JP3584346B2 - Inspection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、CCDリニアイメージセンサ等を用いて、光ディスク等の傷、汚れ、異物等の欠陥を光学的、電気的に検出する検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、CCDセンサを用いて被検査物からの反射光を受光し、その出力信号をスレッショルド信号と比較して、傷、汚れ、異物等の欠陥を検出する検査装置が提供されている。この検査装置においては、上記スレッショルド信号をCCDセンサの出力信号から形成している。それは、CCDセンサの出力信号自体が欠陥とは無関係に変動するため、この出力信号の変動と同様な変動を伴うスレッショルドを用いる必要があるからである。
【0003】
ところが被検査物として例えばミニディスク(MD)等を対象とする場合、この被検査物上にはそれぞれ平均反射率の異なる鏡面領域と利用領域とが隣接して形成されている。このうち上記検査装置によって欠陥の検出が必要とされるのは利用領域であるが、何の対策もない場合には、利用領域よりも反射率の高い鏡面領域自体を、被検査物上の欠陥と誤認してしまうことがある。
【0004】
そこで上記検査装置では、利用領域、すなわち検査領域と上記鏡面領域との間には反射率の不連続性が存し、これに起因して出力信号中にエッジ(鏡面エッジ)が発生することに着目し、検出した鏡面エッジを用いて検査領域を識別することにより、欠陥の誤検出を防止するようにしている。図2は、この発明による検査装置における各部の信号を示すタイムチャートであるが、この図を用いて上記従来の検査装置における鏡面エッジの検出について説明すると、同図(b)は、CCDセンサの出力信号を示している。そしてこの出力信号には、鏡面エッジGE、NEが存在している。一方、同図(d)は、出力信号中から一方の鏡面エッジGEを検出するための検出窓信号を示し、CCDセンサの128画素分に対応する窓幅を有する検出窓が、被検査物の形状等に応じて予め外部から設定された位置Sを右端として形成されている。そしてこの検出窓内において上記出力信号の立下りエッジを検知することにより、鏡面エッジGEを検出している。また他方の鏡面エッジNEについても、同図(e)に示す検出窓信号を用いて同様に検出している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の検査装置において検出窓の窓幅を128画素分としたのは、例えばスタンパの相違、ディスクの偏心、スピンドルの受け芯のクリアランス等を考慮し、常に検出窓内にて鏡面エッジを捉えられるようにするためである。ところがこのように比較的広い検出窓を用いているため、鏡面領域に傷等の欠陥が存在する場合、これによって生じた出力信号のエッジを検出窓内において捉え、これを鏡面エッジGE、NEと誤認してしまうという問題があった。そしてこのような誤認が生じると、出力信号のうち平均反射率の異なる鏡面領域からの反射光によって生じた部分がスレッショルド信号に影響を与え、これによってスレッショルドベルが変動して欠陥の誤検出を生じてしまうという問題があった。
【0006】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、被検査物上の鏡面領域と検査領域との境界を正確に把握することにより、欠陥の誤検出を防止することが可能な検査装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項1の検査装置は、それぞれ平均反射率の異なる鏡面領域Mと検査領域Dとが隣接して成り、両領域M、Dの境界Bが連続して形成された被検査物Aに対し、上記両領域M、Dに亘ってライン状の検出域Lを設定し、この検出域Lからの反射光Rをセンサ8で受光して、その出力信号の変化から上記検出域Lにおける鏡面領域Mと検査領域Dとの境界Bの位置を把握すると共に検査領域Dにおける異物等の欠陥を検出し、さらに上記検出域Lを上記境界Bが連続する方向へ逐次に移動させて被検査物A上を走査するよう構成した検査装置において、移動前の検出域Lで把握した上記境界Bの位置を用いて、移動後の検出域Lにおいて上記境界Bが位置し得る範囲を推定するようにしたことを特徴としている。
【0008】
上記請求項1の検査装置では、鏡面領域Mと検査領域Dとの境界Bが連続して形成されているから、直前の検査によって把握した境界Bの位置を用いて、移動させた後の検出域Lにおける境界Bの位置を比較的高精度で推定することができる。従って鏡面領域Mの欠陥等によって境界Bの位置を誤認するのを回避し、欠陥の誤検出を防止することが可能となる。
【0009】
また請求項2の検査装置は、図1に示すように、それぞれ平均反射率の異なる鏡面領域Mと検査領域Dとが隣接して成り、両領域M、Dの境界Bが連続して形成された被検査物に対し、上記両領域M、Dに亘ってライン状の検出域Lを設定すると共に設定した検出域Lを上記境界Bが連続する方向へ逐次に移動させる走査手段41と、上記検出域Lからの反射光Rを受光するセンサ8と、所定の検出窓を有する検出窓信号を発生させる窓信号発生手段42と、上記検出窓内に存するエッジ信号から鏡面エッジGE、NEを検出する鏡面エッジ検出手段43と、この鏡面エッジGE、NEを用いて鏡面領域Mと検査領域Dとの境界Bの位置を把握すると共に検査領域D内における異物等の欠陥を検出する欠陥検出手段44とを備えて構成された検査装置において、上記窓信号発生手段42は、検査開始直後には予め設定された位置に所定の第1の窓幅の検出窓を有する検出窓信号を発生させる一方、上記鏡面エッジ検出手段43で鏡面エッジGE、NEが検出されたときは、上記検出域Lを移動させて行う次回の検査において、検出された鏡面エッジGE、NEを用いて設定した位置に上記第1の窓幅よりも狭い第2の窓幅の検出窓を有する検出窓信号を発生させるようにしたことを特徴としている。
【0010】
上記請求項2の検査装置では、鏡面領域Mと検査領域Dとの境界Bが連続して形成されているから、第2の窓幅を比較的狭くしても検出窓内において鏡面エッジGE、NEを正確に捉えることができる。従って鏡面領域Mに存在する欠陥等によって生じる出力信号のエッジを検出窓内から排除することができ、鏡面領域Mと検査領域Dとの境界を正確に把握して、欠陥の誤検出を防止することが可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の検査装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0012】
図3は、上記検査装置の全体の概略システム構成図である。同図においてAは被検査物であるが、この被検査物Aは、例えばミニディスク(MD)であって、その内周側と外周側とに平均反射率の高い鏡面領域Mが形成されている。そしてこれらの両鏡面領域Mの間には利用領域、すなわち傷、異物等の欠陥を検出する必要のある検査領域Dが、上記鏡面領域Mと隣接して形成されている。またこの検査領域Dでは、その平均反射率が上記鏡面領域Mの平均反射率よりも低いため、両領域M、Dの境界Bでは反射率の不連続が生じている。さらに被検査物である上記ミニディスクAは、例えばステップモータから成るモータ1によって回転駆動され、そしてこのモータ1は、モータ駆動部2によって回転制御されるようになっている。
【0013】
この検査装置は、上記ミニディスクAの表面に光を当ててその反射光からディスク表面の傷、汚れ、異物、ピンホール等の欠陥を光学的、電気的に検出するものであるが、その光源としてランプ3を用いている。そしてこのランプ3からの光を投光用光学系4を介して反射ミラー5により全反射し、ミニディスクAの表面に投光している。そしてミニディスクAの表面からの反射光Rは反射ミラー6で全反射し、受光用光学系7を介してCCDセンサ8で受光される。ここで上記ランプ3としては、例えばタングステンハロゲンランプが用いられ、光学系4、7には、例えばコンデンサレンズ系やコリメータレンズ系が用いられる。またCCDセンサ8には、高速駆動タイプのCCDラインセンサを用いている。そしてこのようにCCDラインセンサを用いているので、CCDセンサ8では、光ディスクAの表面に形成されたライン状の検出域Lからの反射光Rを受光することになる。また上記検出域Lは、光ディスクAの径方向に沿って、その内周端から外周端にまで鏡面領域Mと検査領域Dとの両方に亘って設定されている。そしてモータ1によって微小角度ずつ光ディスクAを回転させることにより、上記検出域Lを周方向に逐次に移動させて、光ディスクAの検査領域Dをもれなく検査するようになっている。このように上記モータ1及びモータ駆動部2により、図1に示す走査手段41を構成している。
【0014】
次に、制御部31によって構成される欠陥検出手段44の機能について説明する。上記CCDセンサ8の出力信号w1はCCDドライバ9により信号増幅されて、次段のA/Dコンバータ10及びローパスフィルタ(LPF)の機能を含むスレッショルド発生回路13に入力されている。CCDドライバ9の出力信号w2は、異物やピンホール等を検出した場合には、基準レベルに対して信号が上下に変動する。この上下に変動する信号を検出するのにスレッショルドレベルを用いて検出するが、検出信号自体が変動するため、上記スレッショルドレベルを絶対的な一定値とした場合、誤検出するおそれがある。そこで上記スレッショルドレベルもCCDセンサ8からの検出信号の変動に応じて変動させるようにしている。そしてこのように変動するスレッショルドレベルを生成するのに、スレッショルド発生回路13に含まれるローパスフィルタを用いている。つまりCCDセンサ8の出力は、ピンホールや異物を検出した場合には上下に突出するパルス状の信号を含むので、この急峻な変動を抑えるためにローパスフィルタを用いて滑らかに変化するスレッショルドレベルを生成しているのである。
【0015】
一方、スレッショルドレベルを生成すべくローパスフィルタを用いることにより、スレッショルドレベルが時間的に遅れることになる。従ってCCDセンサ8からの出力信号と、この出力信号と比較するスレッショルドレベルとが対応できなくなる。そこでA/Dコンバータ10の次段に遅延回路(デジタル・ディレイ・ライン)を設けて、CCDセンサ8の出力信号とスレッショルドレベルとの時間遅れをなくして、両者を正確に対応させている。また上記遅延回路11の出力のデジタル信号をD/Aコンバータ12にてアナログ信号に変換し、D/Aコンバータ12の出力信号w3とスレッショルド発生回路13からの信号w5を信号処理回路14に送っている。なお上記各回路10〜14で制御部31を構成している。
【0016】
マイクロコンピュータ等で構成される信号処理回路14は図4に示すような構成となっており、上記スレッショルドレベルを所定の値のレベルに設定するレベル設定部15と、レベル設定部15により設定されたスレッショルドレベルとD/Aコンバータ12の出力信号w3とを比較するコンパレータ16、17と、これらコンパレータ16、17の出力を得てミニディスクAの傷、ピンホール、異物等に対応した2値化パルスを発生させると共に、CCDドライバ9の出力信号w2を入力し、これに対するサンプリング区間パルスw4を発生させる判定部20と、判定部20の判定結果や傷やピンホール等の位置等を記憶しておくメモリ21と、パソコン23との間のデータの入出力を行う入出力インターフェイスI/O22等で構成されている。上記判定部20の判定結果の2値化パルス列データはメモリ21に格納されると共に、逐次パソコン23で読み出しながらデータの演算処理を行い、カラーCRT24により上記判定結果とほぼ同時に欠陥部位のマッピング表示を行って欠陥のイメージを瞬時に知ることができるようにしている。またプリンタ26により上記判定結果等を出力可能なようにしている。25はキーボードである。なお図3の▲1▼▲2▼は、図4の▲1▼▲2▼と対応している。
【0017】
次に図3、図4及び図5に基づいて傷、ピンホール、異物等の欠陥を検出する2値化パルスを発生する信号処理の原理について説明する。まず光学系にてCCDセンサ8上に像が結ばれると、CCDドライバ9内の処理によりビデオデータが出力される。このビデオデータを基に制御部31にてリアルタイムで信号処理を行い、パソコン23で処理可能なデータを形成している。そこで以下に、ビデオデータを取り込んでから2値化パルス(傷2値化パルス)発生までの原理を説明する。これは、図1に示す欠陥検出手段44の機能に相当するものである。なお具体的な例として、上述の通り被検査物Aとしてミニディスク(MD)を検査対象とした場合について説明する。
【0018】
図5(a)のSHパルス信号(源信号)は、CCDセンサ8の1ライン分のスキャンタイミングを示す信号であり、制御部31の入力端での波形である。また図5(b)に示すSHパルス(補正後)は、各種の2値化パルス(傷2値化パルス)を取り出す過程でいろいろな波形処理を行う際に、処理するたびにどうしても波形が遅延するため、最も遅延する遅延時間T1相当分をシフトレジスタにて遅延させ、2値化パルス位置との関係を補正したSHパルスである。そして図5(c)はCCDドライバ9より出力されるビデオ生波形w2を示し、同図(a)と同様に制御部31の入力端での波形である。またこのビデオ生波形w2のうち上記SHパルス(源信号)間におけるものが、1回のスキャンで上記ライン状の検出域Lのひとつから得られた波形である。
【0019】
図5(d)はサンプリング区間パルスw4を示している。これは、ビデオ波形のバックグラウンドレベルに追従させるために図5(c)のビデオ生波形w2をサンプリングするときの、その区間を決めるパルスである。またこれは上記ビデオ生波形w2に基づいて判定部20によって形成されるものであるが、詳細については後述する。さらに図5(e)はサンプリングビデオ波形w5を示し、各種のスレッショルド波形を生成する上で基本となる波形である。図5(d)に示すサンプリング区間パルスw4の出ていない区間は、ホールドレベル区間として前回のスキャンのサンプリングテイル位置でサンプリングしたレベルが次のスキャンのサンプリングヘッド位置までホールドされるようになっているが、これは上記スレッショルド発生回路13で行われるものである。
【0020】
ここで本検査装置は、被検査物の傷やピンホール等の種類に応じて各種の検査モードを有しており、その検査結果に対応した2値化パルスを発生する上で各種類別のモードに分けて信号処理を行っている。なお各種モードはモード別に検査できると共に、各モード同時に検査を行うことができるようにもなっている。
【0021】
図5(f)に示す波形は、A・Kモード波形w3であり、Aモード2値化パルスw9及びKモード2値化パルスw8を生成する際に、コンパレータ16、17に入力される検査対象となる波形である。そして上記(b)の場合と同様に、最も遅延するスレッショルド波形の遅延時間T1相当分をデジタルディレイライン(遅延回路11)にて遅延させ、2値化パルス位置との関係を補正したビデオ波形である。
【0022】
図5(g)はKモードスレッショルド波形w6であり、Kモード2値化パルスw8を生成する際に、コンパレータ16に入力されるスレッショルドレベル波形である。ここでこのKモードスレッショルドレベルは、A・Kモードビデオ波形w3のバックグラウンドレベルに対して100%以上200%未満の範囲で使用している。このKモードスレッショルド波形w6は、信号処理回路14のレベル設定部15により生成される。そしてコンパレータ16で、A・Kモードビデオ波形w3とKモードスレッショルド波形w6とが比較されて、上述のKモード2値化パルスw8を発生するようになっている。
【0023】
また図5(h)はAモードスレッショルド波形w7を示しており、Aモード2値化パルスw9を生成する際に、コンパレータ17に入力されるスレッショルドレベル波形である。またこのAモードスレッショルドレベルは、A・Kモードビデオ波形w3のバックグラウンドレベルに対して100%以下で使用する。このAモードスレッショルドレベル波形w7はレベル設定部15で生成され、コンパレータ17でA・Kモードビデオ波形w3とAモードスレッショルド波形w7とが比較されて、上述のAモード2値化パルスw9を発生するようになっている。
【0024】
図5(i)はKモード2値化パルスw8を示し、Kモードスレッショルドレベルに対してA・Kビデオ波形レベルが高くなったときにHレベルとなるパルスである。ミニディスクAの表面に傷等があると反射率が高くなるため、その部分ではこのKモード2値化パルスw8が発生する。なお反射率の高い鏡面領域MはKモードでは傷と見なすため、これを防ぐためにKモードのみサンプリング区間以外の区間を強制的にマスク(ハードウェア強制的マスク)し、傷検査対象範囲より除外している。
【0025】
図5(j)はAモード2値化パルスw9を示し、Aモードスレッショルドレベルに対してA・Kビデオ波形レベルが低くなったときにHレベルとなるパルスである。ミニディスクAにピンホールが存在する場合には光が反射しないのでA・Kビデオ波形レベルが低くなり、このAモード2値化パルスが発生する。
【0026】
ここで図5に示したソフトウェア強制的マスクについて説明する。CCDセンサ8のビデオ出力には、ダミー画素といってSHパルスの前後にビデオ波形の全く現れない部分及び現れても信頼できない部分が必ず存在する。このダミー画素の数はCCDの形式により異なるため、ソフトウェアにより自動的にCCD型式を読み取り、型式に応じたダミー画素の区間を強制的にマスクを掛けている。なおこのマスクエリアは、Kモード、Aモードに共通している。
【0027】
またユーザーマスクは、以下のマスクをいう。すなわちディスクの内径寸法及び外径寸法をパソコンのキーボードにより入力することにより、ディスク外のエリアが自動的にマスクされるようになっており、これをユーザーマスクという。またこのマスクエリアは、上記と同様にKモード、Aモードに共通している。
【0028】
次にビデオ生波形w2に基づいてサンプリング区間パルスw4を形成する判定部20の機能について、図2を用いて説明する。これは、図1に示す窓信号発生手段42及び鏡面エッジ検出手段43の機能に相当するものである。
【0029】
図2(a)はSHパルス(源信号)を示し、同図(b)はビデオ生波形w2を示している。上述のように、SHパルス間のビデオ生波形w2が、ミニディスクA上に設定した1つの検出域Lをスキャンして得られた波形である。そしてSHパルスが発生する毎に、すなわち1回のスキャンが終了する毎に、被検査物であるミニディスクAがモータ1によってわずかな角度をもって回転させられているのである。またミニディスクAには上述のように反射率が不連続となる境界Bが内周側と外周側とに形成されている。そしてこの境界Bが、上記ビデオ生波形w2には外周鏡面エッジGE及び内周鏡面エッジNEとして現れている。従ってこの外周鏡面エッジGEと内周鏡面エッジNEとの間の波形が、ミニディスクAの検査領域Dから得られた波形ということになる。
【0030】
そこでまず検査開始前に、外周鏡面エッジGEを検出するための検出窓(外周指定ゲート)の最右端値(同図(d)に示すS)と内周鏡面エッジNEを検出するための検出窓(内周指定ゲート)の最右端値(同図(e)に示すE)とをキーボード25から入力しておく。そして上記各最右端値S、Eから左方へCCDセンサ8の128画素分に対応する第1の窓幅を有する検出窓信号、すなわち同図(d)に示す外周指定ゲート信号と、同図(e)に示す内周指定ゲート信号とを発生させる。ここで上記各最右端値S、E及びCCDセンサ8の128画素分という窓幅は、ミニディスクAの寸法、スタンパの相違、偏芯、スピンドルの受け芯クリアランス等を考慮して決められたものである。
【0031】
次に、上記外周指定ゲート信号及び内周指定ゲート信号の各指定ゲート内で据えたビデオ生波形w2から波形の傾斜を判定し(同図(c))、急峻なエッジを検出すると、ハイパスフィルタや微分回路を介する等して、これを外周鏡面エッジGEあるいは内周鏡面エッジNEであるとして、それぞれ同図(f)及び(g)に示すスタートエッジパルス又はエンドエッジパルスを発生させる。そしてこれらのスタートエッジパルス及びエンドエッジパルスが発生したときのエレメントカウンタ値(同図(h)参照)を、メモリ21内に設けたスタートメモリ及びエンドメモリに格納する(同図(i)(j)参照)。ここで上記エレメントカウンタは、SHパルスによって“0”にクリアされ、その位置からカウントを開始するものである。そしてスタートメモリ及びエンドメモリに格納されたカウンタ値は次のスキャンまで記憶され続け、このカウンタ値をもとに、上記サンプリング区間パルスw4が形成される。
【0032】
上記は検査開始直後における初回スキャンの動作であるが、次回のスキャンではキーボード25から入力された最右端値S、Eではなく、スタートメモリ及びエンドメモリに記憶された上記カウンタ値に基づいて検出窓信号を発生させる。つまり、スタートメモリに格納されたカウンタ値を中心にしてその前後に±4画素分という第2の窓幅を有するスタート予測ゲート信号(同図(k))と、エンドメモリに格納されたカウンタ値を中心にしてその前後に±4画素分である上記第2の窓幅を有するエンド予測ゲート信号(同図(l))とを発生させるのである。そしてこれらを検出窓信号として上記外周指定ゲート信号及び内周指定ゲート信号の代わりに用いることによって、上記と同様に外周鏡面エッジGE及び内周鏡面エッジNEの検出を行うようにしている。そして以後のスキャンにおいては、直前のスキャンでスタートメモリ及びエンドメモリに格納されたカウンタ値を用いて、上記スタート予測ゲート信号及びエンド予測ゲート信号を発生させ、逐次に鏡面エッジGE、NEの検出を行う。
【0033】
上記のミニディスクAのような被検査物では、鏡面領域Mと検査領域Dとの境界Bが周方向に連続して成り、また検出域Lをその周方向に微小距離ずつ移動させてスキャンを行っている。従ってもし仮にミニディスクAに大きな偏心量があったとしても、隣り合うスキャン同士では鏡面エッジGE、NEが捉えられるエレメントカウンタ値はほとんど変化しない。そのため、スタート予測ゲート信号及びエンド予測ゲート信号が有する第2の窓幅をCCDセンサ8の8画素分に対応するもの、すなわち外周指定ゲート信号あるいは内周指定ゲート信号が有する第1の窓幅の16分の1としても、予測ゲート内で鏡面エッジGE、NEを確実に捉えることができる。そしてこのように第2の窓幅を非常に狭いものとしているので、鏡面領域Mに傷等の欠陥が存在し、これによってビデオ生波形w2にエッジ信号が生じても、これを狭い予測ゲートによって容易に排除できるのである。そのため正確なサンプリング区間パルスw4を形成することができ、スレッショルドレベルが変動することによって生じる欠陥の誤検出を防止することができる。また上記スキャン中に何らかの非常事態が生じ、予測ゲート(同図(k)(l))中に鏡面エッジGE、NEが捉えられなかった場合には、再び指定ゲート信号(同図(d)(e))を用いて鏡面エッジGE、NEを検出するようになっている。
【0034】
一方、上記のような鏡面エッジGE、NEの検出動作は、被検査物であるミニディスクAの交換時にも継続して行われている。ところがミニディスクAの交換時にはその表面上で光の焦点が合わないことから、ビデオ生波形w2がなまった波形となり、そのため鏡面エッジGE、NEが本来の位置とは異なる位置で検出されてしまうという結果を招く場合がある。このようなことが生じるとサンプリング区間パルスw4が正確なものでなくなるため、スレッショルドレベルが影響を受けて欠陥の誤検出を生じることとなる。そこでこの検査装置では、最後のスキャンによってメモリに格納されたエレメントカウンタ値を、ミニディスクAの交換中に検出した鏡面エッジGE、NEで更新することなく、次のミニディスクAの検査における初回のスキャン開始時まで維持するようにしている。同じスタンパのロットであれば、次のミニディスクAの鏡面エッジGE、NEも非常に近い位置で検出されるため、予測ゲートを用いた動作をよりスムーズに行うことができる。
【0035】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。上記では被検査物としてミニディスクを対象としたが、これ以外の例えばコンパクトディスク等の光ディスク等を対象としてもよい。また上記指定ゲートあるいは予測ゲートの具体的な窓幅は、被検査物の寸法やバラツキ等によって適宜に変更することができる。
【0036】
【発明の効果】
上記請求項1の検査装置では、鏡面領域と検査領域との境界が連続して形成されているから、直前の検査によって把握した境界の位置を用いて、移動させた後の検出域における境界の位置を比較的高精度で推定することができる。従って鏡面領域の欠陥等によって境界の位置を誤認するのを回避し、欠陥の誤検出を防止することが可能となる。
【0037】
また請求項2の検査装置では、鏡面領域と検査領域との境界が連続して形成されているから、第2の窓幅を比較的狭くしても検出窓内において鏡面エッジを正確に捉えることができる。従って鏡面領域に存在する欠陥等によって生じる出力信号のエッジを検出窓内から排除することができ、鏡面領域と検査領域との境界を正確に把握して、欠陥の誤検出を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の検査装置の一実施形態の概略ブロック図である。
【図2】上記検査装置における鏡面エッジの検出を説明するためのタイミングチャートである。
【図3】上記検査装置の全体の概略システム構成図である。
【図4】上記検査装置の信号処理回路のブロック図である。
【図5】上記検査装置における2値化パルス発生の信号処理の原理を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
8 CCDセンサ
41 走査手段
42 窓信号発生手段
43 鏡面エッジ検出手段
44 欠陥検出手段
A ミニディスク
B 境界
D 検査領域
L 検出域
M 鏡面領域
R 反射光
GE 鏡面エッジ
NE 鏡面エッジ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an inspection device that optically and electrically detects defects such as scratches, dirt, and foreign matter on an optical disk or the like using a CCD linear image sensor or the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been provided an inspection apparatus which receives reflected light from an object to be inspected using a CCD sensor, compares an output signal thereof with a threshold signal, and detects defects such as scratches, dirt, and foreign matter. In this inspection device, the threshold signal is formed from the output signal of the CCD sensor. This is because the output signal itself of the CCD sensor fluctuates irrespective of the defect, and it is necessary to use a threshold with a fluctuation similar to the fluctuation of the output signal.
[0003]
However, when an object to be inspected is, for example, a mini disk (MD) or the like, a mirror surface region and an utilization region having different average reflectivities are formed adjacent to each other on the object. Of these, the inspection device needs to detect a defect in the use area, but if no measures are taken, the mirror area having higher reflectivity than the use area is replaced with a defect on the inspection object. May be mistaken.
[0004]
Therefore, in the above inspection apparatus, there is a discontinuity in the reflectance between the use area, that is, the inspection area and the mirror area, and due to this, an edge (mirror edge) occurs in the output signal. Attention is paid to identifying an inspection area using the detected mirror edge, thereby preventing erroneous detection of a defect. FIG. 2 is a time chart showing signals of various parts in the inspection apparatus according to the present invention. The detection of a mirror edge in the conventional inspection apparatus will be described with reference to FIG. The output signal is shown. The output signal has mirror edges GE and NE. On the other hand, FIG. 3D shows a detection window signal for detecting one mirror edge GE from the output signal, and a detection window having a window width corresponding to 128 pixels of the CCD sensor is used to detect the inspection object. The position S set in advance from outside according to the shape or the like is formed as the right end. Then, the mirror edge GE is detected by detecting the falling edge of the output signal in the detection window. The other mirror edge NE is similarly detected using the detection window signal shown in FIG.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The reason why the width of the detection window is set to 128 pixels in the above-described conventional inspection apparatus is that a mirror edge is always captured in the detection window in consideration of, for example, differences in stampers, eccentricity of a disc, clearance of a spindle core, and the like. It is to be able to be. However, since such a relatively wide detection window is used, when a defect such as a scratch exists in the mirror surface area, the edge of the output signal generated by the defect is captured in the detection window, and this is referred to as mirror edge GE, NE. There was a problem of misidentification. When such a misperception occurs, a portion of the output signal caused by light reflected from a mirror surface region having a different average reflectivity affects a threshold signal, thereby causing a threshold bell to fluctuate and erroneously detecting a defect. There was a problem that would.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described conventional drawbacks, and an object of the present invention is to accurately detect a boundary between a mirror surface area and an inspection area on an object to be inspected, thereby detecting an erroneous defect. It is an object of the present invention to provide an inspection device capable of preventing the inspection.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the inspection apparatus according to claim 1 is configured such that a mirror area M and an inspection area D having different average reflectances are adjacent to each other, and a boundary A between the two areas M and D is formed continuously. , A linear detection area L is set over both the areas M and D, the reflected light R from the detection area L is received by the sensor 8, and a change in the output signal causes the mirror area in the detection area L to change. The position of the boundary B between the M and the inspection area D is grasped, defects such as foreign matter in the inspection area D are detected, and the detection area L is sequentially moved in the direction in which the boundary B is continuous to thereby inspect the inspection object A. In the inspection apparatus configured to scan the upper side, the range where the boundary B can be located in the detection area L after the movement is estimated using the position of the boundary B grasped in the detection area L before the movement. It is characterized by:
[0008]
In the inspection apparatus of the first aspect, since the boundary B between the mirror surface area M and the inspection area D is continuously formed, the detection after the movement is performed using the position of the boundary B grasped by the immediately preceding inspection. The position of the boundary B in the area L can be estimated with relatively high accuracy. Therefore, it is possible to avoid erroneously recognizing the position of the boundary B due to a defect or the like of the mirror surface area M, and prevent erroneous detection of the defect.
[0009]
In the inspection apparatus according to the second aspect, as shown in FIG. 1, a mirror area M and an inspection area D having different average reflectances are adjacent to each other, and a boundary B between the two areas M and D is formed continuously. A scanning means 41 for setting a linear detection area L over the two areas M and D and sequentially moving the set detection area L in a direction in which the boundary B is continuous, A sensor 8 for receiving the reflected light R from the detection area L, a window signal generating means 42 for generating a detection window signal having a predetermined detection window, and detecting the mirror edges GE and NE from the edge signals existing in the detection window. And a defect detecting means 44 for detecting the position of the boundary B between the mirror area M and the inspection area D using the mirror edges GE and NE, and detecting a defect such as a foreign matter in the inspection area D. And configured with In the inspection apparatus, the window signal generating means 42 generates a detection window signal having a detection window of a predetermined first window width at a preset position immediately after the start of the inspection, while the mirror edge detecting means 43 When the specular edges GE and NE are detected, in the next inspection performed by moving the detection area L, a position smaller than the first window width is set at a position set using the detected specular edges GE and NE. A detection window signal having a detection window having a second window width is generated.
[0010]
In the inspection apparatus of the second aspect, since the boundary B between the mirror surface area M and the inspection area D is formed continuously, even if the second window width is relatively narrow, the mirror edge GE, NE can be accurately detected. Therefore, an edge of an output signal caused by a defect or the like existing in the mirror area M can be excluded from the detection window, and the boundary between the mirror area M and the inspection area D can be accurately grasped to prevent erroneous detection of a defect. It becomes possible.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, specific embodiments of the inspection apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 3 is a schematic system configuration diagram of the entire inspection apparatus. In the figure, A is an object to be inspected. The object to be inspected A is, for example, a mini-disc (MD), and a mirror surface region M having a high average reflectance is formed on the inner and outer peripheral sides thereof. I have. A utilization area, that is, an inspection area D in which it is necessary to detect a defect such as a scratch or a foreign substance, is formed between the two mirror areas M adjacent to the mirror area M. Further, in the inspection area D, the average reflectance is lower than the average reflectance of the mirror area M, so that the reflectance B is discontinuous at the boundary B between the two areas M and D. Further, the mini-disc A to be inspected is rotationally driven by a motor 1 composed of, for example, a step motor, and the rotation of the motor 1 is controlled by a
[0013]
This inspection apparatus irradiates the surface of the mini-disc A with light, and optically and electrically detects defects such as scratches, dirt, foreign matter, and pinholes on the disc surface from the reflected light. Is used as the lamp 3. The light from the lamp 3 is totally reflected by the reflecting mirror 5 via the light projecting optical system 4 and is projected on the surface of the mini disc A. The reflected light R from the surface of the mini-disc A is totally reflected by the reflecting mirror 6 and received by the CCD sensor 8 via the light receiving optical system 7. Here, for example, a tungsten halogen lamp is used as the lamp 3, and a condenser lens system or a collimator lens system is used as the optical systems 4 and 7, for example. As the CCD sensor 8, a high-speed driving type CCD line sensor is used. Since the CCD line sensor is used as described above, the CCD sensor 8 receives the reflected light R from the linear detection area L formed on the surface of the optical disc A. The detection area L is set along both the mirror area M and the inspection area D from the inner peripheral end to the outer peripheral end of the optical disk A along the radial direction. Then, by rotating the optical disk A by a small angle by the motor 1, the detection area L is sequentially moved in the circumferential direction, and the inspection area D of the optical disk A is inspected without fail. As described above, the motor 1 and the
[0014]
Next, the function of the defect detection unit 44 constituted by the
[0015]
On the other hand, by using a low-pass filter to generate the threshold level, the threshold level is delayed in time. Therefore, the output signal from the CCD sensor 8 cannot correspond to the threshold level to be compared with the output signal. Therefore, a delay circuit (digital delay line) is provided at the next stage of the A /
[0016]
The
[0017]
Next, a principle of signal processing for generating a binarized pulse for detecting a defect such as a flaw, a pinhole, or a foreign matter will be described with reference to FIGS. First, when an image is formed on the CCD sensor 8 by the optical system, video data is output by processing in the
[0018]
The SH pulse signal (source signal) in FIG. 5A is a signal indicating the scan timing for one line of the CCD sensor 8 and is a waveform at the input end of the
[0019]
FIG. 5D shows a sampling section pulse w4. This is a pulse that determines the section when sampling the video raw waveform w2 in FIG. 5C in order to follow the background level of the video waveform. This is formed by the
[0020]
Here, the present inspection apparatus has various inspection modes according to types of scratches, pinholes, and the like on the inspection object, and generates a binarized pulse corresponding to the inspection result. And performs signal processing. In addition, various modes can be inspected for each mode, and inspection can be performed simultaneously for each mode.
[0021]
The waveform shown in FIG. 5 (f) is an AK mode waveform w3, and when the A mode binarization pulse w9 and the K mode binarization pulse w8 are generated, the inspection target inputted to the
[0022]
FIG. 5G illustrates a K-mode threshold waveform w6, which is a threshold level waveform input to the
[0023]
FIG. 5H shows an A-mode threshold waveform w7, which is a threshold level waveform input to the comparator 17 when the A-mode binarized pulse w9 is generated. The A-mode threshold level is used at 100% or less of the background level of the AK mode video waveform w3. The A-mode threshold level waveform w7 is generated by the
[0024]
FIG. 5 (i) shows a K-mode binarization pulse w8, which is an H-level pulse when the AK video waveform level becomes higher than the K-mode threshold level. If the surface of the mini-disc A has a flaw or the like, the reflectivity increases, and the K-mode binarization pulse w8 is generated in that portion. Since the mirror surface area M having a high reflectance is regarded as a flaw in the K mode, in order to prevent this, only the K mode is forcibly masked (hardware forced mask) in sections other than the sampling section, and excluded from the flaw inspection target range. ing.
[0025]
FIG. 5 (j) shows an A-mode binarization pulse w9, which becomes an H level when the AK video waveform level becomes lower than the A-mode threshold level. When a pinhole is present in the mini-disc A, the light is not reflected, so that the AK video waveform level is lowered, and this A-mode binarization pulse is generated.
[0026]
Here, the software compulsory mask shown in FIG. 5 will be described. In the video output of the CCD sensor 8, there are always dummy pixels, before and after the SH pulse, where no video waveform appears and where it does not appear reliable. Since the number of the dummy pixels differs depending on the type of CCD, the CCD type is automatically read by software, and the dummy pixel section corresponding to the type is forcibly masked. This mask area is common to the K mode and the A mode.
[0027]
The user mask refers to the following mask. That is, by inputting the inner diameter and outer diameter of the disk with the keyboard of the personal computer, the area outside the disk is automatically masked, which is called a user mask. This mask area is common to the K mode and the A mode as described above.
[0028]
Next, the function of the
[0029]
FIG. 2A shows an SH pulse (source signal), and FIG. 2B shows a video raw waveform w2. As described above, the video raw waveform w2 between the SH pulses is a waveform obtained by scanning one detection area L set on the mini disc A. Then, every time an SH pulse is generated, that is, each time one scan is completed, the mini disc A to be inspected is rotated by the motor 1 at a slight angle. Further, the boundary B where the reflectance is discontinuous is formed on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the mini disk A as described above. The boundary B appears in the raw video waveform w2 as the outer peripheral mirror edge GE and the inner peripheral mirror edge NE. Therefore, the waveform between the outer mirror edge GE and the inner mirror edge NE is a waveform obtained from the inspection area D of the mini disc A.
[0030]
Therefore, before the start of the inspection, first, the rightmost value (S shown in FIG. 4D) of the detection window (outer peripheral designation gate) for detecting the outer peripheral mirror edge GE and the detection window for detecting the inner peripheral mirror edge NE. The rightmost value (E shown in FIG. 10E) of the (inner circumference designation gate) is input from the
[0031]
Next, the slope of the waveform is determined from the video raw waveform w2 set in each of the designated gates of the outer peripheral designated gate signal and the inner designated gate signal (FIG. 3 (c)). Or through a differentiating circuit, and assuming that this is the outer peripheral mirror edge GE or the inner peripheral mirror edge NE, a start edge pulse or an end edge pulse shown in FIGS. Then, the element counter values (see (h) in the figure) when the start edge pulse and the end edge pulse are generated are stored in the start memory and the end memory provided in the memory 21 ((i) and (j) in the figure). )reference). Here, the element counter is cleared to "0" by the SH pulse, and starts counting from that position. The counter values stored in the start memory and the end memory continue to be stored until the next scan, and the sampling interval pulse w4 is formed based on the counter values.
[0032]
The above is the operation of the first scan immediately after the start of the inspection. In the next scan, the detection window is not based on the rightmost values S and E input from the
[0033]
In the inspection object such as the mini disk A, the boundary B between the mirror surface area M and the inspection area D is continuously formed in the circumferential direction, and the scanning is performed by moving the detection area L by a small distance in the circumferential direction. Is going. Therefore, even if there is a large amount of eccentricity in the mini disc A, the element counter value at which the mirror edges GE and NE are captured between adjacent scans hardly changes. Therefore, the second window width of the start prediction gate signal and the end prediction gate signal corresponds to the eight pixels of the CCD sensor 8, that is, the first window width of the outer periphery designation gate signal or the inner periphery designation gate signal. Even at 1/16, the specular edges GE and NE can be reliably captured in the prediction gate. Since the second window width is made very narrow in this way, even if a defect such as a scratch exists in the mirror area M, and an edge signal is generated in the video raw waveform w2, the edge signal is reduced by the narrow prediction gate. It can be easily eliminated. Therefore, an accurate sampling section pulse w4 can be formed, and erroneous detection of a defect caused by a fluctuation in the threshold level can be prevented. If any emergency occurs during the scan and the specular edges GE and NE are not detected during the prediction gate ((k) and (l) in FIG. 4), the designated gate signal ((d) in FIG. The mirror edges GE and NE are detected using e)).
[0034]
On the other hand, the operation of detecting the mirror edges GE and NE as described above is continuously performed even when the mini disc A as the inspection object is replaced. However, when the mini disc A is replaced, the light is not focused on the surface of the mini disc A, so that the video raw waveform w2 becomes a distorted waveform, so that the mirror edges GE and NE are detected at positions different from the original positions. May have consequences. If this occurs, the sampling section pulse w4 will not be accurate, and the threshold level will be affected, resulting in erroneous detection of a defect. Therefore, in this inspection apparatus, the element counter value stored in the memory by the last scan is not updated with the mirror edges GE and NE detected during the replacement of the mini disk A, and the first inspection in the next inspection of the mini disk A is performed. It is maintained until the start of scanning. With the same stamper lot, the mirror edges GE and NE of the next mini-disc A are also detected at very close positions, so that the operation using the prediction gate can be performed more smoothly.
[0035]
Although the specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications within the scope of the present invention. In the above description, a mini disk is used as an object to be inspected, but other optical disks such as a compact disk may be used. Further, the specific window width of the designated gate or the prediction gate can be appropriately changed depending on the size and variation of the inspection object.
[0036]
【The invention's effect】
In the inspection apparatus of the first aspect, since the boundary between the mirror surface area and the inspection area is continuously formed, the position of the boundary in the detection area after the movement is determined using the position of the boundary obtained by the immediately preceding inspection. The position can be estimated with relatively high accuracy. Therefore, it is possible to avoid erroneously recognizing the position of the boundary due to a defect in the mirror surface area or the like, and prevent erroneous detection of the defect.
[0037]
In the inspection apparatus according to the second aspect, since the boundary between the mirror surface region and the inspection region is formed continuously, even if the second window width is relatively narrow, the mirror surface edge can be accurately captured in the detection window. Can be. Therefore, the edge of the output signal caused by a defect or the like existing in the mirror area can be excluded from the detection window, and the boundary between the mirror area and the inspection area can be accurately grasped, thereby preventing erroneous detection of the defect. It becomes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram of an embodiment of an inspection device of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart for explaining detection of a mirror edge in the inspection apparatus.
FIG. 3 is a schematic system configuration diagram of the entire inspection apparatus.
FIG. 4 is a block diagram of a signal processing circuit of the inspection device.
FIG. 5 is a timing chart for explaining the principle of signal processing for generating a binarized pulse in the inspection apparatus.
[Explanation of symbols]
8 CCD sensor
41 Scanning means
42 Window signal generating means
43 Mirror edge detection means
44 Defect detection means
A mini disk
B boundary
D Inspection area
L detection area
M mirror surface area
R reflected light
GE mirror edge
NE Mirror surface edge
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