JP3009659B1

JP3009659B1 - 傷検査用光源及び傷検査用光源ユニット

Info

Publication number: JP3009659B1
Application number: JP35029398A
Authority: JP
Inventors: 了小林
Original assignee: 株式会社日本マクシス
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1998-12-09
Publication date: 2000-02-14
Anticipated expiration: 2018-12-09
Also published as: JP2000171401A

Abstract

【要約】【課題】被検査物の側面全周方向から照明することが
でき、被検査物を載置する方向に拘わらず、適正な検査
が行えるようにする。【解決手段】水平で透明な載置台２上に水晶ブランク
１を載置する。環状に発光ダイオード２０Ａを配列して
構成した下方光源２０より、出射光を斜め下方から載置
台２を透過させて水晶ブランク１に集中させる。同時
に、環状に発光ダイオード２１Ａを配列して構成した側
方光源２１より、出射光を水平方向から中心位置にある
水晶ブランク１に集中させる。そして、垂直上方から水
晶ブランク１をＣＣＤカメラ１３で撮像し、その画像に
より傷の有無を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に水晶基板など
の被検査物の傷検査に用いられる傷検査用光源及びその
ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】水晶振動子は水晶ブランクから形成する
が、水晶ブランクにわずかな傷があっても、水晶振動子
は不良品となってしまうので、水晶ブランクの傷検査は
非常に重要である。

【０００３】これまで水晶ブランクの傷は人間が目視検
査していたが、目視に頼っていたため、数十μｍ以下の
傷（欠陥）を検出することは非常に難しかった。また、
作業が長時間継続して行われるため、作業者の疲労も激
しく、その結果、安定した検査結果を得ることができ
ず、２人、３人で重複して検査を行うという状態であっ
た。このため、画像処理による傷検査装置が要請されて
いた。

【０００４】画像処理による従来の傷検査装置として
は、例えば特開平７−１０３９０５号公報に記載された
ものがある。

【０００５】これは、図９に示すように、互いに９０°
異なった位置に光源６１〜６３を配置して３方向から水
晶ブランクなどの被検査物６０に光を照射するととも
に、各光源の間にＣＣＤカメラ６４、６５を配置する。
これらのＣＣＤカメラ６４、６５及び光源６１〜６３は
被検査物６０の水平面に対して４５°の角度をもった位
置に配置する。傷を検査するにはカメラ二台中の一台と
このカメラ両側の光源二台中の一台を同時にオンとし、
他はオフとする。このオン、オフの組合わせを４通り行
って、４つの画像をカメラ６４、６５で撮像して３６０
°の検出範囲をカバーする。各画像に対して画像入力手
段６６に記憶し、これら全ての画像信号それぞれについ
て特徴抽出手段６７、良否の判定手段６８を介して判定
を行い、亀裂方向に依存しない傷等の欠陥を検出する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来技術には、次のような問題点があった。

【０００７】複数台の光源やカメラを使って斜め方向
から照射、撮像するため、ピント合せや、光の条件設定
を全ての像に対して同一水準とすることができず、正確
な検出ができない。

【０００８】カメラを斜め方向に設置するため、像が
楕円形となり、正確な寸法、計測ができない。正確に寸
法、計測するためには、複雑な補正処理が必要となる。

【０００９】カメラと光源を切替えるため、その制御
が複雑となってしまう。また、１個の被検査物を検査す
るのに、多数の画像が必要となり、検出のアルゴリズム
も複雑となり、画像処理速度を速くすることができな
い。

【００１０】カメラ及び光源ともに水平面に対して４
５°の角度をもった位置に配置しているので、被検査物
を置く載置台の下地模様が入力されるおそれがある。載
置台の下地模様が入力されると、傷や欠陥の像に対する
ＳＮ比が悪くなり、検出が困難になる。

【００１１】そこで、これらの問題点を解決するため
に、水晶ブランクなどの被検査物の側面全周方向から被
検査物面に対して±３０°の範囲内の照射角度で散乱光
を照射し、被検査物の真上から撮像する傷検査装置が検
討されている。

【００１２】これによれば、真上から撮像する被検査物
の側面全周方向から暗視野照明し、しかもその照明光が
散乱光となっているので、傷またはエッジで反射される
反射光が強調され、傷またはエッジのみが撮像画像上に
明瞭に浮かび上がる。被測定物の表・裏面から３０°よ
りも大きな照射角度では照射しないので、被検査物を単
に通過したり表面で反射してしまうような光は撮像され
ず、そのため被検査物の全体像は影となり写らない。撮
像される光は被検査物に存在する傷か、被検査物の側面
（エッジ）によって反射される反射光のみとなる。この
反射光を画像処理することにより、傷を容易に検査する
ことができる。

【００１３】しかし、この傷検査装置を実現しようとし
た場合、それに使用するのに有効な光源が従来では見当
たらなかった。

【００１４】本発明の目的は、上述した傷検査装置に使
用するのに有効な傷検査用光源及びそのユニットを提供
することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の傷検査用光源
は、水平で透明な載置台上に載置された被検査物の側面
全周方向から被検査物に対して散乱光を照射する光源で
あって、載置台の中央部の斜め下側に位置させて多数の
発光ダイオードを環状に列設し、それにより、これら各
発光ダイオードの出射光を斜め下方から載置台を透過さ
せて被検査物に集中させる下方光源と、載置台の水平方
向周囲に多数の発光ダイオードを環状に列設し、それに
より、これら各発光ダイオードの出射光を水平方向から
載置台上の被検査物に集中させる側方光源とを備えたも
のである。ここで、発光ダイオードは、集光型、拡散型
のいずれを用いてもよい。

【００１６】この光源によれば、斜め下方全周及び側方
全周から載置台上の被検査物に照明光を当てることがで
きるので、上方から被検査物を見た場合に、暗視野条件
で観察することができる。特に発光ダイオードからの散
乱光が被検査物に均等に照射されるので、被検査物内の
傷またはエッジで反射される反射光が強調され、傷また
はエッジのみが、上方から見た画像上に明瞭に浮かび上
がる。

【００１７】また、この光源では、下方光源と側方光源
を配置し、しかも各光源を発光ダイオードで構成してい
るので、光源からの発熱の影響を小さくし且つ耐久性を
保ちながら、被検査物に対する照射光量を十分に大きく
確保することができて、高い傷検査精度を維持すること
ができる。さらに発光ダイオードで構成したので蛍光灯
と異なり調光ができる。

【００１８】また、下方光源と側方光源による全周照明
であるから、被検査物を載置する方向に拘わらず、同じ
条件で、種々の形状の被検査物全体を均等に光で包み込
むように照明することができる。つまり、形状によって
は照明に対する被検査物の方向性が問題となる場合（多
角形状の被検査物の場合等）があるが、全周を同じ条件
で照明できることから、方向性を気にせずに、載置台上
に被検査物を載置することができ、載置台に対する被検
査物の搬入設置の容易化を図ることができる。また、こ
の光源の場合、載置台の水平方向周囲に多数の発光ダイ
オードを環状に列設したので、載置台の上方空間を被検
査物の搬入・搬出空間として空けておくことができるこ
とから、被検査物の搬入・搬出の容易化を図ることがで
きる。

【００１９】本発明は、さらに前記載置台に載置される
被検査物に対して上下方向に±３０°の照射角度の範囲
内で拡散された散乱光を被検査物の周方向から被検査物
に集中させるように構成したものである。この本発明の
傷検査用光源を備えた傷検査装置を構成するには、さら
に被検査物に対して垂直上方から被検査物を撮像する撮
像手段を備えて、被検査物（例えば水晶基板）に光を照
射して撮像した被検査物の画像信号に基づいて傷の検査
を行うようにする。被検査物が水晶基板である場合を例
にとって説明する。

【００２０】この発明では、水晶基板の基板面に垂直な
方向から水晶基板を撮像する撮像手段に対して、水晶基
板の水平な基板面に対して上下方向に±３０°の照射角
度の範囲内で拡散された散乱光を水晶基板の側方及び斜
め下方全周から光源で暗視野照明している。このため、
水晶基板を単に通過したり、基板面で反射してしまうよ
うな光は撮像手段には達せず、水晶基板の全体像は写ら
ない。撮像手段に達する光は、水晶基板に存在する傷か
水晶基板の側面（エッジ）によって反射される反射光な
いし散乱光のみとなる。光は水晶基板の全周方向から且
つ基板面に対して上下方向に±３０°の照射角度の範囲
内で照射され、しかもその光は拡散された散乱光ないし
拡散光となっているので、傷またはエッジで反射される
反射光は強調され、傷またはエッジのみが画像上に明瞭
に浮かび上がる。この画像を処理することにより、傷を
容易に検出することができる。

【００２１】特にこの発明では、傷検査用光源として、
下方光源と側方光源とを備えたものを使用しているの
で、被検査物の形状や載置時の方向性によらず、必要な
方向から十分な光量で被検査物をむらなく照明すること
ができ、傷検査精度を高めることができる。

【００２２】また、この発明において、前記載置台の平
坦な載置面に溝、孔等の凹部を形成すると、載置台上に
載せた水晶基板が滑動を生じる均一厚さの空気層が水晶
基板下面全体に形成されることがなくなるため、水晶基
板を滑動させることなく、載置面上の所定位置に設置す
ることができるようになる。

【００２３】即ち、一部の水晶基板及び載置台はともに
鏡面仕上げされるため、載置時に水晶基板と載置台との
間にほぼ単一厚の空気層が形成され、水晶基板が載置台
上を滑動したり、載置後に空気層が排除されて載置台に
水晶基板が密着する現象が起こりやすい。このため、自
動化装置の搬送ロボットアームで搬送してきた水晶基板
を載置台に載置する時に水晶基板が載置台上を滑ったり
して、載置位置が一定せず不安定になり、精密測定に支
障が起こりやすくなる。また、載置後は水晶基板が載置
台と密着してしまって、検査後の搬送ロボットアームに
よるピックアップがうまくいかないことがあり、検査の
高速化、自動化の障害となりやすくなる。

【００２４】しかし、載置台の平坦な載置面に溝、孔等
の凹部を設けることにより、上記のように水晶基板の下
面全体に均一厚さの空気層ができなくなるため、水晶基
板を滑動させることなく、載置面上の所定位置に設置す
ることができるようになる。また、載置後も水晶基板と
載置台の凹部との間に空気層が確保されるので、水晶基
板が載置台に密着（付着）することがなくなり、処理後
に、搬送機構等によって水晶基板をピックアップする際
に、水晶基板を載置台から容易に離脱できるようにな
る。更に、水晶基板を平坦な載置面で支持するので、載
置面が水晶基板との接触によって傷つけられることも少
なくなる。

【００２５】なお、載置面の凹部は、鏡面等に平坦に研
磨された載置面に、研磨加工やエッチングによって、
溝、孔、くぼみ等を形成すればよい。載置面に対する凹
部の大きさ、レイアウトや凹部の深さなどは、水晶基板
が滑動や密着を生じない範囲内で、水晶基板の寸法等に
応じて設定すればよい。ここで、水晶基板には、水晶振
動子やフィルタ用の水晶ブランクの他に、ビデオカメラ
やＤＶＤ用の水晶レンズなどが含まれる。

【００２６】また、上記発明において、載置台の素材と
してサファイアを用いると、サファイアは水晶よりも硬
いので、水晶基板によって傷つけられず、安定した検査
等を長期間にわたって実施できるようになる。

【００２７】また、載置台の平坦な載置面と凹部との境
界部は滑らかなカーブを描くように接続形成するのがよ
い。載置面と凹部との境界部（エッジ部）がシャープな
エッジであると、光学測定等においてエッジ部で反射を
起こしたり、水晶基板を傷つけるなどの不具合が生じる
からである。

【００２８】また、水晶基板に照射される光にむらが生
じると安定した測定ができないおそれがあるので、光源
として環状に列設した発光ダイオードの周囲や、下方光
源と側方光源との間の空きスペースに、ミラーなどの反
射板を設置してもよい。そうすれば、水晶基板（被検査
物）に対して一層均一な光を照射できるようになると共
に、光源の他に拡散板を用いなくても済むようになる。

【００２９】また、載置台の載置面に静電対策として金
属薄膜層を形成し、金属薄膜層の導電性を利用して、水
晶基板と載置台間の静電気の発生を防止し、静電吸着し
ないようにすることが特に好ましい。その場合、下方光
源の光を透過するように、金属薄膜層の厚さを極めて薄
くして、所定の光透過性を確保する必要がある。金属薄
膜層の金属材料としては、チタンやクロム等が理想的で
あるが、載置台をサファイアで構成する場合は、クロム
がサファイアとの結合性の点で理想的である。金属薄膜
層は、メッキで形成してもよいし、蒸着で形成してもよ
い。なお、金属薄膜層は、上述のように載置台の載置面
に凹部を形成したものの場合、当然凹部の内面にも形成
されることになり、これにより凹部内へのゴミ等の付着
を防止することもできる。

【００３０】また、上述した傷検査用光源を導電性のハ
ウジングに組み込み、載置台の載置面に形成した金属薄
膜層を接地できるようにした傷検査用光源ユニットとし
て構成することが、メンテナンスと信頼性上から好まし
い。ここで導電性のハウジングとは、静電対策を施して
絶縁抵抗を小さくしたハウジングのことである。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。

【００３２】図１は本発明に係る水晶基板の傷検査装置
を、水晶振動子用の水晶ブランクの傷検査装置に適用し
た一実施形態を示す概略構成図である。

【００３３】図１において、１は鏡面仕上された短冊状
の水晶ブランク（水晶基板、被検査物）である。これ
は、通常、大きさが１×３ｍｍ〜３×１０ｍｍで、厚さ
が３０μｍ〜５００μｍ程度のものである。水晶ブラン
ク１の形状は、短冊形や矩形に限らず、直径４〜８ｍｍ
程度の円形その他の形状のものもある。

【００３４】水晶ブランク１は透明な載置台２の上面
（載置面）に水平に載置される。載置台２の下側には、
載置台２の中央（撮像ポイント）に載置された水晶ブラ
ンク１の斜め下方に位置するように、環状の下方光源２
０が配置されている。また、載置台２の上側には、載置
台２上の水晶ブランク１の側部を取り囲むように、環状
の側方光源２１が配置されている。被検査物である水晶
ブランク１を照明するための光源は、これら下方光源２
０と側方光源２１とから構成されている。

【００３５】図２は下方光源２０及び側方光源２１から
なる光源を備えたステージ装置の具体例を示す側面図で
あり、図３、図４、図５は、それぞれ図２のＩＩＩ−Ｉ
ＩＩ線矢視図、ＩＶ−ＩＶ線矢視図、Ｖ−Ｖ線矢視図で
ある。

【００３６】下方光源２０は、載置台２の中央部の斜め
下側に位置させて多数の発光ダイオード２０Ａを環状に
列設し、それにより、これら各発光ダイオード２０Ａの
出射光を、斜め下方から載置台２を透過させて水晶ブラ
ンク１に集中させるようにしたものである。また、側方
光源２１は、載置台２の水平方向周囲に多数の発光ダイ
オード２１Ａを環状に列設し、それにより、これら各発
光ダイオード２１Ａの出射光を、水平方向から載置台２
上の水晶ブランク１に集中させるようにしたものであ
る。

【００３７】載置台２はステージユニット２５に設けら
れ、光源のうちの下方光源２０は本体ユニット２７に設
けられ、側方光源２１は上部ユニット２８に設けられて
いる。そして、これら本体ユニット２７、ステージユニ
ット２５、上部ユニット２８をこの順に上に重ねて組み
合わせることで、光源付のステージ装置２９が構成され
ている。

【００３８】なお、下方光源２０を構成している発光ダ
イオード２０Ａは、図２及び図５に示すように、八角錐
体状の取付体２２の各傾斜面に取り付けられている。理
想円に近づけるために取付体２２の角数を八角とした
が、可能であればさらに増やすことが好ましい。これら
の発光ダイオード２０Ａからの光は、水晶ブランク１の
基板面に対して上下方向に０°〜−３０°の範囲内の照
射角度θで、載置台２を通して水晶ブランク１の側面全
周方向から照射されるようになっている。照射角度θは
水晶ブランク１の表面側をプラス、裏面側をマイナスと
している。

【００３９】また、側方光源２１を構成している発光ダ
イオード２１Ａは、図３に示すように、出射方向をリン
グの中心に向けて取り付けられている。これらの発光ダ
イオード２１Ａからの光は、水晶ブランク１の側面全周
方向から水平に照射されるようになっている。

【００４０】また、載置台２と下方光源２０間の空きス
ペースには、図４に示すように、八角筒状の反射ミラー
２６が配設されている。この反射ミラー２６はステージ
ユニット２５に取り付けられている。

【００４１】ここで使用する発光ダイオード２０Ａ、２
１Ａは、高輝度のものがよく、赤色光〜赤外光を発光す
る発光ダイオードであるのがよい。載置台２の下側と側
方に光源（下方光源２０と側方光源２１）を配置したの
は、水晶ブランク１を移動する際に、障害物が上側に来
ないようにして、検査工程の自動化、量産化に対応させ
るためである。

【００４２】図６に示すように、上述した光源付のステ
ージ装置２９は、導電性のハウジング４１に組み込まれ
て、傷検査装置に対して容易に着脱できる傷検査用光源
ユニット４２として構成される。ハウジング４１は例え
ば導電性のプラスチックで構成され、載置台２の載置面
３に形成した後述する静電除去用の金属薄膜層を接地で
きるようにしてある。

【００４３】図１に戻って、載置台２の上方には、水晶
ブランク１の表面に対して撮像方向が垂直な真上位置に
撮像手段１１が配置されている。撮像手段１１には、例
えばＣＣＤカメラ１３及び水晶ブランク１からの光をＣ
ＣＤカメラ１３のＣＣＤ面上に結像するレンズ系１２を
用いて、水晶ブランク１付近のみを視野に納めるように
設定する。このようにすると、下方光源２０から水晶ブ
ランク１に斜めに入射した光がそのまま直接レンズ系１
２に入ることがなく、暗視野の状態となる。

【００４４】ＣＣＤカメラ１３によって撮像された画像
信号は、画像処理装置１４に入力される。画像処理装置
１４は、入力された画像信号から水晶ブランク１に存在
する傷の特徴を抽出する特徴抽出部と、抽出した信号に
基づいて傷の存在を判定する判定部とを有している。撮
像手段１１は水晶ブランク付近のみを視野に納めるた
め、画像処理装置１４では、視野の明度変化を高速に画
像処理して傷を検出できる。

【００４５】水晶ブランク１は、バキュームチャック１
６で吸着されて搬送ロボットアーム１５によって載置台
２へと搬入され、傷検査後、再度バキュームチャック１
６で吸着されて搬送ロボットアーム１５によって搬出さ
れるようになっている。

【００４６】次に載置台２の構成について述べる。

【００４７】載置台２はサファイアからなり、鏡面仕上
された載置台２の載置面３には、図７に示すように、水
晶ブランク１の滑動及び密着を回避するための凹部とし
て、溝４が形成されている。溝４は、載置台２の一辺に
平行に等間隔に多数形成されるとともに、隣接する他の
一辺にも平行に等間隔に多数形成されて格子状に形成さ
れている。具体的には、大きさ２０×２０ｍｍ、厚さ１
ｍｍの載置台２に対し、図７（ｂ）のＡ部拡大断面図で
ある図７（ｃ）に示すように、溝幅０．５ｍｍ、深さ５
〜１０μｍの溝４を１ｍｍの間隔で、研磨加工によって
格子状に作成してある。

【００４８】また、図７（ｃ）のＢ部拡大断面図である
図７（ｄ）に示すように、載置面３と溝４とのエッジ部
（境界部）５は、滑らかに丸みを持たせており、傷検査
時に光学的に反射がないようにしている。

【００４９】サファイアの載置台２としたのは、水晶よ
りも硬質なサファイアを用いることで、水晶ブランク１
によって傷付けられないようにするためである。しかし
ながら、水晶ブランク１を鏡面仕上げの載置面３上に載
置する構成となっているので、載置台２の材料として
は、サファイアに限らず、ソーダガラス，石英ガラス等
の通常のガラスを用いても、傷付けられにくい。また載
置台２にダイヤモンドや検査光に対して透明なセラミッ
クスを採用してもよい。

【００５０】載置台２の溝４は、一方向に互いに平行に
形成されているので、溝４の方向にエアー等を吹き付け
れば、溝４に入り込んだごみ等を簡単に取り除くことが
できる。なお、上記実施形態では、溝４を互いに平行に
形成したが、溝を交差させ、例えば格子状に形成しても
よい。あるいは、凹部として、溝以外に、円形等の孔を
載置面に適宜配置で形成するようにしてもよい。

【００５１】また、載置台２の載置面３の表面には、静
電対策として透光性（５０％以上）を有する程度の厚み
（例えば１００〜２００オングストローム程度の厚み）
のクロム薄膜層（図示省略）が形成されている。これ
は、アースされたクロム薄膜層の導電性を利用して、水
晶ブランク１と載置台２間の静電気の発生を防止するた
めである。クロム以外の金属、例えばチタン等の耐摩耗
性のある金属を使用して薄膜を形成してもよいが、サフ
ァイアとの結合性を考えると、クロムが一番望ましい。
薄膜層の形成は、メッキで行ってもよいし、蒸着で行っ
てもよい。なお、クロム薄膜層は、載置面３に溝４の内
面にも当然形成されており、これにより、溝４内へのゴ
ミ等の付着を防止することもできる。クロム薄膜層の接
地は前述したようにハウジング４１を介して行われる。

【００５２】さて、上記のような構成において、バキュ
ームチャック１６に吸着されて搬送ロボットアーム１５
によって載置台２に搬送されてきた水晶ブランク１は、
載置台２の所定位置に載置される。このとき載置台２の
載置面３には、多数の溝４が形成されているため、水晶
ブランク１が載置台２上を滑ったりすることはなく、定
位置に正確に載置されるので、傷の精密測定が可能とな
る。また、載置台２の表面には静電除去用のクロム薄膜
層が形成されているので、搬送ロボットアーム１５によ
って載置台２へと搬入された水晶ブランク１が、載置台
２に静電吸着することがなくなり、検査後の搬送ロボッ
トアームによる搬送が円滑に行え、静電気が検査の高速
化、自動化の障害となることがない。

【００５３】載置台２の下側の下方光源２０及び上側の
側方光源２１から水晶ブランク１に向けて拡散された散
乱光を照射すると、散乱光によって水晶ブランク１の側
面全周が十分な光量で包み込まれるようになる。この場
合、水晶ブランク１の真上または真下方向から光を照射
してはならない。真上ないし真下から照射すると、透過
光または反射光により水晶ブランク１の像がＣＣＤカメ
ラ１３に映ってしまうからである。また、水晶ブランク
１を支持する載置台２の下地模様が鮮明に写ってしま
い、水晶ブランク１に存在する傷（欠陥部）との判別が
困難となるからである。

【００５４】図８に示すように、水晶ブランク１に側面
全周から光３２を照射すると、水晶ブランク１の傷（な
いし欠陥部）３１やエッジ加工部における反射光エネル
ギーが大きくなる。水晶ブランク１の周囲から照射され
る光の方向は、散乱により水平方向においては全方向に
なるが、水晶ブランク１に傷が無ければ、光路が遮られ
ないので、散乱光は透過光となって通過してしまう。こ
れに対してエッジや傷３１があると、そこに光が当た
り、反射光３３になって強調される。

【００５５】散乱光３２が傷３１に当たると反射して水
晶ブランク１の表面に傷が現れる。傷３１に対し全方位
から光３２が照射されるので、傷３１の反射光のエネル
ギーが強調され、水晶ブランク１の上方から見ると、傷
３１が鮮明に浮かんで見えるようになる。水晶の傷は、
あらゆる方向性をもっているので、一方向の光を照射し
た場合には、光に平行な傷は反射が起きず検出が困難で
あり、また例えば三方向の光を照射した場合であって
も、ＳＮ比が悪いため、傷を精度よく検出することは困
難である。しかし、本実施の形態のように傷３１に対し
て全周から、しかも拡散された光を斜め下側及び側方か
ら集中的に当てて光の相乗効果を利用することでＳＮ比
を格段と改善でき、小さな傷に対しても精度よく検出す
ることが可能になる。特に、人間の目では検出困難な傷
（１０〜２０μｍ以下）でも、相対的に光量を強くする
ことで、検出が可能となる。

【００５６】また、一度に水晶ブランク１全体を視野に
して撮像し、画像処理することができるので、小さな傷
（１０μｍ以下）に対しても高速に検出することができ
る。例えば、５１２×５１２の画像として処理した場合
でも、２００ｍｓ以内の速度で検出可能であり、これは
１枚の水晶ブランクの中に傷が何個あっても同じであ
る。また、１０〜２０μｍ以下の小さい傷でも、光エネ
ルギーが大きく、安定して検出できるので、画像処理に
て自動化することが容易になる。

【００５７】また、水晶ブランクの周面のエッジ加工精
度が粗雑であればエッジ部での光の反射が大きくなる
が、逆に精度がよければ反射が小さくなるため、本実施
形態の傷検査装置を水晶ブランクの加工精度の検査にも
応用することができる。また、エッジ加工面での反射を
利用すれば、水晶ブランクの形状や寸法測定にも応用す
ることができる。

【００５８】水晶ブランクの表面に対する光の照射角度
は＋３０°〜−３０°の範囲が好ましい。この範囲とす
る理由は、照射角度が±３０°まではＳＮ比が大きく傷
３１を明瞭に判別できるが、それを越えると載置台の下
地模様が多く現れるようになるため判別が困難になり、
例えば±４５°では傷３１の画像は完全に下地模様に吸
収されて傷３１を検出できなくなるからである。

【００５９】傷検査の終了した水晶ブランク１は、再び
バキュームチャック１６に吸着されて搬送ロボットアー
ム１５により次工程に搬送される。この際、載置台２の
載置面３に溝４が形成されているので、水晶ブランク１
が載置台２に密着して離脱しなくなるということがな
く、円滑にピックアップでき、スムーズな搬送が行なえ
る。

【００６０】以上述べたように本実施の形態では、光源
として下方光源２０と側方光源２１による全周照明を用
いるので、水晶ブランク１を載置する方向に拘わらず、
同じ条件で、水晶ブランク１全体を均等に光で包み込む
ように照明することができる。従って、水晶ブランク１
の形状、大きさ、載置の方向性を気にせずに、載置台２
上に水晶ブランク１を載置することで、適正な検査を実
施することができる。

【００６１】また、載置台２の載置面３に多数の溝４を
設けたので、水晶ブランク１との間に滑動を誘起する空
気層が形成されることがなく、水晶ブランク１が載置台
２上を滑ることがなくなる。このため、搬送ロボットア
ームを下降して吸着を解除するだけで、載置台２上の定
位置に水晶ブランク１を載置でき、正確な傷検査を行な
える。また、静電気除去に加え、空気層が完全に追い出
されて水晶ブランク１が載置台２に密着するということ
もない。従って、検査後のピックアップに失敗すること
がなくなって、バキュームチャックによるハンドリング
を高速で行うことができる。

【００６２】なお、一般に、水晶ブランクは研磨により
段階的に透明度を上げていく。２０００〜４０００番ぐ
らいの研磨粒子で研磨されて少し表面が曇り状態のとき
は、傷がより浮びやすくなるように、光源（下方光源２
０及び側方光源２１）からの光量をやや減少し、研磨粒
子が４０００以上の透明仕上げの状態では、逆に光を強
くして傷を強調するのがよい。このため、下方光源２０
及び側方光源２１の発光ダイオード２０Ａ、２１Ａの光
量は、図示しない調光ツマミによって調節できるように
するのがよい。

【００６３】

【発明の効果】以上要するに、本発明によれば、下方光
源と側方光源による全周照明を実施することができるの
で、被検査物を載置する方向に拘わらず、同じ条件で、
種々の形状の被検査物を光で包み込むように照明するこ
とができる。従って、適正で精度の良い傷検査の実施が
可能となる。また、下方光源と側方光源を配置するだけ
で、載置台の上方空間を空けておくことができるので、
その上方空間を利用して容易に被検査物の搬入・搬出を
行うことができる。また、空気層や静電気を有効に除去
できるので、一層自動化を促進できる。さらに光源のユ
ニット化によりメンテナンスが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る傷検査装置の一実施形態を示す概
略構成図である。

【図２】図１の下方光源２０と側方光源２１からなる光
源を備えたステージ装置の要部側断面図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ矢視図である。

【図５】図２のＶ−Ｖ矢視図である。

【図６】実施形態の傷検査用光源ユニットの外観図であ
る。

【図７】図１の載置台を示すものであり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ部拡大断面
図、（ｄ）は（ｃ）のＢ部拡大断面図である。

【図８】水晶ブランクの側面全周に向けて光を照射した
ときに傷が浮び上がる原理を示したものであり、（ａ）
は平面図、（ｂ）は側面図である。

【図９】従来の透明基板の傷検査装置の概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１水晶ブランク（水晶基板、被検査物）２載置台３載置面４溝（凹部）１１撮像手段１４画像処理装置１５搬送ロボットアーム２０下方光源２１側方光源２０Ａ，２０Ｂ発光ダイオード４１ハウジング４２傷検査用光源ユニット

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水平で透明な載置台上に載置された被検査
物の側面全周方向から被検査物に対して散乱光を照射す
る傷検査用光源であって、前記載置台の中央部の斜め下側に位置させて多数の発光
ダイオードを環状に列設し、それにより、これら各発光
ダイオードの出射光を斜め下方から載置台を透過させて
被検査物に集中させる下方光源と、前記載置台の水平方向周囲に多数の発光ダイオードを環
状に列設し、それにより、これら各発光ダイオードの出
射光を水平方向から載置台上の被検査物に集中させる側
方光源とを備えたことを特徴とする傷検査用光源。
【請求項２】前記載置台に載置される被検査物に対して
上下方向に±３０°の照射角度の範囲内で拡散された散
乱光を被検査物の周方向から被検査物に集中させるよう
に構成した請求項１に記載の傷検査用光源。
【請求項３】前記載置台の平坦な載置面に溝、孔等の凹
部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の
傷検査用光源。
【請求項４】前記載置台がサファイアで構成されている
ことを特徴とする請求項２または３に記載の傷検査用光
源。
【請求項５】前記載置台の載置面に光を透過する金属薄
膜層が形成されていることを特徴とする請求項２ないし
４のいずれかに記載の傷検査用光源。
【請求項６】前記金属薄膜層がクロムの薄膜層であるこ
とを特徴とする請求項５に記載の傷検査用光源。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の傷検査用
光源を、導電性のハウジングに組み込み、前記載置台の
載置面に形成した金属薄膜層を接地可能にした傷検査用
光源ユニット。