものである。この表面検査装置およびそれを用いた表面検査方法について説明する。表面検査装置101は、拡散部1と、第一の光源2と、ビームスプリッタ3と、拡散板4と、撮像部5を有している。さらに、表面検査装置101においては、撮像部5により撮像した像を適宜任意の表示や解析するために、画像検出手段81と、画像解析手段82と、表示部83を備えている。
図2は、本発明に係る表面検査装置の第二の実施形態の全体構成の概要を示すものである。この表面検査装置およびそれを用いた表面検査方法について説明する。表面検査装置102は、拡散部1と、第一の光源2と、ビームスプリッタ3と、拡散板4と、撮像部5と、さらに、偏光フィルタ6を有している。さらに、表面検査装置102においては、撮像部5により撮像した像を適宜任意の表示や解析するために、画像検出手段81と、画像解析手段821と、表示部83を備えている。
図3は、本発明に係る表面検査装置の第三の実施形態の全体構成の概要を示すものである。この表面検査装置およびそれを用いた表面検査方法について、説明する。表面検査装置103は、拡散部1と、第一の光源2と、ビームスプリッタ3と、拡散板4と、撮像部5と、偏光フィルタ6と、さらに第二の光源41を有している。さらに、表面検査装置103においては、第二の実施形態と同様に、撮像部5により撮像した像を適宜任意の表示や解析するために、画像検出手段81と、画像解析手段821と、表示部83を備えている。
図4は、本発明に係る表面検査装置の第四の実施形態の全体構成の概要を示すものである。この表面検査装置およびそれを用いた表面検査方法について、説明する。表面検査装置104は、拡散部1と、第一の光源2と、ビームスプリッタ3、31と、拡散板4と、撮像部5と、偏光フィルタ6と、反射鏡42を有している。さらに、表面検査装置104においては、撮像部5により撮像した像を適宜任意の表示や解析するために、画像検出手段81と、画像解析手段821と、表示部83を備えている。この第四の実施形態は、第二の照明部を有する第三の実施形態の変形例である。
図5は、本発明に係る表面検査装置の第五の実施形態を説明するための拡散部の構成の概要を示すものである。この拡散部は、前記した第一の実施形態〜第四の実施形態のいずれにも適用でき、拡散部1に代え、拡散部11を用いた実施が可能である。拡散部11は、拡散筒11aの内部に黒線部11bを設けたものである。この黒線部11bは、円筒状の拡散筒11aの底の円を中心に均等な8方向に規則性をもって設けられている。また、この黒線部11bは、円筒の高さ方向に直線状に設けられている。
本発明の表面検査に関連する解析手法について、図9および図10を適宜参照しながら説明する。本発明は、前述した第一の実施形態の装置構成により、被検査体を内包することができ開口部を有する中空状の拡散部の内部に前記被検査体を配置する工程と、前記拡散部の外から前記拡散部に向けて光を照射する第一の照明部により前記拡散部を外側から照射する工程と、前記被検査体から前記開口部の開口方向に散乱される光の光軸と傾斜する角度で設けられたビームスプリッタにより前記ビームスプリッタに入射した光を分離する工程と、前記被検査体から前記開口方向に散乱され前記ビームスプリッタに入射した光が反射する方向に設けられた拡散板により前記拡散板に入射した光を前記ビームスプリッタに反射させ前記ビームスプリッタを介して前記被検査体を前記開口部側から照射する工程と、前記被検査体から前記開口方向に散乱され前記ビームスプリッタを透過した光を検出し像として撮像する撮像部により撮像する工程とを有する表面検査方法とすることができる。
このムラの評価手法は、偏光成分として撮像した像に対して行うこともできる。前述した第六の実施形態に準じて、第六の実施形態における輝度に代え、偏光成分に基づく解析を、図10に示すようなフローで実施することで偏光成分によるムラとして解析してもよい。このために、第二の実施形態に開示するような表面検査装置を用いて、第六の実施形態に加えて、前記被検査体から前記開口方向に散乱された光が前記ビームスプリッタを透過する方向に設けられ、前記ビームスプリッタと前記撮像部との間に設けられた偏光フィルタにより偏光分離する工程とを有する表面検査方法を実施する。そして、この偏光分離する工程で偏光分離されていることで、撮像部には偏光成分の像が得られたものとなる。さらに詳しい偏光成分の解析を行う場合は、偏光フィルタ回転手段により、複数(好ましくは3以上)の角度の偏光成分画像を取得して、それに基づく偏光成分の情報を得ておくことも有効である。
前述した第六及び第七の実施形態のムラ評価方法は、第一の実施形態等により撮像された像以外の手法で、撮像した像に対しても実施することができる。
さらには、この輝度は、色を特定した輝度として実施してもよく、特定の色の輝度ムラを解析することで色ムラ解析を実施することができる。また、この各工程と対応した手段を有する装置、およびこれを実行するためのプログラムとすることもできる。
第四の実施形態に準じる表面検査装置により、以下の実験を行った。なお、この実験において主な構成は以下のものである。
拡散部:白い厚紙を用いて作製したφ15mm・高さ50mmの円筒を拡散部とした。なお、筒の底部(開口部の反対側)に黒いラシャ紙を置き、撮像時に被検査体の周囲から光散乱が生じにくい構成とした。
第一の光源:LED照明装置「LFV40SW」(シーシーエス社))
ビームスプリッタ:「TS プレート型B/S VIS 50R/50T 50 X 50」(エドモンドオプティクス社)
拡散板:「オパール光拡散ガラス 125 X 125」(エドモンドオプティクス社)
撮像部:CCDカメラ「DFK31AU03」(アルゴ社)
偏光フィルタ:偏光板「USP−50C−38」(シグマ光機社)
被検査体:φ6mm、金属球
前記表面検査装置Aの偏光フィルタを取り除いた状態で、被検査体を撮像した結果を図13(右側)に示す。
[比較例1]
前記実施例1から、拡散板および反射鏡(第二の照明部)を取り除いた状態で、被検査体を撮像した結果を図13(左側)に示す。
一方、右側の実施例1の撮像結果では、この比較例1で見られたような暗点部はなく、球である被検査体の上側半分が均一に照射された像を得ることができている。このような均一な像を取得することができているため、被検査体の照射強度が低下している場所が明確になり、キズやへこみ等の検査を行いやすいことがわかる。
前記表面検査装置Aを用いて、被検査体を撮像した結果を図14に示す。なお、ここでは偏光フィルタを回転させて、0度、45度、90度と3方向の直線偏光成分を検出した。それぞれの偏光成分を検出した像が図14に示される像である。
101、102、103、104 表面検査装置
2 第一の光源
3、31 ビームスプリッタ
4 拡散板
41 第二の光源
42 反射鏡
5 撮像部
51 対物レンズ
6 偏光フィルタ
7 被検査体
71 被検査球
81 画像検出手段
82、821 画像解析手段
83 表示部
Claims (14)
- 被検査体を内包することができ開口部を有する中空状の拡散部と、
前記拡散部の外から前記拡散部に向けて光を照射する第一の照明部と、
前記被検査体から前記開口部の開口方向に散乱される光の光軸と傾斜する角度で設けられたビームスプリッタと、
前記被検査体から前記開口方向に散乱されビームスプリッタに入射した光が前記ビームスプリッタにより反射する方向に設けられた拡散板と、
前記被検査体から前記開口方向に散乱され前記ビームスプリッタを透過した光を検出する撮像部とを有する表面検査装置。 - さらに、前記被検査体から前記開口方向に散乱される光が前記ビームスプリッタを透過する方向に設けられ、前記ビームスプリッタと前記撮像部との間に設けられた偏光フィルタを有する請求項1記載の表面検査装置。
- さらに、前記拡散板に対して前記ビームスプリッタの方向に光を照射する第二の照明部を有する請求項1または2記載の表面検査装置。
- 前記拡散部が、所定の色のパターン部を有する拡散部である請求項1〜3のいずれかに記載の表面検査装置。
- 前記撮像部が、複数の波長の光の強度に関する複数の検出画像として撮像する撮像部である請求項1〜4のいずれかに記載の表面検査装置。
- 前記偏光フィルタを回転させ少なくとも3つ以上の角度の偏光成分画像を撮像するための偏光フィルタ回転手段を有する請求項2に記載の表面検査装置。
- 前記被検査体が、自由曲面を有する請求項1〜6のいずれかに記載の表面検査装置。
- 被検査体を内包することができ開口部を有する中空状の拡散部の内部に前記被検査体を配置する工程と、
前記拡散部の外から前記拡散部に向けて光を照射する第一の照明部により前記拡散部を外側から照射する工程と、
前記被検査体から前記開口部の開口方向に散乱される光の光軸と傾斜する角度で設けられたビームスプリッタにより前記ビームスプリッタに入射した光を分離する工程と、
前記被検査体から前記開口方向に散乱され前記ビームスプリッタに入射した光が反射する方向に設けられた拡散板により前記拡散板に入射した光を前記ビームスプリッタに反射させ前記ビームスプリッタを介して前記被検査体を前記開口部側から照射する工程と、
前記被検査体から前記開口方向に散乱され前記ビームスプリッタを透過した光を検出し像として撮像する撮像部により撮像する工程とを有する表面検査方法。 - 請求項8記載の表面検査方法において、
前記撮像する工程において所定の画素ごとの像を撮像することができ、前記撮像する工程により撮像した像から前記被検査体の被検査範囲を特定し、前記被検査範囲の画素ごとの輝度を求める輝度画像解析工程を有し、
前記輝度画像解析工程により、前記被検査体として標準試料の画素毎の輝度を求め、前記標準試料の画素毎の輝度の分布に基づく閾値を求める標準輝度分布解析工程と、
前記輝度画像解析工程により、前記被検査体として試験試料の画素毎の輝度を求め、前記標準輝度分布解析工程により求められた閾値と比較することで前記試験試料の輝度異常点を特定する輝度異常点特定工程と、
前記輝度異常点特定工程により特定された前記輝度異常点同士が近接する輝度異常点範囲を求め、前記輝度異常点範囲と前記輝度異常点の輝度との組合せパラメータにより前記試験試料の輝度異常点の分布をスコア化する輝度異常点解析工程とを有し、
前記輝度異常点解析工程によるスコアに基づいて輝度ムラを解析する表面検査方法。 - さらに、前記被検査体から前記開口方向に散乱された光が前記ビームスプリッタを透過する方向に設けられ、前記ビームスプリッタと前記撮像部との間に設けられた偏光フィルタにより偏光分離する工程とを有する請求項8記載の表面検査方法。
- 請求項10記載の表面検査方法において、
前記撮像する工程において所定の画素ごとの像を撮像することができ、前記撮像する工程により撮像した像から前記被検査体の被検査範囲を特定し、前記被検査範囲の画素ごとの偏光成分を求める偏光成分画像解析工程を有し、
前記偏光成分画像解析工程により、前記被検査体として標準試料の画素毎の偏光成分を求め、前記標準試料の画素毎の偏光成分の分布に基づく閾値を求める標準偏光成分分布解析工程と、
前記偏光成分画像解析工程により、前記被検査体として試験試料の画素毎の偏光成分を求め、前記標準偏光成分分布解析工程により求められた閾値と比較することで前記試験試料の偏光成分異常点を特定する偏光成分異常点特定工程と、
前記偏光成分異常点特定工程により特定された前記偏光成分異常点同士が近接する偏光成分異常点範囲を求め、前記偏光成分異常点範囲と前記偏光成分異常点の偏光成分との組合せパラメータにより前記試験試料の偏光成分異常点の分布をスコア化する偏光成分異常点解析工程とを有し、
前記偏光成分異常点解析工程によるスコアに基づいて偏光成分ムラを解析する、表面検査方法。 - 被検査体を内包することができ開口部を有する中空状の拡散部の内部に前記被検査体を配置し、前記拡散部の外から前記拡散部に向けて光を照射する第一の照明部により前記拡散部を外側から照射し、前記被検査体から前記開口部の開口方向に散乱される光の光軸と傾斜する角度で設けられたビームスプリッタにより前記ビームスプリッタに入射した光を分離し、前記被検査体から前記開口方向に散乱され前記ビームスプリッタに入射した光が反射する方向に設けられた拡散板により前記拡散板に入射した光を前記ビームスプリッタに反射させ前記ビームスプリッタを介して前記被検査体を前記開口部側から照射し、前記被検査体から前記開口方向に散乱され前記ビームスプリッタを透過した光を検出し像として撮像する撮像部により撮像された像を用いて、
前記撮像された像から前記被検査体の被検査範囲を特定し、前記被検査範囲の画素ごとの輝度を求める輝度画像解析手段と、
前記輝度画像解析手段により、前記被検査体として標準試料の画素毎の輝度を求め、前記標準試料の画素毎の輝度の分布に基づく閾値を求める標準輝度分布解析手段と、
前記輝度画像解析手段により、前記被検査体として試験試料の画素毎の輝度を求め、前記標準輝度分布解析手段により求められた閾値と比較することで前記試験試料の輝度異常点を特定する輝度異常点特定手段と、
前記輝度異常点特定手段により特定された前記輝度異常点同士が近接する輝度異常点範囲を求め、前記輝度異常点範囲と前記輝度異常点の輝度との組合せパラメータにより前記試験試料の輝度異常点の分布をスコア化する輝度異常点解析手段とを、コンピュータに実行させるための表面検査プログラム。 - 被検査体を内包することができ開口部を有する中空状の拡散部の内部に前記被検査体を配置し、前記拡散部の外から前記拡散部に向けて光を照射する第一の照明部により前記拡散部を外側から照射し、前記被検査体から前記開口部の開口方向に散乱される光の光軸と傾斜する角度で設けられたビームスプリッタにより前記ビームスプリッタに入射した光を分離し、前記被検査体から前記開口方向に散乱され前記ビームスプリッタに入射した光が反射する方向に設けられた拡散板により前記拡散板に入射した光を前記ビームスプリッタに反射させ前記ビームスプリッタを介して前記被検査体を前記開口部側から照射し、前記被検査体から前記開口方向に散乱され前記ビームスプリッタを透過し、前記被検査体から前記開口方向に散乱された光が前記ビームスプリッタを透過する方向に設けられ、前記ビームスプリッタと前記撮像部との間に設けられた偏光フィルタにより偏光分離した光を検出し像として撮像する撮像部により撮像された像を用いて、
前記撮像された像から前記被検査体の被検査範囲を特定し、前記被検査範囲の画素ごとの偏光成分を求める偏光成分画像解析手段と、
前記偏光成分画像解析手段により、前記被検査体として標準試料の画素毎の偏光成分を求め、前記標準試料の画素毎の偏光成分の分布に基づく閾値を求める標準偏光成分分布解析手段と、
前記偏光成分画像解析手段により、前記被検査体として試験試料の画素毎の偏光成分を求め、前記標準偏光成分分布解析手段により求められた閾値と比較することで前記試験試料の偏光成分異常点を特定する偏光成分異常点特定手段と、
前記偏光成分異常点特定手段により特定された前記偏光成分異常点同士が近接する偏光成分異常点範囲を求め、前記偏光成分異常点範囲と前記偏光成分異常点の偏光成分との組合せパラメータにより前記試験試料の偏光成分異常点の分布をスコア化する偏光成分異常点解析手段とを、コンピュータに実行させるための表面検査プログラム。 - 請求項12または13に記載の表面検査プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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