JP2024034654A - 検査対象物の表面の凹凸を検査するための照明装置、検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象物表面の微小な凹凸を確実に発見できる照明装置、検査装置および検査方法を提供する。【課題を解決するための手段】検査対象物の表面１３の凹凸を検査するための検査装置１は、白色光を放射する面状ＬＥＤ光源２０と、面状ＬＥＤ光源２０から放射された光が透過する時に回折する第１ホログラフィック回折光学素子２３から構成される第１光回折部２１と、第１光回折部２１から放射された光が透過する時に、第１光回折部２１とは逆方向に回折する第２ホログラフィック回折光学素子２４から構成される第２光回折部２２と、を備える照明装置２と、検査対象物１１が上面に載置され、照明装置２から放射された第３照射光２９が検査対象物１１の表面１３に照射される検査物載置台１２と、検査対象物１１からの反射光３０を検出する検出部４を備える。【選択図】図１

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り 令和４年３月１２日、掲載アドレス「ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉ－ｗ－ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ．ｏｒｇ」にて、ＩＷＨ２０２１（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ２０２１）のポスター及び要旨集（ａｂｓｔｒａｃｔ）に掲載

本発明は、検査対象物の表面の凹凸を検査するための照明装置、検査装置及び検査方法に関するものである。

近年、マシンビジョン技術を応用した自動化システムが数多く開発され、製造された製品の検査に使用されている。特に光沢のある表面は、マシンビジョンにとって最も難しい検査対象の一つである。例えば、特許文献１には、検査対象物の表面の凹凸を検査する方法として、ホログラフィック回折光学素子を用いた以下の技術が開示されている。ここで、ホログラフィック回折光学素子とは、白色光を回折すると色が分散するホログラムの性質を利用した光学素子である。

図７に示すように、白色ＬＥＤ光源２１０からの放射光をホログラフィック回折光学素子２３０により、赤色光３１０（破線）、緑色光３２０（一点鎖線）と青色光３３０（実線）の色毎に所定の角度に回折させ、且つ色毎に平行光にして、これらを照射光２４０として検査対象物１１０の表面１３０に照射し、その反射光３００をカメラ４１０で撮影する。なお、検査対象物１１０の表面１３０における両矢印Ｘ内の領域が検査範囲である。

この時、例えば、検査対象物１１０の表面１３０に凸部が存在する場合では、凸部の存在しない凸部以外表面と凸部の存在する凸部表面では、反射光の反射角度が異なるので、カメラ４１０の撮影画面において、凸部は、その形状部分が、凸部以外表面と異なる色によって映し出される。その結果、検査対象物１１０の表面１３０の凸部の存在とその形状を検出することができる。

また、特許文献１の技術を適用したホロ照明ユニット及びホロ照明ユニット搭載型外観検査ロボットが提案されている（非特許文献１）。

図８は、上記の非特許文献１の装置を使用して、検査対象物１１０の平滑な表面を測定した時の色相プロファイルである。横軸は、図７の矢印Ａ方向の画像横位置［ｐｉｘｅｌ］であり、縦軸は、色相の角度［度］である。色相の総体を順序立てて円環にして並べたものを色相環と言い、色相環上では、補色を反対の位置に設けられる。その結果、色相の角度については、０度から６０度が赤から黄色、６０度から１２０度が黄色から緑、１２０度から１８０度が緑からシアン、１８０度から２４０度がシアンから青、２４０度から３００度が青からマゼンダ、３００度から３６０度がマゼンダから赤を示すとして規定されている。

図８からは、ほぼ平らな領域である赤色、緑色と青色の独立した領域と、傾斜境域の各色の中間色がなだらかに連続して観測されていることが分かる。したがって、この観察領域内に凸部または凹部が存在する場合は、凸部または凹部における反射光の角度が異なることに伴う色相角度の変動が観測され、検査対象物の表面の凸部または凹部を検出することができる。

特開２０１８－９１７７０号公報

https://www.maxis-inc.com/information/development/article/138

ところで、特許文献１及び非特許文献１の方式は、点光源の白色ＬＥＤ光源２１０を使用しているので、視野（ホログラフィック回折光学素子２３０による検査領域）が約２５ｍｍ×約２５ｍｍと狭く、大面積の検査用途には不向きであった。そこで、特許文献１、非特許文献１の方式と、例えば、細長い、長方形の形状を発光領域とする面状ＬＥＤ光源（線状光源、ライン状光源と呼ばれることもある）を組み合わせることにより、大面積の検査用途に適用することが可能になると考え、図７に示す従来の検査装置において、光源を幅１３ｍｍ×長さ２００ｍｍの長方形の発光領域を有する白色光を放射する面状ＬＥＤ光源に変更し、また、面状ＬＥＤ光源と検査対象物間に、面状ＬＥＤ光源からの照射光を受光可能とする面積を拡大したホログラフィック回折光学素子２３０を、面状ＬＥＤ光源に接するように配置して測定を試みた。その結果を図９に色相プロファイルを示す。

図９から明らかなように、従来の検査装置において、照明用光源を幅１３ｍｍ×長さ２００ｍｍの発光領域を有する面状ＬＥＤ光源に変更し、白色の面状ＬＥＤ光源と検査対象物間に、ホログラフィック回折光学素子２３０を配置した場合の色相プロファイルは、図８とは大きく異なり、色相変化が不十分な分析結果となった。したがって、単に特許文献１及び非特許文献１の方式を面状ＬＥＤ光源とホログラフィック回折光学素子との組み合わせに変更するのみでは、対象検査物において広範囲を検査することはできない。

これは、面状ＬＥＤ光源では、発光領域内の光度分布を均一化するために、例えば、光放射面を粗面化したり、シリカなどの無機物をＬＥＤ素子の封止樹脂に配合して光を散乱（拡散）させている。そのため、特許文献１及び非特許文献１の方式と面状ＬＥＤ光源を組み合わせた場合は、面状ＬＥＤ光源からの放射光の広がりが大きく、すなわち、放射光の指向性が低く、ホログラフィック回折光学素子２２０を通過した回折光の分散が大きいことによると考えられる。

そこで、本発明は、新たな方式により、従来と同等以上の性能で、且つ広範囲を検査可能にする検査対象物の表面の凹凸を検査するための照明装置、検査装置及び検査方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１の本発明は、光源と、光源から放射された光が透過する時に回折するホログラフィック回折光学素子から構成される第１光回折部と、第１光回折部から放射された光が透過する時に、第１光回折部とは逆方向に回折するホログラフィック回折光学素子から構成される第２光回折部と、を備え、第２光回折部から光が放射される検査対象物の表面の凹凸を検査するための照明装置である。

請求項１の本発明では、照明装置は、光源と、光源から放射された光が透過する時に回折するホログラフィック回折光学素子から構成される第１光回折部と、第１光回折部から放射された光が透過する時に、第１光回折部とは逆方向に回折するホログラフィック回折光学素子から構成される第２光回折部を備えるので、第１に、光源の指向性が低い場合であっても、第２光回折部により、第１光回折部を通過した回折光の分散を抑制することができ、効率的に対象検査物に対して回折光を照射することができる。

また、第２に、第２光回折部では、第１光回折部に対して回折方向が逆方向に回折されるので、第１光回折部で分散された光を逆方向に回折して集光することができる。その結果、従来と同等以上の性能を有し、且つ従来に比較して検査対象範囲領域を拡大することができる。

さらに、第１光回折部と第２光回折部を構成するホログラフィック回折光学素子の、例えば、青色、緑色、赤色等、各色の回折角度や、ホログラフィック回折光学素子間の距離を調整することにより、光が重なり合う位置を調整することができるので、照明装置と検査対象物との距離を広い範囲で調整することができ、例えば、ハードディスク上の傷の検出、樹脂成形機における金型表面の凹凸検出や塗装面の凹凸検出など幅広い用途に適用することができる。

ここで、第２光回折部において、第１光回折部とは「逆方向に回折する」とは、例えば、紙面の表面側から裏面側方向に光源からの発光が照射され、第１光回折部を構成するホログラフィック回折光学素子による回折が紙面の表面側から裏面側方向、且つ紙面の上辺方向に回折する時、第２光回折部を透過した光の回折は、紙面の表面側から裏面側方向、且つ紙面の下辺方向に回折する、すなわち、紙面を表面側から裏面側方向に見た時の第１光回折部と第２光回折部の回折の角度変化が９０°を超えて変化することをいう。なお、第１光回折部と第２光回折部の回折の角度変化は、本発明の上記効果を考慮すると、１８０°若しくはそれに近いことが望ましい。

請求項２の本発明は、請求項１の発明において、光源は、白色ＬＥＤ（白色発光ダイオード）の面状光源である検査対象物の表面の凹凸を検査するための照明装置である。

請求項２の本発明では、光源は、白色ＬＥＤ（白色発光ダイオード）の面状光源であるので、高出力、高波長安定性、小型、長寿命で安価な光源とすることができる。

請求項３の本発明は、請求項１または請求項２に記載の照明装置と、検査対象物が上面に載置され、照明装置から放射された光が検査対象物の表面に照射される検査対象物載置台と、検査対象物の表面からの反射光を検出する検出部と、を備える検査対象物の表面の凹凸を検査するための検査装置である。

請求項３の本発明では、請求項１または請求項２に記載の照明装置と、検査対象物が上面に載置され、照明装置から放射された光が検査対象物の表面に照射される検査物載置台と、検査対象物からの反射光を検出する検出部と、を備えるので、従来と同等以上の性能を有し、且つ広範囲を検査可能な検査対象物の表面の凹凸を検査するため検査装置を作製することができる。また、光源を白色ＬＥＤ（白色発光ダイオード）の面状光源とすることにより、高出力、高波長安定性、小型、長寿命で安価な検査対象物の表面の凹凸を検査するため検査装置を作製することができる。

請求項４の本発明は、光源から放射された光を第１照射光としてホログラフィック回折光学素子から構成される第１光回折部に照射し、第１光回折部によって、複数の色毎に所定の角度で、且つ色毎に平行光に変換された回折光を第２照射光としてホログラフィック回折光学素子から構成される第２光回折部に照射し、第２光回折部によって第１光回折部とは逆方向に回折された光を第３照射光として検査対象物に照射し、検査対象物の表面から反射された反射光を検出部で検出し、検査対象物の表面の凹凸部と、検査対象物の他の表面との反射光の色の変化により検査対象物の表面の凹凸を検査するための検査方法である。

請求項４の本発明では、光源から放射された光を第１照射光としてホログラフィック回折光学素子から構成される第１光回折部に照射し、第１光回折部によって、複数の色毎に所定の角度で、且つ色毎に平行光に変換された回折光を第２照射光としてホログラフィック回折光学素子から構成される第２光回折部に照射するので、第１に、光源の指向性が低い場合であっても、第２光回折部により、第１光回折部を通過した回折光の分散を抑制することができ、効率的に対象検査物に対して回折光を照射することができる。

また、第２に、第２光回折部では、第１光回折部に対して回折方向が逆方向に回折されるので、第１光回折部で分散された光を逆方向に回折して集光することができる。その結果、従来と同等以上の性能を有し、且つ従来に比較して検査対象範囲領域を拡大することができる。

そして、第２ホログラフィック回折光学素子によって回折された光を第３照射光として検査対象物に照射し、検査対象物の表面から反射された反射光を検出部で検出するので、反射光における検査対象物の表面の凹凸部と、凹凸部以外の表面との色の変化によって検査対象物の表面を検査することができる。

また、第１光回折部と第２光回折部を構成するホログラフィック回折光学素子の、例えば、青色、緑色、赤色等、各色の回折角度や、ホログラフィック回折光学素子間の距離を調整することにより、光が重なり合う位置を調整することができるので、照明装置と検査対象物との距離を広い範囲で調整することができ、例えば、ハードディスク上の傷の検出、樹脂成形機における金型表面の凹凸検出や塗装面の凹凸検出など幅広い用途に適用することができる。

照明装置は、照明装置は、光源と、光源から放射された光が透過する時に回折するホログラフィック回折光学素子から構成される第１光回折部と、第１光回折部から放射された光が透過する時に、第１光回折部とは逆方向に回折するホログラフィック回折光学素子から構成される第２光回折部を備えるので、第１に、光源の指向性が低い場合であっても、第２光回折部により、第１光回折部を通過した回折光の分散を抑制することができ、効率的に対象検査物に対して回折光を照射することができる。

また、第２に、第２光回折部では、第１光回折部に対して回折方向が逆方向に回折されるので、第１光回折部で分散された光を逆方向に回折して集光することができる。その結果、従来と同等以上の性能を有し、且つ従来に比較して検査対象範囲領域を拡大することができる。

さらに、第１光回折部と第２光回折部を構成するホログラフィック回折光学素子の、例えば、青色、緑色、赤色等、各色の回折角度や、ホログラフィック回折光学素子間の距離を調整することにより、光が重なり合う位置を調整することができるので、照明装置と検査対象物との距離を広い範囲で調整することができ、例えば、ハードディスク上の傷の検出、樹脂成形機における金型表面の凹凸検出や塗装面の凹凸検出など幅広い用途に適用することができる。

本発明の第１の実施形態の検査装置の全体の構成を示す模式図である。 図１の検査装置を使用し、検査対象物の平滑な表面を検査した時の測定位置と色相角度との関係を示す色相プロファイルである。 ハードディスク上の傷の存在を示す模式図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施形態の検査装置を使用し、図３のハードディスクの傷を検査した時の測定位置と色相角度との関係を示す色相プロファイルであり、（ｂ）は、非特許文献１の検査装置を使用し、図３のハードディスクの傷を検査した時の測定位置と色相角度との関係を示す色相プロファイルである。 図４における測定位置とＳＮ差分の関係を示すグラフであり、（ａ）は、本発明の第１の実施形態の検査装置の場合、（ｂ）は、非特許文献１の検査装置の場合である。 本発明の第２の実施形態の表面検査装置の全体の構成を示す模式図である。 従来の表面検査装置の全体の構成を示す模式図である（特許文献１）。 従来の表面検査装置による検査対象物の平滑な表面を検査した時の色相プロファイルである（非特許文献１）。 従来の表面検査装置の光源を、白色光を放射する面状ＬＥＤ光源に変更し、検査対象物の平滑な表面を検査した時の色相プロファイルである。

図１に基づいて本発明の第１の実施形態の検査装置１の全体の構成を説明する。図１に示すように、検査対象物１１の表面１３の凹凸を検査するための検査装置１は、検査対象物１１の表面１３の凹凸を検査するための照明装置２と、検査対象物１１が上面に載置され、照明装置２から放射された光が第３照射光２９として検査対象物１１の表面１３に照射される検査物載置台１２と、検査対象物１１の表面１３からの反射光３０を検出する検出部４から構成されている。

照明装置２は、光源として白色光を放射する面状ＬＥＤ光源２０を使用した。また、第１光回折部２１は、第１ホログラフィック回折光学素子２３から構成され、第２光回折部２２は、第２ホログラフィック回折光学素子２４から構成されている。本第１の実施形態では、面状ＬＥＤ光源２０から放射された光が第１ホログラフィック回折光学素子２３に第１照射光２７として照射され、第１ホログラフィック回折光学素子２３から放射された光が、第２ホログラフィック回折光学素子２４に第２照射光２８として照射される。したがって、第２ホログラフィック回折光学素子２４から放射される光が、照明装置２から検査対象物１１に向けて放射される光、つまり、第３照射光２９となる。

光源は、白色光を放射する面状ＬＥＤ光源２０であるので、高出力、高波長安定性、小型、長寿命で安価の特徴を有している。白色ＬＥＤは、青色光を発光するＬＥＤ素子と、青色光により励起され、黄色光を発光する蛍光体を含む樹脂をＬＥＤ素子の周囲に封止し、ＬＥＤ素子から放射される青色光と、蛍光体から放射される黄色光の混色によって、白色光を放射するＬＥＤ光源である。また、面状ＬＥＤ光源２０は、発光領域内の光度分布が均一化された発光領域が幅１３ｍｍ×長さ２００ｍｍのライン照明（Ｌｅｉｍａｃ製ＩＤＢＢＬ－ＬＳＲ２００ｗ－Ｓ）を使用した。なお、図１は、面状ＬＥＤ光源２０の短辺（幅１３ｍｍ）側から描いた図である。

なお、面状ＬＥＤ光源２０は、幅及び長さ共に上記サイズには限定されず、形状も長方形には限定されない。また、白色光を放射する面状ＬＥＤ光源２０は、青色光を発光するＬＥＤ素子と、青色光により励起され、緑色光と、赤色光を発光する蛍光体を含む樹脂をＬＥＤ素子の周囲に封止し、ＬＥＤ素子から放射される青色光と、蛍光体から放射される緑色光と赤色光の混色によって、白色光を放射するＬＥＤ光源でもよい。また、紫外光を発光するＬＥＤ素子と、紫外光により励起され、青色光と、緑色光と、赤色光を発光する蛍光体を含む樹脂をＬＥＤ素子の周囲に封止し、蛍光体から放射される青色光と、緑色光と、赤色光の混色によって、白色光を放射するＬＥＤ光源でもよい。さらに、青色光、緑色光と赤色光を発光するＬＥＤ素子を１セット（各々の個数は明るさ、混色によって調整される）とし、プリント基板上に複数セットが配設され、発光領域内の光度分布を均一化するための処理が施された白色光を放射する面状ＬＥＤ光源２０を使用してもよい。
なお、白色光を放射する光源としては、ＬＥＤ光源には限定されず、キセノン光、ハロゲン光、レーザー光等を使用することもできる。

本第１の実施形態において、第１光回折部２１を構成する第１ホログラフィック回折光学素子２３は、図１において、第１ホログラフィック回折光学素子２３に対して、上方から垂直に入射する白色光である第１照射光２７が、第１ホログラフィック回折光学素子２３を透過する時に、波長が６３５ｎｍの赤色光３１（破線）が１６°、５３２ｎｍの緑色光３２（一点鎖線）が１３°、４５０ｎｍの青色光３３（実線）が１１°の角度で左側に回折するものである。その結果、上記の赤色光３１、緑色光３２、青色光３３が色毎に平行光として、下方に第２照射光２８として放射される。なお、回折角度は上記には限定されない。

本第１の実施形態において、第２光回折部２２を構成する第２ホログラフィック回折光学素子２４は、図１において、赤色光３１について、第２ホログラフィック回折光学素子２４の上方、且つ垂直方向から１６°の角度で入射する赤色光３１が、１６°の角度で右側に回折するものである。また、緑色光３２については、第２ホログラフィック回折光学素子２４の上方、且つ垂直方向から１３°の角度で入射する緑色光３２が、１３°の角度で右側に回折したものであり、青色光３３については、第２ホログラフィック回折光学素子２４の上方、且つ垂直方向から１１°の角度で入射する青色光３３が、１１°の角度で右側に回折したものである。その結果、上記の赤色光３１、緑色光３２、青色光３３が色毎に平行光として、下方に第３照射光２９として放射される。なお、回折角度は上記には限定されない。また、図１は、面状ＬＥＤ光源２０の両端から放射される光について、その経路を描いたものである。

本第１の実施形態では、第１光回折部２１を構成する第１ホログラフィック回折光学素子２３は、面状ＬＥＤ光源２０に接するように配置した。なお、図１では、面状ＬＥＤ光源２０の下方に第１ホログラフィック回折光学素子２３が離れて描かれているが、これは、面状ＬＥＤ光源２０からの第１照射光２７を説明することと、第１ホログラフィック回折光学素子２３に関する回折を説明するためである。勿論、図１のように、第１ホログラフィック回折光学素子２３を面状ＬＥＤ光源２０から離して配置してもよい。

また、第１ホログラフィック回折光学素子２３の下方１００ｍｍの位置（ｆ１）に、第２光回折部を構成する第２ホログラフィック回折光学素子２４を平行に配設した。第２ホログラフィック回折光学素子２４は、第１ホログラフィック回折光学素子２３からの第２照射光２８を受光可能とするために面積を７０ｍｍ×２００ｍｍに拡大したものである。また、図１において、面状ＬＥＤ光源２０の上方から見た時、第２ホログラフィック回折光学素子２４は、第１ホログラフィック回折光学素子２３に対し、回折の角度変化が１８０°となるように配置した。

本第１の実施形態では、第１ホログラフィック回折光学素子２３と第２ホログラフィック回折光学素子２４は、上記の通り下方に回折する角度の絶対値が同じものを使用しているので、第２ホログラフィック回折光学素子２４の下方１００ｍｍの位置（ｆ２）に、第２ホログラフィック回折光学素子２４と検査対象物１１の表面１３が平行になるように検査物載置台１２を調整した。この位置に検査対象物１１の表面１３を載置することにより、第２ホログラフィック回折光学素子２４によって回折された赤色光３１、緑色光３２と青色光３３を集光させることができる。

本第１の実施形態の検出部４は、検査対象物１１の表面１３からの反射光３０を撮像するカメラ４１と、カメラ４１で撮影した像（撮像）を映し出すモニター４２と、カメラ４１からの画像データを解析、記憶する画像データ解析と、検査対象物１１とカメラ４１の位置、モニター４２における撮像等を制御する制御部４３から構成されている。カメラ４１は、ＧｉｇＥカラーカメラＢＧ３０２ＬＭＣＦ（東芝テリー（株）製）を使用した。なお、検査対象物１１の表面１３からカメラ４１までの距離ｆｃは５０ｍｍである。

上記の検査装置１を使用することにより、図１から明らかなように、各色が混合される部分である検査対象領域（両矢印Ｙ）は従来の検査対象領域（両矢印Ｘ）に比較して広くなっており、検査対象領域が幅方向にも広くなっていることが分かる。したがって、長方形の面状ＬＥＤ光源２０の長辺方向のみならず、短辺方向においても検査領域を拡大することができる。

図２は、図１の検査装置１を使用し、検査物載置台１２に、表面１３が平滑な検査対象物１１を用意し、検査対象物１１の平滑面を上にして載置して測定した時の図１の矢印Ａ方向の測定位置と色相角度との関係を示す色相プロファイルである。

図２から明らかなように、赤色から青色領域にかけてなだらかに変化しており、図９に対して大きく改善されていることが分かる。

また、図８に示した非特許文献１の装置（図７）を使用して、平滑な面を測定した時の色相プロファイルと比較しても色が混ざり合い、図２では平坦部分がなくなり、中央部分の色相特性がより直線的になっていることが分かる。

したがって、第２光回折部２２である第２ホログラフィック回折光学素子２４を追加することにより、光源の指向性が低い白色光を放射する面状ＬＥＤ光源２０を使用した場合も、過度の色分散を抑え、従来と同等以上の性能を有すると共に、検査対象領域も拡大可能な照明装置２と、左記の照明装置２を備えた検査装置１を実現することが可能になった。

次に、本発明の第１の実施形態の検査装置を使用し、検査対象物の凹凸の測定結果について、図３から図５に基づいて説明する。本測定は、図３に示すように、検査対象物の表面に形成された傷、つまり、凹部を測定したものである。検査対象物は、ストレージ装置５０の磁気ディスク５１上の傷５２である。傷５２は、幅Ｗが０．３ｍｍ、長さＬが０．５ｍｍの凹部である。

図４は、傷５２の部分を測定した場合であり、（ａ）は、上記の本発明の検査装置１を使用した時の測定結果であり、図１の矢印Ａ方向における色相プロファイルである。また、（ｂ）は、非特許文献１の装置を使用した場合の図７の矢印Ａ方向の色相プロファイルである。ここで、図４の「Ｈｕｅ」（実線）は、傷５２の部分の測定結果であり、「Ｎｏｉｓｅ」（破線）は、傷５２以外の部分の測定結果、すなわち、バックブラウンドを示すものである。

また、図５は、図４の測定におけるＳＮ差分を縦軸にした時のグラフであり、（ａ）は、本発明の検査装置１を使用した時の測定結果であり、（ｂ）は、非特許文献１の装置を使用した場合である。なお、ＳＮ差分は、２０ｌｏｇ_１０（Ｓ／Ｎ）から求めることができる。

図５（ａ）と 図５（ｂ）を比較すると、ＳＮ差分が検出される傷５２の範囲（両矢印Ｚ）は、図５（ａ）の方が広いことが分かる。したがって、本発明の検査装置１を使用することにより、傷５２の存在場所とそのサイズを従来に比較してさらに正確に検出することができる。これは、凸部の場合も同様であり、凸部の場合は、その形状部分が、凸部以外表面と異なる色によって映し出されるので、検査対象物１１の表面１３の凸部の存在とその形状を従来以上に正確に検出することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について、図６に基づいて説明する。本第２の実施形態は、図１の照明装置２に使用した第２光回折部２２を構成する第２ホログラフィック回折光学素子２４を、第３ホログラフィック回折光学素子２５と第４ホログラフィック回折光学素子２６に変更したものである。なお、第１光回折部２１を構成する第１ホログラフィック回折光学素子２３は、第１の実施形態と同じものを使用した。

第２光回折部２２を構成する第３ホログラフィック回折光学素子２５は、赤色光３１について、第１光回折部２１を構成する第１ホログラフィック回折光学素子２３によって回折された、第３ホログラフィック回折光学素子２５の上方、且つ垂直方向から１６°の角度で入射する赤色光３１が、第３ホログラフィック回折光学素子２５の下方に垂直に回折するものである。また、緑色光３２については、第３ホログラフィック回折光学素子２５の上方、且つ垂直方向から１３°の角度で入射する緑色光３２が、第３ホログラフィック回折光学素子２５の下方に垂直に回折するものであり、青色光３３については、第３ホログラフィック回折光学素子２５の上方、且つ垂直方向から１１°の角度で入射する青色光３３が、第３ホログラフィック回折光学素子２５の下方に垂直に回折するものである。つまり、第３ホログラフィック回折光学素子２５を透過した赤色光３１、緑色光３２と青色光３３は垂直方向に平行な光として、下方に配置される第４ホログラフィック回折光学素子２６に照射される。

また、第３ホログラフィック回折光学素子２５と共に第２光回折部２２を構成する第４ホログラフィック回折光学素子２６は、赤色光３１について、第４ホログラフィック回折光学素子２６に対して、上方から垂直に入射する赤色光３１が、右側に１６°回折し、緑色光３２について、第４ホログラフィック回折光学素子２６に対して、上方から垂直に入射する緑色光３２が、右側に１３°回折し、青色光３３について、第４ホログラフィック回折光学素子２６に対して、上方から垂直に入射する青色光３３が、右側に１１°回折するものである。したがって、第２光回折部２２は、第１光回折部２１に対し、回折の角度変化が１８０°となるように配置される。

第１光回折部２１を構成する第１ホログラフィック回折光学素子２３と第３ホログラフィック回折光学素子２５との距離ｆ１は、図１における第１ホログラフィック回折光学素子２３と第２ホログラフィック回折光学素子２４との距離と同じ１００ｍｍであり、第２光回折部２２を構成する第４ホログラフィック回折光学素子２６と検査対象物１１の表面１３との距離ｆ２は、図１における第２ホログラフィック回折光学素子２４と検査対象物１１の表面１３との距離と同じ１００ｍｍである。これは、第１ホログラフィック回折光学素子２３と第４ホログラフィック回折光学素子２６の回折角度が同じであることに基づく。

本第２の実施形態の検査装置１を使用することにより、図６から明らかなように、各色が混合される部分である検査対象領域（両矢印Ｙ）は従来の検査対象領域（両矢印Ｘ）に比較して広くなっており、検査対象領域が幅方向にも広くなっていることが分かる。したがって、長方形の面状ＬＥＤ光源２０の長辺方向のみならず、短辺方向においても検査領域を拡大することができる。

本第２の実施形態の検査装置１を使用して、表面１３が平滑な検査対象物１１測定した時の図６の矢印Ａ方向の測定位置と色相角度との関係を示す色相プロファイルは、図２と同じであり、図３の傷６２の部分を測定した色相角度との関係を示す色相プロファイルは、図４（ａ）と同じであった。

したがって、第１の実施形態の第２光回折部２２である第２ホログラフィック回折光学素子２４を、上記の第３ホログラフィック回折光学素子２５と第４ホログラフィック回折光学素子２６に変更した場合も、光源の指向性が低い白色光を放射する面状ＬＥＤ光源２０を使用した場合にも、過度の色分散を抑え、従来と同等以上の性能を有すると共に、検査対象領域も拡大可能な照明装置２と、左記の照明装置２を備えた検査装置１を実現することが可能になった。

本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記の第２の実施形態では、第１光回折部２１として、第１ホログラフィック回折光学素子２３を使用し、第２光回折部２２として、第３ホログラフィック回折光学素子２５と第４ホログラフィック回折光学素子２６を使用したが、第１光回折部２１として、第１ホログラフィック回折光学素子２３と第３ホログラフィック回折光学素子２５を使用し、第２光回折部２２として、第４ホログラフィック回折光学素子２６を使用してもよい。

上記の第１の実施形態と第２の実施形態では、赤色光３１として１６°、緑色光３２として１３°、青色光３３として１１°の回折角度としたが、回折角度を異なるように設定してもよい。例えば、第２光回折部２２の回折角度を第１光回折部２１の回折角度より小さく作成することによりｆ１＜ｆ２とすることができ、また、逆に設定することも可能である。

１ 検査装置
２ 照明装置
４ 検出部
１１ 検査対象物
１２ 検査対象物載置台
１３ 表面
２０ 面状ＬＥＤ光源
２１ 第１光回折部
２２ 第２光回折部
２３ 第１ホログラフィック回折光学素子
２４ 第２ホログラフィック回折光学素子
２５ 第３ホログラフィック回折光学素子
２６ 第４ホログラフィック回折光学素子
２７ 第１照明光
２８ 第２照明光
２９ 第３照射光
３０ 反射光
３１ 赤色光
３２ 緑色光
３３ 青色光
４１ カメラ
５１ 磁気ディスク
５２ 傷

Claims (4)

1. 光源と、
   該光源から放射された光が透過する時に回折するホログラフィック回折光学素子から構成される第１光回折部と、
   該第１光回折部から放射された光が透過する時に、前記第１光回折部とは逆方向に回折するホログラフィック回折光学素子から構成される第２光回折部と、を備え、
   該第２光回折部から光が放射される検査対象物の表面の凹凸を検査するための照明装置。
2. 前記光源は、白色ＬＥＤ（白色発光ダイオード）の面状光源である請求項１に記載の検査対象物の表面の凹凸を検査するための照明装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の照明装置と、
   検査対象物が上面に載置され、前記照明装置から放射された光が前記検査対象物の表面に照射される検査対象物載置台と、
   前記検査対象物の前記表面からの反射光を検出する検出部と、を備える検査対象物の表面の凹凸を検査するための検査装置。
4. 光源から放射された光を第１照射光としてホログラフィック回折光学素子から構成される第１光回折部に照射し、
   該第１光回折部によって、複数の色毎に所定の角度で、且つ色毎に平行光に変換された回折光を第２照射光としてホログラフィック回折光学素子から構成される第２光回折部に照射し、
   該第２光回折部によって前記第１光回折部とは逆方向に回折された光を第３照射光として検査対象物に照射し、
   該検査対象物の表面から反射された反射光を検出部で検出し、
   前記検査対象物の表面の凹凸部と、前記検査対象物の他の表面との前記反射光の色の変化により前記検査対象物の表面の凹凸を検査するための検査方法。

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