JP2005337856A - Visual inspection apparatus and visual inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検査物の表面形状を検査する装置および方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for inspecting the surface shape of an object to be inspected.
被検査物の表面形状を検査する方法として、レーザー変位計による三角計測法やスリット光による光切断法などを用いた検査方法が知られている。特許文献1には、レーザビームを被検査物に照射して、その照射したレーザビームのスポット像を光学的に検出し、その結像位置からスポット像の高さを得るようにした三角計測式レーザー変位計が記載されている。
As a method for inspecting the surface shape of an object to be inspected, an inspection method using a triangular measurement method using a laser displacement meter, a light cutting method using slit light, or the like is known.
しかしながら、上述したような三角計測式レーザー変位計や光切断法を用いた従来の検査手法には、以下のような問題がある。 However, the conventional inspection method using the above-described triangulation laser displacement meter or light cutting method has the following problems.
三角計測式レーザー変位計を用いた検査手法においては、高精度で位置検査ができ、その検査の応答時間も速いという利点があるものの、レーザービームスポット光が当たっている一点でしか検査することができないため、通常は、スポット位置を走査して断面形状を検査するようになっている。このため、検査時間が非常に長くなってしまい、検査効率上、実際の検査装置として使用することは困難であった。 The inspection method using the triangulation laser displacement meter has the advantage that the position inspection can be performed with high accuracy and the response time of the inspection is fast, but it can be inspected only at the point where the laser beam spot is hit. Since this is not possible, the spot shape is usually inspected by scanning the spot position. For this reason, the inspection time becomes very long, and it is difficult to use it as an actual inspection apparatus in terms of inspection efficiency.
また、特許文献2には、被検査物に対してスリット光を照射し、その散乱光を撮像装置で検出することで表面形状を検査する光切断法が記載されている。一例として、そのような光切断法を用いる外観検査装置の概略構成を図6に示す。
Further,
図6を参照すると、外観検査装置は、被検査物112が固定される検査ステージ111と、被検査物112に対してスリット光を照射する投影装置115と、被検査物112からの散乱光がレンズ114を介して撮像面に結像される撮像装置113と、これら撮像装置113および投影装置115を制御するとともに、撮像装置113の出力から被検査物112の測定部位の奥行きを演算する処理装置117とを有する。
Referring to FIG. 6, the appearance inspection apparatus includes an inspection stage 111 on which the
投影装置115からのスリット光が、被検査物112の表面に対してある角度で照射されてその表面にレーザー光切断線が形成される。このレーザー光切断線が形成された部位からの散乱光が撮像装置113にて検出される。撮像装置113の撮像面に結像されるスリット散乱光の像は、被検査物112の表面の凹凸に対応する。撮像装置113から出力される輝度信号から、撮像面に結像されるスリット散乱光の輝度の中心を求めてこれを測定部位の像と見なす。基線長(投影装置115から撮像装置113までの距離)と、切断角(スリット光と撮像装置113の光軸とのなす角度)と、撮像装置113の光軸と測定面とのなす角度とを用いて三角測量法の原理により測定点の奥行きに関する情報を得る。
The slit light from the projection device 115 is irradiated at a certain angle with respect to the surface of the
光切断法を用いた検査手法においては、ライン状のレーザー光で被検査物の表面を走査するので、上記三角計測式レーザー変位計を用いた検査手法に比べて、検査時間が短い。しかし、この手法の場合には、検査精度が低いという問題がある。以下に、その問題を具体的に説明する。 In the inspection method using the light cutting method, the surface of the object to be inspected is scanned with a line-shaped laser beam, so that the inspection time is shorter than that in the inspection method using the triangulation laser displacement meter. However, this method has a problem that inspection accuracy is low. The problem will be specifically described below.
図7に示すように、被検査物の表面に存在する深さHの欠陥部20に対して、スリット光源からのライン状のレーザー光がある角度で照射されてレーザー切断線16aが形成される。この場合、図8に示すように、欠陥部20の、レーザー光1aが照射される側の縁部が切り立った状態になっていると、その縁部によってレーザー光1aが遮られてしまう。このため、スリット光源からのレーザー光の到達可能な深さH1は欠陥部20の深さHよりも浅くなってしまい、測定精度は、深さH1と深さHの差分だけ低下することになる。
As shown in FIG. 7, a
なお、凸状の欠陥部においても、レーザー光が遮られてしまう部分があると、その部分については、測定することができないため、その分、測定精度が低下する。
本発明の目的は、上記問題を解決し、高速、かつ、高精度に被検査物の表面の凹凸を検査することのできる、外観検査装置および外観検査方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an appearance inspection apparatus and an appearance inspection method capable of solving the above-described problems and inspecting irregularities on the surface of an object to be inspected at high speed and with high accuracy.
上記目的を達成するため、本発明の外観検査装置は、それぞれがライン状の収束光束を異なる方向から被検査物の表面に照射する複数の投影装置と、前記複数の投影装置からのライン状の収束光束によって前記被検査物の表面にそれぞれ形成された複数の第1の光切断線を撮像する撮像装置と、前記撮像装置から出力される、前記複数の第1の光切断線を撮像した画像データに基づいて、前記被検査物の表面に形成された凹凸の高さまたは深さを算出する処理装置とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an appearance inspection apparatus according to the present invention includes a plurality of projection apparatuses that respectively irradiate a surface of an object to be inspected with a line-shaped convergent light beam from different directions, and a line shape from the plurality of projection apparatuses. An imaging device that images a plurality of first light cutting lines respectively formed on the surface of the object to be inspected by a convergent light beam, and an image that is output from the imaging device and images the plurality of first light cutting lines. And a processing device that calculates the height or depth of the irregularities formed on the surface of the inspection object based on the data.
上記の構成によれば、ライン状の収束光束で欠陥部を多方向から照射するので、従来の光切断法による検査方法と比べて、収束光束が遮られる部分が少なくなる。具体的には、図8において、レーザー光1aとは別に、深さHに十分到達するような角度でレーザー光が照射される。この結果、測定値が、深さHに近付くこととなり、その分、測定精度が高くなる。
According to the above configuration, since the defective portion is irradiated from multiple directions with the linear convergent light flux, the portion where the convergent light flux is blocked is reduced as compared with the conventional inspection method using the light cutting method. Specifically, in FIG. 8, apart from the
上記の外観検査装置において、前記被検査物の表面に対応する基準面を備える部材の前記基準面に前記複数の投影装置からのライン状の収束光束を照射して得られる、前記複数の第1の光切断線に対応する複数の第2の光切断線を、前記撮像装置で撮像した基準画像データが、予め格納された記憶装置をさらに有し、前記処理装置は、前記複数の第1の光切断線を撮像した画像データから抽出した前記複数の第1の光切断線に対応する領域と、前記記憶装置に格納された基準画像データから抽出した前記複数の第2の光切断線に対応する領域との差分に基づいて前記凹凸の高さまたは深さを算出するようにしてもよい。 In the visual inspection apparatus, the plurality of first obtained by irradiating the reference plane of a member having a reference plane corresponding to the surface of the inspection object with a linear convergent light beam from the plurality of projection apparatuses. Reference image data obtained by imaging the plurality of second optical cutting lines corresponding to the optical cutting lines with the imaging device further includes a storage device in which the processing device includes the plurality of first optical lines. Corresponding to the regions corresponding to the plurality of first light cutting lines extracted from the image data obtained by imaging the light cutting line and the plurality of second light cutting lines extracted from the reference image data stored in the storage device You may make it calculate the height or depth of the said unevenness | corrugation based on the difference with the area | region to perform.
上記の構成によれば、各光切断線ごとに近似曲線を求める、といった複雑な画像処理を行うことなく、複数の第1の光切断線を撮像した画像データと基準画像データのそれぞれ対応する領域を比較する、といった簡単な画像処理で、欠陥分の凹凸の高さまたは深さを算出することが可能である。 According to said structure, without performing complicated image processing of calculating | requiring an approximate curve for every light cutting line, the area | region corresponding to each of the image data which imaged several 1st light cutting lines, and reference | standard image data It is possible to calculate the height or depth of the irregularities for the defect by simple image processing such as comparing the two.
本発明の外観検査方法は、複数のライン状の収束光束をそれぞれ異なる方向から被検査物の表面に照射する第1のステップと、前記複数のライン状の収束光束によって前記被検査物の表面にそれぞれ形成された複数の第1の光切断線を撮像する第2のステップと、前記複数の第1の光切断線を撮像した画像データに基づいて、前記被検査物の表面に形成された凹凸の高さまたは深さを算出する第3のステップとを含むことを特徴とする。この外観検査方法によっても、上述した本発明の外観検査装置と同様な作用を奏する。 The visual inspection method of the present invention includes a first step of irradiating a surface of an object to be inspected with a plurality of line-shaped convergent light beams from different directions, and a surface of the object to be inspected by the plurality of line-shaped convergent light beams. The second step of imaging the plurality of first light cutting lines respectively formed, and the unevenness formed on the surface of the object to be inspected based on the image data obtained by imaging the plurality of first light cutting lines. And a third step of calculating a height or a depth. This appearance inspection method also has the same effect as the appearance inspection apparatus of the present invention described above.
本発明によれば、光切断法による高速な検査という利点を維持しつつ、被検査物を精度よく検査することができる、という効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that the inspection object can be inspected with high accuracy while maintaining the advantage of high-speed inspection by the light cutting method.
本発明のうち、基準画像データを用いた比較が行われるものにおいては、複雑な画像処理を行う必要がないので、その分、処理が簡単になるとともに、処理時間も短くなる、という効果を奏する。 Of the present invention, the comparison using the reference image data does not require complicated image processing, so that the processing is simplified and the processing time is shortened accordingly. .
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に、本発明の一実施形態である外観検査装置の概略構成を示す。この外観検査装置は、被検査物12が固定される検査ステージ11と、検査ステージ11を駆動する駆動装置19と、被検査物12に対してライン状のレーザー光(スリット光に相当する)を照射する2台の投影装置15a、15bと、被検査物12からの散乱光がレンズ14を介して撮像面に結像される1台の撮像装置13と、これら駆動装置19、投影装置15a、15bおよび撮像装置13を制御するとともに、被検査物12の表面の凹凸の高さまたは深さを演算する処理装置17と、その演算結果や撮像装置13にて撮像された画像データを表示する表示装置18とを有する。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an appearance inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. This appearance inspection apparatus includes an inspection stage 11 to which the
被検査物12は、一様な表面を有し、その表面に凹凸がある場合に問題となるものである。この被検査物12としては、例えば、電子写真機器において用いられる、感光体表面をクリーニングするためのブレードが挙げられる。この種のクリーニングブレードは、その表面を感光体表面に当接してクリーニングを行うようになっており、表面に凹凸があると、クリーニング不良を引き起こす。
The inspected
検査ステージ11は、駆動装置19によって駆動されることで、XY方向に移動することができる。表示装置18は、CRTやLCDなど既存の表示装置である。撮像装置113は、例えばCCDに代表される撮像手段である。レンズ14としては、撮像装置13の撮像面において散乱光による光学像が精度よく結像されるようなレンズ、例えばパーフォーカル光学系を用いた高解像度マクロズームレンズが用いられる。
The inspection stage 11 can be moved in the XY directions by being driven by the
投影装置15a、15bは、ライン状のレーザー光を発生するものであって、被検査物12に対してそれぞれ異なる方向からライン状のレーザー光を照射するように配置されている。ライン状のレーザー光を発生する手段としては、単一波長のレーザー光源からのレーザー光をシリンドリカル・レンズや平行スリットなどを用いてライン状のレーザー光に変換するライン照明光源が一般的である。レーザー光源は、例えば波長635nmのものを用いるが、集光性が高く撮像装置にて撮像可能な波長であれば、他の光源を用いてもよい。
The
投影装置15a、15bおよび撮像装置113は、高さ方法(Z方向)への移動が可能な移動機構(不図示)を備える。この移動機構は、投影装置15a、15bおよび撮像装置113のそれぞれに設けられていもよく、また、投影装置15a、15bおよび撮像装置113が一体的に固定される支持部に設けられてもよい。後者の場合は、投影装置15a、15bおよび撮像装置113の配置位置および角度を設定すると、その設定した配置位置および角度を維持した状態で高さの調節を行うことができる。
The
投影装置15a、15bからのライン状のレーザー光が、被検査物12の表面にそれぞれ照射されることで、図2に示すような2本のレーザー光切断線16a、16bが形成される。図2において、各レーザー光切断線16a、16bはほぼ平行で、それぞれの切断線の一部が欠陥部(凹部)20に架かっている。これらレーザー光切断線16a、16bが形成された部分からの散乱光がそれぞれレンズ14を介して撮像装置13の撮像面に結像されるようになっている。すなわち、撮像装置13の撮像面には、2本のレーザー光切断線16a、16bに関する散乱光による光学像が結像される。こうして撮像面に結像された各レーザー光切断線16a、16bに関する光学像は、欠陥部20の凹部に対応する曲線部を含む。例えば、図3に示すように、平面部分に形成されたレーザー光切断線の光学像は直線となり、欠陥部20に形成されたレーザー光切断線の光学像はその欠陥部20の凹部に対応する曲線となる。図3において、光学像16cは、レーザー光切断線16aに関する光学像、光学像16dは、レーザー光切断線16bに関する光学像である。
Two laser
処理装置17は、駆動装置19による検査ステージ11の移動を制御することで、検査ステージ11に固定された被検査物12の表面を投影装置15a、15bからのライン状のレーザー光で走査する。また、処理装置17は、撮像装置13の出力信号に基づいて、被検査物12の表面の凹凸の高さまたは深さを演算する。具体的には、処理装置17は、図3に示すような光学像16c、16dが撮像面に結像された場合は、撮像装置13の出力信号から得られる各光学像16c、16dの画像データについて、凹部に対応する曲線の高さh1、h2を求め、これらと所定のパラメータ(切断角、レンズ14の倍率、切断線の幅など)を用いた演算処理を行うことで、欠陥部20の実際の深さを求める。
The
高さh1、h2は、光学像の直線部と、曲線部の頂部に接する、直線部に平行な線との差分である。このような差分は、基本的にはデジタル画像処理により求めることが可能である。具体的には、被検査物12と同型の、表面に凹凸の無い基準部材(金属部材)を用い、その基準部材の表面を投影装置15a、15bからのライン状のレーザー光で実際に走査することで、各レーザー光切断線16a、16bの光学像に関する基準画像データ(曲線のない直線のみのデータ)を予め取得しておく。そして、その基準画像データと、被検査物12から得られる各光学像16c、16dの画像データとの差分から高さh1、h2を算出する。この他、各レーザー光切断線の近似曲線を求めて比較することでも、高さh1、h2を算出することができるが、この場合は、画像処理が複雑になる。
The heights h1 and h2 are differences between a straight line portion of the optical image and a line parallel to the straight line portion that is in contact with the top of the curved line portion. Such a difference can be basically obtained by digital image processing. Specifically, a reference member (metal member) having the same type as the object to be inspected 12 and having no irregularities on the surface is used, and the surface of the reference member is actually scanned with a line-shaped laser beam from the
投影装置15a、15bからのライン状のレーザー光での走査は、レーザー光切断線の長さ方向と交差(例えば直交)する方向に一定のステップ幅の刻みで行われる。基準画像データは、それぞれの走査位置(刻み位置)について取得され、それぞれの走査位置を特定可能な情報と関連付けて不図示の記憶装置に格納される。処理装置17は、現在の走査位置を検査ステージ11の移動量やステップ幅などから求めることができる。また、処理装置17は、被検査物12の表面を投影装置15a、15bからのライン状のレーザー光で走査した際は、現在の走査位置に対応する基準画像データを記憶装置から読み出すことができる。
Scanning with line-shaped laser light from the
次に、本実施形態の外観検査装置の動作について具体的に説明する。 Next, the operation of the appearance inspection apparatus according to the present embodiment will be specifically described.
まず、予め用意しておいた、被検査物12と同型で、表面に凹凸の無い金属部材を検査ステージ11上に固定する。固定後、所定の入力操作が行われると、処理装置17による基準画像データの取り込みが開始される。この基準画像データの取り込みでは、検査ステージ11上に固定した金属部材の表面を投影装置15a、15bからのライン状のレーザー光で実際に走査する。走査は一定のステップ幅の刻みで行われ、それぞれの走査位置において、各レーザー光切断線16a、16bの光学像(この場合は、曲線のない、直線のみのものとなる)の基準画像データが、その走査位置を特定可能な情報と関連付けられて不図示の記憶装置に格納される。
First, a metal member prepared in advance and having the same shape as the object to be inspected 12 and having no irregularities on the surface is fixed on the inspection stage 11. When a predetermined input operation is performed after the fixing, the
次に、金属部材に代えて被検査物12を検査ステージ11上に固定する。固定後、所定の入力操作が行われると、処理装置17による被検査物12の外観検査が行われる。図4に、この外観検査の手順を示す。
Next, the
外観検査では、まず、検査ステージ11上に固定した被検査物12を投影装置15a、15bからのライン状のレーザー光で照射する(ステップS1)。続いて、そのレーザー光の照射により形成されたレーザー光切断線16a、16bを撮像する(ステップS2)。続いて、撮像により得られた画像データからレーザー光切断線16a、16bに対応する部分を抽出する(ステップS3)。このステップS3における画像データからのレーザー光切断線の抽出は、画像データの輝度値に基づいて行う。具体的には、レーザー光切断線に対応する領域では、輝度値が高くなっていることから、ある閾値以上の領域を抽出することで、その部分を抽出する。このとき、抽出した領域の幅(レーザー光切断線の幅)が、その長さ方向(レーザー光切断線の長さ方向)において変化する場合は、幅の平均をとることが望ましい。幅の平均は、抽出した領域について、長さ方向に一定の間隔で測定ポイントをとり、それぞれの測定ポイントでの幅の値の平均をとる。
In the appearance inspection, first, the
続いて、不図示の記憶装置から、現在の走査位置に対応する基準画像データを取り出し、この基準画像データからレーザー光切断線に対応する部分を抽出してステップS3で抽出したレーザー光切断線と比較する(ステップS4)。続いて、その比較結果(差分)に基づいて、高さ方向の位置情報を検出する(ステップS5)。その後、検査ステージ11を一定のステップ幅だけ移動し(ステップS6)、上記ステップS1に戻る。これらステップS1〜S6を繰り返すことで、被検査物12の表面の全体を検査することができる。
Subsequently, reference image data corresponding to the current scanning position is taken out from a storage device (not shown), a portion corresponding to the laser beam cutting line is extracted from the reference image data, and the laser beam cutting line extracted in step S3 Compare (step S4). Subsequently, position information in the height direction is detected based on the comparison result (difference) (step S5). Thereafter, the inspection stage 11 is moved by a certain step width (step S6), and the process returns to step S1. By repeating these steps S1 to S6, the entire surface of the
上記のステップS4の比較において、被検査物12の表面の、レーザー光切断線16a、16bが形成された領域に欠陥部20が存在しない場合は、光学像16c、16dは曲線のない、直線のみのものとなる。この場合、被検査物12から取得した画像データの各レーザー光切断線に対応する領域は、基準画像データと同様のものとなり、両画像データの差分(比較結果)はほぼ「0」となる。他方、被検査物12の表面の、レーザー光切断線16a、16bが形成された領域に欠陥部20が存在する場合は、光学像16c、16dは、図3に示したように、直線部と欠陥部20の凹部に対応する曲線部とを含んだものとなる。この場合、被検査物12から取得した画像データと基準画像データの差分からh1、h2を求め、そのh1、h2と所定のパラメータを用いた演算処理を行うことにより欠陥部20の深さを求めることができる。
In the comparison in step S4 described above, when the defect portion 20 does not exist in the region where the laser
上述した外観検査では、各レーザー光切断線の幅をある程度狭いものとする必要がある。レーザー光切断線の幅を10μm未満にすると、そのようなライン幅を得るために、高価な光学系を用いる必要があり、装置コストが高くなる。レーザー光切断線の幅を15μmより大きくすると、画像比較による差分の抽出精度が低下することになる。このようなことから、各レーザー光切断線の好ましい幅は、10〜15μmの範囲である。 In the above-described appearance inspection, it is necessary to narrow the width of each laser beam cutting line to some extent. If the width of the laser beam cutting line is less than 10 μm, it is necessary to use an expensive optical system in order to obtain such a line width, which increases the cost of the apparatus. When the width of the laser beam cutting line is made larger than 15 μm, the accuracy of difference extraction by image comparison is lowered. For this reason, the preferred width of each laser beam cutting line is in the range of 10 to 15 μm.
以上説明したように、本実施形態の外観検査装置の特徴は、ライン状のレーザー光をそれぞれ異なる方向から照射して複数のレーザー光切断線を形成する点、これらレーザー光切断線で被検査物の表面を一定のステップ幅で走査し、それぞれの走査位置において、各レーザー光切断線を1つの撮像装置により撮像し、得られた画像データと基準データとを比較することで、凹凸形状の情報(高さまたは深さ)を得る点にある。この特徴によれば、1つのレーザー光切断線で被検査物の表面を走査する場合に比べて、より高精度に、凹凸形状の情報(高さまたは深さ)を求めることができる。 As described above, the feature of the appearance inspection apparatus according to the present embodiment is that a plurality of laser beam cutting lines are formed by irradiating line-shaped laser beams from different directions, and an inspection object is formed using these laser beam cutting lines. The surface of the substrate is scanned with a constant step width, and at each scanning position, each laser beam cutting line is imaged by one imaging device, and the obtained image data is compared with the reference data to obtain information on the uneven shape. The point is to obtain (height or depth). According to this feature, the information (height or depth) of the concavo-convex shape can be obtained with higher accuracy than in the case where the surface of the inspection object is scanned with one laser beam cutting line.
以下、2つのレーザー光切断線で走査した場合(形態A)と、1つのレーザー光切断線で走査した場合(形態B)の測定精度の違いについて具体的に説明する。 Hereinafter, the difference in measurement accuracy between the case of scanning with two laser beam cutting lines (form A) and the case of scanning with one laser beam cutting line (form B) will be specifically described.
形態Aでは、図1に示した装置構成において、投影装置15a、15bからのライン状のレーザー光の照射角度(測定面に対する入射角度)を38.0°に設定し、表面に図2に示したような欠陥部20が存在する被検査物12の外観検査を行った。
In form A, in the apparatus configuration shown in FIG. 1, the irradiation angle (incident angle with respect to the measurement surface) of the line-shaped laser light from the
図5は、投影装置15a、15bからのライン状のレーザー光が欠陥部20に照射される様子を示したもので、レーザー光切断線と交差する方向における断面を表わしている。投影装置15aからのライン状のレーザー光1aと、投影装置15bからのライン状のレーザー光1bは、欠陥部20に対して、互いに反対の方向から照射されている。欠陥部20は、一方の縁部分が切り立った状態とされ、他方の縁部分が緩やかな傾斜とされた、深さHが30μmの凹部である。
FIG. 5 shows a state in which the line-shaped laser light from the
レーザー光1aが照射される方向からは、欠陥部20の一方の切り立った縁部分によりレーザー光が遮られてしまうため、その到達可能な深さH1は、欠陥部20の深さHより浅いものとなる。他方、レーザー光1bが照射される方向からは、縁部分でレーザー光が遮られることがないため、その到達可能な深さH2は、欠陥部20の深さHと同等となる。
Since the laser beam is blocked by one of the edge portions of the defect portion 20 from the direction in which the
レーザー光1aにより形成されたレーザー光切断線に関する画像データと基準画像データとの差分から高さh1が求められる。また、レーザー光1bにより形成されたレーザー光切断線に関する画像データと基準画像データとの差分から高さh2が求められる。こうして求めた高さh1、h2のそれぞれについて所定のパラメータを含む演算処理を行うことで、実際の深さH1、H2を算出する。図5の例では、レーザー光1bの到達可能な深さH2は、欠陥部20の深さHと同程度であるので、この場合の測定値は、深さHに近い値となる。実際の測定では、深さH2は30μmとなった。
The height h1 is obtained from the difference between the image data relating to the laser beam cutting line formed by the
形態Bでは、上記形態Aの装置構成において、投影装置15aのみを使用して、被検査物12の外観検査を行った。この場合は、図8に示すように、レーザー光1aの到達可能な深さH1での測定となる。このレーザー光1aの到達可能な深さH1は、欠陥部20の深さHより浅いため、この場合の測定値は、深さHより浅いものとなる。実際の測定では、深さH1は26μmとなった。
In the form B, the appearance inspection of the
上述の形態A、Bの測定結果から、2つのレーザー光切断線で走査した場合は、1つのレーザー光切断線で走査した場合に比べて、4μm程度、精度が向上することが分かる。このように、複数のレーザー光切断線を用いることで、検査精度をレーザー深度計の精度に近づけることができ、従来のものより、より高精度な測定が可能となる。 From the measurement results of the above-described forms A and B, it can be seen that when scanning with two laser beam cutting lines, the accuracy is improved by about 4 μm as compared with scanning with one laser beam cutting line. Thus, by using a plurality of laser beam cutting lines, the inspection accuracy can be brought close to the accuracy of the laser depth meter, and more accurate measurement can be performed than the conventional one.
以上説明した外観検査装置は、本発明の一例であり、その構成および処理手順は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。例えば、ライン状のレーザー光を発する投影装置は3台以上であってもよい。さらに、各投影装置の配置位置は図1に示した位置に限られるものではなく、形成されるレーザー光切断線が複数であり、それぞれが1台の撮像装置で撮像されるのであれば、どのような配置としてもよい。 The appearance inspection apparatus described above is an example of the present invention, and the configuration and processing procedure can be changed as appropriate without departing from the spirit of the invention. For example, there may be three or more projection devices that emit line-shaped laser light. Furthermore, the arrangement position of each projection apparatus is not limited to the position shown in FIG. 1, and there are a plurality of laser light cutting lines to be formed, and any of them can be captured by one imaging apparatus. Such an arrangement may be adopted.
また、上述した実施形態では、被検査物の表面に形成されるレーザー光切断線は、図2に示したように互いがほぼ平行となっているが、互いが交差するようにしてもよい。 In the embodiment described above, the laser beam cutting lines formed on the surface of the object to be inspected are substantially parallel to each other as shown in FIG.
さらに、投影装置15は、撮像される複数のレーザー光切断線16の光量を一定にさせると言う観点から、散乱光のみを撮像できるように設定することが望ましい。 Furthermore, it is desirable that the projection device 15 is set so that only the scattered light can be imaged from the viewpoint of making the light amounts of the plurality of laser light cutting lines 16 to be imaged constant.
また、投影装置15a、15bの照射角度、すなわち切断角(照射されたスリット光と被検査物12の測定面に垂直な線とのなす角度)は、レーザー光切断線の幅と、撮像装置13によって撮像された画像データにおける、高さh1、h2に関する計測分解能との関係から決定する。ここで、計測分解能は、撮像装置(カメラ)固有の分解能と撮像装置の配置角度により変化する分解能を含む。切断角と計測分解能の関係は、実験的に最適値を求めることができる。切断角の範囲は、0〜90°の範囲で設定可能であるが、より好ましくは、分解能とレーザー光切断線の幅を考慮し、30〜60°の範囲で設定する。
Further, the irradiation angle of the
また、レーザー光切断線を形成するレーザー光の照射角度(表面に対する入射角度)は、互いに異なるようにしてもよい。 Moreover, you may make it mutually differ the irradiation angle (incident angle with respect to the surface) of the laser beam which forms a laser beam cutting line.
以上の説明では、被検査物の表面の凹部の深さを算出するようになっているが、凸部の高さを算出することも可能である。高さを算出する場合も、深さを算出する場合と同じ処理手順となり、同様の作用効果を奏する。 In the above description, the depth of the concave portion on the surface of the object to be inspected is calculated, but the height of the convex portion can also be calculated. When calculating the height, the processing procedure is the same as that for calculating the depth, and the same effects are obtained.
また、被検査物が、クリーニングブレードのような、理想の表面状態が一様な平面であるものの場合、基準部材としては、一様な平面よりなる表面を備えるものを用いることになるが、その場合、撮像装置および投影装置の角度および配置位置が固定で、これら装置の表面からの高さが変わらなければ、基準画像データは、どの走査位置でも同じものとなる。よって、この場合は、適当な走査位置において取得した1つの基準画像データを記憶装置に保存しておけばよい。 When the object to be inspected is a flat surface with an ideal surface state, such as a cleaning blade, a reference member having a surface with a uniform flat surface is used. In this case, if the angle and the arrangement position of the imaging device and the projection device are fixed and the height from the surface of these devices does not change, the reference image data is the same at any scanning position. Therefore, in this case, one reference image data acquired at an appropriate scanning position may be stored in the storage device.
また、被検査物が、理想の表面状態が一様な平面でないものの場合は、その理想の表面状態を有する基準部材を使用する。この場合は、走査位置ごとに、基準画像データを取得して記憶装置に格納する。この場合の外観検査も、上述した実施形態の場合と同様な処理手順となる。 Further, when the object to be inspected is an object whose ideal surface state is not a uniform plane, a reference member having the ideal surface state is used. In this case, reference image data is acquired and stored in a storage device for each scanning position. The appearance inspection in this case is the same processing procedure as in the above-described embodiment.
11 検査ステージ
12 被検査物
13 撮像装置
14 レンズ
15a、15b 投影装置
17 処理装置
18 表示装置
19 駆動装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
Claims (6)
前記複数の投影装置からのライン状の収束光束によって前記被検査物の表面にそれぞれ形成された複数の第1の光切断線を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置から出力される、前記複数の第1の光切断線を撮像した画像データに基づいて、前記被検査物の表面に形成された凹凸の高さまたは深さを算出する処理装置とを有することを特徴とする外観検査装置。 A plurality of projection devices each irradiating the surface of the object to be inspected from different directions with a linear convergent light beam; and
An imaging device for imaging a plurality of first light cutting lines respectively formed on the surface of the object to be inspected by a linear convergent light beam from the plurality of projection devices;
A processing device that calculates the height or depth of the irregularities formed on the surface of the object to be inspected based on image data obtained by imaging the plurality of first light cutting lines output from the imaging device; An appearance inspection apparatus comprising:
前記処理装置は、前記複数の第1の光切断線を撮像した画像データから抽出した前記複数の第1の光切断線に対応する領域と、前記記憶装置に格納された基準画像データから抽出した前記複数の第2の光切断線に対応する領域との差分に基づいて前記凹凸の高さまたは深さを算出する、請求項1に記載の外観検査装置。 Corresponding to the plurality of first light cutting lines obtained by irradiating the reference plane of a member having a reference plane corresponding to the surface of the object to be inspected with linear convergent light beams from the plurality of projection devices. Reference image data obtained by imaging the plurality of second light cutting lines by the imaging device further includes a storage device in which the reference image data is stored in advance.
The processing device extracts the region corresponding to the plurality of first light cutting lines extracted from the image data obtained by imaging the plurality of first light cutting lines and the reference image data stored in the storage device. The appearance inspection apparatus according to claim 1, wherein the height or depth of the unevenness is calculated based on a difference from a region corresponding to the plurality of second light cutting lines.
前記複数のライン状の収束光束によって前記被検査物の表面にそれぞれ形成された複数の第1の光切断線を撮像する第2のステップと、
前記複数の第1の光切断線を撮像した画像データに基づいて、前記被検査物の表面に形成された凹凸の高さまたは深さを算出する第3のステップとを含む外観検査方法。 A first step of irradiating the surface of the object to be inspected with a plurality of line-shaped convergent light beams from different directions;
A second step of imaging a plurality of first light cutting lines respectively formed on the surface of the inspection object by the plurality of line-shaped convergent light beams;
And a third step of calculating the height or depth of the irregularities formed on the surface of the object to be inspected based on image data obtained by imaging the plurality of first light cutting lines.
前記第3のステップは、前記複数の第1の光切断線を撮像した画像データから抽出した前記複数の第1の光切断線に対応する領域と、前記複数の第2の光切断線を撮像した基準画像データから抽出した前記複数の第2の光切断線に対応する領域との差分に基づいて前記凹凸の高さまたは深さを算出するステップを含む、請求項4に記載の外観検査方法。 A plurality of second light beams corresponding to the plurality of first light cutting lines obtained by irradiating the plurality of line-shaped convergent light beams onto the reference surface of a member having a reference surface corresponding to the surface of the inspection object. Further comprising imaging a light cutting line of
In the third step, the region corresponding to the plurality of first light cutting lines extracted from the image data obtained by imaging the plurality of first light cutting lines and the plurality of second light cutting lines are imaged. The visual inspection method according to claim 4, further comprising a step of calculating a height or a depth of the unevenness based on a difference from an area corresponding to the plurality of second light cutting lines extracted from the reference image data. .
6. The appearance inspection method according to claim 4, wherein the incident angles of the plurality of line-shaped convergent light beams with respect to the surface of the inspection object are made different from each other.
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