JPH11201913A

JPH11201913A - 傷検査装置

Info

Publication number: JPH11201913A
Application number: JP25080698A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Saito; 哲哉斎藤
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1997-11-12
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 1999-07-30
Anticipated expiration: 2018-09-04
Also published as: JP3575586B2

Abstract

(57)【要約】【課題】撮像手段を１つとして装置の小型化を図り、
複数の撮像手段を用いる不具合を解消する。【解決手段】傷検査の信頼性を向上させるに当たり、
従来の如く被検体３の表面の同一箇所につき複数の異な
る方向の画像を得て観測するよう、撮像手段を複数個用
いるようにすると、装置の小型化，視野位置を一致させ
るための調整が難しい。この発明では、回折格子２３と
絞り２４を配置することで、異なる受光角を持つ例えば
反射光４ａ，４ｂ，４ｃに対し、１つの撮像手段２内に
３つの受光素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃを夫々設け、複
数の画像を得られるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属板やフィルム
の如き平板状部材等の表面の傷の有無等を光学的に検出
する用途に適した照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の検査装置の従来例として、照明
手段により被検体の表面を照明し、照明された被検体表
面からの反射光をテレビカメラ等の撮像手段で捕らえ、
撮像した画像から傷の有無等を検出する方式が知られて
いる。しかし、このような方式では、傷の大きさ，種類
によって検出できない場合が生じる。こうした問題点を
解決するため、本件出願人は特願平７−２３１６９９号
（特開平９−０８１７３６号）による図２０に例示する
ような傷検査装置を提案している。

【０００３】この方式では、被検面上に照射される照明
光の方位に関する強度分布形状に対し被検面からの反射
光の方位に関する強度分布形状が被検面の表面状態に応
じて変化することを利用し、照明された被検体表面の同
一箇所を互いに異なる複数の受光角で撮像して、反射光
の方位に関する強度分布形状の変化を検出する。撮像し
た各々の画像を組み合わせて処理することにより、被検
体表面の傷等の検出精度を向上させるものである。図２
０の例では、３台の撮像手段を２ａ，２ｂ，２ｃを用
い、正常な被検面に対して受光量が最大となる位置に撮
像手段２ｂを設け、これを中心にして両側に１台ずつの
計３台の撮像手段を設けているが、一般には複数台とす
ることができる。なお、符号１は光源１０および拡散板
１１等からなる照明手段、２１ａ，２１ｂ，２１ｃは結
像レンズ、２２ａ，２２ｂ，２２ｃは受光素子、３は被
検体を示す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記先願の装
置のような構成では、複数の撮像手段を必要とするため
装置の小型化が難しい、複数の撮像手段の被検体上での
視野位置を一致させる調整が複雑である、等の問題があ
る。従って、この発明の課題は、視野位置を一致させる
面倒な調整作業を容易にしつつ、装置の小型化を図るこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、本願第１
の発明によれば、被検体の表面を照射する照明手段と、
前記照明された被検体表面を撮像する撮像手段とを備え
る傷検査装置において、前記撮像手段が、前記照明され
た被検体表面からの反射光を収束する結像レンズと、こ
の結像レンズにより収束される光束を互いに方向の異な
る複数の光束に偏向する回折格子と、この回折格子によ
り偏向される回折光の光束が互いに重なる位置に開口を
有する絞りと、この絞りを通過する光束毎に各々別個の
受光素子と、を有することにより達成される。また、本
願第２の発明によれば、被検体の表面を照射する照明手
段と、前記照明された被検体表面を撮像する撮像手段と
を備える傷検査装置において、前記撮像手段が、前記照
明された被検体表面からの反射光を収束する結像レンズ
と、この結像レンズにより収束される光束を互いに方向
の異なる複数の光束に偏向する多面体と、この多面体に
より偏向される光束毎に各々別個の受光素子と、を有す
ることにより達成される。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の第１
の例を示す構成図である。２１は結像レンズ、２３は回
折格子、２４は絞りであり、その他は図２０と同様であ
る。図１において、光源１０と拡散板１１からなる照明
手段１により照明された被検体３の表面の同一箇所から
の反射光は、結像レンズにより収束され、続いて回折格
子２３により互いに異なる方向に偏向した回折光に分岐
される。回折格子２３はこの例では、図１の紙面と平行
な方向に周期的な凹凸を形成してあるので、回折光はい
ずれも図１の紙面と平行な方向に偏向される。

【０００７】これらの回折光はいずれも絞り２４に達
し、それぞれの一部分が絞り２４の開口を通り、各受光
素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃの受光面上に集光して結像
する。絞り２４の開口を通過して結像に与かる光束は、
それぞれ回折格子２３を出て異なるから互いに異なる方
向に進んできたもので、回折される前は被検体表面から
の反射光４のうち互いに異なる受光角の範囲にあった光
束４ａ，４ｂ，４ｃとなっているものである。つまり、
図示のような結像レンズ２１を有する１つの撮像手段２
により、被検体表面の同一箇所を互いに異なる受光角に
より撮像した複数の画像を受光素子２２ａ，２２ｂ，２
２ｃから得ることが可能となる。

【０００８】図２は本発明の実施の形態の第２の例を示
す構成図である。図２（ａ）では、結像レンズを２個の
レンズ２１１，２１２の組レンズとして構成し、回折格
子２３と絞り２４をレンズ２１１と２１２の間に配置し
たものである。このような構成では、被検体表面の同一
箇所からの反射光４はレンズ２１１により平行光となる
ように屈折される。回折格子２３での回折による偏向角
は入射角によって変化するが、この構成では入射光が平
行光のため回折格子２３の全面にわたって同じ入射角と
なることから、回折光の回折角も入射位置によらず一定
となり、この光学系の収差の低減が容易となる。図２
（ｂ）では、結像レンズを２個のレンズ２１１，２１２
の組レンズとして構成し、回折格子２３のみをレンズ２
１１と２１２の間に配置したものである。このような構
成によっても、図２（ａ）の構成と同様に、被検体表面
の同一箇所からの反射光４はレンズ２１１により平行光
となるように屈折され、この光学系の収差の低減が容易
となる。

【０００９】図３は本発明の実施の形態の第３の例を示
す構成図である。この実施例では、図１の実施例で透過
型であった回折格子２３を反射型としている。また、図
１の実施例では照明手段１と撮像手段２はそれぞれ直接
被検体を照明または撮像するように構成されているが、
図３の実施例では、対物レンズ５１を介して被検体を照
明または撮像する。なお、符号５２はスプリッタ、５３
はレンズをそれぞれ示す。この実施例では、照明手段１
は光源１０，レンズ１２，レンズ１３と拡散板１１から
なり、光源１０から放射された光は順にレンズ１２，レ
ンズ１３と拡散板１１を通って、所定の強度分布となる
ように整形された後、スプリッタ５２を透過した部分が
レンズ５１を介して被検体３の表面を照明する。被検体
３の表面の同一箇所からの反射光４は、再びレンズ５１
を通り、さらにスプリッタ５２を反射した部分がレンズ
５３により一旦収束される。この光束は、これ以降は先
に述べた第２の実施例と同様に、レンズ２１１により平
行光になるように屈折され、続いて反射型の回折格子２
３により互いに異なる方向に偏向した回折光に分岐され
る。

【００１０】回折格子２３は、この例では図の紙面と平
行な方向に周期的な凹凸を形成してあるので、回折光は
いずれも図の紙面と平行な方向に偏向される。これらの
回折光はいずれも絞り２４に達し、その一部分が絞り２
４の開口を通り、各受光素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃの
受光面上に集光して結像する。絞り２４の開口を通過し
て結像に与かる光束は、それぞれ回折格子２３を出て異
なるから互いに異なる方向に進んできたもので、回折さ
れる前は被検体表面からの反射光４のうちの互いに異な
る受光角の範囲にあった光束４ａ，４ｂ，４ｃとなって
いるものである。従って、先に述べた第１および第２の
実施例と同様に、先願の装置のような複数の撮像手段を
用いることなく、共通の結像レンズ２１を有する１つの
撮像手段２により、被検体表面の同一箇所を互いに異な
る受光角により撮像した複数の画像を得られる。図４は
本発明の実施の形態の第４の例を示す構成図であり、こ
の実施例では、図３の実施例において反射型であった回
折格子２３を透過型としており、その他の構成は同等で
ある。図４の実施例についても図３の実施例と同等の機
能を得ることができる。

【００１１】図５は本発明の実施の形態の第５の例を示
す構成図であり、図１に示す実施例の構成と同一の機能
を果たすものには同一の符号を付して示している。この
図５に示す実施例が図１に示す実施例と異なる点は、図
１の実施例における回折格子２３と絞り２４に代えて多
面プリズム７０を設けることである。図５において、照
明された被検体３の表面の同一箇所からの反射光は、結
像レンズにより収束され、続いて多面プリズム７０によ
り、この多面プリズム７０への入射位置に応じて互いに
異なる方向に偏向された光束に分岐される。多面プリズ
ム７０はこの例では、図５の紙面と垂直な表面から構成
されるので、多面プリズム７０への入射光はいずれも図
５の紙面と平行な方向に偏向される。これらの偏向され
た光束はいずれも、各受光素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃ
の受光面上に集光して結像する。こうして結像に与かる
光束は、多面プリズム７０で偏向される前は被検体表面
からの反射光４のうちの互いに異なる受光角の範囲にあ
った光束４ａ，４ｂ，４ｃとなっているものである。つ
まり、図示のような結像レンズ２１を有する１つの撮像
手段２により、被検体表面の同一箇所を互いに異なる受
光角により撮像した複数の画像を受光素子２２ａ，２２
ｂ，２２ｃから得ることが可能となる。

【００１２】図６は本発明の実施の形態の第６の例を示
す構成図であり、図２に示す実施例の構成と同一の機能
を果たすものには同一の符号を付して示している。この
図６に示す実施例が図２に示す実施例と異なる点は、上
述の図１に示す実施例と図５に示す実施例の対比と同様
に、図２の実施例における回折格子２３と絞り２４に代
えて多面プリズム７０を設けることである。図６では、
結像レンズを２つのレンズ２１１，２１２の組レンズと
して構成し、多面プリズム７０をレンズ２１１と２１２
との間に配置したものである。このような構成では、被
検体表面の同一箇所からの反射光４はレンズ２１１によ
り平行光となるように屈折される。多面プリズム７０に
よる偏向角はその入射角によって変化するが、この構成
では入射角が平行光のため多面プリズム７０の各面内で
は一定の入射角となることから、偏向角も多面プリズム
７０の各面内での入射位置によらず一定となり、この光
学系の収差の低減が容易となる。

【００１３】図７は本発明の実施の形態の第７の例を示
す構成図であり、図３に示す実施例の構成と同一の機能
を果たすものには同一の符号を付して示している。この
図７に示す実施例が図３に示す実施例と異なる点は、図
３の実施例における回折格子２３と絞り２４に代えて多
面ミラー８０を設けることである。図７の実施例では、
照明された被検体３の表面の同一箇所からの反射光４
は、対物レンズ５１を通り、さらにスプリッタ５２を反
射した部分がレンズ５３により一旦収束される。この光
束は、これ以降は先に述べた第６の実施例と同様に、レ
ンズ２１１により平行光となるように屈折され、続いて
多面ミラー８０により、この多面ミラー８０への入射位
置に応じて互いに異なる方向に偏向された光束に分岐さ
れる。多面ミラー８０はこの例では、図７の紙面と垂直
な反射面から構成されるので、多面ミラー８０への入射
光はいずれも図７の紙面と平行な方向に偏向される。こ
れらの偏向された光束はいずれも、各受光素子２２ａ，
２２ｂ，２２ｃの受光面上に集光して結像する。こうし
て結像に与かる光束は、多面ミラー８０で偏向される前
は被検体表面からの反射光４のうちの互いに異なる受光
角の範囲にあった光束４ａ，４ｂ，４ｃとなっているも
のである。従って、これまでに述べた実施例と同様に、
共通の結像レンズ２１を有する１つの撮像手段２によ
り、被検体表面の同一箇所を互いに異なる受光角により
撮像した複数の画像を得られる。

【００１４】図８は本発明の実施の形態の第８の例を示
す構成図であり、この実施例では、図７の実施例におい
て多面ミラーにより実現していた多面体を多面プリズム
７０としており、その他の構成は同等である。図８の実
施例についても、図７の実施例と同等の機能を得ること
ができる。

【００１５】本発明の傷検査装置の動作原理は、先に述
べた先願と同じく従来の技術に述べた通り、被検面上に
照射される照明光の方位に関する強度分布形状に対して
被検面からの反射光の方位に関する強度分布形状が被検
面の表面状態に応じて変化することを利用し、照射され
た被検体表面の同一箇所を互いに異なる複数の受光角で
撮像して、反射光の方位に関する強度分布形状の変化を
検出することにある。従って、被検面上での照明光の方
位に関する強度分布は所定の形状であることが望ましい
が、例えば図３の実施例では光源の輝度分布を直接的に
用いる構成としており、必ずしも望ましい強度分布形状
が得られるとは限らない。この課題は、図９に示す本発
明の実施の形態の第９の例によれば、光源である半導体
レーザ６２と集光レンズ１２との間に補正フィルタ６４
を配置することにより解決することができる。図９にお
いて、図３に示す実施例の構成と同一の機能を果たすも
のには同一の符号を付し、また、図１０にその照明手段
の一部を拡大した斜視図を示す。

【００１６】図９に示す実施例の照明に関わるレンズ部
分を図１１に示す。一般に凸レンズを通る光束につい
て、その入射側焦点面での位置に関する強度分布は出射
側焦点面での方位に関する強度分布を与え、入射側焦点
面での方位に関する強度分布は出射側焦点面での位置に
関する強度分布を与える。図１１において、光学系は共
軸で回転対称なので、集光レンズ１２の入射側焦点面で
ある面Ａで位置（ｒ₁，θ₁）を通る光線が、集光レン
ズ１２の出射側焦点面である面Ｂで光軸となす角φ
₂は、 φ₂＝ａ（ｒ₁）またはｒ₁＝ａ^-1（φ₂）であり、ｘｙ面に投影した方位がｘ軸となす角ψ₂は、 ψ₂＝−θ₁ と表すことができる。関数ａは集光レンズ１２での変換
を表し、その設計により例えば、 φ₂＝ｆａ・ｓｉｎ（ｒ₁）とすることができる。

【００１７】同様に、リレーレンズ５４の入射側焦点面
である面Ｂで光軸となす角φ₂、ｘｙ面に投影した方位
がｘ軸となす角ψ₂で通る光線のリレーレンズ５４の出
射側焦点面である面Ｃでの光軸からの距離ｒ₃は、 φ₂＝ｂ（ｒ₃）またはｒ₃＝ｂ^-1（φ₂）であり、ｚｘ面となす角θ₃は、 θ₃＝ψ₂ と表すことができる。関数ｂはリレーレンズ５４での変
換を表す。さらに、対物レンズ５１の入射側焦点面であ
る面Ｃで位置（ｒ₃，θ₃）を通る光線が対物レンズの
出射側焦点面、すなわち被検面である面Ｄで光軸となす
角φ₄は、 φ₄＝ｏ（ｒ₃）またはｒ₃＝ｏ^-1（φ₄）であり、ｘｙ面に投影した方位がｘ軸となす角ψ₄は、 ψ₄＝−θ₃ と表すことができる。関数ｏは対物レンズでの変換を表
す。従って、この光学系では、ｒ₁＝ａ^-1（ｂ（ｏ^-1（φ₄））），ψ₄＝θ₁ となる。

【００１８】図９に示すように、レンズの光軸がｚ軸と
なるｘｙｚ直交座標系をとり、光源側から集光レンズ１
２に入射する光束の、集光レンズ１２の入射側焦点面で
ある面Ａ内での強度分布をＪ（ｘ，ｙ）とする。図１０
に示すように、面Ａには開口を有する補正フィルタ６４
を設け、その透過率を下式で表されるＡ（ｘ，ｙ）とす
る。従って、補正フィルタ６４を通って集光レンズ１２に入
射する光束の位置に関する強度分布Ｋ（ｘ，ｙ）は、Ｋ（ｘ，ｙ）＝Ａ（ｘ，ｙ）・Ｊ（ｘ，ｙ）と表される。ｘｙ座標で表される位置を、光軸すなわち
ｚ軸からの距離をｒ、ｚｘ面となす角をθとするｒθ極
座標で表すには、ｘ＝ｒ・ｃｏｓ（θ）ｙ＝ｒ・ｓｉｎ（θ）により変換する。

【００１９】図１２に示すような、ｚ軸となす角φとｘ
ｙ面に投影した方位がｘ軸となす角ψで決まるφψ軸座
標系で表される方位を、ｚｘ面に投影した方位がｚ軸と
なす角αとｙｚ面に投影した方位がｚ軸となす角βで決
まるαβ座標系で表すには、 φ＝ｔａｎ^-1（（ｔａｎ²（α）＋ｔａｎ²（β））
^1/2） ψ＝ｔａｎ^-1（ｔａｎ（β）／ｔａｎ（α））により変換する。従って、面Ａで位置に関する強度分布
がＫ（ｘ，ｙ）となる入射光による、被検面である面Ｄ
での方位に関する強度分布Ｐ（α，β）は、Ｐ（α，β）＝Ｋ（ｘ，ｙ）ｘ＝ａ^-1（ｂ（ｏ^-1（ｔａｎ^-1（（ｔａｎ²（α）＋ｔ
ａｎ²（β））^1/2））））×ｃｏｓ（ｔａｎ^-1（ｔａ
ｎ（β）／ｔａｎ（α）））ｙ＝ａ^-1（ｂ（ｏ^-1（ｔａｎ^-1（（ｔａｎ²（α）＋ｔ
ａｎ²（β））^1/2））））×ｓｉｎ（ｔａｎ^-1（ｔａ
ｎ（β）／ｔａｎ（α）））となる。

【００２０】図９に示す実施例の撮像手段では、被検面
上の照明光強度のｚｘ面に沿った分布、すなわち先に定
義した角αに関する分布形状の変化を検出する。その分
布Ｑ（α）は、Ｑ（α）＝∫Ｐ（α，β）ｄβ として求まる。従って、図１３に示すように、所望の強
度分布Ｑ（α）は、補正フィルタ６４がない場合の被検
面上での角αに関する照明光の強度分布形状Ｑ’（α）
＝∫Ｊ（ｘ，ｙ）ｄβに対し、上式を満たすような透過
率分布Ａ（ｘ，ｙ）を有する補正フィルタ６４を用いる
ことで得られる。なお、補正フィルタ６４は照明光の光
束の一部を遮光するので、上述の関係は、すべてのαに
ついて、Ｑ（α）≦Ｑ’（α）であることが前提である。こうして、本発明の実施の形
態の第９の例によれば、被検面上での角αに関する照明
光の強度分布形状を補正フィルタにより整形して、検出
信号処理に適した所望の強度分布形状を得ることが可能
となる。

【００２１】上述の実施例では、補正フィルタ６４を集
光レンズ１２の入射側焦点面に設けているが、本発明は
これに限定されるものではなく、照明に関する光学系内
のその他の位置に補正フィルタを設けても、その位置が
その位置と被検面との間にある光学系により被検面と共
役になる場合を除き、被検体表面に照射される照明光の
方位に関する強度分布を整形することが可能である。た
だし、上述の実施例では補正フィルタ６４を集光レンズ
１２の入射側焦点面に設け、かつ被検体表面が集光レン
ズ１２の出射側焦点面と共役な位置にあるため、集光レ
ンズ１２の入射側焦点面またはこれと共役な位置に拡散
板を配置して集光レンズ１２への入射光を拡散させて被
検体表面の相当範囲を照明する場合でも、照明された被
検体表面上の位置によらず補正フィルタ６４で整形され
た方位に関する強度分布での照明を得ることができる。

【００２２】図１４は本発明の実施の形態の第１０の例
を示す構成図であり、図３に示す実施例の構成と同一の
機能を果たすものには同一の符号を付して示している。
この図１４に示す実施例が図３に示す実施例と異なる点
は、照明手段１を構成する半導体レーザ６２とレンズ１
２との間に、回折格子６１を出射端６０ａに配した角柱
６０を設けることである。このような角柱は、例えば
「光技術コンタクト」Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．１１（１９
９４）に述べられているように、所定の範囲内で均一な
照度分布（すなわち位置に関する光強度分布）を得るた
めの方法である、カレイドスコープ方式として知られて
いる構成に用いられる。この構成では、図１７に示すよ
うに、いわゆる万華鏡のように側面の内面が鏡として作
用する角柱６０の一端（入射端）に光源６２を配置する
と、角柱６０に入射した光束の大部分はその入射角に応
じて角柱６０内の側面で多数回反射されながら進むこと
で、光源の放射強度分布の影響が低減され、角柱６０の
他端（出射端）では、その面内でほぼ均一な照度が得ら
れる。図１８に示すように、この構成は、出射端から見
ると多数の光源が入射端面内に等間隔に並べてあること
に相当しているので、出射端での方位に関する光強度分
布は図１９のようになる。角柱６０の長さを伸ばすと、
図１９に示す強度分布における各ピークの間隔が狭ま
り、光源からの放射の入射端での方位に関する強度分布
に近づく。よって、本発明の動作原理に基づく傷検査装
置において、被検面上の所定の範囲内を、所定の方位に
関する光強度分布で照明するための光源として、このカ
レイドスコープ方式を用いることが考え得る。

【００２３】しかし、このカレイドスコープ方式の照明
光源では、角柱出射端で得られる光束の方位に関する強
度分布を離散的でない光源からの放射の分布に近づける
ためには、角柱を十分に長くすることが必要となり装置
を小型化するためには望ましくない。これに対して本発
明においては、図１５に示すように角柱６０の出射端に
回折格子６１を設け、その回折角を、角柱６０の出射端
から角柱６０の入射端を見込む角より小さくすること
で、上述の問題の解消を図ることができる。すなわち、
その回折格子の空間周期ｐを、下式（１）を満たすよう
にすると、その回折格子での回折角θの最大値θｍは、
下式（２）の値となり、角柱６０の出射端から入射端を
見込む角より小さくなる。Ｗ／Ｌ＞ｋ・λ／ｐ …（１） θｍ＝ｓｉｎ^-1（ｋ・λ／ｐ） …（２）（ここで、Ｌは角柱６０の長さ、Ｗは角柱６０の幅、λ
は光源放射光の波長、ｋは有効な回折光の次数の最大値
である。）

【００２４】この場合の、角柱６０の出射端での方位に
関する光強度分布は図１６のようになる。すなわち、角
柱６０の出射端の回折格子で角柱６０からの出射光が回
折されて偏向されるため、それらの強度分布が回折され
ない出射光の強度分布と重なり合い、角柱６０の長さを
伸ばした場合と類似の強度分布を得ることができる。こ
のような回折格子は、例えば、光学ガラスを材質とする
角柱の出射端に、エッチングにより周期的を凹凸を形成
することで実現される。こうして、本発明の実施の形態
の第１０の例によれば、回折光の重なりにより、角柱６
０をあまり長くすることなく、照明光の方位に関する強
度分布を、より離散的でない強度分布形状に近づけるこ
とが可能となる。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、１つの
撮像手段により、被検体の表面の同一箇所に対して受光
角の異なる複数の画像を得られるようにしたので、装置
の小型化が可能となり、従来のように複数の撮像手段の
被検体上での視野位置を一致させる調整作業を容易にし
得る利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の第１の例を示す構成図
である。

【図２】この発明の実施の形態の第２の例を示す構成図
である。

【図３】この発明の実施の形態の第３の例を示す構成図
である。

【図４】この発明の実施の形態の第４の例を示す構成図
である。

【図５】この発明の実施の形態の第５の例を示す構成図
である。

【図６】この発明の実施の形態の第６の例を示す構成図
である。

【図７】この発明の実施の形態の第７の例を示す構成図
である。

【図８】この発明の実施の形態の第８の例を示す構成図
である。

【図９】この発明の実施の形態の第９の例を示す構成図
である。

【図１０】図９の主要部分の斜視図である。

【図１１】図９の構成の照明に関わるレンズ部分を示す
構成図である。

【図１２】図９で用いる座標系の定義を示す説明図であ
る。

【図１３】図９における被検面上での照明光の強度分布
を示す説明図である。

【図１４】この発明の実施の形態の第１０の例を示す構
成図である。

【図１５】図１４の主要部分の構成図である。

【図１６】本発明の実施の形態の第１０の例の主要部分
である角柱からの出射光強度を示す説明図である。

【図１７】カレイドスコープ方式の主要部分である角柱
の構成図である。

【図１８】図１７の構成の動作説明図である。

【図１９】図１７の角柱からの出射光強度を示す説明図
である。

【図２０】本件出願人が先に出願した傷検査装置の構成
図である。

【符号の説明】１…照明手段、２…撮像手段、３…被検体、４，４ａ，
４ｂ，４ｃ…反射光、１０，６２（半導体レーザ）…光
源、１１…拡散板、１２，１３，５１，５３…レンズ、
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…結像レンズ、２１１…
第１の結像レンズ、２１２…第２の結像レンズ、２２
ａ，２２ｂ，２２ｃ…受光素子、２３，６１…回折格
子、２４…絞り、５１…対物レンズ、５２…スプリッ
タ、５３，５４…リレーレンズ、６０…角柱、６０ａ…
出射端、６０ｂ…入射端、６３…コリメータレンズ、７
０…多面プリズム、８０…多面ミラー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体の表面を照射する照明手段と、前
記照明された被検体表面を撮像する撮像手段とを備える
傷検査装置において、前記撮像手段が、前記照明された被検体表面からの反射
光を収束する結像レンズと、この結像レンズにより収束
される光束を互いに方向の異なる複数の光束に偏向する
回折格子と、この回折格子により偏向される回折光の光
束が互いに重なる位置に開口を有する絞りと、この絞り
を通過する光束毎に各々別個の受光素子と、を有するこ
とを特徴とする傷検査装置。
【請求項２】被検体の表面を照射する照明手段と、前
記照明された被検体表面を撮像する撮像手段とを備える
傷検査装置において、前記撮像手段が、前記照明された被検体表面からの反射
光を収束する結像レンズと、この結像レンズにより収束
される光束を互いに方向の異なる複数の光束に偏向する
多面体と、この多面体により偏向される光束毎に各々別
個の受光素子と、を有することを特徴とする傷検査装
置。
【請求項３】前記結像レンズは、前記照明された被検
体表面からの反射光を収束し、特に被検体表面の１点か
らの反射光は平行光をなすように収束して、前記回折格
子または前記多面体に導く第１の結像レンズと、前記回
折格子または前記多面体により偏向される光束を前記受
光素子に導く第２の結像レンズと、からなることを特徴
とする請求項第１項または第２項記載の傷検査装置。
【請求項４】前記回折格子は透過型であることを特徴
とする請求項第１項記載の傷検査装置。
【請求項５】前記回折格子は反射型であることを特徴
とする請求項第１項記載の傷検査装置。
【請求項６】前記多面体は多面プリズムであることを
特徴とする請求項第２項記載の傷検査装置。
【請求項７】前記多面体は多面ミラーであることを特
徴とする請求項第２項記載の傷検査装置。
【請求項８】前記照明手段は、光源と、この光源から
の放射光を集光して被検体に照射する集光レンズと、前
記光源と被検体表面との間であって被検体表面と共役で
ない位置に配置され、前記光源からの放射光の一部を遮
る形状の開口を有してその開口を通る光束の強度分布形
状を検出信号処理に適した形状に整形する補正フィルタ
と、を備えることを特徴とする請求項第１項または第２
項記載の傷検査装置。
【請求項９】前記補正フィルタが、前記集光レンズの
入射側焦点面またはこれと共役な位置に配置されること
を特徴とする請求項第８項記載の傷検査装置。
【請求項１０】前記照明手段は、光源と、この光源か
らの放射光を集光して被検体に照射する集光レンズと、
前記光源と前記集光レンズとの間に配置される角柱と、
を備え、この角柱の出射端に、その回折角が出射端から
角柱の入射端を見込む角より小さい回折格子を設ける、
ことを特徴とする請求項第１項または第２項記載の傷検
査装置。
【請求項１１】前記回折格子の周期ｐが下式を満たす
ことを特徴とする請求項第１０項記載の傷検査装置。Ｗ／Ｌ＞ｋ・λ／ｐ（ここで、Ｌは前記角柱の長さ、Ｗは角柱の幅、λは光
源からの放射光の波長、ｋは有効な回折光の次数の最大
値である。）