CN107796829A

CN107796829A - 检查装置

Info

Publication number: CN107796829A
Application number: CN201710701028.1A
Authority: CN
Inventors: 渡边胜博; 安保稜太
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2017-08-16
Publication date: 2018-03-13
Anticipated expiration: 2037-08-16
Also published as: JP2018036162A; JP6759869B2; CN107796829B

Abstract

本发明涉及检查装置，其目的在于提供能够以良好的精度来检查产品缺陷的检查装置。本发明的检查装置具有：光源(10)，向被检物(P)照射光(L)；投影部(30)，供照射到被检物(P)上的光(L)投影；摄像部(40)，被设置在相对于投影部(30)与光源(10)相反的一侧，用于取得被投影到投影部(30)上的光(L)，用以作为图像信息，投影部(30)扩散光(L)，用以使得光(L)的照度保持不变。

Description

检查装置

技术领域

本发明涉及检查装置。

背景技术

在镜头等透明光学元件的检查中使用如专利文献1至3等公开的检查装置。检查装置向被检物照射光，并使得该照射光投影，用以检测被检物有无瑕疵或细微的凹凸之类的缺陷。

专利文献1JP特许第4238010号公报

专利文献2JP特许第5255763号公报

专利文献1JP特开平08-297096号公报

这类检查装置为了以良好的精度来检测缺陷的形状或大小，采用如下方法，即使得投影部为半透明，用照相机等摄像装置来拍摄缺陷形成的影子的等光强度变化。

但是，如果只是单单使用半透明的投影部，则会发生光源强度分布差异造成产生光晕而使得缺陷难以辨别的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明一种检查装置，其目的在于以良好的精度来检查产品缺陷。

为了达到上述目的，本发明的检查装置具有：光源，向被检物照射光；投影部，供照射到被检物上的所述光投影；摄像部，被设置在相对于所述投影部与所述光源相反的一侧，用于取得被投影到所述投影部上的所述光，用以作为图像信息，所述投影部扩散所述光，用以使得射往所述摄像部的所述光的照度保持不变。

本发明的效果在于提供一种能够以良好的精度来检查产品缺陷的检查装置。

附图说明

图1是本实施方式涉及的检查装置构成的一例平面示意图。

图2是一例图1所示驱动部的构成的示意图。

图3是本发明比较例的示意图。

图4(a)-(c)是一例本实施方式中图像信息的观察方法的示意图。

图5(a)-(b)是一例经过图1所示透镜扩散板透射的光的路径图。

图6(a)-(c)是显示驱动部动作引起光量不均发生变化的一例示意图。

图7(a)-(b)是在使得图6(a)-(c)所示驱动部动作时产生的光量不均的一例示意图。

图8是一例作为本发明的变形例，被检物为反射体时的检查装置构成的示意图。

具体实施方式

第一实施方式

图1是一例本实施方式涉及的检查装置、即检查装置1的平面构成示意图。

检查装置1具有：光源部10，用于向检查对象物即被检物P，照射照明光即光L；以及，透镜扩散板30，用于作为投影部，供经过被检物P透射的光L投影。

检查装置1还具有：照相机40，作为摄像部，被设置在相对于透镜扩散板30与光源10相反一侧，用来取得被投影到透镜扩散板30上的光L，用以作为图像信息；以及，透镜20，被配置在被检物P和光源10之间，用于使得光L成为平行光。

检查装置1进一步具有驱动部50，用于在垂直于光轴O的方向上驱动透镜扩散板30。另外，在有必要的情况下，设定平行于光轴O的方向为Z方向，在垂直于光轴O的2个方向中，以纸面上方向为Y方向，同时垂直于Z方向和Y方向的方向为X方向。

本实施方式用激光光源作为光源部10。但是，也可以用LED、卤素光源等作为光源部10。

为了让被检物P的微小缺陷投影，优选用发光面积小的光源作为光源部10，进一步优选相对于检查装置1整体其大小可视为点光源程度的小光源。

透镜20是双凸透镜，用于偏转光源10发射的光L，使得光L平行于光轴O。

在能够确保充分光量的情况下可以省略上述透镜20。

扩散板30的表面上形成微细的透镜阵列，具有任意光扩散角度。虽然本实施方式使用透镜扩散板，但是只要是表面上随机设有微小凹凸而具有光扩散功能的扩散板即可。

透镜扩散板30用于扩散经过透射的光L，从而均化入射照相机40的光L的照度。

最优选透镜扩散板30的扩散角度为，与光轴O的交点的照度、换言之以全角表示透镜扩散板30的中心照度的半值的半峰全宽FWHM为80deg，在容易观察到缺陷等的情况下也可以在70deg～90deg的范围内适当设定。

应注意本发明不限于上述构成，只要视角大于如图5所示的稍后描述的照相机40所具有的相机镜头41的视角θ即可。

照相机40是用来拍摄从透镜扩散板30在光轴方向上的下游一方经过透镜扩散板30透射的光L，用以作为图像信息Q的摄像装置。

照相机40具有：相机镜头41，构成会聚光L的聚光光学系统；以及，摄像元件42，被配置在摄像机透镜41的焦点附近。

照相机40通过像机镜头41使得光L在摄像元件42上成像，取得图像信息Q。

如图2所示，驱动部50具有：马达51；以及，固定框架52，用于固定与马达51连接的透镜扩散板30。

驱动器部50还具有：第2导向部53，用于将固定框架52的移动方向限制在仅在Y方向上；框部54，安装在第2导向部53上；以及，第1导向部55，用于将框部54的移动方向限制在仅在X方向上。

第1导向部分55相对于光轴O不动，通过与形成在框部54上位于Z方向一侧的槽互相嵌合，支持框部54，使得框部54可以在X方向上移动，但在Y方向上不动。

在本实施方式中，框部54的中心部分为空隙，用于让透射透镜扩散板30的光L透射，例如在安装多个透镜扩散板30的情况下，框部54和固定框架52上可以分别安装透镜扩散板30。

X方向上框部54的两端端部沿着Y轴方向安装第2导向部53，支撑固定框架52可以在Y方向上移动。

第2导向部53与第1导向部55相同，通过与形成在固定框架52的Z方向一方的槽互相嵌合，来支撑固定框架52只能够沿着Y方向移动。

马达51转动后，固定框架52虽然趋于转动，但是此时由于受到支撑，固定框架52仅能够在Y方向上移动。

因此，固定框架52在Y方向上进行简谐振动。

另一方面，使固定框架52转动的作用力中的一部分借助于第2引导件53，作为使得框架54在X方向上移动的作用力发挥作用，固定框架52一边与框部54一起在X方向上简谐振动，一边在Y方向上作简谐振动地移动。

另外，此时的振动周期可以通过第1导向部分55和框部54、第2导向部53和固定框架52之间的摩擦等条件，进行各种调整。

驱动部50用于通过马达51的转动，使得透镜扩散板30在X方向和Y方向上分别独立地进行周期性运动。

驱动部50的构成不限于如上所述，只要能够用来在与光L的入射方向即Z方向正交的2个方向、即第1方向(X方向)和第2方向(Y方向)上驱动透镜扩散板30即可。

以下描述用具有上述构成的检查装置1来检查被检物P的检查方法。

从光源部10射出的光L通过透镜20成为平行于光轴O的光后，从被检物P透射。

此时，如果被检物P的一部分存在缺陷，则因光L不透射而会产生光L未到达透镜扩散板30的部分。而在没有缺陷的部分，光L当然能够透射，为此，透镜扩散板30上缺陷部分的光量少，被显示成阴影。

在此，被检物P的缺陷是指，例如在被检物P成型过程中被封闭被检物P内部的杂质/异物等的遮蔽物，或者，被检物P的变形、条纹等引起的折射率局部性变化。这些缺陷不一定以阴影显示，但是无论如何都会在透镜扩散板30中产生光量变化，换言之，光强度分布呈现偏差。这样，在本实施方式中，检查装置1用来检查被检物P中存在的缺陷所致的透镜扩散板30上光强度分布差异。因此，要求光源部10构成为难以产生光强度不均。

此外，光源部10还被要求构成为能够明确显示被检物P的缺陷所致的阴影。对于这种光源，最优选发光面积非常小，可被视为点光源的光源。为了与本实施方式比较，在此用图3所示的具备点光源60的检查装置2作为比较例进行说明。

检查装置2具有：点光源60，向被检物P照射光L'；屏幕61，供经过被检物P透射的光L'投影的投影部；以及，照相机62，被设置在比屏幕61更靠向+Z方向一方的摄像装置。

屏幕61是半透明屏幕。

通常，点光源的照度分布是以中心部分为最大值的高斯分布。

在此，如果只用半透明屏幕61作为投影部，则发散光的发散较小，所以如图4的(a)所示，将保留点光源60所具有的光强度分布不均。

而如果光强度分布如图4的(a)所示保留不均分布，则屏幕61的中心附近和周边部分之间的照度差异将变得非常大，会出现被称为光晕(halation)的现象，难以看见被检物P的缺陷。此处所说的光晕是指，点光源60中心附近的强光使得周边光量的变化变得如图中箭头指处所示那样难以发现的现象。为了解决上述问题，可以考虑将点光源60的光量降低到不会产生光晕的程度、以及改善屏幕61扩散性的方法。

然而，光量降低将直接导致难以发现被检物的缺陷，因此不考虑采用这种方法。

而改善屏幕61扩散性通常有助于减小透射性。也就是说，单单用半透明部件作为屏幕61等方法来只改善扩散性，将与降低光量方法一样，如图4的(b)所示，虽然L′光难以产生光晕，但是也会导致光量下降。本实施方式的检查装置1具有用于向被检物P照射光的光源部10、以及供经过被检物P透射的光L投影的透镜扩散板30。

检测装置1还具有照相机40，照相机40相对于透镜扩散板30被配置在与光源部10相反一侧，用于取得投影到透镜扩散板30上的光L，作为图像信息Q。

透镜扩散板30用来扩散光L，使得光L的照度保持不变。

上述构成不会导致透镜扩散板30上发生光量下降，且扩散时让照度保持不变。因此，如图4的(c)所示，不会产生光L的分布不均，能够精度良好地观察到缺陷。另外，在本实施方式中，如图5的(a)所示，透镜扩散板30的扩散角大于照相机40所具备的相机镜头41的视角θ。

在扩散角较大的情况下，如图5的(a)的示意性显示，经过透镜扩散板30中心附近透射的中心光L1扩散。同时，经过周边部分透射的光L2虽然光强度相对较弱，但因扩散而容易入射照相机40。

与图5的(b)所示的比较例相比，上述构成使得透镜扩散板30中光强度相对较弱的周边部分的光L2更多地进入相机40。也就是透镜扩散板30周边部分的明亮度有所提高。进而，上述构成中的扩散板30的扩散角比现有产品的扩散角大，因此，光强度较强的照明中心部分经过透镜扩散板30扩散，较少发生光晕。

该构成能够抑制透镜扩散板30的中心部分和周边部分之间的光强度差异，因而，经过透镜扩散板30透射的光L能够高精度检测缺陷。另外，在本实施方式中，透镜扩散板30的扩散角为透镜扩散板30的中心照度所对应的半峰全宽，为80deg。

该构成能够抑制透镜扩散板30的中心部分和周边部分之间的光强度差异，因而，透射扩散板30的光L能够高精度检测缺陷。在本实施方式中，透镜扩散板30的表面形成凹凸。

该构成能够抑制透镜扩散板30的中心部分和周边部分之间的光强度之差，因而，透射扩散板30的光L能够高精度检测缺陷。然而如上所述，使用透镜扩散板30时，表面形成微小凹凸，而当该凹凸存在偏差等时，可能被作为被检物缺陷而发生识别错误。

为了解决上述的问题，优选如本实施方式所示，用驱动部50使透镜扩散板30移动。以下进一步详述驱动部50的动作。

如已用图2所作的说明，驱动部50通过马达51的转动运动，在与光L的入射方向即Z方向正交的X方向和Y方向上驱动透镜扩散板30。

在这种情况下，振动方向只要是直线形，例如仅在X方向上往复移动，便如图6的(a)中点R所示，透镜扩散板30上的凹凸以条状残留，从而发生光量不均。

加之，在往复运动中，其端部无法避免透镜扩散板30成为停止状态，从而移动方向的端部可能产生较强的光量不均。再者如图6的(b)所示，在以透镜扩散板30的中心即光轴O为中心进行转动运动的情况下，周边部分光量不均虽然受到抑制，但中心部分不动，因而无法抑制中心部分的光量不均。对此在本实施方式中，驱动部50构成为如图6的(c)所示，使得透镜扩散板30在X方向和Y方向的2个轴向分别进行简谐振动。该构成使得透镜扩散板30实行没有恒定转动中心的周期性运动，具体实行形成利萨如图形的利萨如(LISSAJOUS)运动。上述利萨如运动是指，X方向和Y方向互相独立并以互不相同的周期分别进行的周期运动。即，当设定透镜扩散板30上特定一点为点R(x，y)时，x坐标和y坐标随时间t变化实行如下所示的公式(1)和(2)所表示的运动。在此，图6的(c)显示的利萨如运动轨迹是最典型的不具恒定转动中心的周期性运动例，但不限于这种构成。

x(t)＝A cos(ω_xt-δ_x) (1)

y(t)＝B sin(ω_yt-δ_y) (2)

图7中，(a)显示不使用驱动部50时经过透镜扩散板30透射的光的图像信息Q。类似地，(b)显示驱动部50动作时的图像信息Q。如(b)所示，透镜扩散板30的表面凹凸所引起的光量不均明显受到抑制。通过上述构成，透镜扩散板30不停地实行不具有转动中心的周期性运动，为此，透镜扩散板30的表面形成的凹凸所造成的光量不均受到抑制，能够进一步地高精度检测被检物P的缺陷。驱动部50如此使得透镜扩散板30动作时，优选其移动距离，具体为上述公式(1)和(2)中的振幅常数A、B，大于透镜扩散板30的凹凸的间距，而且大于照相机40的分辨率的2倍。

如果移动距离小于照相机40的分辨率，则像素不会反映出照相机40受到驱动部50驱动而产生的移动，只会观察到好像没有移动。

在本实施方式中，透镜扩散板30的移动距离大于所述透镜扩散板30的凹凸的间距，但是该移动距离也可以随着透镜扩散板30的扩散角而改变。

为了尽可能抑制光量不均，优选使透镜扩散板30的移动大于透镜扩散板30的凹凸的间距。

另外，照相机40的快门速度与上述公式(1)和(2)的简谐振动周期相比足够快时，移动距离变小，看上去犹如不动。

因此，优选X和Y方向上的移动的周期小于照相机40的曝光时间、即所谓的快门速度。上述驱动部50所带来的效果为，在使用透镜扩散板30时，由于透镜扩散板30的表面上形成凹凸，因此更有效地抑制光量不均，对被检物P的缺陷检测作出贡献。

然而，无关于上述构成，例如，即便是如同以往使用半透明屏幕61，其对抑制表面凹凸造成的光量不均具有效果也是不言而喻的。如上所述，本实施方式的驱动部50使得透镜扩散板30移动大于光L扩散的距离，且大于照相机40的分辨率的两倍。

该构成能够抑制透镜扩散板30的表面形成的凹凸所造成的光量不均，更加高精度地检测被检物的缺陷。本实施方式的驱动部50驱动透镜扩散板30，使得透镜扩散板30分别在X轴向和Y轴向上周期性转动，实行利萨如运动，利萨如运动的周期小于照相机40的曝光时间。

该构成能够抑制透镜扩散板30的表面形成的凹凸所造成的光量不均，更加高精度地检测被检物的缺陷。上述的实施方式仅描述了光L透射被检物P时的检查装置1的构成，除此之外，也可以形成为例如反射镜等那样，被检物P反射光L。

上述构成如图8所示，被检物P反射的光L透过透镜扩散板30到达照相机40，照相机40相对于透镜扩散板30被设置在与光源10相反一方。

上述设置让检查装置1能够检测反射光L的被检物P的缺陷。

在本变形例中，对于与已经描述了的实施方式相同的结构，标注相同的附图标记，并适当省略其描述。以上描述了最佳实施方式，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离权利要求书所记载的范围的条件下，允许对上述的实施方式施加各种变形及置换。

例如，可使得透镜扩散板的凹凸十分小，不产生因凹凸导致的光量不均，或者即使产生光量不均，其发生光量不均也仅限于摄像装置无法检测到的程度，在这种情况下，可以省略驱动器。

另外，也可以不使用透镜扩散板作为投影部，而是使用半透明屏幕，通过驱动部驱动投影部的构成，来抑制光量不均。

Claims

1.一种检查装置，其中具备：

光源，用于向被检物照射光；

投影部，供照射到被检物上的所述光投影；

摄像部，被设置在相对于所述投影部与所述光源相反一侧，用于取得被投影到所述投影部上的所述光，用以作为图像信息，

所述投影部扩散所述光，用以使得该光的照度保持不变。

2.根据权利要求1所述检查装置，其特征在于，所述投影部的扩散角大于所述摄像部所具有的镜头的视角。

3.根据权利要求1或2所述的检查装置，其特征在于，所述投影部的扩散角是该投影部的中心照度的半值所对应的半峰全宽，其范围为70至90deg。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的检查装置，其特征在于，所述投影部是表面形成凹凸的透镜扩散板。

5.根据权利要求4所述的检查装置，其特征在于，具有驱动部，该驱动部用于在垂直于所述光的入射方向的第一方向、以及同时垂直于所述第一方向和所述入射方向的第二方向上驱动所述投影部。

6.根据权利要求5所述的检查装置，其特征在于，所述驱动部使得所述投影部移动的距离大于所述凹凸的间距，且大于所述摄像部的分辨率的两倍。

7.根据权利要求6所述的检查装置，其特征在于，所述驱动部驱动所述投影部，使得该投影部实行利萨如运动，即分别在所述第一方向和所述第二方向上周期性转动，该利萨如运动的周期小于所述摄像部的曝光时间。