JP4648880B2 - 異物検出装置 - Google Patents
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Description
予め画像データに基づく基準データを記憶しておき、判定時に、画像データに基づく検出データを記憶された基準データと比較することで、光軸のずれの有無を判定する。光軸にずれがあると判定された場合には外部に報知されるため、作業者が光軸にずれが生じたことを容易に把握することができる。
画像データの全画素に対して判定の処理を行うと解析の対象となるデータ数が多くなり処理に時間がかかるが、検出領域の画像データのみに対して判定の処理を行うことで処理を短時間で行うことができる。
検出領域における受光量の総和を基準データと検出データとの間で比較することにより、光軸のずれの有無を判定することができる。
受光スポットの重心位置を基準データと検出データとの間で比較することにより、光軸のずれの有無を判定することができる。
受光量が最大となる位置を基準データと検出データとの間で比較することにより、光軸のずれの有無を判定することができる。
検出領域が縦方向に長い第1領域と横方向に長い第2領域とからなり、第1領域と第2領域との少なくとも一方において、基準データと検出データとの間で基準以上の差異があった場合に光軸のずれが有ると判定するため、判定の精度を高めることができる。
異物の検出処理を行う前に光軸ずれの判定を行うため、異物検出処理時における演算処理の負荷の増大を回避することができる。
本発明の実施形態1を図1ないし図12を参照して説明する。
本実施形態は、本発明に係る異物検出装置を、ガラス基板(本発明の対象物に相当)上の微小異物(例えば、ガラス片)を検出する微小異物検出装置Sに適用したものである。
検出が開始されると、まず、スライダ20の位置が、図4に示す初期位置にセットされ、その後、投光ユニット30からレーザ光の照射が開始される。続いて、駆動装置の駆動が開始されて、スライダ20は図4の下方に向けてゆっくりと水平移動してゆく。これにより、投光ユニット30と受光カメラ40から構成される二次元画像データ取得手段Dもスライダ20とともに、一体的に移動する。
異物検出処理には、二つの段階、すなわち、取得された各時点の画像データに対してFFT(離散フーリエ変換)を行なって、各画像データのパワースペクトル分布を算出する第一段階と、第一段階で取得されたパワースペクトル分布の時間的な変化を検出し、これに基づいて異物検出を行う第二段階とがある。
異物検出処理においては、CPU51は、まず検出エリアA1内の画像データを対象として、次述する(1)、(2)式に従って、公知のFFTを行って、パワースペクトル分布、すなわち、検出エリアA1内の画像データ中に、如何なる空間周波数の成分が、どの割合で含まれているのかを算出する。図7には、パワースペクトル分布の一例が示されているが、このものであれば、対象となった画像データ中に、空間周波周1の成分が最も多く含まれ、次いで空間周波数2の成分、次いで空間周波数3の成分が多く含まれていたこととなる。そして、CPU51は上記したパワースペクトル分布を各画像データごとに、それぞれ算出する。尚、CPU51がFFTを行なってパワースペクトル分布を算出する機能が、本発明の演算手段を果たす機能に相当する。
CPU51は、上記した第一段階の処理を繰り返し行うことで所定数(例えば、10個)のパワースペクトル分布が得られると、今度はパワースペクトル値の時間的な変化の有無を、各空間周波数uについて、それぞれ算出する。具体的には、空間周波数1であれば、10個のパワースペクトル値がサンプリングされているから、まず、サンプリングされた10個の値からパワースペクトル値の平均を算出する。そして、得られた平均値を基準として各パワースペクトル値の増減値(絶対値)を算出し、これを設定された閾値と比較する。比較した結果、空間周波数1のパワースペクトル値の増減値がいずれも、閾値を下回っている場合には、空間周波数1について変化なしと判定する。
次にレーザ光源35と受光カメラ40との間の光軸のずれを判定するための光軸ずれ判定処理について説明する。まず、この光軸ずれ判定処理を行うに先立って、基準データの検出が行われる。本実施形態では、この基準データは、CPU51が、異物が付着していない状態において受光カメラ40より出力された画像データに基づいて、検出エリアA1内の各画素についての受光量の総和を算出することで得られ、その算出された数値はRAM56上に記憶される。受光量の総和は、具体的には、例えば、各画素の受光量レベルが所定レベル以上であるときには1、そうでないときには0として、検出エリアA1内の全ての画素についてその和を求めることで得られる。
次に本発明の実施形態2について図13及び図14を参照して説明する。
実施形態1では、図5に示す一つの検出エリアA1をFFTの対象としたが、この実施形態では、図13に示すように、FFTの対象となる検出エリアを横方向に延びる第1の検出エリアA2と、縦方向に延びる第2の検出エリアA3(ともに本発明の検出領域に相当)との2つ設けている。このように2つの検出エリアA2,A3を設けているのは、ガラス基板Wの上面に異物が付着している場合と、ガラス基板Wの裏面に異物が付着している場合の双方の場合について、検出を可能とするためである。
次に本実施形態の光軸ずれ判定処理について説明する。まず、この光軸ずれ判定処理を行うに先立って、基準データの測定が行われる。本実施形態では、この基準データは、各検出エリアA2,A3内においてそれぞれ受光量が最大となる画素の位置であり、即ちここではともに受光中心Cの位置が基準データとしてRAM56上に記憶される。
次に本発明の実施形態3について図15を参照して説明する。
本実施形態では、FFTの対象となる検出エリアとして縦方向に延びる1つの検出エリアA4を一つ設けている。本実施形態では、光軸ずれ判定処理を行うに先立って、まず、検出エリアA4内における受光スポットの重心位置を求め、その重心位置を基準データとしてRAM56上に記憶させる。本発明でいう重心位置とは、いわゆる面積重心位置、若しくは体積重心位置であり、それぞれ次の数式によって求めることができる。
面積重心位置={Σ(MI)/ΣM}
I:受光部41の撮像面41A上における、検出エリアA4内の各画素の位置ベクトル
M:上記各画素の受光量レベルが所定レベル以上であるときには例えば1、そうでないときには0
体積重心位置={Σ(mI)/Σm}
I:上記面積重心位置の場合と同じ
m:上記各画素の受光量レベルに応じた係数
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、微小異物検出装置Sをガラス基板W上の異物検出に適用したが、用途はガラス基板等に限定されるものではなく、金属板上の異物検出等に適用してもよい。
D…二次元画像データ取得手段
30…投光ユニット(レーザ照射手段)
40…受光カメラ(撮像手段)
41A…撮像面
50…コントローラ
51…CPU(検出手段、判定手段)
56…RAM(記憶手段)
58…出力回路(出力手段)
A1〜A4…検出エリア(検出領域)
C…受光中心(受光量が最大となる位置)
G1,G2…重心位置
W…ガラス基板(対象物)
W1…上面(検出面)
Claims (7)
- 異物に照射された光の回折現象によって生ずる回折縞を利用して、対象物上の異物を検出する異物検出装置であって、
前記対象物の両側において光軸が前記対象物の検出面に沿うように対向配置されるレーザ照射手段、及び前記レーザ照射手段から照射された光を撮像面上に受光して画像データを出力する撮像手段からなる二次元画像データ取得手段と、
前記撮像手段の撮像面のうちの検出領域の画像データにおける回折縞に変化に基づいて前記検出面上の異物の検出を行う検出手段と、
前記二次元画像データ取得手段により出力された画像データに基づく基準データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段による前記基準データの記憶より後に前記二次元画像データ取得手段により出力された画像データに基づく検出データと、前記記憶手段に記憶された前記基準データとを比較して、前記レーザ照射手段及び前記撮像手段間における前記光軸のずれの有無を判定する判定手段と、
前記判定手段において、前記光軸のずれが有ると判定された場合に外部へ報知する報知手段と、
を備えた異物検出装置。 - 前記記憶手段は、前記検出領域の画像データに基づく基準データを記憶し、
前記判定手段は、前記検出領域の画像データに基づく検出データと、前記基準データとを比較して前記光軸のずれの有無を判定する、請求項1に記載の異物検出装置。 - 前記記憶手段は、前記検出領域における受光量の総和を前記基準データとして記憶し、
前記判定手段は、前記検出領域における受光量の総和を前記検出データとして、前記基準データと比較することで前記光軸のずれの有無を判定する、請求項2に記載の異物検出装置。 - 前記記憶手段は、前記検出領域における受光スポットの重心位置を前記基準データとして記憶し、
前記判定手段は、前記検出領域における受光スポットの重心位置を前記検出データとして、前記基準データと比較することで前記光軸のずれの有無を判定する、請求項2に記載の異物検出装置。 - 前記記憶手段は、前記検出領域における受光量が最大となる位置を前記基準データとして記憶し、
前記判定手段は、前記検出領域における受光量が最大となる位置を前記検出データとして、前記基準データと比較することで前記光軸のずれの有無を判定する、請求項2に記載の異物検出装置。 - 前記検出領域は、前記撮像面上における一方向に長い第1領域と、その第1領域に直交する方向に長い第2領域とを有しており、
前記判定手段は、前記第1領域と前記第2領域とのそれぞれについて前記基準データと前記検出データとの比較を行うとともに、前記第1領域と前記第2領域とのうち少なくとも一方において、前記基準データと前記検出データとの間に基準以上の差異があった場合に光軸のずれが有ると判定する、請求項1から請求項5のいずれかに記載の異物検出装置。 - 前記検出手段は、前記レーザ照射手段の光軸と直交する方向に、前記二次元画像データ取得手段あるいは前記対象物の少なくともいずれか一方を移動させ、移動前後の画像データにおける回折縞の変化に基づいて前記検出面上の異物の検出を行うものであって、
前記判定手段は、前記検出手段による検出に先立って、前記二次元画像データ取得手段あるいは前記対象物の少なくともいずれか一方を静止させた状態で、前記検出データと前記基準データとを比較して、前記光軸のずれの有無を判定するよう構成されている、請求項1から請求項6のいずれかに記載の異物検出装置。
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