JPH0618438A

JPH0618438A - 検査装置

Info

Publication number: JPH0618438A
Application number: JP21196092A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kajiyama; 康一梶山
Original assignee: ADOMON SCI KK
Current assignee: ADOMON SCI KK
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1994-01-25

Abstract

(57)【要約】【目的】パターンの境界と欠陥との区別を行い、誤検
出を防止すること。【構成】パターンの境界での立ち下がりを微分回路４
１が検出し、タイマー４３を駆動する。タイマー４３の
タイマー時間は予め定めた時間Ｔ_１としており、タイマ
ー時間Ｔ_１以上の検出信号の場合は、欠陥ではなくパタ
ーンとパターンとの間であると判定する。次に実際に欠
陥に応じて立ち下がりの微分パルスを微分回路４１が発
生すると、タイマー４３は上記と同様に動作を開始す
る。この場合、実際の欠陥の幅はパターンの境界より短
いので、ビデオ波形はすぐに立ち上がり、この立ち上が
りを微分回路４２が検出して、立ち上がりの検出パルス
を発生し、この検出パルスにてタイマー４３をリセット
する。微分回路４２によるタイマー４３のリセットされ
た時間はタイマー時間Ｔ_１以内なので、判定部２０では
先の検出信号が実際の欠陥であると判定して処理を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はＣＣＤリニアイメージ
センサーを用いて、光ディスクの傷、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センサーを用いてガラス
板、コンパクトディスク等の被検査物からの反射光また
は透過光により異物、ピンホール等を検出する装置が提
供されている。上記被検査物の表面に液晶の配線パター
ンや、液晶用のカラーフィルタを構成するＲ、Ｇ、Ｂの
パターンが形成されている場合、以下のような問題があ
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】すなわち上記従来の装
置では、欠陥を検出する方法として、欠陥によるシャー
プエッジなパルスを検出してこれを欠陥として判定して
いた。しかしこの方法では、上記のパターンの境界でも
信号レベルが大きく変化するシャープエッジなパルスと
して検出されるため、パターンの境界とパターン上の欠
陥との区別がつかず、誤検出するという問題があった。

【０００４】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、パターンの境界
と欠陥との区別を行い、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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこでこの発明の検査装
置は、表面にがターンを有する被検査物Ａからの透過光
または反射光を受光するセンサー８と、このセンサー８
からの出力信号により被検査物Ａのパターン上の欠陥を
検出する検査装置において、上記センサー８からの欠陥
検出信号が所定時間以内の場合に欠陥と判定する判定手
段２０を設けたことを特徴としている。

【０００６】

【作用】通常、被検査物の表面に形成したパターンの境
界は欠陥の大きさよりも大きいので、センサー８からの
欠陥検出信号は実際の欠陥の場合よりも時間が長い。そ
こで判定手段２０にて所定時間以内の検出信号の場合に
は、パターンの境界ではなく、実際の欠陥として判断す
る。したがってパターンの境界と欠陥との区別が容易に
でき、誤検出を防止することができる。

【０００７】

【実施例】次にこの発明の検査装置の具体的な実施例に
ついて、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず本発明
の表面検査装置の全体の概略構成及び信号処理の原理に
ついて図３〜図５より説明する。

【０００８】図３において、Ａは被検査物であり、この
被検査物Ａは、例えばコンパクトディスクである。この
被検査物Ａは、例えばステップモータから成るモータ１
により回転駆動され、該モータ１はモータ駆動部２によ
り回転制御されるようになっている。本発明は上記被検
査物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。ランプ３からの光は投光用
光学系４を介して反射ミラー５により全反射して被検査
物Ａの表面に投光している。そして被検査物Ａの表面で
反射した光は反射ミラー６で全反射し、受光用光学系７
を介してＣＣＤセンサー８にて受光される。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。そしてＣＣＤ
センサー８には、高速駆動タイプのＣＣＤリニアイメー
ジセンサーを用いている。

【０００９】上記ＣＣＤセンサー８の出力は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）１３に入力されて
いる。ＣＣＤドライバ９の出力信号は、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ため、上
記スレッショルドレベルもＣＣＤセンサー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。

【００１０】上記変動するスレッショルドレベルを生成
するのにローパスフィルタ１３を用いている。つまりＣ
ＣＤセンサー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１３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。

【００１１】そしてスレッショルドレベルを生成すべく
ローパスフィルタ１３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。したがってＣ
ＣＤセンサー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。

【００１２】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）１１を設けて、Ｃ
ＣＤセンサー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の出力信号とローパスフィルタ１３からの信号を
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。

【００１３】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ＣＣＤセンサー８からの出力
信号とを比較するコンパレータ１６〜１９と、これらコ
ンパレータ１６〜１９の出力を得て被検査物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
判定部２０と、判定部２０の判定結果や被検査物の傷や
ピンホール等の位置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／Ｏ）２２等で構成されている。

【００１４】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のは、図４のと対応
している。

【００１５】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値化パルスの発生
の信号処理の原理について説明する。まず光学系にてＣ
ＣＤセンサー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にてコンピュータ処理できるレ
ベルまでリアルタイムで信号処理を行う。このビデオデ
ータを取り込んでから２値化パルス（傷２値化パルス）
発生までの原理を以下に説明する。

【００１６】なお具体的な例として、被検査物Ａとして
オーディオコンパクトディスクをモデルとした場合につ
いて説明する。図５（ａ）のＳＨパルス（源信号）は、
ＣＣＤセンサー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。

【００１７】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Ｔ
ｌ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。

【００１８】図５（ｃ）はＣＣＤドライバ９より出力さ
れるビデオ生波形を示し、同図（ａ）と同様に制御部３
１の入力端での波形である。図５（ｄ）はサンプリング
区間パルスを示し、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）のビデオ生波形をサ
ンプリングする場合に、このサンプリングする区間を決
めるパルスである。

【００１９】また図５（ｅ）はサンプリングビデオ波形
であり、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。そして図５（ｄ）に示すサンプリン
グ区間パルス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。

【００２０】ここで本検査装置は、被検査物Ａの傷やピ
ンホール等の種類に応じて検査方法を３つのモードを有
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３種類のモード（Ａモード、Ｋモード、Ｄモー
ド）に分けて信号処理を行っている。なおこの３種類の
モードは各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
形であり、Ａモード２値化パルス及びＫモード２値化パ
ルスを生成する際に、コンパレータ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Ｔｌ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
であり、Ｋモード２値化パルスを生成する際に、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波形は、Ａ・Ｋ
モードビデオ波形のバックグラウンドレベルに対して１
００％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１
６で、Ａ・Ｋモードビデオ波形とＫモードスレッショル
ド波形とが比較されて、上述のＫモード２値化パルスを
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
波形を示しており、Ａモード２値化パルスを生成する際
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
ショルド波形はレベル設定部１５で生成され、コンパレ
ータ１７でＡ・Ｋモードビデオ波形とＡモードスレッシ
ョルド波形とが比較されて、上述のＡモード２値化パル
ス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。被検査物Ａの表面に傷などにより反射率が高い
部分ではこれか検出されて、Ｋモード２値化パルスが発
生する。なおコンパクトディスクの内外周の鏡面部のよ
うに、反射率の高い部分は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（ハードウエア強制的マス
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。被検査物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、このブロック２でＡ・Ｋビデオ波形
レベルが低くなるため、Ａモード２値化パルスが発生す
る。

【００２６】ここでＤモードの２値化パルスを取り出す
際に、スレッショルド波形をホールドさせるが、ホール
ドパルスを発生させるため、Ｄモードよりも先行させた
Ｄ’モードというモードを設けている。したがって図５
（ｋ）に示すＤ’モードビデオ波形は、ホールドパルス
を発生させるためにのみ使用されるものである。

【００２７】また図５（１）に示すＤ’モードスレッシ
ョルド波形は、上記（ｋ）と同様に、ホールドパルスを
発生させるために使用している。

【００２８】図５（ｍ）に示すＤ’モード２値化パルス
（ホールドパルス）は、Ｄ’モードスレッショルドレベ
ルに対して、Ｄ’モード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。この場合Ｄモード
スレッショルド波形を一時的にホールド状態にする。こ
のＤ’モードスレッショルドレベルはレベル設定部１５
で生成され、コンパレータ１８に入力されて比較され、
Ｄ’モードビデオ波形よりＤ’モードスレッショルドレ
ベルの方が高い場合に、Ｄ’モード２値化パルスを発生
する。

【００２９】図５（ｎ）に示すＤモードビデオ波形のＤ
モードとは、Ａモードでは検出が困難なビデオ波形の落
ち込みが浅くて広い傷、例えは通称シルバーなどのよう
な傷を検出するためのモードである。この浅くて広い傷
の成分のみを取出すために、図５（ｆ）のＡ・Ｋモード
ビデオ波形に対して、ローパスフィルタ３２（図４）を
通した波形をビデオ波形としている。

【００３０】このローパスフィルタ３２を通したＤモー
ドビデオ波形とレベル設定部１５で形成したＤモードス
レッショルド波形とがコンパレータ１９で比較され、Ｄ
モードスレッショルド波形の方がＤモードビデオ波形よ
り高い場合に、図５（ｐ）に示すＤモード２植化パルス
を発生する。

【００３１】また図５（ｏ）はＤモードスレッショルド
波形を示し、Ｄモードビデオ波形の浅くて広い落ち込み
にスレッショルドを掛けるために、ビデオ波形よりも位
相を遅延させたスレッショルド波形を使用している。他
のスレッショルド波形と異なる点は、一旦ビデオ波形の
落ち込みがスレッショルドレベルより低くなったとき
に、上記のＤ’モードのホールドパルスによりスレッシ
ョルド波形レベルのヒデオ波形の追従動作を一時的に中
止し（ホールド）、水平なレベルに維持させる（図５
（ｎ）（ｏ）参照）。そしてビデオ波形の落ら込みが終
わり、スレッショルドレベルより高くなると、次に説明
するホールド解除パルスにより再びスレッショルドレベ
ルはビデオ波形に追従する。なおＤモードスレッショル
ド波形は、Ｄモードビデオ波形のバックグラウンドレベ
ルに対して１００％以下で使用する。

【００３２】図５（ｐ）はＤモード２値化パルス（ホー
ルド解除パルス）を示し、Ｄモードスレッショルドレベ
ルに対して、Ｄモード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。またパルスの立ち上
がりが、上記のスレッショルドレベルのホールド解除の
役目をしている。

【００３３】ここで図５に示したソフトウエア強制的マ
スクについて説明する。ＣＣＤセンサー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、ソフトウエアにより自動的に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、Ｄモードに共通している。

【００３４】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検査対象範囲とする内径寸法及
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、検査対象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、Ｄモードに共通している。

【００３５】なお図３に示すブロック図において、被検
査物Ａの光による検査は、いわゆる反射型の場合を示し
ているが透過型で構成してもよい。また被検査物Ａへの
入射角を垂直に対して傾斜させているが（例えば、垂直
に対して１０°）、入射角を垂直にして反射型あるいは
透過型で検査をする構成としてもよい。

【００３６】次に本発明の要旨についてさらに詳述す
る。上記の各モードによる欠陥の検出方法の他に、本発
明の要旨こあるＳモードを備えている。このＳモードと
いうのは、被検査物Ａの表面に形成されたパターンの境
界と、パターン上の欠陥とを区別するためのモードであ
る。

【００３７】すなわち液晶の配線パターンや液晶用のカ
ラーフィルタのＲ、Ｇ、Ｂのパターンを形成した場合
に、パターンの境界では信号レベルが大きく変化するの
で、シャープエッジとして、処理回路では欠陥として判
定してしまう。しかし通常パターンの境界の幅は欠陥よ
り大きく、パターンとパターンとの間の幅より大きい欠
陥はほとんど存在しないので、この特性を利用してパタ
ーンの境界と欠陥とを検出時に区別して欠陥の誤検出を
防止するようにしたものである。

【００３８】図１は要部ブロック図を示し、コンパレー
タ４５の入力側において、ＣＣＤセンサー８からのビデ
オ波形とレベル設定部１５からのスレッショルド波形と
は時間的に整合がとれているものとする。またＣＣＤセ
ンサー８からの信号はビデオ波形の立ち下がりを検出す
る微分回路４１と、ビデオ波形の立ち上がりを検出する
微分回路４２とが設けられている。

【００３９】上記微分回路４１の出力にてタイマー４３
を始動（セット）させ、微分回路４２の出力にてタイマ
ー４３をリセットさせるようにしている。そしてタイマ
ー４３の出力はタイマー時間判定回路４４に入力されて
おり、予め定めたタイマー時間内か否かを判定し、その
出力を判定手段である判定部２０に送っている。

【００４０】次に図１及び図２に基づいて動作を説明す
る。図２（ａ）はＣＣＤセンサー８からのビデオ波形と
レベル設定部１５からのスレッショルド波形とを示し、
これらはコンパレータ４５で比較される。そして上述の
ようにビデオ波形がスレッショルド波形より低い場合に
は欠陥として判定されるものであるが、本発明では以下
のようにパターンの境界における誤検出を防いでいる。

【００４１】パターンとパターンとの間の境界は、実際
の欠陥と同様なシャープエッジとなる。そこでパターン
の境界においては、図２（ａ）に示すようにビデオ波形
がシャープエッジな立ち下がりを微分回路４１で検出
し、図２（ｂ）に示すような立ち下かりの微分パルスを
得る。この立ち下がりの微分パルスによりタイマー４３
か駆動されて、図２（ｄ）に示すようにタイマー動作を
開始する。

【００４２】このタイマー４３のタイマー時間は予め定
めた時間Ｔ_１、としており、このタイマー時間Ｔ_１は、
実際の欠陥の時間幅以上で、かつパターンとパターンの
境界の幅以内の時間に設定している。したがってタイマ
ー時間Ｔ_１以上の検出信号が存在する場合は、欠陥では
なくパターンとパターンとの間であると判定する。この
タイマー時間Ｔ_１はタイマー時間判定回路４４で判定さ
れ、判定部２０へ信号が送られて、この信号に基づいて
判定部２０ではパターンの境界か実際の欠陥がどうかを
判定する。

【００４３】上記のようにタイマー４３が動作してタイ
マー時間Ｔ_１が経ち、ビデオ波形の立ち上がりに応じた
微分回路４２による微分パルスが発生しても、この微分
パルスの発生前にはタイマー４３がタイムアップしてい
るので、タイマー時間判定回路４４からの信号により判
定部２０では欠陥とは判定せず、パターンの境界と判定
する。

【００４４】次に図２（ａ）に示すような実際に欠陥に
応じて立ち下がりの微分パルスを微分回路４１か発生す
ると、タイマー４３は上記と同様に動作を開始する。こ
の場合、実際の欠陥の幅はパターンの境界より短いの
で、ビデオ波形はすぐに立ち上がり、この立ち上がりを
微分回路４２が検出して、図２（ｃ）に示すように立ち
上がりの検出パルスを発生し、この検出パルスにてタイ
マー４３のタイマー時間Ｔ_１が経過する前にタイマー４
３をリセットする（図２（ｄ））。

【００４５】微分回路４２によるタイマー４３のリセッ
トされた時間はタイマー時間Ｔ_１以内なので、これをタ
イマー時間判定回路４４か判定し、判定部２０に信号を
送り、この信号に基づいて判定部２０では先の検出信号
が実際の欠陥であると判定して処理を行う。

【００４６】なお図１のブロック図は一例を示すもので
あり、ＣＣＤセンサー８からの検出信号の時間幅を判定
して、パターンの境界と欠陥とを区別できる構成であれ
ば、図１に示すものに限定はされない。

【００４７】

【発明の効果】この発明の検査装置によれば、被検査物
の表面に形成したパターンの境界は欠陥の大きさよりも
大きいので、センサーからの欠陥検出信号は実際の欠陥
の場合よりも時間が長いという特性を利用し、判定手段
にて所定時間以内の検出信号の場合には、パターンの境
界ではなく、実際の欠陥として判断している。したがっ
てパターンの境界と欠陥との区別が容易にでき、誤検出
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の要部ブロック図である。

【図２】実施例の動作波形図である。

【図３】実施例の本検査装置の全体の概略システム構成
図である。

【図４】実施例の信号処理回路のブロック図である。

【図５】実施例の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】

８ＣＣＤセンサー２０判定部（判定手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面にパターンを有する被検査物（Ａ）
からの透過光または反射光を受光するセンサー（８）
と、このセンサー（８）からの出力信号により被検査物
（Ａ）のパターン上の欠陥を検出する検査装置におい
て、上記センサー（８）からの欠陥検出信号が所定時間
以内の場合に欠陥と判定する判定手段（２０）を設けた
ことを特徴とする検査装置。