JP2793942B2

JP2793942B2 - 表面検査装置

Info

Publication number: JP2793942B2
Application number: JP5088356A
Authority: JP
Inventors: 宏司山本; 敏弘家治
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1993-04-15
Filing date: 1993-04-15
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 2013-09-03
Also published as: JPH06300712A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、いわゆる光切断法を用
いて、平面的な被検査物の表面の欠陥を検査する表面検
査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】表面検査装置としては、一定方向に搬送
される平面的な（例えば、シート状の）被検査物の表面
に投光装置から移動方向に対して直交する方向の線状光
（以下、スリット光と呼ぶ）を照射し、照射方向と異な
る方向から撮像装置でスリット光により被検査物の表面
に形成される像（以下、スリット像と呼ぶ）を撮像し、
その撮像されたスリット像から被検査物の表面の欠陥を
検査するものがある。この表面検査装置では、いわゆる
光切断法を用いて表面の欠陥を検査しており、撮像装置
としては、例えばテレビカメラなどの２次元の位置検出
を行うことができるイメージセンサが用いられ、そのイ
メージセンサの出力をマイクロコンピュータなどよりな
る画像処理部に入力して、スリット像の形状などに基づ
いて被検査物の欠陥が検査される。

【０００３】スリット光を照射する投光装置は、レーザ
ビームを発するレーザ光源１と、このレーザ光源１のビ
ームをスリット光に変換するロッドレンズ２とで構成し
てある。なお、ロッドレンズ２は円柱状のレンズであ
る。レーザ光源１からのレーザビームを図３（ａ）に示
すようにロッドレンズ２の中心部に照射すると、ビーム
がロッドレンズ２の両側に対称に広がり、その光強度は
同図（ｂ）に示すように中心部が高くなる。なお、図３
（ａ）の場合には、レーザ光源１のレーザビームの照射
方向に対してロッドレンズ２を直交する方向に配置（中
心軸が紙面に直交するように配置）してあり、ビームは
ロッドレンズ２の中心軸に直交する平面内でレーザ光源
１の光軸に対して左右に対称に広がる。

【０００４】ところで、この種の平面検査装置では、図
３（ｂ）にように光強度の分布に変化があることは好ま
しくなく、光強度の均一な部分を極力広くすることが望
まれる。このように光強度を均一とすることを、以下の
説明では光強度の平滑化と呼ぶ。このように投光装置か
ら照射されるスリット光の光強度を平滑化する方法は、
特願平２−５９５６号や特願平２−２１５２７４号で提
案されている。

【０００５】特願平２−５９５６号では、図４（ａ）に
示すように、レーザ光源１とロッドレンズ２とを２組設
け、夫々のレーザ光源１のレーザビームのロッドレンズ
２への入射位置をロッドレンズ２の中心軸から夫々外側
にずらし、夫々のスリット光を合成することで、同図
（ｂ）に示す平滑化された光強度を得ている。ここで、
個々のレーザ光源１に関しては、図５（ａ）に示すよう
にレーザビームをロッドレンズ２の中心軸からずらした
位置（ずれをｄで示す）に入射し、同図（ｂ）に示す片
寄りのある光強度分布を得る。そして、光強度変化の緩
やかで広い側を重複させる形で、夫々の組のスリット光
を合成して、図４（ｂ）に示す平滑化された光強度分布
を得ている。

【０００６】また、特願平２−２１５２７４号では、図
６（ａ）に示すように、２つのレーザ光源１からのレー
ザビームを１つのロッドレンズ２の中心軸から略対称の
ずれた位置に夫々照射し、同図（ｂ）に破線で示す光強
度分布を持つ個々のレーザ光源１によるスリット光を合
成して、同図中に実線で示す光強度分布を得ている。な
お、図６（ａ）では各レーザ光源１は図示していない
が、夫々のレーザ光源１からのレーザビームは偏光ビー
ムスプリッタ３を用いて合成し、ロッドレンズ２の中心
から略対称のずれた位置に夫々入射してある。なお、図
６（ａ）中の矢印のイ，ロで示す方向でレーザビームの
偏光ビームスプリッタ３への入射位置を可変すること
で、光強度分布及び平滑化状態の調整を行えるようにな
っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記投光装置からのス
リット光は、図７（ａ）に示すように被検査物４の表面
に対して一定角度で入射される。ここで、同図（ｂ）に
示すように、例えば被検査物４の厚みがｔ₁，ｔ₂，ｔ
₃（ｔ₁＜ｔ₂＜ｔ₃）のように異なる場合、被検査物
４の搬送方向（図中の右方向）における始端に形成され
るスリット像は、被検査物の厚みが厚いほど左側にずれ
ることになる。これは、被検査物４の厚みで検査領域が
ずれることを意味する。いま、スリット光の入射角度を
θとし、被検査物４の厚みの変位量をΔｔとすると、ス
リット像が移動する変位量Δｘは、 Δｘ＝Δｔ／tan θ … で表される。そして、入射角度θが小さくなれば、検査
領域のずれが大きくなる。

【０００８】本発明は上述の点に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、検査領域の厚さに影響
されずに検査領域を一定とすることができる表面検査装
置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、上
記目的を達成するために、被検査物の厚みに応じて検出
センサの位置を被検査物の搬送方向において可変する位
置可変手段を設けてある。

【００１０】

【作用】請求項１の発明は、上述のように構成すること
により、前検査の対象としての被検査物の厚みと現検査
の対象としての被検査物の厚みとの変位差は既知のもの
であるから、検査領域のずれを予め求めることができ、
その検査領域のずれに応じて位置可変手段で検出センサ
の位置を被検査物の搬送方向において可変し、つまりは
被検査物の厚みに応じて被検査物の欠陥の検査開始位置
を可変して、検査物の厚さに影響されることなく、検査
領域を一定に設定する。

【００１１】

【００１２】

【実施例】図１に本発明の一実施例の表面検査装置を示
す。本実施例では、図１に示すように、平面的な（例え
ば、シート状の）被検査物４をコンベアなどの搬送装置
５により一定方向（図中右側）に搬送する場合について
説明する。本実施例の表面検査装置も、基本的には従来
技術の項で説明した従来の表面検査装置と同様に、被検
査物４の表面に投光装置から移動方向に対して直交する
方向のスリット光を照射し、例えばテレビカメラなどの
２次元の位置検出を行うことができるイメージセンサな
どの撮像装置で、照射方向と異なる方向からスリット光
により被検査物４の表面に形成されるスリット像を撮像
し、そのイメージセンサの出力をマイクロコンピュータ
などよりなる画像処理部に入力して、スリット像の形状
などに基づいて被検査物４の欠陥を検査するものであ
る。

【００１３】なお、図１の表面検査装置では、投光装置
と撮像装置とを一体化して光学ブロックＡとして構成し
てある。また、本実施例の表面検査装置においても、特
願平２−５９５６号や特願平２−２１５２７４号と同様
の方法を用いて、光強度を平滑化したスリット光を被検
査物４に照射するようにしてある。ところで、この種の
表面検査装置では、被検査物４が検査を行う位置まで搬
送されたか否かを判別する必要がある。そこで、本実施
例では、被検査物４が検査を行う位置まで搬送されたか
否かを検出するスタート検出センサ６ａ及びエンド検出
センサ６ｂを設けてある。ここで、スタート検出センサ
６ａは被検査物４上に形成されるスリット光の搬送方向
における前方に配置し、エンド検出センサ６ｂは後方に
配置してある。なお、スタート検出センサ６ａ，エンド
検出センサ６ｂの間隔は極力狭い方が好ましいことは言
うでもない。

【００１４】図１における右側に被検査物４が搬送さ
れ、まず被検査物４の始端がエンド検出センサ６ｂの位
置までくると、図２（ｂ）に示すようにその出力はハイ
レベルとなり、次いで被検査物４の始端がスタート検出
センサ６ａの位置までくると、同図（ａ）に示すように
その出力がハイレベルとなる。そして、被検査物４の終
端がエンド検出センサ６ｂを通過すると、その出力がロ
ーレベルとなり、被検査物４の終端がスタート検出セン
サ６ａを通過すると、その出力がローレベルとなる。

【００１５】表面検査装置では、上記各検出センサ６
ａ，６ｂの出力を取り込み、夫々の出力が共にハイレベ
ルである期間において、被検査物４の表面の欠陥の検査
を行う。つまりは、スタート検出センサ６ａの出力の立
上り時点からエンド検出センサ６ｂの出力の立下り時点
まで、被検査物４の表面の欠陥の検査を行う。なお、各
検出センサ６ａ，６ｂの出力が共にハイレベルである期
間は、各検出センサ６ａ，６ｂの出力の論理和を演算す
る（アンドをとる）ことで求められる。

【００１６】本実施例の表面検査装置では、被検査物４
の厚みに応じて、上記スタート検出センサ６ａ及びエン
ド検出センサ６ｂの被検査物４の搬送方向における位置
を自動的に可変する（移動させる）位置可変機構を設け
てある。この位置可変機構自体についての具体構成は示
さないが、数値制御などによりスタート検出センサ６ａ
及びエンド検出センサ６ｂの位置を精密に移動可能な駆
動機構を用いればよい。

【００１７】この種の表面検査装置の被検査対象である
被検査物４は、その厚みが予め一定に決まっている場合
が多い。また、スリット光の入射角度も決まっている。
そこで、被検査物４の厚みが分かれば、従来技術の項で
説明した式を用いて、スタート検出センサ６ａ及びエ
ンド検出センサ６ｂの位置をどれだけ変位させればよい
かが決定する。つまりは、それまでの検査対象である被
検査物４の厚みも、今から検査を行う被検査物４の厚み
と同様に、予め分かっているので、両者の厚みの差であ
る変位量Δｔが分かり、式よりスタート検出センサ６
ａ及びエンド検出センサ６ｂの位置を変位させるべき変
位量Δｘが求まる。

【００１８】このように、被検査物４の厚みに応じて、
スタート検出センサ６ａ及びエンド検出センサ６ｂの被
検査物４の搬送方向に移動させれば、被検査物４の厚み
に応じて被検査物４の欠陥の検査開始位置を可変するこ
ととなり、厚さに影響されずに、検査領域を一定に設定
することが可能となる。但し、被検査物４の厚みが変化
すると、撮像装置の位置とスリット像との位置にずれが
生じるが、この位置ずれは撮像装置の光学系で吸収でき
るようになっており、被検査物４の表面の欠陥の検出に
影響はない。

【００１９】ところで、上述の説明では、スタート検出
センサ６ａ及びエンド検出センサ６ｂの位置を変位させ
る場合について説明したが、光学ブロックＡの位置を、
被検査物４の厚みに応じて、被検査物４の搬送方向に移
動させても結果的には検査領域を一定に設定することが
できる。

【００２０】

【発明の効果】請求項１の発明は上述のように、被検査
物の厚みに応じて検出センサの位置を被検査物の搬送方
向において可変する位置可変手段を設けてあるので、前
検査と現検査との対象である被検査物の厚みの既知の変
位差から求まる検査領域のずれに応じて、位置可変手段
で検出センサの位置を被検査物の搬送方向において可変
し、つまりは被検査物の厚みに応じて被検査物の欠陥の
検査開始位置を可変し、検査物の厚さに影響されること
なく、検査領域を一定に設定することができる。

【００２１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての表面検査装置の概略
構成図である。

【図２】同上の検出センサの動作説明図である。

【図３】（ａ），（ｂ）はスリット光を得る方法の説明
図、及びスリット光の光強度分布を示す説明図である。

【図４】（ａ），（ｂ）はスリット光の光強度を平滑化
する方法の説明図、及びその方法で得られたスリット光
の光強度分布を示す説明図である。

【図５】（ａ），（ｂ）は同上における夫々の組をなす
レーザ光源とロッドレンズとの配置関係、及びその組で
得られるスリット光の光強度分布を示す説明図である。

【図６】（ａ），（ｂ）は別の方法でスリット光の光強
度を平滑化する方法の説明図、及びその方法で得られた
スリット光の光強度分布を示す説明図である。

【図７】（ａ），（ｂ）はスリット光の被検査物への照
射方法、及び被検査物の厚みが異なる場合の問題点の説
明図である。

【符号の説明】Ａ光学ブロック１レーザ光源２ロッドレンズ３ビームスプリッタ４被検査物６ａスタート検出センサ６ｂエンド検出センサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一定方向に搬送される平面的な被検査物
が検査を行う位置まで搬送されたことを検出センサで検
出し、被検査物の表面に投光装置から移動方向に対して
直交する方向の線状光を照射し、照射方向と異なる方向
から撮像装置で線状光により被検査物の表面に形成され
る像を撮像し、その撮像された画像から被検査物の表面
の欠陥を検査する表面検査装置において、被検査物の厚
みに応じて検出センサの位置を被検査物の搬送方向にお
いて可変する位置可変手段を設けて成ることを特徴とす
る表面検査装置。