JPH09311109A - 光を使用した欠陥検査方法、およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミック基板や燒結金属体などの被検査物
のクラック欠陥などを、光学的不均一性、または熱伝導
的不均一性を検出することにより検査する欠陥検査方
法、およびその装置を提供する。 【解決手段】 半導体レーザー光源を一次元に配置した
アレイ状光源１と投影レンズ２により、被検査物６上に
点線状に強度を変化させた照明を行う。そしてこの照明
領域12とは離れた撮像領域11から放射される光を、対物
レンズ３を介してラインセンサ４で撮像する。次に試料
移動系５で被検査物６を順次移動させながら、ラインセ
ンサ４の信号と試料移動系５の信号から画像を形成する
前処理部７を介して画像処理部８に入力された画像信号
を画像処理することにより、被検査物６の光学的不均一
性を検出してクラック欠陥９，10を検査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検査物の表面や
内部における光学的不均一性、あるいは熱伝導的不均一
性を検出する、光を使用した欠陥検査方法およびその装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】まず、被検査物であるセラミック基板を
例にあげて、その欠陥について説明する。セラミックは
絶縁体セラミック、圧電体セラミックなどの多種があ
り、電子部品をはじめ多くの機械部品にも広く使用され
ている。

【０００３】光拡散性を有すセラミック基板において
は、内部に達するクラックや内部に閉じこめられた気泡
によって、それら部分では光学的な反射率や透過率が局
所的に変化しており、光学的不均一性を有している。ま
た光拡散性が低いセラミック基板においては、内部に達
するクラックや内部に閉じこめられた気泡によって、そ
れら部分では熱伝導率が局所的に変化しており、温度分
布の不均一性を有している。そして、セラミック基板で
は、表面や内部に存在する微少な欠陥やクラック開口幅
がサブミクロンのマイクロクラックが破壊の起点になっ
て亀裂を進行させる脆性破壊挙動が大きな問題となって
いる。一般に欠陥は表面および表面近傍のクラック状欠
陥が特に問題とされ、実用上の限界は長さ３０〜１００
μｍ程度とされている。

【０００４】これら欠陥の従来の検査方法としては、光
学顕微鏡などによる目視検査法、浸透探傷法、超音波探
傷法、超音波顕微鏡による検査法、放射線探傷法、赤外
線サーモグラフィ法などがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来から製造
現場において実施されている光学顕微鏡などによる目視
検査法は、検出すべきクラックなどの欠陥サイズが小さ
い上に、そのコントラストが低いために、欠陥検査精度
に問題があった。

【０００６】また検査精度の良い浸透探傷法、超音波探
傷法、超音波顕微鏡による検査法、放射線探傷法では、
基板自体の価格が非常に安価であることから、インライ
ンの検査装置として低コストが要求され、さらにインラ
インの検査装置として高速が要求されるため、上記検査
技術ではいずれかの点で問題があった。

【０００７】また赤外線サーモグラフィ法は、被検査物
が導電性であれば通電時の発熱分布を計測したり、被検
査物の裏面側を加熱して行き表面側に現れる温度分布を
２次元の赤外線センサで画像化して計測しているが、被
検査物の熱伝導性が高い場合には欠陥部分での不均一な
温度分布がすぐに消失するため、温度分布の不均一性を
捕らえるのが難しく、その欠陥検出感度に問題があっ
た。

【０００８】そこで本発明は、光拡散性のあるセラミッ
ク基板や、光拡散性の有無に関わらず金属やセラミック
基板などの被検査物のクラック欠陥などを、高精度で、
高速に検査可能な光を使用した欠陥検査方法、およびそ
の装置の提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の光を使用した欠
陥検査方法においては、被検査物の表面に、表面位置で
強度が異なる光を照射し、この照射光が前記被検査物の
表面から内部に浸透した後に前記被検査物の表面から放
射される光を検出し、前記検出された光の強度の変化を
検出することにより被検査物の光学的不均一を検出する
ことを特徴とするものである。

【００１０】この本発明によれば、被検査物のクラック
欠陥などを高精度、高速に検査可能な光を使用した欠陥
検査方法が得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の光を使用
した欠陥検査方法は、被検査物の表面に、表面位置で強
度が異なる光を照射し、この照射光が前記被検査物の表
面から内部に浸透した後に前記被検査物の表面から放射
される光を検出し、前記検出された光の強度の変化を検
出することにより被検査物の光学的不均一を検出するこ
とを特徴とするものであり、表面位置で強度が異なる照
射光の照明領域から撮像領域へ光拡散して被検査物表面
から放射される拡散放射光が、撮像領域およびその周辺
に存在するクラックなどの欠陥によって強度が変化する
ことから、被検査物の光学的不均一が検出されるという
作用を有する。

【００１２】また請求項２記載の光を使用した欠陥検査
方法は、上記請求項１記載の光を使用した欠陥検査方法
であって、被検査物の表面に照射する光は、点線状に照
射される光であり、放射光を検出する領域は、ライン状
の領域であることを特徴とするものであり、点線状に配
置された照射光の照明領域からライン状の撮像領域へ光
拡散して被検査物表面から放射される拡散放射光が、撮
像領域およびその周辺に存在するクラックなどの欠陥に
よって強度が変化することから、被検査物の光学的不均
一が検出されるという作用を有する。

【００１３】さらに請求項３記載の光を使用した欠陥検
査方法は、被検査物の表面に、表面位置で強度が異な
る、複数の波長帯の光を重なることなく照射し、各照射
光が前記被検査物の表面から内部に浸透した後に前記被
検査物の表面から放射される光を各々検出し、前記検出
された各光の強度の変化を検出することにより被検査物
の光学的不均一を検出することを特徴とするものであ
り、表面位置で強度の異なる複数の波長帯の照射光の照
明領域から撮像領域へ光拡散して被検査物表面から放射
される各波長帯の拡散放射光が、撮像領域およびその周
辺に存在するクラックなどの欠陥によって強度が変化す
ることから、被検査物の光学的不均一が検出されるとい
う作用を有する。

【００１４】また請求項４記載の光を使用した欠陥検査
方法は、上記請求項３記載の光を使用した欠陥検査方法
であって、被検査物の表面に照射する各々の波長帯の異
なる光は、点線状に照射される光であり、放射光を検出
する領域は、ライン状の領域であることを特徴とするも
のであり、点線状に配置された各々の波長帯の異なる照
射光の照明領域からライン状の撮像領域へ光拡散して被
検査物表面から放射される各波長帯の拡散放射光が、撮
像領域およびその周辺に存在するクラックなどの欠陥に
よって強度が変化することから、被検査物の光学的不均
一が検出されるという作用を有する。

【００１５】さらに請求項５記載の光を使用した欠陥検
査方法は、被検査物の表面に、表面位置で強度が異なる
光を照射してこの被検査物を加熱し、前記被検査物の表
面から内部に熱伝導した後に前記被検査物の表面から放
射される赤外光を検出し、前記検出された赤外光の強度
の変化を検出することにより被検査物の熱伝導的不均一
を検出することを特徴とするものであり、表面位置で強
度が異なる照射光の加熱領域から撮像領域へ光拡散して
被検査物表面から放射される拡散放射赤外光が、撮像領
域およびその周辺に存在するクラックなどの欠陥によっ
て強度が変化することから、被検査物の熱伝導的不均一
が検出されるという作用を有する。

【００１６】また請求項６記載の光を使用した欠陥検査
方法は、上記請求項５記載の光を使用した欠陥検査方法
であって、被検査物の表面に照射する光は、点線状に照
射される光であり、放射光を検出する領域は、ライン状
の領域であることを特徴とするものであり、点線状に配
置された照射光の加熱領域からライン状の撮像領域へ光
拡散して被検査物表面から放射される拡散赤外放射光
が、撮像領域およびその周辺に存在するクラックなどの
欠陥によって強度が変化することから、被検査物の熱伝
導的不均一が検出されるという作用を有する。

【００１７】さらに請求項７記載の光を使用した欠陥検
査装置は、被検査物を点線状に照明する照明系と、この
照明系による被検査物の照明領域とは平行位置のライン
状の領域から放射される光を検出する撮像系と、この撮
像系により検出された撮像信号より前記被検査物の光学
的不均一部を検出する画像処理系と、前記被検査物を前
記照明系および撮像系と相対的に移動させる駆動系を備
えたことを特徴とするものであり、被検査物を移動さ
せ、被検査物上に点線状に光を照射させ、この照射光の
照明領域から、この照明領域とは平行位置のライン状の
撮像領域へ光拡散して被検査物表面から放射される拡散
放射光が検出され、この検出された光は撮像領域および
その周辺に存在するクラックなどの欠陥によって強度が
変化することから、被検査物の光学的不均一が検出され
るという作用を有する。

【００１８】また請求項８記載の光を使用した欠陥検査
装置は、被検査物を強度を変化させながら一次元走査し
て照明する照明系と、この照明系による被検査物の照明
領域とは平行位置のライン状の領域から放射される光を
検出する撮像系と、この撮像系により検出された撮像信
号より前記被検査物の光学的不均一部を検出する画像処
理系と、前記被検査物を前記照明系および撮像系と相対
的に移動させる駆動系を備えたことを特徴とするもので
あり、被検査物を移動させ、被検査物上を強度を変化さ
せながら一次元走査して照射させ、この照射光の照明領
域から、この照明領域とは平行位置のライン状の撮像領
域へ光拡散して被検査物表面から放射される拡散放射光
が検出され、この検出された光は撮像領域およびその周
辺に存在するクラックなどの欠陥によって強度が変化す
ることから、被検査物の光学的不均一が検出されるとい
う作用を有する。

【００１９】さらに請求項９記載の光を使用した欠陥検
査装置は、被検査物を点線状のスリットの像を投影して
照明する照明系と、この照明系による被検査物の照明領
域とは平行位置のライン状の領域から放射される光を検
出する撮像系と、この撮像系により検出された撮像信号
より前記被検査物の光学的不均一部を検出する画像処理
系と、前記被検査物を前記照明系と相対的に移動させる
駆動系を備えたことを特徴とするものであり、被検査物
を移動させ、被検査物上に点線状のスリットの像を投影
して光を照射させ、この照射光の照明領域から、この照
明領域とは平行位置のライン状の撮像領域へ光拡散して
被検査物表面から放射される拡散放射光が検出され、こ
の検出された光は撮像領域およびその周辺に存在するク
ラックなどの欠陥によって強度が変化することから、被
検査物の光学的不均一が検出されるという作用を有す
る。

【００２０】また請求項10記載の光を使用した欠陥検査
装置は、被検査物を反射ミラーを介して点線状に照明す
る照明系と、この照明系による被検査物の照明領域とは
平行位置のライン状の領域から放射される光を前記反射
ミラーを介して検出する撮像系と、この撮像系により検
出された撮像信号より前記被検査物の光学的不均一部を
検出する画像処理系と、前記被検査物を前記照明系およ
び撮像系と相対的に移動させる駆動系を備えたことを特
徴とするものであり、被検査物を移動させ、被検査物上
を反射ミラーを介して点線状に光を照射させ、この照射
光の照明領域から、この照明領域とは平行位置のライン
状の撮像領域へ光拡散して被検査物表面から放射される
拡散放射光が反射ミラーを介して検出され、この検出さ
れた光は撮像領域およびその周辺に存在するクラックな
どの欠陥によって強度が変化することから、被検査物の
光学的不均一が検出されるという作用を有する。

【００２１】さらに請求項11記載の光を使用した欠陥検
査装置は、被検査物の表面に、表面位置で強度の異な
る、複数の波長帯の光を重なることなく照射する照明系
と、この照明系による被検査物の照明領域とは平行位置
のライン状の領域から放射される光をそれぞれ波長帯に
分離して検出する色分解撮像系と、これら撮像系により
検出された撮像信号より前記被検査物の光学的不均一部
を検出する画像処理系と、前記被検査物を前記照明系お
よび撮像系と相対的に移動させる駆動系を備えたことを
特徴とするものであり、被検査物を移動させ、被検査物
上を表面位置で強度が異なる複数の波長帯の光で重なる
ことなく照射させ、この照射光の照明領域から、この照
明領域とは平行位置のライン状の撮像領域へ光拡散して
被検査物表面から放射される拡散放射光が各波長帯毎に
検出され、この検出された波長帯の異なる光は撮像領域
およびその周辺に存在するクラックなどの欠陥によって
強度が変化することから、被検査物の光学的不均一が検
出されるという作用を有する。

【００２２】また請求項12記載の光を使用した欠陥検査
装置は、被検査物を強度を変化させながら一次元走査し
て加熱する加熱系と、この加熱系による被検査物の加熱
領域とは平行位置のライン状の領域から放射される赤外
光を検出する撮像系と、この撮像系により検出された撮
像信号より前記被検査物の熱伝導的不均一部を検出する
画像処理系と、前記被検査物を前記照明系および撮像系
と相対的に移動させる駆動系を備えたことを特徴とする
ものであり、被検査物を移動させ、被検査物上を強度を
変化させながら光を一次元走査して加熱させ、この加熱
領域から、この加熱領域とは平行位置のライン状の撮像
領域へ光拡散して被検査物表面から放射される拡散赤外
放射光が検出され、この検出された赤外光は撮像領域お
よびその周辺に存在するクラックなどの欠陥によって強
度が変化することから、被検査物の熱伝導的不均一が検
出されるという作用を有する。

【００２３】以下、本発明の実施の形態を図面に基づい
て説明する。 （実施の形態１）図１に本発明の実施の形態１におけ
る、光を使用した欠陥検査装置の構成図を示す。

【００２４】図１において、半導体レーザー光源を一次
元に配置したアレイ状光源１と、投影レンズ２により照
明系が構成され、対物レンズ３と、ＣＣＤ素子をライン
状に配置したラインセンサ４により撮像系が構成されて
いる。また被検査物６を搭載して所定方向へ移動する試
料移動系５が構成され、さらにラインセンサ４の信号と
試料移動系５の移動信号から画像を形成する前処理部７
と画像処理部８により信号処理系が構成されている。

【００２５】上記構成により、アレイ状光源１からの像
を投影レンズ２によって被検査物６上に投影して、被検
査物６上を表面位置で強度が異なる点線状の照明が行わ
れる。この照明光は被検査物６の内部に浸透し、再び被
検査物６の表面から放射される光には、被検査物６の内
部の情報が含まれる。ここではこの放射光を拡散放射光
と呼ぶことにする。照明される領域12から被検査物６の
内部を拡散して撮像される領域11から放射される拡散放
射光は、撮像系の対物レンズ３を介してラインセンサ４
上に結像する。

【００２６】次に試料移動系５で被検査物６を順次移動
させながら、ラインセンサ４の信号と試料移動系５の信
号から画像を形成する前処理部７を介して画像処理部８
に入力された画像信号を画像処理することで被検査物６
上にあるクラック欠陥を検出する。ここで、被検査物６
の移動方向を主走査方向、ラインセンサ４での走査方向
を副走査方向と呼ぶことにする。以下各種の方位を持つ
クラック欠陥の代表として、方位の直交している副走査
方向のクラック欠陥９と主走査方向のクラック欠陥10を
例にして、それぞれの場合の検出動作を説明する。

【００２７】本実施の形態１では、被検査物６の内部の
情報を含んだ被検査物６の表面から放射される拡散放射
光を検出するためにその最も簡単な手段として、被検査
物６上における照明系による点線状の照明領域12と撮像
系によるライン状の撮像領域11を平行に配置し、２つの
領域に分離間隔を設けて、拡散放射光の撮像領域11と照
明領域12が重ならないようにしている。このようにする
ことでラインセンサ４では照明領域12から出る高い強度
の反射光が紛れ込むことが防止され、強度の低い拡散放
射光のみを検出する事が可能になる。

【００２８】さて、被検査物６の内部において、反射率
や透過率が局所的に異なるような光学的不均一が存在す
ると、この不均一が存在する近傍の表面から放射される
光の強度は、他の表面部分からの放射光に比べて変化す
る。この変化の理由を以下に説明する。

【００２９】図２は光拡散性を有する被検査物６上にあ
るクラック欠陥の断面模式である。照明光13の一部は被
検査物６の内部に屈折して入射し、光強度が指数関数的
に減衰しながら被検査物６の内部に光拡散14する。そし
てこの拡散した光の一部は、撮像領域11に到達して被検
査物６の表面から放射される。クラック欠陥９の断面形
状は図２に示すように、屈折率ｎの被検査物６の内部に
相対する亀裂面があり、この亀裂面の隙間には屈折率１
の空気層16が存在している。このため亀裂の界面では屈
折率差が生じて光学的な反射率や透過率が局所的に変化
するので、被検査物６の内部の光拡散14は不均一性を有
する。

【００３０】図２に示すように、照明領域12と撮像領域
11の間にクラック欠陥９がある場合には、照明領域12か
ら被検査物６の内部を拡散して撮像領域11に到達する拡
散光の一部は、クラック欠陥９を透過した後に撮像領域
11に到達する。クラック欠陥９を透過した拡散光の強度
は一層減衰するので、撮像領域11から放射される拡散放
射光15の強度は、クラック欠陥の無い場合に比較して低
下する。

【００３１】一方、図３に示すように、撮像領域11の外
方位置にクラック欠陥９が存在し、照明領域12と撮像領
域11の間にクラック欠陥が無い場合には、まずクラック
欠陥の無い場合と同様に、内部の光拡散14の一部が撮像
領域表面から拡散放射光15として放射される。さらにこ
れに加えて、照明領域12からの光拡散14の一部が、クラ
ック欠陥９によって反射されて撮像領域11に到達する。
この結果、撮像領域11から放射される拡散放射光15の強
度は、クラック欠陥の無い場合に比較して増加する。

【００３２】このように、クラック欠陥の内部構造であ
る亀裂面では屈折率差が生じるために、光拡散に対して
一部を透過し、一部を反射するような作用が発生する。
以上の点を踏まえて、まず図４に示すように、クラック
欠陥９の検出方法を以下に説明する。図１の被検査物６
の右側にこの副走査方向を向いたクラック欠陥９があ
る。この被検査物６を試料台を順次左側に移動させて撮
像した場合を例として図５を用いて検出例を説明する。

【００３３】上記方法によれば、図５（ａ）に示す被検
査物６は左側よりラインセンサ４によって右方向に撮像
されることになる。このラインセンサ４で左側より右方
向に被検査物６を撮像するときに、被検査物６の一部に
ある副走査方向を向いたクラック欠陥９が撮像領域11を
通過する前後でのラインセンサ４上の任意の一画素にお
ける撮像信号の変化を図５（ｂ）に示す。ここで図中の
被検査物６上に撮像領域Ａ，Ｂ，Ｃを考える。撮像領域
Ａはクラック欠陥９の影響を受けない領域であり、した
がってラインセンサ４の信号はクラック欠陥９に影響さ
れない基準レベルである。次に撮像領域Ｂでは、撮像さ
れる拡散放射光15は前述した図３のようにクラック亀裂
面での反射光をも含むことになるので、拡散光の放射強
度の増加に対応してラインセンサ４の信号が増加する。
さらに撮像領域Ｃでは、撮像される拡散放射光15は前述
した図２のようにクラック亀裂面で遮られて強度が低下
したものとなり、それに応じてラインセンサ４の信号が
低下する。

【００３４】また図５において、撮像領域Ｂ、Ｃのよう
に撮像領域の近傍にクラック欠陥９が有れば、撮像領域
11内にクラック欠陥９が無くても信号変化をする。この
ような信号特性は被検査物６の内部にあるクラック欠陥
９の亀裂面サイズや方向に起因しているので、クラック
欠陥９の開口幅がサブミクロン程度であっても確実に発
生するので、数ミクロン〜数十ミクロンの撮像系の画素
分解能で検出ができる。この画素分解能とは、ラインセ
ンサ４の一画素のサイズを撮像系の撮像倍率で除したも
のである。したがって、画素分解能が、検出すべきクラ
ック欠陥９のサイズに比較して大きくなる低撮像倍率の
撮像系でも画素分解能より微小なクラック欠陥９を検出
可能となるので、低撮像倍率で大きな検査領域を一括し
て検査できる。またこの図５ではクラック欠陥９が表面
に開口している場合で説明したが表面に開口していない
内部クラックについても同様の信号変化をする。

【００３５】ここでクラック欠陥９が撮像領域11を通過
する時が最も急峻な信号変化をしているので、図５
（ｂ）の信号を画像処理部８によって、たとえば微分処
理などを行い、しきい値17を設定して２値化することに
より、図５（ｃ）に示すように欠陥検出を行える。

【００３６】次に表面位置で強度を変化させた、点線状
の照明を行った場合のラインセンサ４の撮像信号を説明
する。図６では簡単のために被検査物６上に点線状の照
明光の一部として、スポット照明光18とスポット照明光
19によって２点のみ照明している。各照明光18，19の一
部は被検査物６の内部に屈折して入射し、光強度が指数
関数的に減衰しながら被検査物６の内部に拡散する。そ
してこの拡散した光の一部は、撮像領域11に到達して被
検査物６の表面から拡散放射光として放射される。この
時ラインセンサ４による任意の撮像点20と各スポット照
明光18，19との距離をｄ１、ｄ２とすれば、これは一般
には異なるので、それぞれのスポット照明光18，19によ
るラインセンサ４での撮像信号を個別に考えると、図６
（ｂ）のように、スポット照明光18によるものは撮像信
号21、スポット照明光19によるものは撮像信号22とな
り、両者は副走査方向に平行移動した関係になる。実際
にはラインセンサ４で検出されるのは、これらの和信号
となるので図６（ｃ）のように、なだらかなうねりを持
つことになる。したがって、点線状の照明を行った場合
のラインセンサの撮像信号はなだらかなうねりを持った
波形になる。

【００３７】以上の点を踏まえて、次に図７のように、
主走査方向に向いているクラック欠陥10の検出方法を以
下に説明する。図１の被検査物６の右側に主走査方向を
向いたクラック欠陥10がある。この被検査物６を照明系
によって点線状に照明しながら、試料台を順次左側に移
動させて撮像した場合を例として図８を用いて検出例を
説明する。

【００３８】上記方法によれば、図８（ａ）に示す被検
査物６は点線状の照明光23で照明して、試料台を紙面に
垂直な方向に移動させながら、ラインセンサ４で撮像す
ることになる。このときの撮像動作中で、被検査物６の
一部にある主走査方向を向いたクラック欠陥10が撮像領
域11を通過しているときのラインセンサ４の撮像信号を
図８（ｂ）に示す。ここで図中の被検査物６上に撮像領
域Ａ，Ｂを考える。撮像領域Ａはクラック欠陥10の影響
を受けない領域であり、したがってラインセンサ４の信
号はクラックに影響されず、図６で説明したように、な
だらかなうねりを持っている。次に撮像領域Ｂはクラッ
ク欠陥10の部分であり、このクラック欠陥10に到達する
左側からの光拡散24と右側からの光拡散25を考えると、
両者は点線状の照明を行っているため一般に拡散距離が
違う。したがって、その光拡散の強度は拡散距離ととも
に指数関数的に減少し、左側からの光拡散24と右側から
の光拡散25では強度差がある。クラック欠陥10は、図２
および図３で説明したようにその内部構造である亀裂面
で屈折率差が生じるために、被検査物６内部での光拡散
に対して一部を透過し、一部を反射するような作用があ
るため、左側からの光拡散24と右側からの光拡散25では
強度差が保存されて、クラック欠陥10で被検査物６の内
部の光拡散は局所的に不連続になる。この結果、拡散放
射光の強度が変化して、ラインセンサ４での撮像信号が
急峻に変化する。

【００３９】したがって、図８（ｂ）に示す信号を画像
処理部８によって、たとえば微分処理などを行えば、な
だらかなうねりの部分では信号はほとんど無く、クラッ
ク欠陥10の部分のみが強調される。これに、しきい値26
を設定して２値化することにより、図８（ｃ）に示すよ
うに欠陥検出を行える。

【００４０】ここで、本発明で用いている点線状の照明
光ではなく均一な照明強度のライン状の照明光を用いた
場合には、クラック欠陥10の内部亀裂面に到達する左側
からの光拡散24と右側からの光拡散25の強度は等しくな
る。したがって、クラック欠陥10が被検査物６内部での
光拡散に対して一部を透過し、一部を反射するように作
用しても、左右からの光拡散が等しいために、クラック
欠陥があっても被検査物６の内部の光拡散は局所的に不
連続にならない。したがって、主走査方向を向いたクラ
ック欠陥10に対して、撮像信号に明瞭な変化が生じない
ため検出困難である。

【００４１】なお、一般に発生するクラック欠陥の方向
は不定であるが、いずれの方向でも副走査方向のクラッ
ク欠陥９あるいは主走査方向のクラック欠陥10の検出方
法で検出することが可能である。

【００４２】また上記の拡散放射光の信号変化を検出す
るために、特別の高感度の信号検出技術は必要無く、市
販のＣＣＤ撮像装置と画像表示装置によってモニター画
面上で明確なコントラストとしてクラック欠陥の存在位
置を認識することができる。また本実施の形態１では撮
像系としてＣＣＤ素子をライン状に配置したラインセン
サ４を用いたが、この撮像素子としてはＣＣＤ素子以外
でも良い。

【００４３】（実施の形態２）図９に本発明の実施の形
態２における、光を使用した欠陥検査装置の構成図を示
す。なお、実施の形態１の図１の構成と同一の構成には
同一の符号を付して説明を省略する。

【００４４】図９において、レーザー光源制御部27と、
レーザー光源28と、コリメータレンズ29と、ポリゴンミ
ラー30と、反射ミラー31と、結像レンズ32により照明系
が構成されている。

【００４５】上記構成により、レーザー光源28からのレ
ーザー光をコリメータレンズ29で平行光化した後に、ポ
リゴンミラー30とミラー31と投影レンズ32を通って被検
査物６上に結像スポットＳを形成させている。そしてポ
リンゴンミラー30を回転させることで結像スポットＳを
副走査方向に走査している。この副走査期間中にレーザ
ー光源制御部27によってレーザー光の強度を変え、また
ラインセンサ４における露光時間内に、結像スポットＳ
を１回以上走査することで、ラインセンサ４での撮像に
対して点線状の照明領域12を形成している。

【００４６】この照明光は被検査物６の内部に浸透し、
再び被検査物６の表面から放射される拡散放射光には被
検査物６の内部の情報が含まれる。照明領域12から被検
査物６の内部を拡散して撮像領域11から放射される拡散
放射光は、撮像系の対物レンズ３を介してラインセンサ
４上に結像する。

【００４７】次に試料移動系５で被検査物６を順次移動
させながら、ラインセンサ４の信号と試料台移動の信号
から画像を形成する前処理部７を介して画像処理部８に
入力された画像信号を画像処理することで、実施の形態
１と同様にして被検査物６上の副走査方向のクラック欠
陥９および主走査方向のクラック欠陥10をはじめとする
全方向のクラック欠陥を検査することができる。

【００４８】本実施の形態２でも実施の形態１と同様
に、被検査物６の内部の情報を含んだ被検査物６の表面
から放射される拡散放射光を検出するためにその最も簡
単な手段として、被検査物６上における照明系による点
線状の照明領域12と撮像系によるライン状の撮像領域11
を平行に配置し、２つの領域に分離間隔を設けて、拡散
放射光の撮像領域11と照明領域12が重ならないようにし
ている。このようにすることでラインセンサ４では照明
領域12から出る高い強度の反射光が紛れ込むことが防止
され、強度の低い拡散放射光のみを検出することが可能
になる。

【００４９】なお、本実施の形態２では、レーザー光の
強度を変える手段としてレーザー光源の制御を行った
が、これ以外の強度を変える手段であっても良い。 （実施の形態３）図10に本発明の実施の形態３におけ
る、光を使用した欠陥検査装置の構成図を示す。なお、
実施の形態１の図１の構成と同一の構成には同一の符号
を付して説明を省略する。

【００５０】図10において、白色光源33と、コンデンサ
レンズ34と、点線状の開口を持つスリット35と、投影レ
ンズ36により照明系が構成されている。上記構成によ
り、白色光源33からの光はコンデンサレンズ34を介して
点線状の開口を持つスリット35を照明し、このスリット
像が投影レンズ36によって被検査物６上に投影し、点線
状に強度を変えて点線状に照明領域12を照明している。
この照明光は被検査物６の内部に浸透し、再び被検査物
６の表面から放射される拡散放射光には、被検査物６の
内部の情報が含まれる。照明領域12から被検査物６の内
部を拡散して撮像領域11から放射される拡散放射光は、
撮像系の対物レンズ３を介してラインセンサ４上に結像
する。

【００５１】次に試料移動系５で被検査物６を順次移動
させながら、ラインセンサ４の信号と試料台移動の信号
から画像を形成する前処理部７を介して画像処理部８に
入力された画像信号を画像処理することで、実施の形態
１と同様に、被検査物６上の副走査方向のクラック欠陥
９および主走査方向のクラック欠陥10をはじめとする全
方向のクラック欠陥を検査することができる。

【００５２】本実施の形態３では、実施の形態１と同
様、被検査物内部の情報を含んだ被検査物６の表面から
放射される拡散放射光を検出するためにその最も簡単な
手段として、被検査物上に於ける照明系による点線状の
照明領域12と撮像系によるライン状の撮像領域11を平行
に配置し、２つの領域に分離間隔を設けて、拡散放射光
を撮像する領域11と照明領域12が重ならないようにして
いる。このようにすることでラインセンサ４では照明領
域12から出る高い強度の反射光が紛れ込むことが防止さ
れ、強度の低い拡散放射光のみを検出することが可能に
なる。

【００５３】（実施の形態４）図11に本発明の実施の形
態４における、光を使用した欠陥検査装置の構成図を示
す。なお、実施の形態１の図１の構成と同一の構成には
同一の符号を付して説明を省略する。

【００５４】図11において、半導体レーザー光源を一次
元に配置したアレイ状光源１と、投影レンズ２と、反射
ミラー43により照明系が構成され、また反射ミラー43
と、対物レンズ３と、ラインセンサ４により撮像系が構
成されている。なお、反射ミラー43はミラー回転駆動部
44により、所定角度で往復回動される。

【００５５】またラインセンサ４の信号とミラー回転駆
動部44のミラー回転信号から画像を形成する前処理部７
と画像処理部８により信号処理系が構成されている。上
記構成により、半導体レーザーを一次元に配置したアレ
イ状光源１からの像は投影レンズ２と反射ミラー43を介
して被検査物６上に投影され、被検査物６を点線状に強
度を変えたた照明を行っている。この照明光は被検査物
６の内部に浸透し、再び被検査物６の表面から被検査物
６の内部の情報を有す拡散放射光が放射される。照明領
域12から被検査物６の内部を拡散して撮像領域11から放
射される拡散放射光は、撮像系の反射ミラー43を介して
対物レンズ３を通ってラインセンサ４上に結像する。

【００５６】次にミラー回転駆動部44により反射ミラー
43を回転させて、被検査物６上の照明領域12と撮像領域
11を主走査方向に順次移動させながら、ラインセンサ４
の信号とミラー回転駆動部44の信号から画像を形成する
前処理部７を介して画像処理部８に入力された画像信号
を画像処理することにより、実施の形態１と同様に、被
検査物６上の副走査方向のクラック欠陥９および主走査
方向のクラック欠陥10をはじめとする全方向のクラック
欠陥を検査することができる。

【００５７】本実施の形態３でも実施の形態１と同様
に、被検査物６の内部の情報を含んだ被検査物６の表面
から放射される拡散放射光を検出するためにその最も簡
単な手段として、被検査物６上に於ける照明系による点
線状の照明領域12と撮像系によるライン状の撮像領域11
を平行に配置し、２つの領域に分離間隔を設けて、拡散
放射光を撮像する領域11と照明領域12が重ならないよう
にしている。このようにすることにより、ラインセンサ
４では照明領域12から出る高い強度の反射光が紛れ込む
ことが防止され、強度の低い拡散放射光のみを検出する
ことが可能になる。

【００５８】また本実施の形態３では、図１の実施の形
態１のように撮像動作を行うための試料移動系５が不要
になるので構成が簡単になる。このように、回転する反
射ミラー43によって照明領域12と撮像領域11を同時に走
査する方法は、図９の実施の形態２や図10の実施の形態
３とも組み合わせることにより、試料移動系５を不要に
することもできる。

【００５９】（実施の形態５）図12に本発明の実施の形
態５における、光を使用した欠陥検査装置の構成図を示
す。なお、実施の形態１の図１の構成と同一の構成には
同一の符号を付して説明を省略する。

【００６０】図12において、白色光源33と、コンデンサ
レンズ34と、ライン状の開口を持つスリット37と、波長
帯ａのみを透過させる領域と波長帯ｂのみを透過させる
領域を交互に配置したバンドパスフィルタ38と、投影レ
ンズ36により照明系が構成されている。また対物レンズ
３と、波長帯ａの光は透過して波長帯ｂの光を反射させ
るダイクロイックミラー40と、各波長帯の光を撮像する
２つのラインセンサ４にて波長分解方式の撮像系が構成
されている。また各ラインセンサ４の信号と被検査物６
を搭載した試料移動系５の移動信号から画像を形成する
前処理部７と、各波長帯別の２つの画像処理部８により
信号処理系が構成されている。

【００６１】上記構成により、白色光源33からの光はコ
ンデンサレンズ34を介してライン状の開口を持つスリッ
ト37を照明し、このスリット像が投影レンズ36によって
被検査物６上に投影される。この時波長帯ａのみを透過
させる領域と波長帯ｂのみを透過させる領域を交互に配
置したバンドパスフィルタ38によって波長帯ａの照明領
域と波長帯ｂの照明領域が交互に配置されたライン状の
照明光39で被検査物６が照明される。

【００６２】この波長帯ａと波長帯ｂの各照明光39は被
検査物６の内部に浸透し、再び被検査物６の表面から放
射される拡散放射光には、被検査物６の内部の情報が含
まれる。照明領域12から被検査物６の内部を拡散して撮
像領域11から放射される波長帯ａと波長帯ｂの各拡散放
射光は撮像系の対物レンズ３に入射する。次にダイクロ
イックミラー40によって、波長帯ａの光は透過され、波
長帯ｂの光は反射される。それぞれの結像位置にライン
センサ４を配置して撮像している。次に試料移動系５で
被検査物６を順次移動させながら、２つのラインセンサ
４の信号と試料移動系５の信号から画像を形成する前処
理部７を介して波長帯別に２つの画像処理部８に入力さ
れた画像信号を画像処理することで、被検査物６上にあ
る副走査方向のクラック欠陥９および主走査方向のクラ
ック欠陥10をはじめとする、全方向のクラック欠陥を検
査することができる。

【００６３】本実施の形態５では実施の形態１と同様
に、被検査物内部の情報を含んだ被検査物６の表面から
放射される拡散放射光を検出するためにその最も簡単な
手段として、被検査物６上における照明系による波長帯
ａの照明領域と波長帯ｂの照明領域が交互に配置された
ライン状の照明領域12と撮像系によるライン状の撮像領
域11を平行に配置し、２つの領域に分離間隔を設けて、
拡散放射光を撮像する領域11と照明領域12が重ならない
ようにしている。このようにすることでラインセンサ４
では照明領域12から出る高い強度の反射光が紛れ込むこ
とが防止され、強度の低い拡散放射光のみを検出するこ
とが可能になる。

【００６４】ここでは各種の方位を持つクラック欠陥の
代表として、方位の直交している副走査方向のクラック
欠陥９と主走査方向のクラック欠陥１０を例にして、そ
れぞれの場合の検出動作を説明する。

【００６５】まずクラック欠陥が副走査方向に向いてい
る場合のクラック欠陥９の検出方法を以下に説明する。
図12の被検査物６の右側にこの副走査方向を向いたクラ
ック欠陥９がある。この被検査物６を試料台を順次左側
に移動させて撮像した場合の例が図13である。

【００６６】上記方法によれば、図13（ａ）に示す被検
査物６は左側より２つのラインセンサ４によって右方向
に撮像されることになる。この各ラインセンサ４で左側
より右方向に被検査物６を撮像するときに、被検査物６
の一部にある副走査方向を向いたクラック欠陥９が撮像
領域11を通過する前後での各ラインセンサ４上の任意の
一画素における撮像信号の変化を、波長帯ａは図13
（ｂ）、波長帯ｂは図13（ｄ）に示すが、両者はほとん
ど同等であり、図５で説明したクラック検出信号と同様
の信号変化をする。それぞれの撮像信号に対して、各画
像処理部８によって、たとえば微分処理などを行い、し
きい値17を設定して２値化することにより、図13（ｃ）
および図13（ｅ）に示すように欠陥検出を行える。

【００６７】次に主走査方向に向いているクラック欠陥
10の検出方法を以下に説明する。図12の被検査物６の右
側に主走査方向を向いたクラック欠陥10がある。この被
検査物６を照明系によって点線状に照明しながら、試料
台を順次左側に移動させて撮像した場合を例として図14
を用いて検出例を説明する。

【００６８】上記方法によれば、図14（ａ）に示す被検
査物６を波長帯ａの点線状の照明光41と波長帯ｂの点線
状の照明光42（破線で示す）で照明して、試料台を紙面
に垂直な方向に移動させながら、２つのラインセンサ４
によって波長帯別に撮像することになる。この撮像動作
中で、被検査物６の一部にある主走査方向を向いたクラ
ック欠陥10が撮像領域11を通過しているときの各ライン
センサ４の撮像信号を、波長帯ａを図14（ｂ）、波長帯
ｂを図14（ｄ）に示す。

【００６９】まず波長帯ａによる撮像については、ここ
で図中の被検査物６上に撮像領域Ａ，Ｂを考える。撮像
領域Ａはクラック欠陥0 の影響を受けない領域であり、
したがって各ラインセンサ４の信号はクラック欠陥10に
影響されず、図８で説明したように、なだらかなうねり
を持っている。次に撮像領域Ｂはクラック欠陥10の部分
であり、このクラック欠陥10に到達する左側からの光拡
散24と右側からの光拡散25を考えると、両者は点線状の
照明を行っているため一般に拡散距離が違う。したがっ
て、その光拡散の強度は拡散距離とともに指数関数的に
減少し、左側からの光拡散24と右側からの光拡散25では
強度差がある。クラック欠陥10は内部構造である亀裂面
で屈折率差が生じるために、被検査物６の内部での光拡
散に対して一部を透過し、一部を反射するような作用が
あるため、左側からの光拡散24と右側からの光拡散25で
は強度差が保存されて、クラック欠陥10で被検査物内部
の光拡散は局所的に不連続になる。この結果、拡散放射
光の強度が変化し、波長帯ａを撮像するラインセンサ４
の撮像信号は図14（ｂ）に示すように、クラック部分で
急峻に減少する。

【００７０】次に、波長帯ｂによる撮像については、波
長帯ａの照明とは照明する領域が異なるために、クラッ
ク欠陥10に到達する左側からの光拡散24と右側からの光
拡散25を考えると、両者の強度差は波長ａの場合と逆転
する。この結果、波長帯ｂを撮像するラインセンサ４の
撮像信号は図14（ｄ）に示すように、クラック部分で急
峻に増加する。

【００７１】したがって、図14（ｂ）および図14（ｄ）
に示す信号をそれぞれ画像処理部８により、たとえば微
分処理などを行えば、なだらかなうねりの部分では信号
はほとんど無く、クラック欠陥10の部分のみが強調され
て、波長帯ａの信号は図14（ｃ）、波長帯ｂの信号は図
14（ｅ）のようになる。

【００７２】この２つの信号の差動を取ると図14（ｆ）
に示す信号が得られ、クラック欠陥10の検出感度を向上
させることができる。これに、しきい値26を設定して２
値化することにより、クラック欠陥10を検出できる。

【００７３】本実施の形態５では、２つの波長帯の照明
光を用いたが２つ以上の波長帯で照明すれば良い。また
本実施の形態５では白色光源33とスリット37とバンドパ
スフィルタ38を使用して複数の波長帯の照明光を形成し
ているが、この方法以外にレーザーやＬＥＤのように、
あらかじめ波長帯の異なる複数の光源を用いて照明系を
構成することができる。また複数の波長帯のスポット照
明光を用いて図９の実施の形態４で説明したような走査
型の照明系を構成することもできる。

【００７４】（実施の形態６）図15に本発明の実施の形
態６における、光を使用した欠陥検査装置の構成図を示
す。なお、実施の形態１の図１の構成と同一の構成には
同一の符号を付して説明を省略する。

【００７５】図15において、レーザー光源制御部27と、
レーザー光源28と、コリメータレンズ29と、ポリゴンミ
ラー30と、反射ミラー31と、結像レンズ32により加熱系
が構成され、また対物レンズ３と、赤外光検出用のライ
ンセンサ45にて撮像系が構成されている。またラインセ
ンサ45の信号と被検査物６を搭載した試料移動系５の移
動信号から画像を形成する前処理部７と画像処理部８に
より信号処理系が構成されている。

【００７６】上記構成により、レーザー光源28からのレ
ーザー光をコリメータレンズ29で平行光化した後に、ポ
リゴンミラー30とミラー31と投影レンズ32を通って被検
査物６上に結像スポットＳを形成させている。そしてポ
リンゴンミラー30を回転させることで結像スポットＳを
副走査方向に走査している。この副走査期間中にレーザ
ー光源制御部27によってレーザー光の強度を変え、また
赤外線検出用のラインセンサ45における露光時間内に、
結像スポットＳを１回以上走査することで、被検査物６
上を点線状にレーザー光を照射する。被検査物６上のレ
ーザー光を照射された領域は、被検査物６が光を吸収す
ることによって発熱するため点線状の加熱領域46ができ
る。

【００７７】この熱は被検査物６の内部に熱伝導し、被
検査物６の熱が伝導した領域の表面部からは、熱が赤外
光として放射され、この赤外の放射光には被検査物６の
内部の情報が含まれる。ここではこの放射光を拡散赤外
放射光と呼ぶことにする。加熱領域46から被検査物６の
内部を熱伝導して撮像領域11から放射される拡散赤外放
射光は、撮像系の対物レンズ３を介して赤外光検出用の
ラインセンサ45上に結像する。

【００７８】次に試料移動系５で被検査物６を順次移動
させながら、ラインセンサ45の信号と試料移動系５の信
号から画像を形成する前処理部７を介して画像処理部８
に入力された画像信号を画像処理することで被検査物６
上にあるクラック欠陥を検出する。

【００７９】本実施の形態６では、被検査物６の内部の
情報を含んだ被検査物６の表面から放射される拡散赤外
放射光を検出するためにその最も簡単な手段として、被
検査物６上における加熱系による点線状の加熱領域46と
撮像系によるライン状の撮像領域11を平行に配置し、２
つの領域に分離間隔を設けて、拡散赤外放射光を撮像す
る領域11と加熱領域46が重ならないようにしている。こ
のようにすることにより、赤外光検出用のラインセンサ
45では加熱領域46から出る高い強度の赤外光が紛れ込む
ことが防止され、強度の低い拡散赤外放射光のみを検出
することが可能になる。

【００８０】さて、被検査物６の内部において、熱伝導
率が局所的に異なるような熱伝導的不均一が存在する
と、この不均一が存在する近傍の表面から放射される赤
外光の強度は、他の表面部分からの放射赤外光に比べて
変化する。この変化の理由を以下に説明する。

【００８１】図16（ａ）は被検査物６上の加熱領域46か
ら、被検査物６の内部を熱伝導して、被検査物６の内部
に熱拡散47し、その一部が撮像領域11から拡散赤外放射
光48を放射している模式図である。ここで、加熱される
前の被検査物６の表面温度をｔ０、加熱領域46の温度を
ｔ１とすると、加熱時の被検査物の表面の温度分布は、
図16（ｂ）に示すようになり、撮像領域11の温度はｔと
なる。

【００８２】ここで、たとえば図17は被検査物６上にあ
るクラック欠陥９の断面模式図である。熱拡散47の一部
は被検査物６の撮像領域11に到達し、拡散赤外放射光48
を放射する。またクラック欠陥９の断面形状は図17に示
すように、被検査物６の内部に相対する亀裂面があり、
この亀裂面の隙間には一般の金属や樹脂などから成る被
検査物６の熱伝導率λに比較して、はるかに小さい熱伝
導率の空気層16が存在している。このため亀裂の界面で
は熱伝導率差が生じて、被検査物６の内部の熱拡散47は
不均一になる。

【００８３】図17（ａ）に示すように、加熱領域46と撮
像領域11の間にクラック欠陥９がある場合には、加熱領
域46から被検査物６の内部を熱拡散して撮像領域11に到
達する熱拡散47の一部は、クラック欠陥９を熱伝導して
撮像領域11に到達する。またクラック欠陥９を熱伝導す
る熱拡散は空気層16によって断熱されているので、撮像
領域11に到達する熱量が減少する。ここで、加熱される
前の被検査物６の表面温度をｔ０、加熱領域４６の温度
をｔ１とすると、加熱時の被検査物６の表面の温度分布
は図17（ｂ）に示すようになり、撮像領域11の温度はク
ラック欠陥９の無い場合の温度ｔに比較して低下して
ｔ’となる。この結果、撮像領域11から放射される拡散
赤外放射光48の強度は、クラック欠陥９の無い場合に比
較して低下する。

【００８４】一方、図18（ａ）に示すように撮像領域11
の外方にクラック欠陥９が存在し、加熱領域46と撮像領
域11の間にクラック欠陥が無い場合には、まずクラック
欠陥の無い場合と同様に、熱拡散47の一部が撮像領域11
に到達する。さらにこれに加えて、熱拡散47の一部が、
クラック欠陥９によって断熱されて熱拡散が抑制される
ため、抑制された熱拡散の一部が撮像領域11に到達す
る。ここで、加熱される前の被検査物６の表面温度をｔ
０、加熱領域４６の温度をｔ１とすると、加熱時の被検
査物６の表面の温度分布は図18（ｂ）に示すようにな
り、撮像領域の温度はクラック欠陥の無い場合の温度ｔ
に比較して上昇してｔ”となる。この結果、撮像領域11
から放射される拡散赤外放射光48の強度は、クラック欠
陥９の無い場合に比較して増加する。

【００８５】このようにクラック欠陥は、その内部構造
である亀裂面に存在する空気層16によって熱伝導率差が
生じるために、熱拡散に対して一部を断熱する作用が発
生する。

【００８６】以上の点を踏まえて、まず副走査方向に向
いているクラック欠陥９の検出方法を以下に説明する。
図15の被検査物６の右側にこの副走査方向を向いたクラ
ック欠陥９がある。この被検査物６を試料台を順次左側
に移動させて撮像した場合を例として図19を用いて検出
例を説明する。

【００８７】上記方法によれば、図19（ａ）に示す被検
査物６は左側より赤外光検出用ラインセンサ45によって
右方向に撮像されることになる。この時のラインセンサ
45で左側より右方向に被検査物６を撮像する時に、被検
査物６の一部にある副走査方向を向いたクラック欠陥９
が撮像領域11を通過する前後でのラインセンサ45上の任
意の一画素における撮像信号の変化を図19（ｂ）に示
す。ここで図中の被検査物６上に撮像領域Ａ，Ｂ，Ｃを
考える。撮像領域Ａはクラック欠陥９の影響を受けない
領域であり、したがってラインセンサ45の信号はクラッ
ク欠陥９に影響されない基準レベルである。次に撮像領
域Ｂでは、撮像される拡散赤外放射光48は前述した図18
のように拡散赤外放射光48の増加に対応してラインセン
サ45の信号が増加する。さらに撮像領域Ｃでは、撮像さ
れる拡散赤外放射光48は前述した図17のようにクラック
欠陥９の空気層16で断熱されて強度が低下したものとな
り、それに応じてラインセンサ45の信号が低下する。

【００８８】このような信号特性は被検査物６の内部に
あるクラック欠陥９の空気層16の厚さやサイズおよび方
向に起因しており、図19に示している撮像領域Ｂ、Ｃの
ように撮像領域の近傍にクラック欠陥９が有れば、撮像
領域11内にクラック欠陥９が無くても信号は変化するの
でクラック欠陥９を拡大強調して検出している。ここで
画素分解能をラインセンサ45の一画素のサイズを撮像系
の撮像倍率で除したものとすると、画素分解能が検出す
べきクラック欠陥９のサイズに比較して大きくなる低撮
像倍率の撮像系でも、画素分解能より微小なクラック欠
陥９を検出可能となるので、低撮像倍率で大きな検査領
域を一括して検査できる。またこの図19ではクラック欠
陥９が表面に開口している場合で説明したが、表面に開
口していない内部クラックについても同様の信号変化を
する。ここでクラック欠陥９が撮像領域11を通過する時
が最も急峻な信号変化をしているので、図19（ｂ）の信
号を画像処理部８によって、たとえば微分処理などを行
い、しきい値26を設定して２値化することにより、図19
（ｃ）に示すようにクラック欠陥９を検出できる。

【００８９】次に点線状の加熱領域46を設けた場合の赤
外光検出用ラインセンサ45の撮像信号を説明する。この
ラインセンサ45上に任意の撮像点を考えると、各加熱領
域46と撮像点の距離が一般には異なるので、各加熱領域
46から撮像点に熱伝導する熱量が異なる。このため、ラ
インセンサ45の検出信号は、なだらかなうねりを持つ波
形になる。これを踏まえて、主走査方向に向いているク
ラック欠陥10の検出方法を説明する。図15の被検査物６
の右側に主走査方向を向いたクラック欠陥10がある。こ
の被検査物６を加熱系によって点線状に加熱しながら、
試料台を順次左側に移動させて撮像した場合を例として
図20を用いて検出例を説明する。

【００９０】上記方法によれば、図20（ａ）に示す被検
査物６上に点線状の加熱領域46を設け、試料台を紙面に
垂直な方向に移動させながら、赤外光検出用のラインセ
ンサ45で撮像することになる。この時の撮像動作中で、
被検査物６の一部にある主走査方向を向いたクラック欠
陥10が撮像領域11を通過している時のラインセンサ45の
撮像信号を図20（ｂ）に示す。ここで図中の被検査物６
上に撮像領域Ａ，Ｂを考える。撮像領域Ａはクラック欠
陥10の影響を受けない領域であり、したがってラインセ
ンサ45の信号はクラック欠陥10に影響されず、なだらか
なうねりを持っている。次に撮像領域Ｂはクラック欠陥
10の部分であり、このクラック欠陥10に到達する左側か
らの熱拡散49と右側からの熱拡散50を考えると、両者は
点線状の加熱領域46を設定しているため一般に拡散距離
が違う。したがって、その熱拡散の熱量は拡散距離とと
もに減少し、左側からの熱拡散49と右側からの熱拡散50
では熱量差がある。クラック欠陥10は、その内部構造で
ある空気層16で熱伝導率差が生じるために、被検査物６
内部での熱拡散を断熱する作用があるため、左側からの
熱拡散49と右側からの熱拡散50では熱量差が保存され
て、クラック欠陥10で被検査物６の内部の温度分布が局
所的に不連続になる。この結果、拡散赤外放射光の強度
が変化して、赤外光検出用のラインセンサ45の撮像信号
が急峻に変化する。

【００９１】したがって、図20（ｂ）に示す信号を画像
処理部８によって、たとえば微分処理などを行えば、な
だらかなうねりの部分では信号はほとんど無く、クラッ
ク欠陥10の部分のみが強調される。これに、しきい値26
を設定して２値化することにより、図20（ｃ）に示すよ
うにクラック欠陥10を検出できる。

【００９２】ここで、本発明で用いている点線状の加熱
領域46ではなく均一なライン状の加熱領域を設定した場
合には、クラック欠陥10の内部にある空気層16に到達す
る左側からの熱拡散49と右側からの熱拡散50は等しくな
る。したがって、クラック欠陥10が被検査物６内部での
熱拡散に対して断熱する作用をしても、左右からの熱拡
散が等しいので、クラック欠陥10があっても被検査物６
の内部の熱拡散は局所的に不連続にならない。したがっ
て、主走査方向を向いたクラック欠陥10に対して、撮像
信号に明瞭な変化が生じないため検出が困難である。

【００９３】なお、一般に発生するクラック欠陥の方向
は不定であるが、いずれの方向でも副走査方向のクラッ
ク欠陥９あるいは主走査方向のクラック欠陥の検出方法
10で検出することが可能である。

【００９４】また本実施の形態６では、従来の赤外線サ
ーモグラフィ法で行われているように被検査物６全体を
加熱するのでは無く、撮像する領域の近傍のみを順次加
熱して行き、局所的な熱伝導の不均一を素早く検出する
ので、従来の方法では欠陥検出が困難であった熱伝導性
の高い被検査物であっても、高感度の欠陥検出が可能で
ある。

【００９５】以上、本発明を実施の形態に基づき詳細に
説明した。以上の各実施の形態では、セラミック基板に
おけるクラック欠陥の検出に適用したものであるが、本
発明の原理からも明らかなように、被検査物６の内部に
浸透し、その光学的不均一性の情報を含んで被検査物表
面から放射される光、あるいは被検査物の内部を熱伝導
し、その熱伝導的不均一性の情報を含んで被検査物表面
から放射される光を検出することにより、被検査物の光
学的不均一性または熱伝導的不均一性を検出するもので
あり、クラック欠陥以外の検出にも適用できるものであ
る。

【００９６】たとえば、内部に局部的に存在する反射率
の高い界面や局部的に存在する熱伝導率の低い界面など
を検出することが可能である。

【００９７】

【発明の効果】以上のように請求項１〜請求項４、請求
項７〜請求項11に記載の各発明によれば、限定した照明
領域から撮像領域へ光拡散して被検査物表面から放射さ
れる拡散放射光が、撮像領域およびその周辺に存在する
クラック欠陥によって強度が変化することを利用してク
ラック欠陥の強調検出を行うため、撮像系の画素分解能
に比較して微小なクラック開口幅の欠陥であっても検出
でき、その結果、光拡散性の有無に関わらず被検査物に
発生している表面クラック欠陥や内部クラック欠陥など
を高精度、高速に検査可能になるという有利な効果が得
られる。

【００９８】また請求項５、請求項６および請求項12に
記載の各発明によれば、限定した加熱領域から撮像領域
へ熱拡散して被検査物表面から放射される拡散赤外放射
光が、撮像領域およびその周辺に存在するクラック欠陥
によって強度が変化することを利用してクラック欠陥の
強調検出を行うため、撮像系の画素分解能に比較して微
小なクラック開口幅の欠陥であっても検出でき、その結
果、光拡散性の有無に関わらず被検査物に発生している
表面クラック欠陥や内部クラック欠陥などを高精度、高
速に検査可能になるという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における、光を使用した
欠陥検査方法を具現化した装置のブロック図である。

【図２】同実施形態における、照明領域と撮像領域の間
にクラック欠陥が有る場合の光拡散を示す模式図であ
る。

【図３】同実施形態における、照明領域と撮像領域の間
以外にクラック欠陥が有る場合の光拡散を示す模式図で
ある。

【図４】同実施形態における、被検査物上にある副走査
方向のクラック欠陥を示す模式図である。

【図５】同実施形態における、副走査方向のクラック欠
陥の検出信号模式図である。

【図６】同実施形態における、点線状の照明による拡散
放射光の模式図である。

【図７】同実施形態における、被検査物上にある主走査
方向のクラック欠陥を示す模式図である。

【図８】同実施形態における、主走査方向のクラック欠
陥の検出信号模式図である。

【図９】本発明の実施の形態２における、光を使用した
欠陥検査方法を具現化した装置のブロック図である。

【図10】本発明の実施の形態３における、光を使用した
欠陥検査方法を具現化した装置のブロック図である。

【図11】本発明の実施の形態４における、光を使用した
欠陥検査方法を具現化した装置のブロック図である。

【図12】本発明の実施の形態５における、光を使用した
欠陥検査方法を具現化した装置のブロック図である。

【図13】同実施形態に於ける、副走査方向のクラック欠
陥の検出信号模式図である。

【図14】同実施形態に於ける、主走査方向のクラック欠
陥の検出信号模式図である。

【図15】本発明の実施の形態６における、光を使用した
欠陥検査方法を具現化した装置のブロック図である。

【図16】同実施形態における、被検査物にクラック欠陥
が無い場合の熱拡散を示す模式図である。

【図17】同実施形態における、照明領域と撮像領域の間
にクラック欠陥が有る場合の熱拡散を示す模式図であ
る。

【図18】同実施形態における、照明領域と撮像領域の間
以外にクラック欠陥が有る場合の熱拡散を示す模式図で
ある。

【図19】同実施形態における、副走査方向のクラック欠
陥の検出信号模式図である。

【図20】同実施形態における、主走査方向のクラック欠
陥の検出信号模式図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザー光源を一次元に配置したアレイ状
光源 ２ 投影レンズ ３ 対物レンズ ４ ラインセンサ ５ 試料移動系 ６ 被検査物 ７ 前処理部 ８ 画像処理部 ９ 副走査方向のクラック欠陥 10 主走査方向のクラック欠陥 11 撮像領域 12 照明領域 13 照明光 14 光拡散 15 拡散放射光 16 空気層 17 しきい値 18 スポット照明光 19 スポット照明光 20 ラインセンサ上の任意の撮像点 21 スポット照明光18による撮像信号 22 スポット照明光19による撮像信号 23 点線状の照明光 24 クラック欠陥に到達する左側からの光拡散 25 クラック欠陥に到達する右側からの光拡散 26 しきい値 27 レーザー光源制御部 28 レーザー光源 29 コリメータレンズ 30 ポリゴンミラー 31 反射ミラー 32 結像レンズ 33 白色光源 34 コンデンサレンズ 35 点線状の開口を持つスリット 36 投影レンズ 37 ライン状の開口を持つスリット 38 波長帯ａのみを透過させる領域と波長帯ｂのみを
透過させる領域を交互に配置したバンドパスフィルタ 39 波長帯ａの照明領域と波長帯ｂの照明領域が交互
に配置されたライン状の照明光 40 ダイクロイックミラー 41 波長帯ａの点線状の照明光 42 波長帯ｂの点線状の照明光 43 反射ミラー 44 ミラー回転駆動部 45 赤外光検出用ラインセンサ 46 加熱領域 47 熱拡散 48 拡散赤外放射光 49 クラック欠陥に到達する左側からの熱拡散 50 クラック欠陥に到達する右側からの熱拡散

フロントページの続き (72)発明者 福井 厚司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 高田 和政 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物の表面に、表面位置で強度が異
   なる光を照射し、この照射光が前記被検査物の表面から
   内部に浸透した後に前記被検査物の表面から放射される
   光を検出し、前記検出された光の強度の変化を検出する
   ことにより被検査物の光学的不均一を検出することを特
   徴とする光を使用した欠陥検査方法。
2. 【請求項２】 被検査物の表面に照射する光は、点線状
   に照射される光であり、放射光を検出する領域は、ライ
   ン状の領域であることを特徴とする請求項１記載の光を
   使用した欠陥検査方法。
3. 【請求項３】 被検査物の表面に、表面位置で強度が異
   なる、複数の波長帯の光を重なることなく照射し、各照
   射光が前記被検査物の表面から内部に浸透した後に前記
   被検査物の表面から放射される光を各々検出し、前記検
   出された各光の強度の変化を検出することにより被検査
   物の光学的不均一を検出することを特徴とする光を使用
   した欠陥検査方法。
4. 【請求項４】 被検査物の表面に照射する各々の波長帯
   の異なる光は、点線状に照射される光であり、放射光を
   検出する領域は、ライン状の領域であることを特徴とす
   る請求項３記載の光を使用した欠陥検査方法。
5. 【請求項５】 被検査物の表面に、表面位置で強度が異
   なる光を照射してこの被検査物を加熱し、前記被検査物
   の表面から内部に熱伝導した後に前記被検査物の表面か
   ら放射される赤外光を検出し、前記検出された赤外光の
   強度の変化を検出することにより被検査物の熱伝導的不
   均一を検出することを特徴とする光を使用した欠陥検査
   方法。
6. 【請求項６】 被検査物の表面に照射する光は、点線状
   に照射される光であり、放射光を検出する領域は、ライ
   ン状の領域であることを特徴とする請求項５記載の光を
   使用した欠陥検査方法。
7. 【請求項７】 被検査物を点線状に照明する照明系と、
   この照明系による被検査物の照明領域とは平行位置のラ
   イン状の領域から放射される光を検出する撮像系と、こ
   の撮像系により検出された撮像信号より前記被検査物の
   光学的不均一部を検出する画像処理系と、前記被検査物
   を前記照明系および撮像系と相対的に移動させる駆動系
   を備えたことを特徴とする光を使用した欠陥検査装置。
8. 【請求項８】 被検査物を強度を変化させながら一次元
   走査して照明する照明系と、この照明系による被検査物
   の照明領域とは平行位置のライン状の領域から放射され
   る光を検出する撮像系と、この撮像系により検出された
   撮像信号より前記被検査物の光学的不均一部を検出する
   画像処理系と、前記被検査物を前記照明系および撮像系
   と相対的に移動させる駆動系を備えたことを特徴とする
   光を使用した欠陥検査装置。
9. 【請求項９】 被検査物を点線状のスリットの像を投影
   して照明する照明系と、この照明系による被検査物の照
   明領域とは平行位置のライン状の領域から放射される光
   を検出する撮像系と、この撮像系により検出された撮像
   信号より前記被検査物の光学的不均一部を検出する画像
   処理系と、前記被検査物を前記照明系と相対的に移動さ
   せる駆動系を備えたことを特徴とする光を使用した欠陥
   検査装置。
10. 【請求項10】 被検査物を反射ミラーを介して点線状に
    照明する照明系と、この照明系による被検査物の照明領
    域とは平行位置のライン状の領域から放射される光を前
    記反射ミラーを介して検出する撮像系と、この撮像系に
    より検出された撮像信号より前記被検査物の光学的不均
    一部を検出する画像処理系と、前記被検査物を前記照明
    系および撮像系と相対的に移動させる駆動系を備えたこ
    とを特徴とする光を使用した欠陥検査装置。
11. 【請求項11】 被検査物の表面に、表面位置で強度の異
    なる、複数の波長帯の光を重なることなく照射する照明
    系と、この照明系による被検査物の照明領域とは平行位
    置のライン状の領域から放射される光をそれぞれ波長帯
    に分離して検出する色分解撮像系と、これら撮像系によ
    り検出された撮像信号より前記被検査物の光学的不均一
    部を検出する画像処理系と、前記被検査物を前記照明系
    および撮像系と相対的に移動させる駆動系を備えたこと
    を特徴とする光を使用した欠陥検査装置。
12. 【請求項12】 被検査物を強度を変化させながら一次元
    走査して加熱する加熱系と、この加熱系による被検査物
    の加熱領域とは平行位置のライン状の領域から放射され
    る赤外光を検出する撮像系と、この撮像系により検出さ
    れた撮像信号より前記被検査物の熱伝導的不均一部を検
    出する画像処理系と、前記被検査物を前記照明系および
    撮像系と相対的に移動させる駆動系を備えたことを特徴
    とする光を使用した欠陥検査装置。