JP2017172981A

JP2017172981A - 検査装置

Info

Publication number: JP2017172981A
Application number: JP2016055649A
Authority: JP
Inventors: 堀田　宏之; Hiroyuki Hotta; 宏之堀田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2017-09-28
Also published as: US10101199B2; US20170268925A1

Abstract

【課題】対象物の検査を検査場所毎の検査を簡易に行う。
【解決手段】検査対象の対象物の表面の検査場所Ｋ毎に複数の受光素子の出力値（受光した反射光の光量に比例する出力）の内、もっとも大きな値、すなわち最大値を求める。この複数の検査場所Ｋの最大値Ｓ１〜Ｓ１０の中央値ＧＡを求め、この最大値Ｓ１〜Ｓ１０の中央値ＧＳを基準値とする。そして、各検査場所Ｋの最大値Ｓ１〜Ｓ１０と基準値（中央値）ＧＳとを用いて「正常」又は「異常Ａ」を検査する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、検査装置に関する。

特許文献１には、発光素子からの照射光のうち記録紙で正反射した正反射光を受光する正反射光検出器と、同記録紙で拡散反射した拡散反射光を受光する拡散反射光検出器とを有する光学センサに関する技術が開示されている。この先行技術では、記録紙面に対する照射光の入射角が７５°以上で８５°以下の範囲内となるように構成されており、拡散反射光検出器は、記録紙面で拡散反射した反射光のうち、記録紙面法線に対する反射角度が０°よりも大きく、かつ、記録紙面法線に対する正反射光の反射角度よりも小さい拡散反射光を受光するように構成されている。

特許文献２には、発光素子と、受光部と、対象面での第１反射角の第１反射光を受光部に受光させる第１受光系と、対象面での第１反射角とは異なる第２反射角の第２反射光を受光部に受光させる第２受光系とを有する光学系に関する技術が開示されている。この先行技術では、対象面での反射光のうち第１受光系を介した光に関する受光部の第１受光領域は、当該反射光のうち第２受光系を介した光に関する受光部の第２受光領域とは離れていることを特徴としている。

特開２０１５-０８１８９２号公報特開２０１５-１６１６３４号公報

検査対象の対象物の検査場所毎の検査を簡易に行うことが望まれている。

本発明は、対象物の検査を検査場所毎の受光部の受光結果と、予め設定した基準値と、を用いないで検査する場合と比較し、検査場所毎の検査を簡易に行うことが目的である。

請求項１の発明は、検査対象の対象物へ照射する照射光を発光する発光部と、前記発光部から発光されて透過する前記照射光の発散度合を変える第一レンズと、前記第一レンズを透過し出射された前記照射光を絞る開口部を有する絞部と、前記開口部を通過した前記照射光を前記対象物に向けて集光する第二レンズと、前記絞部と前記第二レンズとの間に配置され、前記照射光が前記対象物に照射されて反射し前記第二レンズを透過した反射光を受光する複数の受光素子が前記開口部に重ならないように設けられた受光部と、前記対象物の検査場所毎の前記受光部の受光結果と、基準値と、を用いて各前記検査場所を検査する検査手段と、を備えた検査装置である。

請求項２の発明は、前記基準値は、複数の前記検査場所の受光結果の中央値に基づいて設定されている、請求項１に記載の検査装置である。

請求項３の発明は、前記受光結果は、前記検査場所毎の前記受光部における複数の前記受光素子の出力値の最大値である、請求項１又は請求項２に記載の検査装置である。

請求項４の発明は、前記受光結果は、前記検査場所毎の前記受光部における複数の前記受光素子の出力値の平均値である、請求項１又は請求項２に記載の検査装置である。

請求項５の発明は、検査対象の対象物へ照射する照射光を発光する発光部と、前記発光部から発光されて透過する前記照射光の発散度合を変える第一レンズと、前記第一レンズを透過し出射された前記照射光を絞る開口部を有する絞部と、前記開口部を通過した前記照射光を前記対象物に向けて集光する第二レンズと、前記絞部と前記第二レンズとの間に配置され、前記照射光が前記対象物に照射されて反射し前記第二レンズを透過した反射光を受光する複数の受光素子が前記開口部に重ならないように設けられた受光部と、前記対象物の検査場所毎の前記受光部における複数の前記受光素子の出力値の平均値を用いて、各前記検査場所の反射特性を検査する検査手段と、を備えた検査装置である。

請求項６の発明は、前記受光部における前記対象物で反射された反射光の正反射光が当たる場所の受光素子を不使用としている、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の検査装置である。

請求項７の発明は、前記受光部における前記対象物で反射された反射光以外の迷光が当たる場所の受光素子を不使用としている、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の検査装置である。

請求項１に記載の発明によれば、対象物の検査を検査場所毎の受光部の受光結果と、予め設定した基準値と、を用いないで検査する場合と比較し、検査場所毎の検査を簡易に行うことができる。

請求項２に記載の発明によれば、基準値が複数の検査場所の受光結果の中央値に以外に基づいて設定されている場合と比較し、検査場所毎の検査を正確に行うことができる。

請求項３に記載の発明によれば、受光結果が検査場所毎の受光部における複数の受光素子の出力値から任意に選択する場合と比較し、検査場所毎の検査を正確に行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、受光結果が検査場所毎の受光部における複数の受光素子の出力値から任意に選択する場合と比較し、検査場所毎の検査を正確に行うことができる。

請求項５に記載の発明によれば、検査場所毎の受光部における複数の受光素子の出力値の平均値を用いないで検査場所の反射特性を検査する場合と比較し、検査場所毎の反射特性の検査を簡易に行うことができる。

請求項６に記載の発明によれば、受光部における対象物で反射された反射光の正反射光が当たる場所の受光素子を使用する場合と比較し、検査場所毎の検査を正確に行うことができる。

請求項７に記載の発明によれば、受光部における対象物で反射された反射光以外の迷光が当たる場所の受光素子を使用する場合と比較し、検査場所毎の検査を正確に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る検査装置を示す概略構成図である。図１の検査装置の反射光を示す概略構成図である。図１の検査装置の受光部の受光素子の配置の一例を示す平面図である。図１の検査装置の制御部のブロック図である。図１の検査装置の制御部及び受光部のブロック図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、図１の検査装置を用いて検査対象の対象物を検査する検査工程を順番に示す工程図である。（Ａ）は検査対象の対象物を示す側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の対象物よりも凹凸度合が大きい対象物を示す側面図である。（Ａ）は図７（Ａ）の対象物の検査結果を示すグラフであり（Ｂ）は図７（Ｂ）の対象物の検査結果を示すグラフである。対象物の検査場所を説明するための平面図である。受光素子の配置の一例を示す受光部の平面図である。第一検査における異常Ａの検査を説明するためのグラフである。正反射光のピークが受光部の開口部に向かう場合の例を示す受光部の平面図である。正反射光のピークが受光部の開口部以外に向かう場合の例を示す受光部の平面図である。第一検査における異常Ｂの検査を説明するためのグラフである。拡散反射光が受光部で受光する例を示す平面図である。拡散反射光の光量の平均値の大きさを説明するためのグラフである。正反射光のピークが受光部の開口部以外に向かう場合の例を示す受光部の平面図である。（Ａ）（Ｂ）は反射光の方向が直線状になる場合の例を示す説明図であり、（Ｃ）は反射光の方向が湾曲状になる場合の例を示す説明図である。図１８（Ｃ）の反射光の方向が湾曲状になる場合の正反射光のピークの位置を示す受光部の平面図である。レンズ表面が平面の場合の反射迷光の例を示す説明図である。レンズ表面が湾曲面の場合の反射迷光の例を示す説明図である。第二検査における異常Ｃの検査を説明するためのグラフである。第二検査における異常Ｄの検査を説明するためのグラフである。受光素子の配置の他の例を示す受光部の平面図である。

本発明の一実施形態に係る検査装置の一例を図１〜図２３に従って説明する。なお、図中に示す矢印Ｚは装置上下方向（本実施形態では鉛直方向）を示し、矢印Ｙは装置幅方向（本実施形態では水平方向）を示し、矢印ＸはＹ方向及びＺ方向と直交する装置奥行方向（本実施形態では水平方向）を示す。

＜構成＞
検査装置１０の構成について説明する。

図１に示す検査装置１０は、装置奥行方向（Ｘ方向）に移動する対象物ＯＢに光束（光線束）を照射して検査対象の対象物ＯＢの反射特性を検査する装置である。なお、本実施の形態における「反射特性」とは、対象物ＯＢ表面の微小な凹凸やうねりなどの粗さ度合等に起因して、一方向または複数方向に反射する光の強度分布を指す。

検査装置１０は、発光素子１２を複数備えた発光部１４と、受光素子１６を複数備えた受光部１８（図３も参照）と、検査手段の一例としての制御部２０と、を備えている。また、検査装置１０は、発光部１４と検査対象の対象物ＯＢとの間に配置され、発光素子１２から発光された照射光ＩＦを対象物ＯＢに導く光学系３０を備えている。

〔発光部〕
図１に示すように、発光部１４は、装置奥行方向に移動する対象物ＯＢが通過する検査領域Ｔに対して、装置上下方向の上方に配置されている。また、発光部１４は基板１４Ａに実装され、装置幅方向（Ｙ方向）に並ぶと共に装置上下方向の下方（−Ｚ方向）に光束を発光する複数の発光素子１２を備えている。このように、発光素子１２は、対象物ＯＢの移動方向（装置奥行方向（Ｘ方向））に対して交差（直交）する方向に並べられている。

なお、基板１４ＡのＹ軸方向の一端部（図中右端）に配置された発光素子１２を発光素子１２Ａと表記し、基板１４ＡのＹ軸方向他端部（図中左端）に配置された発光素子１２を発光素子１２Ｂと表記し、基板１４Ａの中央に配置された発光素子１２を発光素子１２Ｃと表記している。

また、装置幅方向の一端部（図中右端）に配置される発光素子１２Ａから装置幅方向の他端部（図中左端）に配置される発光素子１２Ｂまで、時間差で各発光素子１２から対象物ＯＢに向けて光束が発光されるようになっている。

そして、対象物ＯＢが検査領域Ｔにおいて−Ｘ方向に移動する間に、発光素子１２Ａから発光素子１２Ｂまでの１周期の発光が複数回繰り返されるように構成されている。

なお、図１には、発光素子１２Ｃが発光した場合の照射光ＩＦの光束を、図２には、発光素子１２Ｃから出射された照射光ＩＦが対象物ＯＢの表面２００で反射された反射光ＲＦの光束を示している。

〔光学系〕
図１に示される光学系３０は、第一レンズ３２、第二レンズ３４、及び第一レンズ３２と第二レンズ３４との間に配置され照射光ＩＦの光束を絞る絞部４０を備える所謂両側テレセントリックレンズを構成している。

また、光学系３０は、発光部１４と対象物ＯＢとの間に配置され、発光素子１２から発光された照射光ＩＦを対象物ＯＢに導くと共に、対象物ＯＢで反射された反射光ＲＦ（図２参照）を受光部１８に導くように構成されている。

つまり、受光部１８は、図１、図２及び図６に示すように第二レンズ３４から出射された発光素子１２からの照射光ＩＦ（図１及び図６参照）が対象物ＯＢで反射し、再度、第二レンズ３４を透過した反射光ＲＦ（図２及び図６参照）の少なくとも一部を受光するように構成されている。

図１に示すように、第一レンズ３２の光軸Ｍと第二レンズ３４の光軸Ｍとは同軸とされ、第一レンズ３２及び第二レンズ３４の光軸Ｍが装置上下方向を向くように、第一レンズ３２及び第二レンズ３４が配置されている。また、前述した発光素子１２において、装置幅方向の中央に配置される発光素子１２Ｃは、この光軸Ｍ上に配置されている。

別の観点から説明すると、第一レンズ３２及び第二レンズ３４は、同じ光軸Ｍとされ、この光軸Ｍが、発光部１４の発光素子１２Ｃの中心、および後述する開口部４２の中心を通っている。

第一レンズ３２は、平面視で円形状の凸レンズとされ、第一レンズ３２の装置幅方向の寸法（図中Ｊ寸法）は、発光素子１２Ａから発光素子１２Ｂまでの装置幅方向の寸法（図中Ｗ寸法）よりも長くなるように構成されている。これにより、各発光素子１２から発光される光束が第一レンズ３２を透過することで、第一レンズ３２は透過する光束の発散度合を変えて平行光として光束を第二レンズ３４に向けるようになっている。

第二レンズ３４は、平面視で円形状の凸レンズとされ、第二レンズ３４の装置幅方向の寸法（図中Ｇ寸法）は、第一レンズ３２の装置幅方向の寸法よりも長くされている。そして、第二レンズ３４は、第一レンズ３２から出射されて第二レンズ３４を透過する光束を対象物ＯＢに向けて集光するようになっている。

絞部４０は、第一レンズ３２と第二レンズ３４との間に配置されている。そして、この絞部４０には、第一レンズ３２を透過して第二レンズ３４に入射する光束を絞るための円形状の開口部４２が形成されている（図３も参照）。

より具体的には、絞部４０は、板面が装置上下方向を向いた板状とされ、絞部４０の開口部４２の外縁部は、第二レンズ３４側に屈曲して先細りとされ、外縁部の先端部が開口縁４２Ａとされている。また、開口部４２によって形成される円形状は、光軸Ｍを中心軸としている。そして、この開口部４２によって、発光素子１２から発光され第一レンズ３２を透過して第二レンズ３４に入射する光束が絞られる。

Ｚ軸方向（光軸Ｍ方向）において、この開口縁４２Ａと第一レンズ３２との距離Ｆ１は、第一レンズ３２の焦点距離ｆ１と等しく又は略等しくなるように構成されている。また、Ｚ軸方向（光軸Ｍ方向）において、開口縁４２Ａと第二レンズ３４との距離Ｆ２は、第二レンズ３４の焦点距離ｆ２と等しく又は略等しくなるように構成されている。

以上のように構成された本実施の形態に係る光学系３０は、順次発光された各発光素子１２からの光束を、発光素子１２の位置によらずに、細く絞られ且つ光軸Ｍに平行な照射光ＩＦとして対象物ＯＢに照射する。換言すれば、各発光素子１２を順次発光させて走査することにより、細く絞られ互いに平行な略円形の光束が対象物ＯＢに順次照射される（図６参照）。

〔受光部〕
図１に示すように、受光部１８は、第一レンズ３２と第二レンズ３４との間における絞部４０の背面４０Ａ側（第二レンズ３４側、装置上下方向の下側）に配置され、基板１８Ａに実装された複数の受光素子１６を備えている。

図３に示すように、複数の受光素子１６は、絞部４０の開口部４２を除いて装置幅方向及び装置奥行方向に間隔をあけて配置されている。

図２に示されるように、受光素子１６は、第一レンズ３２と第二レンズ３４との間に配置され、対象物ＯＢで反射され、光学系３０の第二レンズ３４を透過した反射光ＲＦの少なくとも一部を受光する。

また、本実施形態では、図１に示されるように、外径が一方のレンズ（本実施形態では第一レンズ３２）よりも大きい他方のレンズ（本実施形態では第二レンズ３４）の外径端（表面Ｒｄ（ｒａｄｉｕｓ）と裏面Ｒｄの仮想接点）を通って装置上下方向に延びる線Ｐ（円筒面）に対して装置幅方向の光軸Ｍ側（内側）に受光素子１６が配置されている。なお、外径端を決める上で、表面Ｒｄ又は裏面Ｒｄにおいて、Ｒｄが複数存在する場合には、最も値が大きいＲｄを用いて、外径端を決める。

Ｚ軸方向（光軸Ｍ方向）において、各受光素子１６の受光面Ａと、開口縁４２Ａとは同じ又は略同じ高さ位置になるように構成されている。また、Ｚ軸方向（光軸Ｍ方向）において、各受光素子１６の受光面１６Ａと第二レンズ３４との距離（光路長さ：図中Ｆ２）は、第二レンズ３４の焦点距離ｆ２と等しく又は略等しくなるように構成されている。

また、開口部４２の位置には、受光素子１６が配置できない構成となっているので、受光部１８における図中左端に配置される受光素子１６と、図中右端に配置される受光素子１６と、のピッチが、他の受光素子１６同士のピッチに比して広くされている。換言すれば、受光部１８の中央部に配置すべき受光素子１６が欠落した状態となっている（図３も参照）。

〔制御部〕
図４に示すように、検査手段の一例としての制御部２０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１００、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）１０２、およびＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）１０４等を含んで構成されている。

ＣＰＵ１００は、検査装置１０の全体を統括、制御し、ＲＯＭ１０２は、検査装置１０の制御プログラム等を予め記憶する記憶手段であり、ＲＡＭ１０４は、制御プログラム等のプログラムの実行時のワークエリア等として用いられる記憶手段である。これらＣＰＵ１００、ＲＯＭ１０２、及びＲＡＭ１０４は、バスＢＵＳによって相互に接続されている。

また、バスＢＵＳには、発光部１４、受光部１８等を駆動するためのモータ５２が接続されており、発光部１４、受光部１８、及びモータ５２の各々は、バスＢＵＳを介してＣＰＵ１００の制御を受ける。

また、図５に示すように、制御部２０は、複数の受光素子１６の受光結果を受け取り、複数の受光素子１６の受光結果を用いて、対象物ＯＢの反射特性を検査する。

（検査方法の概要）
次に、制御部２０による検査対象である対象物ＯＢの表面２００の反射特性を検査する方法の概要について説明する。

図６（Ａ）〜図６（Ｃ）には、発光部１４の発光素子１２Ａ、１２Ｃ、１２Ｂが順次発光した場合の、照射光ＩＦの光束、及び、照射光ＩＦが対象物ＯＢの表面２００で反射し、受光部１８に導かれる反射光ＲＦの光束を各々示している。

まず、対象物ＯＢが−Ｘ方向に移動して、対象物ＯＢの先端が検査領域Ｔに進入すると、時間差を設けて各発光素子１２が順次発光し、対象物ＯＢに向けて照射光ＩＦが順次照射される。そして、対象物ＯＢの後端が検査領域Ｔを通り抜けるまで、発光素子１２Ａから発光素子１２Ｂまでの１周期の発光が繰り返される。先述したように、この発光素子１２の発光制御は、制御部２０によって実行される。

各発光素子１２で発光された照射光ＩＦの光束は、第一レンズ３２によって、第二レンズ３４の方向に向くようにその発散度合が変えられる。第一レンズ３２によって発散度合が変えられた光束は、絞部４０の開口部４２によって絞られる（制限される）。絞部４０によって絞られた光束は第二レンズ３４によって集光され、Ｚ軸方向（光軸Ｍに平行な方向）から対象物ＯＢに照射される。なお、対象物ＯＢの表面２００は、照射光ＩＦの第二レンズ３４による集光点Ｑの近傍を通過するように構成されている。

対象物ＯＢに照射された照射光ＩＦは、対象物ＯＢの表面２００で反射し、反射光ＲＦ（図６では、矢印付の一点破線で示されている）を生成する。反射光ＲＦの光束は、第二レンズ３４によって、各受光素子１６の方向に向かうように方向が変えられる。第二レンズ３４を透過した反射光ＲＦは、各受光素子１６によって受光される。

対象物ＯＢの表面２００の状態に応じ、照射光ＩＦは様々な方向に反射される。各受光素子１６は、受光した光量に応じた受光信号を出力する。受光信号は、制御部２０の制御によって、予め定められたタイミングで読み取られる。読み取られた受光信号はＲＡＭ１０４等の記憶手段に一時的に記憶されてもよい。制御部２０は、後述する検査方法によって対象物ＯＢの表面２００を検査する。

なお、図２に示されるように、対象物ＯＢの表面２００における装置幅方向の中央部で正反射される正反射光ＬＡ１は、第二レンズ３４を透過して絞部４０の開口部４２を通過するため、受光素子１６によって受光されない。換言すれば、中央部での正反射光ＬＡ１は受光しない。

ここで、一例として、対象物ＯＢの表面２００において、反射特性に影響を与える粗さ度合の異なる２種の表面２００Ａ及び表面２００Ｂについての制御部２０の検査について説明する。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示されるように、表面２００Ａ（図７（Ａ））は、表面２００Ｂ（図７（Ｂ））よりも粗さ度合が小さい。また、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すグラフの縦軸は、各受光素子１６により受光される反射光ＲＦの光量の大きさとされている。

図８（Ａ）に示されるように、図７（Ａ）のような粗さ度合の小さい表面２００Ａについては、正反射光の光量（以下「正反射成分」）が、拡散反射光の光量（以下「拡散反射成分」）に対して多いため、傾斜が急な曲線となる。一方、図８（Ｂ）に示されるように、図８（Ｂ）のような粗さ度合の大きい表面２００Ｂについては、正反射成分と拡散反射成分との差が、表面２００Ａと比して少なくなるため、傾斜がなだらかな曲線となる。

なお、図８（Ａ）の分布ｃは、後述する図１２に示す反射光Ｒｆの正反射光のピークＰが位置Ｃｃ（開口部４２）に向かう場合のｃ行の受光素子１６の光量を表している。また、分布ｂは後述する図１７に示す反射光ＲＦの正反射光のピークＰが位置Ｄｂに向かう場合のｂ行の受光素子１６の光量を表している。

また、図８（Ｂ）における分布ｃはｃ行の受光素子１６の光量を表し、分布ｂはｂ行の受光素子１６の光量を表している。

＜検査方法の詳細＞
次に、制御部２０における検査対象である対象物ＯＢの表面２００の微細な各検査場所の状態を検査する検査方法の詳細について説明する。なお、以降で説明する各検査条件（例えば、正常又は異常と判定する表面２００の状態や正反射光のピークＰの位置等）は、対象物ＯＢ又は検査内容に応じて予め設定し、制御部２０に記憶させる。

以降の説明の「中央値」とは、有限個のデータを小さい順に並べたとき中央に位置する値である。また、データが偶数個の場合は、中央に近い２つのデータの算術平均の値である。

また、図９は、対象物ＯＢの表面２００をＺ方向から見た平面図である。上述のように実際の各検査場所は対象物ＯＢの表面２００の微細な領域であるが、本検査方法の説明では、説明を判り易くするため、図９に示す検査場所Ｋ１〜Ｋ１０とする。なお、検査場所Ｋ１〜Ｋ１０を区別する必要がない場合などは、検査場所Ｋとして説明する。また、図９に示す検査場所Ｋは一例であって、これに限定されるものでは無い。

また、本検査方法を説明する際の受光部１８の受光素子１６の配置は図１０とする。そして、例えば、図１０における右上角部の位置を示す場合は位置Ｅａと記す。また、この位置Ｅａに配置された受光素子１６は、受光素子１６Ｅａと記す。各受光素子１６は、受光した反射光ＲＦの光量に比例した信号を出力する。

（第一検査）
対象物ＯＢの表面２００の各検査場所Ｋにおいて、図７（Ａ）のように粗さ度合が小さい鏡面であり反射光の正反射の光量（正反射成分）が多い状態（図７（Ａ）及び図８（Ａ）参照）を「正常」とし、傷や大きな凹凸があり正反射の方向が変化する状態を「異常Ａ」とし、粗さ度合が大きく反射光の拡散反射光の光量（拡散反射成分）が多い状態を「異常Ｂ」とする。そして、これら「正常」、「異常Ａ」、及び「異常Ｂ」を検査する第一検査について説明する。

先ず対象物ＯＢの表面２００の検査場所Ｋの反射光が「正常」である場合、正反射光が位置Ｃｃ（開口部４２（図２、図６及び図１２を参照））に向かう場合について説明する。

〔異常Ａ〕
図１１に示すように、対象物ＯＢの表面２００の検査場所Ｋ毎（図９参照）に複数の受光素子１６（図１０参照）の出力値（受光した反射光ＲＦの光量に比例する出力）の内、もっとも大きな値、すなわち最大値を求める。次に、この複数の検査場所Ｋの最大値Ｓ１〜Ｓ１０の中央値ＧＳを求め、この最大値Ｓ１〜Ｓ１０の中央値ＧＳを基準値とする。そして、各検査場所Ｋの最大値Ｓ１〜Ｓ１０と基準値（中央値）ＧＳとを用いて「正常」又は「異常Ａ」を検査する。

ここで、図１１に示すように、仮に検査場所Ｋ４及び検査場所Ｋ５が異常Ａであるとした場合で説明する。

検査場所Ｋ４、Ｋ５以外の検査場所Ｋ１〜Ｋ３、Ｋ６〜Ｋ１０は、図１２に示すように、反射光ＲＦの正反射は開口部４２に向かうが、光束のピークＰである位置Ｃｃには受光素子１６が無いので、複数の受光素子１６の最大値は小さい（図８（Ａ）の分布ｃを参照）。

これに対して、検査場所Ｋ４、Ｋ５は、図１３に示すように、正反射の方向が変化するため、反射光ＲＦの正反射は開口部４２に向かわないで位置Ｃｂに向かう。よって、光束の光量のピークＰが受光素子Ｃｂで受光され、複数の受光素子１６の最大値（この例で受光素子１６Ｃｂの出力値）は大きい（図８（Ａ）の分布ｂを参照）。

よって、図１１のグラフに示すように、検査場所Ｋ４、Ｋ５の最大値Ｓ４、Ｓ５が突出して大きくなる。そして、制御部２０は基準値（中央値）ＧＳと最大値Ｓ１〜Ｓ１０とを用いて検査場所Ｋが「正常」であるか「異常Ａ」であるかを判断する。

例えば、基準値（中央値）ＧＳと各最大値Ｓ１〜Ｓ１０との差が予め定めた範囲外であれば「異常Ａ」であると判断する。或いは、基準値ＧＳに予め定めた値を加減乗除等した閾値ＧＳＡを設定し、この閾値ＧＳＡを超える最大値Ｓ１〜Ｓ１０の検査場所Ｋを「異常Ａ」と判断する。

〔異常Ｂ〕
図１４に示すように、対象物ＯＢの表面２００の検査場所Ｋ毎（図９参照）に複数の受光素子１６（図１０参照）の出力値の平均値を求める。次に、この複数の検査場所Ｋの平均値Ｈ１〜Ｈ１０の中央値ＧＨを求め、平均値Ｈ１〜Ｈ１０の中央値ＧＨを基準値とする。そして、各検査場所Ｋの平均値Ｈ１〜Ｈ１０と基準値（中央値）ＧＨとを用いて「正常」又は「異常Ｂ」を検査する。

ここで、図１４に示すように、仮に検査場所Ｋ７及び検査場所Ｋ８が異常Ｂであるとした場合で説明する。

検査場所Ｋ７、Ｋ８以外の検査場所Ｋ１〜Ｋ６、Ｋ９、Ｋ１０は、図１２に示すように、反射光ＲＦの正反射は開口部４２（位置Ｃｃ）に向かうが、光束のピークＰである位置Ｃｃには受光素子１６が無い。そして、反射光ＲＦは開口部４２に向かう正反射成分が多いので、開口部４２（位置Ｃｃ）以外に配置されている各受光素子１６が受光する光量は小さい。よって、複数の受光素子１６の出力値の平均値は小さい。

これに対して、検査場所Ｋ７、Ｋ８は、図１５に示すように、反射光ＲＦは開口部４２に向かわない拡散反射成分が多いので、開口部４２（Ｃｃ）以外に配置されている各受光素子１６が受光する光量が大きい。よって、複数の受光素子１６の平均値は大きい。

よって、図１４のグラフに示すように、検査場所Ｋ７、Ｋ８の平均値Ｈ７、Ｈ８が突出して大きくなる。そして、制御部２０は、基準値（中央値）ＧＨと平均値Ｈ１〜Ｈ１０とを用いて検査場所Ｋが「正常」であるか「異常Ｂ」であるかを判断する。

例えば、基準値（中央値）ＧＨと各平均値Ｈ１〜Ｈ１０との差が予め定めた範囲外であれば「異常Ａ」であると判断する。或いは、基準値ＧＨに予め定めた値を加減乗除等した閾値ＧＨＡを設定し、この閾値ＧＨＡを超える平均値Ｈ１〜Ｈ１０の検査場所Ｋを「異常Ｂ」と判断する。

ここで、各検査場所Ｋの平均値Ｈが大きければ拡散反射成分が多い、つまり粗さ度合が大きく、平均値Ｈが小さければ拡散反射成分が少ない、つまり粗さ度合が小さいといえる。よって、「正常」であるか「異常Ｂ」であるかを判断に加え、平均値Ｈの大きさによって、粗さ度合を判定してもよい。

図１４の場合では、検査場所Ｋ７の平均値Ｈ７よりも検査場所Ｋ８の平均値Ｈ８の方が大きいので、検査場所Ｋ７の粗さ度合よりも検査場所Ｋ８の粗さ度合の方が大きい。

次に、対象物ＯＢの表面２００の検査場所Ｋの反射光ＲＦが「正常」である場合、正反射光が開口部４２以外に向かう場合について説明する。

この場合、反射光ＲＦのピークＰの位置に配置された受光素子１６、又は当該受光素子１６とその周辺の受光素子１６の出力値を使用しないようにする。そして、前述と同じように検査方法で、「正常」、「異常Ａ」、「異常Ｂ」及び粗さ度合を検査する。

例えば、図１７に示すように、反射光ＲＦのピークＰが位置Ｄｂである場合、この位置Ｄｂに配置された受光素子１６Ｄｂ（又は受光素子１６Ｄｂとその周辺の受光素子１６Ｃｂ、１６Ｃａ、１６Ｄａ、１６Ｅａ、１６Ｆｂ、１６Ｅｃ、１６Ｄｃの全部又は一部）の出力値を使用しないようにする。そして、第一検査と同様の検査方法で、「正常」、「異常Ａ」、「異常Ｂ」及び粗さ度合を検査する。

なお、前述のように反射光ＲＦが開口部４２（位置Ｃｃ）に向かう場合においても、開口部４２（位置Ｃｃ）の周囲の受光素子１６Ｂｂ、１６Ｃｂ、１６Ｄｂ、１６Ｄｃ、１６Ｃｄ、１６Ｂｄ、１６Ｂｃの全部又は一部の出力値を使用しないようにしてもよい。

つぎに、正常な各検査場所Ｋの反射光ＲＦの正反射の方向が点状ではなく線状となる場合について説明する。

図１８（Ａ）に示すように、表面２００が平面である場合には、反射光ＲＦの正反射光は同じ方向に返ってくるため、図１２及び図１７に示すように反射光ＲＦの正反射光のピークＰは点状となる。

また、図１８（Ｂ）に示すように、表面２００がＸ方向に湾曲していても、照射光ＩＦの走査方向（図６参照）であるＹ方向が直線状である場合も、反射光ＲＦの正反射光は同じ方向に返ってくるので、図１２及び図１７に示すように反射光ＲＦの正反射光のピークＰは点状となる。

しかし、図１８（Ｃ）に示すように、表面２００が照射光ＩＦの走査方向（図６参照）であるＹ方向に湾曲している場合、反射光ＲＦの正反射光は扇形に返ってくるため、図１９に示すように、反射光ＲＦの正反射光のピークＰは線状となる（正確にはＹ方向に沿ってピークＰが間隔をあけて並ぶ）。

そこで、図１９の場合では、受光素子１６Ａｃ、１６Ｂｃ、１６Ｄｃ、１６Ｅｃ（又はその周囲の受光素子１６を含む）の出力値を使用しないようにする。そして、前述した検査方法と同様の検査方法で、「正常」、「異常Ａ」、「異常Ｂ」及び粗さ度合を検査する。

なお、ここまで説明した場合で、予め使用しない受光素子１６が判っている場合は、この受光素子１６を使用しない位置には、予め受光素子１６を設置しない構成とすることも可能である。また、受光素子１６を設置しない位置には、フェルトの設置やコーティング等の反射防止構造とすることが望ましい。

〔第二検査〕
次に、対象物ＯＢの表面２００の各検査場所Ｋにおいて、粗さ度合が大きく反射光の拡散反射光の光量（拡散反射成分）が多い状態（図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）参照）を「正常」とし、粗さ度合が小さく鏡面であり反射光の正反射の光量（正反射成分）が多い状態を「異常Ｃ」とし、傷や凹凸があり正反射の方向が変化する状態を「異常Ｄ」とする。そして、これら「正常」、「異常Ｃ」、及び「異常Ｄ」を検査する第二検査について説明する。

なお、第一検査における「正常」の状態が第二検査では「異常Ｃ」に相当し、第一検査における「異常Ｂ」の状態が第二検査では「異常Ｄ」に相当し、第一検査における「異常Ｂ」の状態が第二検査では「正常」に相当する。

先ず対象物ＯＢの表面２００の検査場所Ｋの「異常Ｃ」の反射光の正反射光が、開口部４２に向かう場合について説明する。

〔異常Ｃ〕
第一検査の異常Ｂの検査と同様に、図２２に示すように、対象物ＯＢの表面２００の検査場所Ｋ毎（図９参照）に複数の受光素子１６（図１０参照）の出力値の平均値を求め、この複数の検査場所Ｋの平均値Ｈ１〜Ｈ１０の中央値ＧＨを求める。この平均値Ｈ１〜Ｈ１０の中央値ＧＨを基準値とする。そして、各検査場所Ｋの平均値Ｈ１〜Ｈ１０と基準値（中央値）ＧＨとを用いて「正常」又は「異常Ｂ」を検査する。

ここで、図２２に示すように、仮に検査場所Ｋ７及び検査場所Ｋ８が異常Ｂであるとした場合で説明する。

検査場所Ｋ７、Ｋ８以外の検査場所Ｋ１〜Ｋ６、Ｋ９、Ｋ１０は、図１５に示すように、反射光ＲＦは開口部４２に向かわない拡散反射成分が多いので、開口部４２（Ｃｃ）以外に配置されている各受光素子１６が受光する光量が大きい。よって、複数の受光素子１６の平均値Ｈ１〜Ｈ６、Ｈ９、Ｈ１０は大きい。

これに対して、検査場所Ｋ７、Ｋ８は、図１２に示すように、反射光ＲＦの正反射は開口部４２に向かうが、光束のピークＰであるＣｃには受光素子１６が無い。そして、反射光ＲＦは開口部４２に向かう正反射成分が多いので、開口部４２（Ｃｃ）以外に配置されている各受光素子１６が受光する光量は小さい。よって、複数の受光素子１６の出力値の平均値Ｈ７、Ｈ８は小さい。

よって、図２２のグラフに示すように、検査場所Ｋ７、Ｋ８の平均値Ｈ７、Ｈ８が突出して小さくなる。そして、制御部２０は、基準値（中央値）ＧＨと平均値Ｈ１〜Ｈ１０とを用いて検査場所Ｋが「正常」であるか「異常Ｃ」であるかを判断する。

例えば、基準値（中央値）ＧＨと各平均値Ｈ１〜Ｈ１０との差が予め定めた範囲外であれば「異常Ｃ」であると判断する。或いは、基準値ＧＨに予め定めた値を加減乗除等した閾値ＧＨＡを設定し、この閾値ＧＨＡをよりも小さな平均値Ｈ１〜Ｈ１０の検査場所Ｋを「異常Ｃ」と判断する。

〔異常Ｄ〕
第一検査の異常Ａの検査と同様に、図２３に示すように、対象物ＯＢの表面２００の検査場所Ｋ毎（図９参照）に複数の受光素子１６（図１０参照）の出力値の内、もっとも大きな値、すなわち最大値を求める。次に、この複数の検査場所Ｋの最大値Ｓ１〜Ｓ１０の中央値ＧＡを求め、この最大値Ｓ１〜Ｓ１０の中央値ＧＳを基準値とする。そして、各検査場所Ｋの最大値Ｓ１〜Ｓ１０と基準値（中央値）ＧＳとを用いて「正常」又は「異常Ｄ」を検査する。

ここで、図２３に示すように、仮に検査場所Ｋ７及び検査場所Ｋ８が異常Ｄであるとした場合で説明する。

検査場所Ｋ７、Ｋ８以外の検査場所Ｋ１〜Ｋ６、Ｋ９、Ｋ１０は、図１５に示すように、反射光ＲＦは開口部４２に向かわない拡散反射成分の光量のピークＰの光量は小さいので、複数の受光素子１６の最大値は小さい。

これに対して、検査場所Ｋ７、Ｋ８は、図１３に示すように、開口部４２に向かわない反射光ＲＦの正反射光が多いので、光束の光量のピークＰが受光素子Ｃｂで受光される。よって、複数の受光素子１６の最大値（この例で受光素子１６Ｃｂの出力値）は大きい。

よって、図２３のグラフに示すように、検査場所Ｋ７、Ｋ８の最大値Ｓ７、Ｓ８が突出して大きくなる。そして、制御部２０は基準値（中央値）ＧＳと最大値Ｓ１〜Ｓ１０とを用いて検査場所Ｋが「正常」であるか「異常Ｃ」であるかを判断する。

例えば、基準値（中央値）ＧＳと各最大値Ｓ１〜Ｓ１０との差が予め定めた範囲外であれば「異常Ｄ」であると判断する。或いは、基準値ＧＳに予め定めた値を加減乗除等した閾値ＧＳＡを設定し、この閾値ＧＳＡを超える最大値Ｓ１〜Ｓ１０の検査場所Ｋを「異常Ｄ」と判断する。

ここで、対象物ＯＢの表面２００の検査場所Ｋの「異常Ｃ」の反射光ＲＦの正反射光が、開口部４２以外に向かう場合は、第一検査と同様にその場所の正反射光ＲＦのピークＰの位置に配置された受光素子１６、又は当該受光素子１６とその周辺の受光素子１６の出力値を使用しないようすればよい。

また、各検査場所Ｋの反射光ＲＦの正反射の方向が点状ではなく線状となる場合も第一検査と同様に、対応する受光素子１６、又は当該受光素子１６とその周辺の受光素子１６の出力値を使用しないようにすればよい。

〔第三検査〕
次に、対象物ＯＢの表面２００の各検査場所Ｋの反射特性を検査する第三検査について説明する。

制御部２０は、第一検査で使用した平均値Ｈを用いて各検査場所Ｋの粗さ度合（拡散反射成分の多さ）を判断する。例えば、図１６に示すように、中央値ＧＳ（図１４参照）を求めることなく、各検査場所Ｋの平均値Ｈを用いて粗さ度合（拡散反射成分の多さ）を判断する。

〔その他〕
上記第一検査及び第二検査の説明では、最大値Ｓの中央値（基準値）ＧＳ及び平均値Ｈの中央値（基準値）ＧＨは、対象物ＯＢの表面２００の全検査場所Ｋの複数の受光素子１６の出力値から求めたが、これに限定されない。全検査場所Ｋの一部を用いてもよい。なお、全検査場所Ｋの一部を用いる場合には、「正常」である検査場所Ｋのみを用いることが望ましいが、正常である検査場所Ｋが多数（例えば、８割以上）含まれていればよい。

また、上記説明では、最大値Ｓの中央値（基準値）ＧＳ及び平均値Ｈの中央値（基準値）ＧＨは、検査対象の対象物ＯＢを用いて求めたが、これに限定されない。検査対象とは別の対象物ＯＢを用いて最大値Ｓの中央値（基準値）ＧＳ及び平均値Ｈの中央値（基準値）ＧＨを検査して制御部２０に予め記憶させておいてもよい。

また、レンズ表面は反射防止コーティングが行われるが、それでもレンズ表面で反射する反射迷光はゼロにはできないため対策を施すことが望ましい。例えば、図２０に示すように、第二レンズ３４の上面３４Ｈで反射した反射迷光ＭＫが受光素子１６に入射する場合がある。なお、図２０に示すように、第二レンズ３４の上面３４Ｈが平面の場合でも、図２１に示すように上面３４Ｈが曲面の場合でも同様に反射迷光ＭＫが受光素子１６に入射する場合がある。

よって、反射迷光ＭＫが入射する受光素子１６を予め実験などで特定し、この反射迷光ＭＫが入射する受光素子１６を使用しないようにする。

なお、反射迷光ＭＫ以外の迷光がある場合も同様に、迷光が入射する受光素子１６の出力を使用しないようにする。

なお、この反射迷光ＭＫ及びその他の迷光が入射する受光素子１６を設置しない構成とすることも可能である。また、受光素子１６を設置しない位置にはフェルトの設置やコーティング等の反射防止構造とすることが望ましい。

＜作用＞
つぎに、本実施形態の作用について説明する。

検査場所Ｋ１〜Ｋ１０毎の受光部１８の受光結果（最大値、平均値）と中央値とを用いることで、受光結果（最大値、平均値）と中央値とを用いない場合と比較し、「反射光の正反射の光量（正反射成分）が多い状態」と「正反射の方向が変化した状態」と「反射光の拡散反射光の光量（拡散反射成分）が多い状態」とを容易に、しかも正確に検査することができる。

また、検査場所Ｋ１〜Ｋ１０毎の受光部１８の平均値を用いて検査することで、反射光の拡散反射光の光量（拡散反射成分）の大きさ、つまり粗さ度合を容易に、しかも正確に検査することができる。

また、受光部１８における対象物ＯＢで反射された反射光ＲＦの正反射光が当たる場所の受光素子１６の出力を不使用又は受光素子１６を配置しないで不使用としているので、この場所の受光素子１６の出力を使用する場合と比較し、各検査場所Ｋの検査を正確に行うことができる。

また、受光部１８における対象物ＯＢの表面２００で反射された反射光ＲＦ以外の迷光が当たる場所の受光素子１６の出力を不使用又は受光素子１６を配置しないで不使用としているので、この場所の受光素子１６の出力を使用する場合と比較し、各検査場所Ｋの検査を正確に行うことができる。

＜その他＞
尚、本発明は、上記実施形態に限定されない。

例えば、上記実施形態における受光部１８における受光素子１６の配置及び個数は一例であってこれに限定されない。例えば、図２４に示すように、８個の受光素子１６で構成されていてもよい。また、開口部４２の周囲に受光素子１６を配置するのではなく、開口部４２が端部に配置された構成であってもよい。

また、上記実施形態では、図１に示されるように、外径が一方のレンズ（本実施形態では第一レンズ３２）よりも大きい他方のレンズ（本実施形態では第二レンズ３４）の外径端（表面Ｒｄ（ｒａｄｉｕｓ）と裏面Ｒｄの仮想接点）を通って装置上下方向に延びる仮想線Ｐ（円筒面）に対して装置幅方向の光軸Ｍ側（内側）に受光素子１６が配置されていたが、これに限定されない。仮想線Ｐの外側に受光素子１６が配置されていてもよい。

また、上記実施形態では、各受光素子１６の出力の最大値又は平均値の「中央値」を基準値及びこの基準値（中央値）に基づいて閾値を設定したが、これに限定されない。例えば、全検査場所の最高値又は平均値の「平均値」を基準値としてもよい。或いは、中央値」又は「平均値」以外の基準値であってもよい。また、各受光素子１６の出力の最大値又は平均値以外を使用してもよい。

また、上記実施形態の構成に限られず種々の構成とすることが可能である。更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

１０検査装置
１４発光部
１８受光部
２０制御部（検査手段の一例）
３２第一レンズ
３４第二レンズ
４０絞部
４２開口部
ＯＢ対象物

Claims

検査対象の対象物へ照射する照射光を発光する発光部と、
前記発光部から発光されて透過する前記照射光の発散度合を変える第一レンズと、
前記第一レンズを透過し出射された前記照射光を絞る開口部を有する絞部と、
前記開口部を通過した前記照射光を前記対象物に向けて集光する第二レンズと、
前記絞部と前記第二レンズとの間に配置され、前記照射光が前記対象物に照射されて反射し前記第二レンズを透過した反射光を受光する複数の受光素子が前記開口部に重ならないように設けられた受光部と、
前記対象物の検査場所毎の前記受光部の受光結果と、基準値と、を用いて各前記検査場所を検査する検査手段と、
を備えた検査装置。
前記基準値は、複数の前記検査場所の受光結果の中央値に基づいて設定されている、請求項１に記載の検査装置。
前記受光結果は、前記検査場所毎の前記受光部における複数の前記受光素子の出力値の最大値である、請求項１又は請求項２に記載の検査装置。
前記受光結果は、前記検査場所毎の前記受光部における複数の前記受光素子の出力値の平均値である、請求項１又は請求項２に記載の検査装置。
検査対象の対象物へ照射する照射光を発光する発光部と、
前記発光部から発光されて透過する前記照射光の発散度合を変える第一レンズと、
前記第一レンズを透過し出射された前記照射光を絞る開口部を有する絞部と、
前記開口部を通過した前記照射光を前記対象物に向けて集光する第二レンズと、
前記絞部と前記第二レンズとの間に配置され、前記照射光が前記対象物に照射されて反射し前記第二レンズを透過した反射光を受光する複数の受光素子が前記開口部に重ならないように設けられた受光部と、
前記対象物の検査場所毎の前記受光部における複数の前記受光素子の出力値の平均値を用いて、各前記検査場所の反射特性を検査する検査手段と、
を備えた検査装置。
前記受光部における前記対象物で反射された反射光の正反射光が当たる場所の受光素子を不使用としている、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の検査装置。
前記受光部における前記対象物で反射された反射光以外の迷光が当たる場所の受光素子を不使用としている、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の検査装置。