JP7413234B2 - 光学撮像装置、光学検査装置、および、光学検査方法 - Google Patents
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Description
以下、第1実施形態に係る光学検査装置10について、図1から図5を参照しながら説明する。
以下、本実施形態に係る光学検査装置について、図6を参照して説明する。
図7に、本実施形態の第1変形例の光学検査装置10の模式的な斜視図を示す。
以下、本実施形態に係る光学検査装置について、図8を参照して説明する。
以下、本実施形態に係る光学検査装置10について、図9及び図10を参照して説明する。
なお、画像センサー26は、一般に、R、G、Bの3チャンネルあれば、それらの成分比によりスペクトルの違い(色相の違い)を識別することができる。このため、多波長開口領域(波長選択領域)の数は、画像センサー26の画像チャンネル数よりも多くても機能する。
つまり、第1の波長選択領域24aを通過した光線は、画像センサー26のBチャンネルで受光され、第2の波長選択領域24bを通過した光線は、画像センサー26のRチャンネルで受光され、第3の波長選択領域24cを通過した光線は、画像センサー26のGチャンネルで受光される。また、第4の波長選択領域24dを通過した光線は、RチャンネルとGチャンネルで同時に受光され、第5の波長選択領域24eを通過した光線は、いずれのチャンネルでも受光されない。
また、例えば、光学撮像装置12は、表面形状と例えばR,G,Bの3つの色チャンネルの画素値の組み合わせ(成分比)との関係をテーブル化し、図示しないメモリに格納しておく。このとき、制御部18は、画像センサー26で取得する各画素の色チャンネルの成分比とメモリに格納したテーブルとを照合することにより、ワークの表面(物体面)の表面形状を計測することが可能となる。
図11に示すように、照明部14は複数のライン照明14a,14b,14cを備える。ライン照明14a,14b,14cの光源は例えばLEDを用いる。だだし、これに限らず、ライン照明14a,14b,14cの光源は、いくつかの異なる波長を重ねたレーザーでもよい。例えば、波長405nm、532nm、635nmのレーザーをコールドミラーあるいはホットミラーなどを使って合波させて、照明光としてもよい。照明部14のライン照明14a,14b,14cは、少なくとも2つ以上備えていればよい。
照明部14は図12に示すような構成でもよい。図12は、第1の光軸L1と第2の光軸L2を含む断面である。照明部14は、光源114、凹面ミラー116、ビームスプリッター118を有する。光源114は例えば白色(単色でない)のLED光源とする。凹面ミラー116は例えば楕円ミラーであるとする。
Claims (20)
- 第1の波長および前記第1の波長と異なる第2の波長を含む光線で物体を結像する結像光学部と、
前記結像光学部の第1の光軸に交差する軸を第1の軸とし、前記第1の光軸および前記第1の軸に交差する軸を第2の軸とし、前記第1の波長を有する第1の光線と前記第2の波長を有する第2の光線とを波長選択領域ごとに選択的に通過させる第1の波長選択部を有し、前記結像光学部の前記第1の軸の軸方向に物体側テレセントリック性を有し、前記第2の軸の軸方向に物体側非テレセントリック性を有する前記第1の光線を前記第1の波長選択部で通過させると同時に、前記第1の軸の軸方向および前記第2の軸の軸方向に物体側非テレセントリック性を有する前記第2の光線を前記第1の波長選択部で通過させる、前記第1の軸と前記第2の軸の方向によって波長選択領域の分布が異なる非等方波長選択開口と、
前記第1の波長選択部をそれぞれ通過する前記第1の光線及び前記第2の光線の像を同時に取得する撮像部と
を備える、光学撮像装置。 - 前記第1の波長選択部は、
前記結像光学部の焦点面に配置される第1の波長選択領域と、
前記第1の波長選択領域とは前記第1の軸の軸方向にずれて配置される第2の波長選択領域と
を備え、
前記第1の光軸と前記第1の軸が張る面を第1の面とし、
前記第1の光軸と前記第2の軸が張る面を第2の面とするとき、
前記物体から前記撮像部へ向かう光線のうち、前記第1の面内において、
前記第1の波長選択領域に到達する光線は、物体側テレセントリック性を有し、
前記第2の波長選択領域に到達する光線は、物体側非テレセントリック性を有し、
前記第2の面内において、
前記第1の光軸から外れた前記第1の波長選択領域に到達する光線は、物体側非テレセントリック性を有する、請求項1に記載の光学撮像装置。 - 前記撮像部で取得した色相に基づいて、前記第1の軸に対する光線の方向を取得する制御部を備える、請求項1又は請求項2に記載の光学撮像装置。
- 前記撮像部の各画素は2つ以上の色チャンネルを備え、
前記制御部は、前記制御部において有意な色チャンネル数に基づき、物体面での散乱の情報を取得する、請求項3に記載の光学撮像装置。 - 前記撮像部は、ライン状に画素を配置したラインセンサーである、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の光学撮像装置。
- 前記第1の光軸と前記第1の軸が張る面を第1の面とし、
前記第1の光軸と前記第2の軸が張る面を第2の面とするとき、
前記ラインセンサーは前記第2の面に平行な方向に長手方向を有する、請求項5に記載の光学撮像装置。 - 前記結像光学部と前記第1の波長選択部との間に設けられ偏光成分を第1の偏光成分および第2の偏光成分に分岐する偏光ビームスプリッターと、
前記偏光ビームスプリッターで分岐される光線の光路上に設けられる第2の波長選択部と
を備え、
前記第1の波長選択部には、第1の偏光成分が入射され、
前記第2の波長選択部には、前記第1の偏光成分とは異なる第2の偏光成分が入射される、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の光学撮像装置。 - 前記非等方波長選択開口は、前記結像光学部と前記撮像部との間に配置される、請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の光学撮像装置。
- 前記非等方波長選択開口は、前記結像光学部よりも検査対象の物体側に配置される、請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の光学撮像装置。
- 請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の光学撮像装置と、
前記第1の波長および前記第2の波長を含む光線を前記物体に向けて照明する照明部と
を備える、光学検査装置。 - 前記照明部は第2の光軸を備え、
前記第2の光軸に対して交差する方向を第3の軸とし、
前記第2の光軸と前記第3の軸の両方に交差する方向を第4の軸とし、
前記第2の光軸と前記第3の軸が張る面を第3の面とし、
前記第2の光軸と前記第4の軸が張る面を第4の面とするとき、
前記照明部から発する光線は、前記第3の面内において実質的に平行光であり、前記第4の面内において拡散光である、請求項10に記載の光学検査装置。 - 前記第1の波長選択部は、
前記第1の光線を通過させ、前記第2の光線を遮蔽する第1の波長選択領域と、
前記第1の波長選択領域とは前記第1の軸の軸方向にずれて配置され、前記第1の光線を遮蔽し、前記第2の光線を通過させる第2の波長選択領域と
を備え、
前記照明部と前記撮像部の位置関係は、前記照明部から発する前記第3の面内における光線であり、前記照明部からの前記光線により照明した前記物体から正通過して前記第1の波長選択部を通過し、前記撮像部に入射する、前記第1の波長を有する光線が、前記第1の波長選択領域を通過するように、設定される、請求項11に記載の光学検査装置。 - 前記照明部と前記撮像部の位置関係は、前記照明部から発する前記第3の面内における光線であり、前記照明部からの前記光線により照明した前記物体から正通過して前記第1の波長選択部を通過し、前記撮像部に入射する、前記第1の波長を有する光線が、前記撮像部において物体側テレセントリック性を有するように、設定される、請求項11又は請求項12に記載の光学検査装置。
- 前記照明部から発する前記第3の面内における光線であり、照明した前記物体から正通過して前記撮像部へ向かう光線で前記第1の波長選択部に到達する光線は、2つ以上の異なる波長選択領域を同時に通過しない、請求項11ないし請求項13のいずれか1項に記載の光学検査装置。
- 前記照明部を少なくとも2つ以上備え、
前記第1の光軸と前記第1の軸が張る面を第1の面とし、
前記第1の光軸と前記第2の軸が張る面を第2の面とするとき、
前記照明部からの光線のうち、前記物体を正通過する光線の一部は、第1の面および第2の面に平行な平行光となる、請求項10ないし請求項14のいずれか1項に記載の光学検査装置。 - 前記照明部で照明した前記物体の表面を前記撮像部で撮像して画像を取得し、前記物体の表面状態を検査あるいは表面形状を計測する、制御部を有する、請求項10ないし請求項15のいずれか1項に記載の光学検査装置。
- 請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の光学撮像装置と、
前記物体を所定の方向に搬送する搬送部と、
前記物体の搬送中に前記物体の表面を前記撮像部で撮像して画像を取得し、前記物体の表面状態を検査あるいは表面形状を計測する、制御部と
を備える、光学検査装置。 - 前記第1の波長および前記第2の波長を含む光線を前記物体に向けて照明する照明部を備える、請求項17に記載の光学検査装置。
- 第1の波長を有する第1の光線と前記第1の波長とは異なる第2の波長を有する第2の光線が物体から結像光学部により波長選択部を通過して撮像部に結像し、
前記結像光学部の第1の光軸に交差する第1の軸の軸方向に物体側テレセントリック性を有し、前記第1の光軸および前記第1の軸と交差する第2の軸の軸方向に物体側非テレセントリック性を有し、前記波長選択部を通過する前記第1の光線の画像を撮像部で取得すると同時に、前記第1の軸の軸方向および前記第2の軸の軸方向に物体側非テレセントリック性を有し、前記波長選択部を通過する前記第2の光線の画像を撮像部で取得する、
光学検査方法。 - 第1の波長を有する第1の光線と前記第1の波長とは異なる第2の波長を有する第2の光線を物体に入射したとき、結像光学部の第1の光軸に交差する第1の軸の軸方向に物体側テレセントリック性を有し、前記第1の光軸および前記第1の軸と交差する第2の軸の軸方向に物体側非テレセントリック性を有する前記第1の光線を波長選択部で通過させると同時に、前記第1の軸の軸方向および前記第2の軸の軸方向に物体側非テレセントリック性を有する前記第2の光線を前記波長選択部で通過させ、
前記結像光学部により前記波長選択部を通過させた前記第1の光線および前記第2の光線を結像し、前記第1の光線及び前記第2の光線の画像を撮像部で取得する、
光学検査方法。
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