JPH11287640A - 欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円板状の被検査物の形状を利用して簡易な駆
動装置により高速、低コストにクラック等の欠陥検査を
行う。 【解決手段】 照射光の一部が内部に浸透して拡散する
材質よりなる被検査物１の表面にライン状に光を照射
し、被検査物１の表面の光照射ライン８に対して適当間
隔Ｄをあけて平行に設定した検出ライン７上の光強度を
検出しながら光照射ライン８及び検出ライン７と被検査
物１とを相対移動させて被検査物１の欠陥を検出する欠
陥検査方法において、円板状の被検査物１を検査する際
に、被検査物１を駆動装置２によってその中心周りに回
転させながら検出ライン７上の光強度を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックディス
ク等の被検査物の内部における微細なクラックや気泡等
による光学的不均一性を光学的に検出することで、クラ
ックや気泡等の欠陥を検査する欠陥検査方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、絶縁体セラミックスや圧電体セ
ラミックス等のセラミックスにおいては、表面や内部に
存在する微小な欠陥や、サブミクロン程度の微小なクラ
ック開口幅を有するマイクロクラックが起点になって亀
裂が進行する脆性破壊挙動が大きな問題となっており、
それを高精度、高速、低コストで検査する技術の開発が
要請されている。

【０００３】そのような要請に応える検査方法として、
特開平８−１２８９５９号において、被検査物表面に光
を照射し、その照射光が被検査物の表面から内部に浸透
して拡散したのち被検査物表面から拡散放射される光を
検出し、検出された光の強度変化を検出することにより
被検査物の光学的不均質を検出する検査方法を提案して
いる。

【０００４】図４を参照して説明すると、４２は白色光
源、４３はコンデンサレンズ、４４はスリットを有する
遮光板、４５は投影レンズであり、これらにより被検査
物４１にライン状に光を照射する照明系が構成されてい
る。４６は対物レンズ、４７はラインセンサであり、こ
れらにより光照射ライン５１に対して適当間隔ｄをあけ
て平行に設定した検出ライン５２を撮像する撮像系が構
成されている。４８は、被検査物４１を照明系や撮像系
に対して相対移動させる駆動系である。４９はラインセ
ンサ４７にて撮像された画像信号と駆動系の移動信号か
ら画像を形成する前処理部、５０は画像処理部である。
４１ａは被検査物４１に存在する微小クラックである。

【０００５】以上の構成において、白色光源４２からの
光がコンデンサレンズ４３、遮光板４４のスリット及び
投影レンズ４５を通ることにより被検査物４１上に光照
射ライン５１としてライン状に照射される。被検査物４
１の表面に照射された光の一部は被検査物４１の内部に
浸透して拡散したのち検出ライン５２に到達して表面か
ら放射され、その拡散放射光が対物レンズ４６を介して
ラインセンサ４７上に結像する。拡散放射光の強度は、
検出ライン５２の近傍位置で被検査物４１の内部にクラ
ック４１ａ等が存在する場合その影響を受けて変化する
ことになる。そこで、駆動系４８にて被検査物４１を矢
印Ａ方向に順次移動させながら、ラインセンサ４７の画
像信号と駆動系４８の移動信号から前処理部４９で画像
を形成し、画像処理部５０にて画像処理することにより
被検査物４１のクラック４１ａ等の欠陥を検出してい
る。

【０００６】詳述すると、検出ライン５２の位置がクラ
ック４１ａより離れている状態では、被検査物４１の内
部に浸透した光は拡散し、その拡散光の一部が検出ライ
ン５２表面から拡散放射され、ラインセンサ４７の画像
信号は基準レベルである。しかし被検査物４１が相対移
動して検出ライン５２がクラック４１ａに近付いてきた
状態では、前記同様にして拡散光の一部が検出ライン５
２表面から放射されると共に、クラック４１ａによって
反射れた拡散光の一部も検出ライン５２表面から放射さ
れるため光強度が高くなり、クラック４１ａに近付くに
したがって画像信号の光強度は前記基準レベルから徐々
に高くなる。

【０００７】そして被検査物４１がさらに相対移動して
光照射ライン５１と検出ライン５２の間にクラック４１
ａが位置する状態では、被検査物４１内部での拡散光の
一部がクラック４１ａを透過して検出ライン５２に達す
る光量が著しく減少するので、画像信号の光強度は急激
に低くなり、光照射ライン５１がクラック４１ａを通過
すると基準レベルに復帰する。このような光強度の変化
を検出することによってクラック等の欠陥検査が行われ
ていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の欠陥検査方法においては、被検査物４１の内部に存在
するクラック４１ａ等の光学的不均質をその表面からの
拡散放射光の強度変化として検出する原理上、光照射ラ
イン５１や検出ライン５２と検出すべきクラック４１ａ
とのなす角度によって検出感度が変化するという問題が
あった。

【０００９】つまり、クラック４１ａ位置でのラインセ
ンサ４７の画像信号の増減は、検出ライン５２とクラッ
ク４１ａとのなす角度が０°に近く、互いに平行な状態
のときに検査した場合に著しく変化するのでクラック４
１ａの検出感度が高くなる。

【００１０】一方、前記角度が９０°の状態のときに検
査した場合には画像信号があまり増減しないので、検出
感度が低くなる。

【００１１】従って、欠陥検査におけるクラックの検出
感度を維持する上では、検出ラインとクラックとのなす
角度が０°〜４５°となるように設定しなければならな
い。

【００１２】このため、クラックの発生角度を限定でき
ないときには一旦被検査物を一方向に駆動して検査した
のち、被検査物を９０°回転して再び同方向に駆動して
検査する必要があった。

【００１３】円板状の被検査物、特にその検査エリアを
円環状に設定してクラックを検出する場合には、前記の
ような駆動装置による被検査物の一方向への移動と反転
を繰り返して検査する方法では駆動装置が複雑化してコ
ストがかかるだけでなく、処理時間もかかるため無駄が
多いという問題があった。

【００１４】そこで本発明は上記従来の問題点を解決す
るために、円板状の被検査物の形状を利用して簡易な駆
動装置により高速、低コストに欠陥検査を行うことを目
的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の欠陥検査方法は
上記目的を達成するため、照射光の一部が内部に浸透し
て拡散する材質よりなる被検査物の表面にライン状に光
を照射し、被検査物の表面の光照射ラインに対して適当
間隔をあけて平行に設定した検出ライン上の光強度を検
出しながら光照射ライン及び検出ラインと被検査物とを
相対移動させて被検査物の欠陥を検出する欠陥検査方法
において、円板状の被検査物を検査する際に、被検査物
を駆動装置によってその中心周りに回転させながら検出
ライン上の光強度を検出することを特徴とする。

【００１６】本発明によれば、検出感度が良好になるよ
うに検出ラインとクラック等とのなす角度を０°〜４５
°と設定するために、被検査物を、その円板状の形状を
利用して中心周りに回転させながら検出ライン上の光強
度を検出することができるので、従来方法のように被検
査物の一方向への駆動と反転を繰り返して検査する必要
がなくなるので、駆動装置も簡易な構成ですみ、低コス
トで欠陥検査を行うことができると共に処理時間も少な
くすることができる。

【００１７】また上記検査方法において、円板状の被検
査物の中心から半径方向に適当間隔をあけて、互いに平
行な光照射ライン及び検出ラインを設定した上で、円板
状の被検査物の検査エリアを円環状に設定し、その外周
円と内周円の中央部にあたる円周と検出ラインとの２交
点を求め、これら交点と被検査物の中心とを結ぶ線分の
なす角度が７０°〜１１０°、好適には８０°〜１００
°にしたりすると好適である。この方法によれば、被検
査物と光照射ラインや検出ラインとの位置関係を設定す
るだけで、検出ラインとクラック等とのなす角度を自動
的に０°〜４５°とすることができ、複雑な駆動処理を
することなく、光強度の変化を正確に検出した画像信号
が得られ、クラック等の検出感度の良好な欠陥検査を容
易に行うことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の欠陥検査方法の一
実施形態を図１〜図３を参照して説明する。

【００１９】本実施形態の欠陥検査装置の概略構成を示
す図１において、１は被検査物、２は被検査物１を回転
するための駆動装置、３はラインセンサ、４は光照射ラ
イン８に光を照射するための照明レンズ、５は照明レン
ズ４に光を与える光源装置、６はラインセンサ３で検出
した画像信号を取り込むための画像処理装置、７は光照
射ライン８に対して適当間隔Ｄをあけて平行に設定さ
れ、ラインセンサ３にて撮像される検出ライン、８は照
明レンズによって光を照射される光照射ラインである。
被検査物１は、照明光の一部が内部に浸透して拡散する
セラミック等からなる円板状をなしており、駆動装置２
の駆動軸２ａによってその中心周りに矢印Ｂの方向に回
転される。尚、円板状とは、図１のようにその中心に孔
を有するドーナツ形状の外、孔なしのものも含んでい
る。

【００２０】上記構成において、光源装置５からの光が
照明レンズ４を通ることにより被検査物１上に光照射ラ
イン８としてライン状に照射される。被検査物１の表面
に照射された光の一部は被検査物１の内部に浸透して拡
散したのち検出ライン７に到達して表面から放射され、
その拡散放射光が対物レンズ９を介してラインセンサ３
上に結像する。拡散放射光の強度は、検出ライン７の近
傍位置で被検査物１の内部にクラック（後記１４）等が
存在する場合、その影響を受けて変化することになる。
そこで、駆動装置２にて被検査物１を順次回転させなが
ら、ラインセンサ３の画像信号と駆動装置２の移動信号
から画像処理装置６で画像処理することによって被検査
物１のクラック等の欠陥を検出している。つまり、従来
例を示す図４で述べたものと同様に、ラインセンサ３で
検出される画像信号は、検出ライン７の位置がクラック
等より離れている状態では基準レベルであるが、被検査
物１が回転して検出ライン７がクラック等に近付いてく
るにつれて徐々に高くなり、光照射ライン８と検出ライ
ン７の間にクラック等が位置する状態になると著しく低
くなる。これは被検査物１内部での拡散光の一部がクラ
ック等を透過して検出ライン７に達する光量が著しく減
少することによる。光照射ライン８がクラック等を通過
すると、検出される画像信号は基準レベルに復帰する。

【００２１】平面基板のクラック検出方法として、図４
に示す従来方法では、被検査物１を矢印Ａの方向に相対
移動させながら、ラインセンサ３にて撮像することで欠
陥を検査していた。しかし本実施形態の方法では被検査
物１の円板状の形状を利用して、前記のように矢印Ｂ方
向に回転させながら、ラインセンサ３にて撮像すること
で欠陥を検査している。

【００２２】検出ライン７及び光照射ライン８と、被検
査物１との位置関係を示す図２（ａ）により以下説明す
る。尚、検出ライン７と光照射ライン８との位置関係は
逆であってもよく、互いに適当間隔Ｄをあけて平行の位
置関係であることが重要である。 １１は円形状をなす
被検査物１の検査エリアであり、円環状に設定されてい
る。検出ライン７（場合によっては光照射ライン８）
は、被検査物１の中心から半径方向に適当間隔Ｅをあけ
て設定されており、この状態で被検査物１をその中心周
りに矢印Ｂの方向に回転しながら検出ライン７上の光強
度を測定する。この際、光強度を測定する検出ライン７
は、検査エリア１１と交わるそれぞれ左右２箇所のライ
ン７ａ、７ｂとなる。

【００２３】このときに検出される画像信号を図２
（ｂ）で模式的に示している。図２（ａ）のライン７
ａ、７ｂが図２（ｂ）のａ部、ｂ部にそれぞれ対応して
おり、円環状の検査エリア１１を帯状に展開した画像を
得ることができる。

【００２４】前記のように、検出ライン７上の光強度の
変化を検出することにより被検査物１内部に存在するク
ラック等の光学的不均質を検出する欠陥検査方法におい
ては、光照射ライン８及び検出ライン７（本実施形態で
はライン７ａ、７ｂ）と検出すべき後記クラック１４と
のなす角度によって検出感度が変化する。つまり、被検
査物１表面から拡散放射される光の強度は、検出ライン
７に対してクラック等が０°〜４５°の角度をなすとき
に十分に変化し、良好な検出感度が得られる。

【００２５】一方、検出ライン７に対して直交する９０
°の角度をなすときには最も検出感度が低くなる。

【００２６】本実施形態で云えば図３（ａ）に示すよう
に、クラック１４が検出ライン７及び光照射ライン８に
対して直交する状態のときには最も検出感度が低く、逆
に図３（ｂ）に示すように、クラック１４が検出ライン
７及び光照射ライン８に対して平行な状態のときには最
も検出感度が高くなる。その間において０°〜４５°内
の適正な検出感度を得るためには、図２（ａ）に示す位
置では、検出ライン７上のライン７ａ、７ｂのそれぞれ
の中央点７ａ₁ 、７ａ₂ と被検査物１の中心点とを結ぶ
線分（広く説明すれば検査エリア１１の外周円１１ａと
内周円１１ｂの中央部にあたる円周１２と検出ライン７
との２交点７ａ₁ 、７ａ₂ を求め、これら交点と被検査
物１の中心点とを結ぶ線分）１０ａ、１０ｂとのなす角
度αが９０°になるとき、検出対象となるクラック１４
が検出ライン７に対して常に４５°以内の角度をなすよ
うになる。尚、角度αは９０°の場合が望ましいが、８
０°〜１００°の範囲内であればよく、場合によっては
７０°〜１１０°の範囲内でも検出が可能である。

【００２７】図３（ａ）が図２（ａ）の、図３（ｂ）が
図２（ｂ）のそれぞれ拡大模式図となっている。図３
（ａ）に示す状態から被検査物１を回転させ、クラック
１４が図３（ｂ）に示す状態に到達したとき、つまり図
２（ａ）で示せば７ａ部から７ｂ部まで回転したとき、
検出感度が最も良好な状態となる。このように、ライン
７ａ、７ｂの２つの状態（画像信号ではａ部とｂ部の２
つの状態）を共に観察することで、そのいずれかでクラ
ック１４と検出ライン７とのなす角が４５°以内となる
ため、クラック１４等の検出感度が良くなる。

【００２８】以上のように本実施形態においては、被検
査物１の円板状の形状を利用して中心周りに回転させな
がら検出ライン７上の光強度を検出することができるの
で、駆動装置２も簡易な構成ですみ、低コストに欠陥検
査を行うことができると共に処理時間も少なくすること
ができる。

【００２９】また、被検査物の中心から半径方向に適当
間隔Ｅあけて、互いに平行な光照射ライン８及び検出ラ
イン７を設定すると共に検査エリア１１を円環状に設定
し、角度αを７０°〜１１０°内にすることで、検出ラ
イン７や光照射ライン８とクラック１４等のなすの角度
を自動的に０°〜４５°とすることができ、光強度の変
化を正確に検出した画像信号がａ部かｂ部のいずれかで
得られ、クラック１４等の検出感度の良好な欠陥検査を
容易に行うことができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
検査物の円板状の形状を利用することにより簡易な駆動
装置によって被検査物を回転させることによって、検出
ラインに対するクラック等の発生角度を限定することな
く高速、低コストで欠陥検査を行うことができると共
に、光照射ラインや検出ラインと被検査物の中心との位
置関係を設定して検出ラインとクラック等との角度を自
動的に０°〜４５°とすることによって、クラック等の
検出感度の良好な欠陥検査を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す欠陥検査装置の全体
構成を示す斜視図。

【図２】同実施形態を示し（ａ）はその検出ライン及び
光照射ラインと被検査物との位置関係を示す平面図、
（ｂ）はそのラインセンサにて撮像される画像信号の模
式図。

【図３】図２（ａ）の要部拡大図を示し、（ａ）は検出
感度の最も低い状態を示す平面図、（ａ）は検出感度の
最も低い状態の説明図、（ｂ）は検出感度の最も高い状
態の説明図。

【図４】従来例の欠陥検査装置の基本構成を示す概略
図。

【符号の説明】

１ 被検査物 ２ 被検査物の回転駆動装置 ３ ラインセンサ ４ 照明レンズ ５ 光源装置 ６ 画像処理装置 ７ 検出ライン ７ａ、７ｂ 検査エリア上の検出ライン ７ａ₁ 、７ｂ₂ 中央点 ８ 光照射ライン １０ａ、１０ｂ ライン １１ 検査エリア １１ａ 外周円 １１ｂ 内周円 １２ 外周円と内周円のほぼ中央部にあたる円周 Ａ 相対移動方向 Ｂ 回転方向 Ｄ 検出ラインと光照射ラインとの間の適当間隔 Ｅ 被検査物の中心点と検出ラインとの間の適当間隔 α 角度

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照射光の一部が内部に浸透して拡散する
   材質よりなる被検査物の表面にライン状に光を照射し、
   被検査物の表面の光照射ラインに対して適当間隔をあけ
   て平行に設定した検出ライン上の光強度を検出しながら
   光照射ライン及び検出ラインと被検査物とを相対移動さ
   せて被検査物の欠陥を検出する欠陥検査方法において、
   円板状の被検査物を検査する際に、被検査物を駆動装置
   によってその中心周りに回転させながら検出ライン上の
   光強度を検出することを特徴とする欠陥検査方法。
2. 【請求項２】 円板状の被検査物の中心から半径方向に
   適当間隔をあけて、互いに平行な光照射ライン及び検出
   ラインを設定することを特徴とする請求項１記載の欠陥
   検査方法。
3. 【請求項３】 円板状の被検査物の検査エリアを円環状
   に設定し、その外周円と内周円の中央部にあたる円周と
   検出ラインとの２交点を求め、これら交点と被検査物の
   中心とを結ぶ線分のなす角度が７０°〜１１０°である
   ことを特徴とする請求項２に記載の欠陥検査方法。