KR100996325B1

KR100996325B1 - 표면 검사 장치

Info

Publication number: KR100996325B1
Application number: KR1020087030089A
Authority: KR
Inventors: 유끼꼬 후까미
Original assignee: 가부시키가이샤 기린 테크노시스템
Priority date: 2006-05-23
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2010-11-23
Also published as: KR20090009314A; CN102062739A; WO2007135915A1; EP2023129A4; US20090148031A1; EP2023129A1; CN102062739B; US8351679B2

Abstract

피검사물의 표면을 검사광으로 주사하고, 표면으로부터의 반사광의 광량에 따른 신호를 출력하는 검출 수단을 구비한 표면 검사 장치에 있어서, 검출 수단의 출력 신호를 기초로 하여 피검사물의 표면의 2차원 화상을 생성하고, 결함 후보부를 추출하고, 소정의 크기 이상의 결함 후보부를 결함으로서 식별하고, 2차원 화상을 소정의 검사 영역마다 검사하고, 상기 검사 영역 내에 있어서의 소정의 크기에 못 미치는 결함 후보부의 밀집도가 소정 레벨 이상인 검사 영역을 결함 영역으로서 식별한다.

또한, 피검사물의 원통 형상의 표면에 대응하는 2차원 화상 내의 농도값을 기초로 하여 결함의 유무를 판별하는 표면 검사 장치에 있어서, 2차원 화상상에 출현해야 할 가공부의 이미지를 기준 화상으로서 유지하는 동시에, 축선 방향에 있어서의 가공부의 이미지의 위치 및 둘레 방향에 관해 동일한 가공부의 이미지가 존재해야 할 개수를 유지하고, 2차원 화상상에서 결함 판별의 대상으로부터 제외되어야 할 영역을 특정하고, 그 특정된 영역 밖에 있어서의 화소의 농도값을 기초로 하여 결함의 유무를 판별한다.

표면 검사 장치, 피검사물, 검사 기구, 구동 유닛, 검출 유닛

Description

표면 검사 장치{SURFACE EXAMINING DEVICE}

본 발명은 피검사물의 표면을 검사광으로 주사하여 그 표면으로부터의 반사광을 수광하고, 그 반사광의 광량을 기초로 하여 피검사물의 표면의 결함을 검출하거나, 혹은 피검사물의 표면을 촬상하여 그 2차원 화상을 취득하고, 그 2차원 화상 내의 화소의 농도값을 기초로 하여 결함의 유무를 판별하는 표면 검사 장치에 관한 것이다.

원통 형상의 피검사물의 내주면을 검사하는 장치로서, 축 형상의 검사 헤드를 그 축선의 주위로 회전시키면서 축선 방향으로 송출하여 피검사물의 내부에 검사 헤드를 삽입하고, 그 검사 헤드의 외주로부터 검사광으로서의 레이저광을 피검사물에 조사하여 그 피검사물의 내주면을 그 축선 방향 일단으로부터 타단까지 점차 주사하고, 그 주사에 대응한 피검사물로부터의 반사광을 검사 헤드를 통해 수광하고, 그 수광한 반사광의 광량을 기초로 하여 피검사물의 내주면에 있어서의 결함의 유무를 판별하는 표면 검사 장치가 알려져 있다(예를 들어 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평11-281582호 공보

상술한 표면 검사 장치는, 레이저광을 검사광으로서 이용하고 있으므로, 검사광의 조사 범위를 좁혀서 미소한 결함을 검출할 수 있다. 그러나, 검출 가능한 결함의 분해능을 필요 이상으로 높이면, 육안에 의한 검사에서는 결함으로서 취급되지 않은 미세한 요철 등도 결함으로서 판정되고, 육안 검사와 장치에 의한 검사에서 검사 결과가 어긋날 우려가 있다. 이와 같은 문제점을 해소하기 위해서는, 검출 대상의 결함의 크기에 임계값을 설정하고, 그 임계값을 초과하는 것만을 결함으로서 취급하는 것이 효과적이다. 그러나, 단독으로는 임계값에 못 미치는 미소한 요철 등이 비교적 근접한 범위에 모여 있는 경우, 검사자의 눈에는 그들 집합이 하나의 통합된 결함으로서 식별되는 일이 있다. 한편, 표면 검사 장치에서는, 하나하나의 미소한 요철을 구별하여 임계값과 대소 비교하고, 그들을 모두 결함이 아니라고 판정해 버린다. 따라서, 육안에 의한 검사 결과를 기준으로 하면, 결함의 간과로 평가되어 검사의 신뢰성이 손상될 우려가 있다.

또한, 상술한 표면 검사 장치에 있어서, 피검사물의 내주면에 구멍이나 요철부 등의 가공부가 존재하고 있으면, 가공부와 결함의 구별이 곤란해져, 가공부를 결함으로서 잘못 식별하는 일이 있다. 피검사물의 내주면을 평면적으로 전개한 2차원 화상의 농도값 분포를 이용하여 결함을 판별하는 경우, 2차원 화상상에 있어서의 가공부의 이미지의 위치를 알고 있으면, 그 가공부의 이미지를 결함 판별의 대상으로부터 제외하여 오판정을 회피할 수 있다. 이와 같은 처리는 마스크 처리로서 화상 처리의 분야에서 일반적으로 행해지고 있다. 그러나, 원통 형상의 내주면의 축선 방향에 관해서는, 내주면의 에지 등을 기준으로 하여 가공부의 이미지의 위치를 일의적으로 특정할 수 있어도, 둘레 방향에 관해서는 가공부의 위치를 특정하기 위한 적당한 기준이 존재하지 않아, 가공부의 이미지의 위치가 주사 개시 위치와 가공부의 위치 관계에 따라서 변화된다. 따라서, 내주면상에 존재하는 모든 가공부의 이미지를 포함한 1매의 마스크 화상을 준비하여 내주면의 화상에 포개는 것만으로는, 마스크 위치가 가공부의 이미지에 대해 둘레 방향으로 어긋나고, 결함 판별에 영향을 미치는 일이 있다. 마스크 화상을 2차원 화상에서 이동시켜 마스크 위치를 가공부의 이미지와 일치시키려고 해도, 내주면의 전역에 상당하는 사이즈의 마스크 화상에서는 데이터량이 크고, 처리에 장시간을 필요로 한다.

본 발명의 목적은, 피검사물의 표면의 미소한 요철 등을 단독으로 결함으로서 검출될 우려를 배제하면서, 단독으로는 결함으로서 검출되지 않은 미소한 요철 등이 비교적 근접한 범위에 밀집되어 있는 경우에, 이것을 결함 또는 결함에 준하여 검출하는 것을 가능하게 한 표면 검사 장치를 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 피검사물의 표면에 존재하는 가공부가 결함의 유무의 판별에 미치는 영향을 배제하여 정확한 검사를 실시할 수 있고, 또한 처리의 고속화를 도모하는 것이 가능한 표면 검사 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 형태에 관한 표면 검사 장치는, 피검사물의 표면을 검사광으로 주사하여 상기 표면으로부터의 반사광을 수광하고, 그 반사광의 광량에 따른 신호를 출력하는 검출 수단과, 상기 검출 수단의 출력 신호를 기초로 하여 상기 피검사물의 표면의 2차원 화상을 생성하는 화상 생성 수단과, 상기 2차원 화상에 포함되는 화소를 상기 피검사물의 표면의 결함에 대응한 계조의 제1 화소군과 상기 결함에 대응하지 않는 계조의 제2 화소군으로 구별하고, 상기 제1 화소군을 상기 제2 화소군으로 둘러싸여진 범위마다 결함 후보부로서 추출하는 결함 후보 추출 수단과, 상기 결함 후보부 중, 소정의 크기 이상의 결함 후보부를 결함으로서 식별하는 결함 식별 수단과, 상기 2차원 화상을 소정의 검사 영역마다 검사하고, 상기 검사 영역 내에 있어서의 상기 소정의 크기에 못 미치는 결함 후보부의 밀집도가 소정 레벨 이상인 검사 영역을 결함 영역으로서 식별하는 결함 영역 식별 수단을 구비함으로써 상기 과제를 해결한다.

상술한 표면 검사 장치에 따르면, 피검사물의 표면으로부터의 반사광의 광량에 따른 계조 분포의 2차원 화상이 화상 생성 수단에서 생성되고, 그 2차원 화상에 포함되는 화소가 결함에 대응하는 계조의 제1 화소군과, 결함에 대응하지 않는 계조의 제2 화소군으로 구별되고, 또한 제1 화소군이 상기 제2 화소군으로 둘러싸여진 범위마다 결함 후보부로서 추출됨으로써, 피검사물의 표면에 존재하는 개개의 결함을 결함 후보부로서 2차원 화상상에서 특정할 수 있다. 그리고, 결함 후보부 중 소정의 크기 이상의 것이 결함으로서 식별되는 한편, 단독으로는 결함으로서 식별되지 않는 비교적 작은 결함 후보부가 검사 영역 내에서 소정의 레벨 이상에 밀집되어 있을 때에는 그 검사 영역이 결함 영역으로서 식별된다. 따라서, 피검사물의 표면의 미소한 요철 등을 단독으로 결함으로서 검출할 우려를 배제하면서, 단독으로는 결함으로서 검출되지 않은 미소한 요철 등이 비교적 근접한 범위에 밀집되어 있는 경우에, 그 밀집된 영역을 결함 영역으로서 식별하고, 그 결함 영역을 결함, 또는 결함에 준한 영역으로서 검출하여 장치의 사용자에게 제시할 수 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서, 상기 결함 후보 추출 수단은, 상기 2차원 화상에 포함되는 제1 화소군을 라벨링 처리함으로써 상기 결함 후보부를 추출해도 좋다. 라벨링 처리는 2차원 화상에 포함되는 화소군을, 그들의 계조를 단서로서 그룹화하는 수법으로서 알려져 있고, 그 라벨링 처리를 이용함으로써, 피검사물의 표면의 2차원 화상으로부터, 결함에 대응하는 계조를 갖는 제1 화소군을, 제2 화소군에 둘러싸여진 범위마다 결함 후보부로서 추출할 수 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서, 상기 결함 영역 식별 수단은, 상기 검사 영역 내에 있어서의 상기 소정의 크기에 못 미치는 결함 후보부의 면적 및 개수의 적어도 어느 한쪽을 기초로 하여 상기 밀집도를 판별해도 좋다. 검사 영역 내에 있어서의 미소한 결함 후보부의 밀집도는, 그들 결함 후보부의 개수, 혹은 면적에 상관성을 갖고 있기 때문에, 개수 또는 면적의 적어도 한쪽을 참조함으로써 밀집도의 대소를 적절하게 판별할 수 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서, 상기 결함 영역 식별 수단은, 상기 검사 영역 내에 있어서의 상기 소정의 크기에 못 미치는 결함 후보부 중, 소정의 면적 이상의 결함 후보부의 개수가 소정값 이상일 때에 상기 밀집도가 상기 소정 레벨 이상이라고 판별해도 좋다. 이와 같은 판별 기준을 사용함으로써, 미소한 요철 등의 밀집 부분에 관한 검사자의 판단 경향과, 표면 검사 장치에 의한 결함 영역의 식별 경향의 일치도를 높일 수 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 결함 영역으로서 식별된 검사 영역에 포함되는 결함 후보부의 군의 무게 중심 위치를, 당해 검사 영역 내에 있어서의 결함 후보부의 군을 대표하는 위치로서 연산하는 위치 연산 수단을 더 구비해도 좋다. 미소한 결함 후보부의 밀집 부분에 대해서는, 검사자의 육안 검사에서는 하나의 통합된 결함으로서 보일 가능성이 높다. 따라서, 결함 후보부의 개개의 위치 대신에, 그들 결함 후보부를 대표하는 위치로서 무게 중심 위치를 연산함으로써, 검사자에 대해 결함 후보부의 밀집 부분의 위치를 보다 적절하게 제시할 수 있다.

본 발명의 다른 형태에 관한 표면 검사 장치는, 피검사물의 원통 형상의 표면을 평면적으로 전개한 2차원 화상을 취득하고, 상기 2차원 화상 내의 화소의 농도값을 기초로 하여 상기 표면에 있어서의 결함의 유무를 판별하는 표면 검사 장치에 있어서, 상기 표면에 존재하는 가공부에 대응하여 상기 2차원 화상상에 출현해야 할 가공부의 이미지를, 형상 또는 크기의 적어도 어느 한쪽이 다른 가공부마다 별개의 기준 화상으로서 유지하는 동시에, 상기 표면의 축선 방향에 상당하는 축선 상당 방향에 있어서의 상기 가공부의 이미지의 위치, 및 상기 표면의 둘레 방향에 상당하는 둘레 상당 방향에 관해 동일한 가공부의 이미지가 존재해야 할 개수를 상기 기준 화상과 대응시켜 유지하는 기준 화상 유지 수단과, 상기 기준 화상, 상기 기준 화상에 대응된 위치 및 개수를 기초로 하여, 상기 2차원 화상상에서 결함 판별의 대상으로부터 제외되어야 할 영역을 특정하고, 그 특정된 영역 밖에 있어서의 화소의 농도값을 기초로 하여 결함의 유무를 판별하는 결함 판별 수단을 구비함으로써 상기 과제를 해결한다.

상술한 표면 검사 장치에 따르면, 형상 또는 크기, 혹은 양자가 다른 가공부마다 별개의 기준 화상이 준비되어 있으므로, 피검사물의 전체면에 상당하는 사이즈의 기준 화상을 준비하는 경우와 비교하여 각 기준 화상의 사이즈가 현저하게 축소되고, 그 데이터량도 상당히 작아진다. 또한, 2차원 화상상의 축선 상당 방향에 관해, 가공부의 이미지의 위치가 기준 화상과 대응시켜 유지되고 있으므로, 특정의 가공부의 이미지를 결함 판별의 대상으로부터 제외하고자 하는 경우에는, 그 특정의 가공부의 이미지에 관한 축선 상당 방향의 위치를 단서로서, 가공부의 이미지가 존재할 수 있는 범위를 2차원 화상의 축선 상당 방향에 관해 일부의 범위로 좁힐 수 있다. 그리고, 그 좁혀진 범위 내에서 기준 화상과 2차원 화상의 농도 분포를 비교하여 기준 화상과 일치하는 화상이 존재하는지 여부를 판별하고, 일치하는 화상이 존재하는 영역을 결함 판별의 대상으로부터 제외하면 좋다. 따라서, 기준 화상을 2차원 화상의 전체면과 비교할 필요가 없고, 상술한 기준 화상의 데이터량의 삭감과 더불어 처리의 고속화를 도모할 수 있다. 또한, 동일한 가공부의 이미지가 2차원 화상의 둘레 상당 방향으로 출현해야 할 개수가 기준 화상과 대응시켜 유지되고 있으므로, 2차원 화상상이 좁혀진 범위 내로부터 가공부의 개수를 초과하는 수의 영역을 결함 판별의 대상으로부터 제외해야 할 영역으로서 잘못 판별할 우려를 배제할 수 있다. 이에 의해, 결함이 존재함에도 불구하고 이것이 간과되는 검사 미스의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 피검사물의 표면에 존재하는 가공부가 결함의 유무의 판별에 미치는 영향을 배제하여 정확한 검사를 실시할 수 있다.

본 발명의 다른 형태에 있어서, 상기 결함 판별 수단은, 상기 기준 화상에 대응된 위치를 참조하여 상기 기준 화상과 비교되어야 할 상기 2차원 화상상의 범위를 상기 축선 상당 방향에 관해 당해 2차원 화상의 일부의 범위로 좁히고, 상기 좁혀진 범위 내에서 상기 기준 화상과 상기 2차원 화상과의 화소의 농도값을 비교하고, 그 비교 결과를 기초로 하여, 상기 기준 화상에 대응된 개수와 동일 개수의 영역을 상기 결함 판별의 대상으로부터 제외되어야 할 영역으로서 특정하는 제외 영역 특정 수단(60)을 구비해도 좋다. 본 형태에 따르면, 기준 화상에 대응된 위치를 참조하여 좁혀진 범위 내에서 기준 화상과 2차원 화상과의 농도값을 비교하고 있으므로, 2차원 화상의 전체면과 기준 화상을 순차 비교하는 경우보다도 처리가 고속화된다. 또한, 기준 화상과 대응된 개수를 참조하여, 결함 판별의 대상으로부터 제외되어야 할 영역의 수를 결정하고 있으므로, 가공부의 개수를 초과하는 수의 영역이 결함 판별의 대상으로부터 제외될 우려를 배제할 수 있다. 예를 들어, 가공부에 유사한 결함이 둘레 방향으로 가공부와 병존하고, 그 결함의 이미지가 결함 판별의 대상으로부터 제외되었다고 해도, 어느 하나의 가공부의 이미지가 결함 판별의 대상으로서 남도록 되어, 그 가공부의 이미지가 결함으로서 대체적으로 판별됨으로써, 결함의 유무에 관해서는 결과적으로 정확한 판별이 행해진다.

또한, 상기 제외 영역 특정 수단은, 상기 좁혀진 범위 내에서 상기 2차원 화상에 대해 상기 기준 화상을 상기 둘레 상당 방향으로 상대적으로 위치를 순차 변경하면서 상기 기준 화상과 상기 2차원 화상상의 상기 기준 화상과 동일 형상 동일 크기의 검사 대상 화상의 일치도를 판별하고, 판별된 일치도가 소정의 임계값을 초과하는 경우에 상기 검사 대상 화상의 영역을 상기 결함 판별의 대상으로부터 제외되어야 할 영역으로서 특정해도 좋다. 이 경우에는, 동일 형상 동일 크기의 기준 화상과 검사 대상 화상 사이에서 일치도를 판별하면서, 그 검사 대상 화상의 위치를 축선 상당 방향으로 변화시킴으로써, 기준 화상과 대응된 위치를 기초로 하여 좁혀진 2차원 화상의 일부의 범위 내를 고속이고 또한 정확하게 검사하여 결함 판별의 대상으로부터 제외되어야 할 영역을 특정할 수 있다. 상기 일치도가 상기 기준 화상과 상기 검사 대상 화상과의 정규화 상관에 의해 연산되어도 좋다. 이에 의해, 화상끼리의 일치도의 연산과 임계값을 기초로 하는 판별을 고속으로 처리할 수 있다.

본 발명의 다른 형태에 있어서, 상기 기준 화상은, 상기 2차원 화상으로부터 단일의 가공부의 이미지를 포함하는 필요 최소한의 직사각형 영역을 추출하여 얻어지는 화상에 상당하는 것이라도 좋다. 이것에 따르면, 기준 화상의 크기를 필요 최소한으로 억제하여, 가공부의 이미지의 주위를 가능한 한 결함 판별의 대상으로서 취급할 수 있다.

이상의 표면 검사 장치에 따르면, 피검사물의 표면의 2차원 화상으로부터 추출된 결함 후보부 중, 소정의 크기 이상의 것이 결함으로서 식별되는 한편, 단독으로는 결함으로서 식별되지 않는 비교적 작은 결함 후보부가 검사 영역 내에서 소정의 레벨 이상에 밀집되어 있을 때에는 그 검사 영역이 결함 영역으로서 식별된다. 따라서, 피검사물의 표면의 미소한 요철 등을 단독으로 결함으로서 검출할 우려를 배제하면서, 단독으로는 결함으로서 검출되지 않은 미소한 요철 등이 비교적 근접한 범위에 밀집되어 있는 경우에, 그 밀집된 영역을 결함 영역으로서 식별하고, 그 결함 영역을 결함, 또는 결함에 준한 영역으로서 검출하여 장치의 사용자에게 제시할 수 있다. 이에 의해, 미소한 요철 등이 밀집된 영역의 간과를 방지하고, 사용자의 육안에 의한 검사 결과와 표면 검사 장치에 의한 검사 결과와의 일치도를 높이고, 표면 검사 장치를 이용한 검사의 신뢰성의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 형상 또는 크기가 다른 가공부마다 별개의 기준 화상을 유지함으로써, 각 기준 화상의 데이터량을 삭감할 수 있다. 2차원 화상상의 축선 상당 방향에 관한 가공부의 이미지의 위치를 기준 화상과 대응시켜 유지하고 있으므로, 결함 판별의 대상으로부터 제외해야 할 영역을 특정할 때에는, 그 기준 화상에 대응된 위치를 참조함으로써, 가공부의 이미지가 존재할 수 있는 범위, 즉 기준 화상과 비교되어야 할 범위를 2차원 화상의 축선 상당 방향에 관한 일부의 범위로 좁혀, 기준 화상의 데이터량의 삭감과 더불어 처리의 고속화를 도모할 수 있다. 또한, 동일한 가공부의 이미지가 2차원 화상의 둘레 상당 방향으로 출현해야 할 개수를 기준 화상과 대응시켜 유지하고 있으므로, 가공부를 초과하는 수의 영역을 결함 판별의 대상 외로 해야 할 영역으로서 오판정할 우려를 배제할 수 있다. 이에 의해, 피검사물의 표면에 존재하는 가공부가 결함의 유무의 판별에 미치는 영향을 배제하여 정확한 검사를 실시하는 것이 가능해진다.

도1은 본 발명의 표면 검사 장치의 일 형태의 개략 구성을 도시한 도면.

도2는 도1의 표면 검사 장치에서 생성되는 피검사물의 내주면의 2차원 화상의 일례를 나타낸 도면.

도3은 도1의 표면 검사 장치의 연산 처리부에서 실행되는 결함 검출 루틴을 나타낸 도면.

도4는 도2의 A부를 확대하여 도시한 도면.

도5는 도4의 화상에 라벨링 처리를 실시한 상태를 도시한 도면.

도6은 도5의 화소에 부여된 라벨 번호를 정리한 상태를 도시한 도면.

도7은 도6의 화소에 부여된 라벨 번호를 더 정리한 상태를 도시한 도면.

도8은 도2의 B부를 확대하여 도시한 도면.

도9는 검사 영역을 시프트하는 모습을 도시한 도면.

도10은 피검사물을 일부 파단하여 도시한 사시도.

도11은 도1의 표면 검사 장치에서 생성되는 피검사물의 내주면의 2차원 화상의 다른 예를 나타낸 도면.

도12는 기억부에 기억되는 기준 화상의 데이터 구조를 나타낸 도면.

도13은 도1의 표면 검사 장치의 연산 처리부에서 실행되는 결함 검출 처리를 나타낸 흐름도.

도1은 본 발명의 일 형태에 관한 표면 검사 장치의 개략 구성을 도시하고 있다. 표면 검사 장치(1)는 피검사물(100)에 설치된 원통형의 내주면(100a)의 검사에 적합한 장치이고, 검사를 실행하기 위한 검사 기구(2)와, 그 검사 기구(2)의 동작 제어, 검사 기구(2)에 의한 측정 결과의 처리 등을 실행하기 위한 제어부(3)를 구비하고 있다. 또한, 검사 기구(2)는 피검사물(100)에 대해 검사광을 투광하고, 또한 피검사물(100)로부터의 반사광을 수광하기 위한 검출 수단으로서의 검출 유닛(5)과, 그 검출 유닛(5)에 소정의 동작을 부여하기 위한 구동 유닛(6)을 구비하고 있다.

검출 유닛(5)은, 검사광의 광원으로서의 레이저 다이오드(이하, LD라 부름)(11)와, 피검사물(100)로부터의 반사광을 수광하고, 그 반사광의 단위 시간당의 광량(반사광 강도)에 따른 전류 또는 전압의 신호를 출력하는 포토디텍터(이하, PD라 부름)(12)와, LD(11)로부터 사출되는 검사광을 피검사물(100)을 향해 유도하는 투광 파이버(13)와, 피검사물(100)로부터의 반사광을 PD(12)로 유도하기 위한 수광 파이버(14)와, 그들 파이버(13, 14)를 묶은 상태로 보유 지지하는 보유 지지통(15)과, 그 보유 지지통(15)의 외측에 동축적으로 설치되는 중간축 형상의 검사 헤드(16)를 구비하고 있다. 검사 헤드(16)는 도시하지 않은 베어링을 통해 회전 가능하게 지지되어 있다.

보유 지지통(15)의 선단에는, 투광 파이버(13)를 통해 유도된 검사광을 검사 헤드(16)의 축선 AX의 방향(이하, 축선 방향이라 부름)을 따라 빔 형상으로 사출시키고, 또한 검사 헤드(16)의 축선 방향을 따라 검사광과는 역방향으로 진행하는 반사광을 수광 파이버(14)에 집광하는 렌즈(17)가 설치되어 있다. 검사 헤드(16)의 선단부(도1에 있어서 우측 단부)에는, 광로 변경 수단으로서의 미러(18)가 고정되고, 검사 헤드(16)의 외주에는 그 미러(18)와 대향하도록 하여 투광창(16a)이 마련되어 있다. 미러(18)는, 렌즈(17)로부터 사출된 검사광의 광로를 투광창(16a)을 향해 변경하고, 또한 투광창(16a)으로부터 검사 헤드(16) 내에 입사한 반사광의 광로를 렌즈(17)를 향해 진행하는 방향으로 변경한다.

구동 유닛(6)은 직선 구동 기구(30)와, 회전 구동 기구(40)와, 초점 조절 기구(50)를 구비하고 있다. 직선 구동 기구(30)는 검사 헤드(16)를 그 축선 방향으 로 이동시키는 직선 구동 수단으로서 설치되어 있다. 그와 같은 기능을 실현하기 위해, 직선 구동 기구(30)는 베이스(31)와, 그 베이스(31)에 고정된 한 쌍의 레일(32)과, 레일(32)을 따라 검사 헤드(16)의 축선 방향으로 이동 가능한 슬라이더(33)와, 그 슬라이더(33)의 측방에 검사 헤드(16)의 축선 AX와 평행하게 배치된 이송 나사(34)와, 그 이송 나사(34)를 회전 구동하는 전동 모터(35)를 구비하고 있다. 슬라이더(33)는 검출 유닛(5)의 전체를 지지하는 수단으로서 기능한다. 즉, LD(11) 및 PD(12)는 슬라이더(33)에 고정되고, 검사 헤드(16)는 회전 구동 기구(40)를 통해 슬라이더(33)에 장착되고, 보유 지지통(15)은 초점 조절 기구(50)를 통해 슬라이더(33)에 장착되어 있다. 또한, 슬라이더(33)에는 너트(36)가 고정되고, 그 너트(36)에는 이송 나사(34)가 돌려 넣어져 있다. 따라서, 전동 모터(35)로 이송 나사(34)를 회전 구동함으로써, 슬라이더(33)가 레일(32)을 따라 검사 헤드(16)의 축선 방향으로 이동하고, 그것에 수반하여 슬라이더(33)에 지지된 검출 유닛(5)의 전체가 검사 헤드(16)의 축선 방향으로 이동한다. 직선 구동 기구(30)를 사용한 검출 유닛(5)의 구동에 의해, 피검사물(100)의 내주면(100a)에 대한 검사광의 조사 위치(주사 위치)를 검사 헤드(16)의 축선 방향에 관해 변화시킬 수 있다.

베이스(31)의 전단(도1에 있어서 우측 단부)에는 벽부(31a)가 설치되고, 그 벽부(31a)에는 검사 헤드(16)와 동축의 통과 구멍(31b)이 형성되어 있다. 그 통과 구멍(31b)에는 샘플 피스(37)가 장착되어 있다. 샘플 피스(37)는 표면 검사 장치(1)의 동작 상태를 판별하기 위한 샘플로서 설치되는 것으로, 그 중심선상에는 검사 헤드(16)와 동축의 관통 구멍(37a)이 형성되어 있다. 관통 구멍(37a)은 검사 헤드(16)가 통과 가능한 내경을 갖고 있고, 검사 헤드(16)는 그 관통 구멍(37a)을 통과하여 피검사물(100)의 내부로 조출된다.

회전 구동 기구(40)는 검사 헤드(16)를 축선 AX의 주위로 회전시키는 회전 구동 수단으로서 설치되어 있다. 그와 같은 기능을 실현하기 위해, 회전 구동 기구(40)는, 회전 구동원으로서의 전동 모터(41)와, 그 전동 모터(41)의 회전을 검사 헤드(16)에 전달하는 전달 기구(42)를 구비하고 있다. 전달 기구(42)에는, 벨트 전달 장치, 기어열 등의 공지된 회전 전달 기구를 이용해도 좋으나, 본 형태에서는 벨트 전달 장치가 이용된다. 전동 모터(41)의 회전을 전달 기구(42)를 통해 검사 헤드(16)에 전달함으로써, 검사 헤드(16)가 그 내부에 고정된 미러(18)를 수반하여 축선 AX의 주위로 회전한다. 회전 구동 기구(40)를 사용한 검사 헤드(16)의 회전에 의해, 피검사물(100)의 내주면(100a)에 대한 검사광의 조사 위치를 피검사물(100)의 둘레 방향에 관해 변화시킬 수 있다. 그리고, 검사 헤드(16)의 축선 방향으로의 이동과 축선 AX의 주위의 회전을 조합함으로써, 피검사물(100)의 내주면(100a)을 그 전체면에 걸쳐 검사광으로 주사하는 것이 가능해진다. 또한, 검사 헤드(16)의 회전시에 있어서, 보유 지지통(15)은 회전하지 않는다. 또한, 회전 구동 기구(40)에는, 검사 헤드(16)가 소정의 단위 각도로 회전할 때마다 펄스 신호를 출력하는 로터리 인코더(43)가 설치되어 있다. 로터리 인코더(43)로부터 출력되는 펄스 신호의 개수는 검사 헤드(16)의 회전량(회전 각도)에 상관하고, 그 펄스 신호의 주기는 검사 헤드(16)의 회전 속도에 상관한다.

초점 조절 기구(50)는, 검사광이 피검사물(100)의 내주면(100a)에서 초점을 맺도록 보유 지지통(15)을 축선 AX의 방향으로 구동하는 초점 조정 수단으로서 설치되어 있다. 그 기능을 실현하기 위해, 초점 조절 기구(50)는, 보유 지지통(15)의 기단부에 고정된 지지판(51)과, 직선 구동 기구(30)의 슬라이더(33)와 지지판(51) 사이에 배치되어 지지판(51)을 검사 헤드(16)의 축선 방향으로 안내하는 레일(52)과, 검사 헤드(16)의 축선 AX와 평행하게 배치되어 지지판(51)에 돌려 넣어진 이송 나사(53)와, 그 이송 나사(53)를 회전 구동하는 전동 모터(54)를 구비하고 있다. 전동 모터(54)로 이송 나사(53)를 회전 구동함으로써, 지지판(51)이 레일(52)을 따라 이동하여 보유 지지통(15)이 검사 헤드(16)의 축선 방향으로 이동한다. 이에 의해, 검사광이 피검사물(100)의 내주면(100a)상에서 초점을 맺도록 렌즈(17)로부터 미러(18)를 거쳐 내주면(100a)에 이르는 광로의 길이를 조절할 수 있다.

다음에 제어부(3)에 대해 설명한다. 제어부(3)는, 표면 검사 장치(1)에 의한 검사 공정의 관리, 검출 유닛(5)의 측정 결과의 처리 등을 실행하는 컴퓨터 유닛으로서의 연산 처리부(60)와, 그 연산 처리부(60)의 지시에 따라서 검출 유닛(5)의 각 부의 동작을 제어하는 동작 제어부(61)와, PD(12)의 출력 신호에 대해 소정의 처리를 실행하는 신호 처리부(62)와, 연산 처리부(60)에 대해 사용자가 지시를 입력하기 위한 입력부(63)와, 연산 처리부(60)가 처리한 검사 결과 등을 사용자에게 제시하기 위한 출력부(64)와, 연산 처리부(60)에서 실행해야 할 컴퓨터 프로그램, 및 측정된 데이터 등을 기억하는 기억부(65)를 구비하고 있다. 연산 처리 부(60), 입력부(63), 출력부(64) 및 기억부(65)는 퍼스널 컴퓨터 등의 범용 컴퓨터 기기를 이용하여 이들을 구성할 수 있다. 이 경우, 입력부(63)에는 키보드, 마우스 등의 입력 기기가 설치되고, 출력부(64)에는 모니터 장치가 설치된다. 프린터 등의 출력 기기가 출력부(64)에 추가되어도 좋다. 기억부(65)에는, 하드디스크 기억 장치, 혹은 기억 유지가 가능한 반도체 기억 소자 등의 기억 장치가 사용된다. 동작 제어부(61) 및 신호 처리부(62)는 하드웨어 제어 회로에 의해 실현되어도 좋고, 컴퓨터 유닛에 의해 실현되어도 좋다.

피검사물(100)의 내주면(100a)의 표면을 검사하는 경우, 연산 처리부(60), 동작 제어부(61) 및 신호 처리부(62)의 각각은 다음과 같이 동작한다. 또한, 이 경우, 피검사물(100)은 검사 헤드(16)와 동축상에 배치된다. 검사의 개시에 있어서, 연산 처리부(60)는 입력부(63)로부터의 지시에 따라서 동작 제어부(61)에 피검사물(100)의 내주면(100a)을 검사하기 위해 필요한 동작의 개시를 지시한다. 그 지시를 받은 동작 제어부(61)는, LD(11)를 소정의 강도로 발광시키는 동시에, 검사 헤드(16)가 축선 방향으로 이동하고, 또한 축선 AX의 주위로 일정 속도로 회전하도록 모터(35 및 41)의 동작을 제어한다. 또한, 동작 제어부(61)는, 검사광이 피검사면으로서의 내주면(100a)상에서 초점을 맺도록 모터(54)의 동작을 제어한다. 이와 같은 동작 제어에 의해, 내주면(100a)이 그 일단으로부터 타단까지 검사광에 의해 주사된다. 또한, 검사 헤드(16)의 축선 방향의 구동에 관해서는, 일정 속도의 이송 동작으로 해도 좋고, 검사 헤드(16)가 1 회전할 때마다 소정 피치씩 이동하는 간헐적인 이송 동작으로 해도 좋다.

상술한 내주면(100a)의 주사에 연계하여 신호 처리부(62)에는 PD(12)의 출력 신호가 순차 유도된다. 신호 처리부(62)는, PD(12)의 출력 신호를 연산 처리부(60)에서 처리하기 위해 필요한 아날로그 신호 처리를 실시하고, 또한 그 처리 후의 아날로그 신호를 소정의 비트수로 A/D 변환하고, 얻어진 디지털 신호를 반사광 신호로서 연산 처리부(60)에 출력한다. 연산 처리부(60)에서 실행하는 신호 처리로서는, PD(12)가 검출한 반사광의 명암차를 확대하도록 그 출력 신호를 비선형으로 증폭하는 처리, 출력 신호로부터 노이즈 성분을 제거하는 처리 등의 각종 처리를 적절하게 사용해도 좋다. 고속 푸리에 변환 처리, 역푸리에 변환 처리 등을 적절하게 조합하는 것도 가능하다. 또한, 신호 처리부(62)에 의한 A/D 변환은, 로터리 인코더(43)로부터 출력되는 펄스열을 샘플링 클록 신호로서 이용하여 행해진다. 이에 의해, 검사 헤드(16)가 소정 각도 회전하는 동안의 PD(12)의 수광량에 상관한 계조의 디지털 신호가 생성되어 신호 처리부(62)로부터 출력된다.

신호 처리부(62)로부터 반사광 신호를 수취한 연산 처리부(60)는, 그 도입한 신호를 기억부(65)에 기억한다. 또한, 연산 처리부(60)는, 기억부(65)가 기억하는 반사광 신호를 이용하여 피검사물(100)의 내주면(100a)을 평면적으로 전개한 2차원 화상을 생성한다. 그 2차원 화상의 일례를 도2에 도시한다. 2차원 화상(200)은, 피검사물(100)의 둘레 방향을 x축 방향, 검사 헤드(16)의 축선 방향을 y축 방향으로 하는 직교 2축 좌표계로 정의되는 평면상에 내주면(100a)을 전개한 화상에 상당한다. 2차원 화상(200)에서는, 내주면(100a)에 존재하는 결함 등의 요철부가 암부(201)로서 표현되고, 내주면(100a)의 정상인 부분이 명부(202)로서 표현된다. 피검사물(100)이 주물인 경우, 내주면(100a)에 존재하는 공동(cavity), 절삭 가공시의 손상 등의 결함이 암부(201)로서 촬상된다. 연산 처리부(60)는, 얻어진 2차원 화상(200)을 검사하여 일정한 조건을 만족하는 암부(201)를 결함으로서 판별한다. 이하, 도3을 참조하여 결함 검출의 상세한 순서를 설명한다.

도3은 연산 처리부(60)가 피검사물(100)의 결함을 검출하기 위해 실행하는 결함 검출 루틴을 나타내고 있다. 도3의 루틴에 있어서, 연산 처리부(60)는 우선 스텝 S1에서 신호 처리부(62)로부터 수취한 반사광 신호를 기초로 하여 내주면(100a)의 2차원 화상(200)을 생성한다. 또한, 이 2차원 화상(200)은 연산 처리부(60)의 RAM상에 가상적으로 생성되는 화상이다. 2차원 화상(200)의 하나의 화소(203)의 크기는 적절해도 좋으나, 일례로서 x축 방향으로 150 ㎛, y축 방향으로 50 ㎛이다.

계속되는 스텝 S2에 있어서, 연산 처리부(60)는 2차원 화상(200)을 구성하는 화소(203)의 계조를 소정의 임계값과 비교하고, 그 임계값보다도 어두운 화소의 계조를 1, 밝은 화소의 계조를 0으로 하여 2차원 화상(200)을 2치화(二値化)한다. 이에 의해, 도2의 2차원 화상(200)의 암부(201)에 대응하는 화소의 계조가 1, 그것 이외의 화소의 계조가 0으로 각각 변환된다. 도2의 A부를 2치화한 화상을 도4에 도시한다. 도4에서는 계조가 1인 화소(203)에 해칭이 부여되어 있다. 또한, 피검사물(100)의 내주면(100a)에 존재하는 요철 등의 형상을 가상선(L1, L2)과 아울러 도시하고 있다. 도4에 있어서, 계조 1이 부여된 화소군(해칭이 부여된 화소군)은, 피검사물(100)의 내주면(100a)의 결함에 대응한 계조의 제1 화소군에 상당하고, 계 조 0이 부여된 화소군은 결함에 대응하지 않는 계조의 제2 화소군에 상당한다.

도3으로 복귀하여, 화상의 2치화 후, 연산 처리부(60)는 스텝 S3으로 진행하고, 2치화된 화상에 대해 라벨링 처리를 실시한다. 라벨링 처리는, 2차원 화상에 포함되는 화소에 그룹 속성을 부가하는 공지된 처리이다. 라벨링 처리는 2차원 화상을 구성하는 화소의 전체를 대상으로서 실시되는 것이나, 이하에서는 도2의 A부에 대응하는 도4의 2치화 화상을 예로 들어 라벨링 처리를 설명한다. 라벨링 처리에서는, 2치화된 화상의 각 화소의 계조를 소정 방향으로 순차 검사한다. 그리고, 계조가 1이고 또한 라벨이 부여되어 있지 않은 화소가 존재하는 경우, 그 화소를 주목 화소로서 검출한다. 예를 들어, 도4의 중간단의 화소열(N)을 도면의 우측 방향으로 검사하는 경우에는, 우선 도5에서 굵은선으로 나타내어진 화소(203a)가 주목 화소로서 검출된다. 주목 화소(203a)를 검출했다면, 계속해서, 그 주목 화소(203a)에 인접하는 소정수의 화소(통상은 4 또는 8 화소)의 계조가 0으로부터 1인지를 조사한다. 그리고, 주목 화소(203a) 및 이것에 연속하는 계조가 1인 화소에 대해 2치화 화상상에서 아직 사용되고 있지 않은 유니크한 라벨 번호를 부여한다. 도5에서는 주목 화소(203a) 및 이것에 연속하는 계조가 1인 화소에 라벨 번호 1이 부여되어 있다. 연산 처리부(60)는, 이와 같은 처리를 주목 화소가 검출될 때마다 반복한다. 도5의 예에서는, 주목 화소(203b, 203c)가 순차 검출되고, 주목 화소(203b) 및 이것에 인접하는 계조 1의 화소에 라벨 번호 2가, 주목 화소(203c) 및 이것에 인접하는 계조 1의 화소에 라벨 번호 3이 각각 부여되어 있다. 또한, 주목 화소(203b)의 우측에 인접하는 화소(203d)는 주목 화소(203b)의 검사시에 라 벨 번호 2가 부여되기 때문에 주목 화소로서는 검출되지 않는다. 또한, 주목 화소(203c)에 관한 검사시에 있어서, 화소(203d)에는 라벨 번호 2가 이미 부여되어 있으므로, 라벨 번호 3은 부여되지 않는다. 라벨링 처리는, 2치화 화상상에서 주목 화소가 검출되지 않게 될 때까지 반복되고, 그 후에 라벨링 처리가 종료된다.

도3으로 복귀하여, 연산 처리부(60)는 라벨링 처리가 끝나면, 계속해서 스텝 S4로 진행하여 라벨 번호의 정리를 실시한다. 라벨 번호의 정리에서는, 인접하는 화소 사이에서 다른 라벨 번호가 부여되어 있는 부분이 검출되고, 인접하는 화소끼리가 동일한 라벨 번호로 되도록 라벨 번호가 다시 부여된다. 도5의 예에서는 화소(203c, 203d)가 서로 인접함에도 불구하고, 그들에 라벨 번호 2, 3이 부여되어 있기 때문에, 이것을 해소하기 위해, 라벨 번호 3이 부여되어 있는 모든 화소(203c, 203e)의 라벨 번호가 2로 변경된다. 라벨 변경 후의 상태를 도6에 도시한다. 도6에서는 동일한 라벨 번호가 부여된 화소군을 굵은선으로 둘러싸서 나타내고 있다. 도4와 도6의 대비로부터 명백한 바와 같이, 좌측의 암부(201)에 대응하여 계조 1이 부여된 모든 화소는 라벨 번호 1이 부여되어 그룹화되고, 우측의 암부(201)에 대응하여 계조가 1이 부여된 모든 화소는 라벨 번호 2가 부여되어 그룹화된다. 이와 같이 하여 그룹화된 화소는, 피검사물(100)의 내주면(100a)의 결함에 대응한 계조의 제1 화소군이며, 게다가 결함에 대응하지 않는 계조의 제2 화소군으로 둘러싸여진 범위마다 추출되는 결함 후보부(210)에 상당한다. 또한, 결함 후보부(210)의 최소 단위는 1 화소이다. 즉, 단일의 화소(203)의 계조가 1, 주위의 화소(203)의 계조가 모두 0인 경우, 그 계조 1의 화소는 단독으로 결함 후보 부(210)로서 취급된다. 이와 같이 하여 얻어진 결함 후보부(210)는, 도2에 도시한 2차원 화상 내의 암부(201)에 대응한다.

또한, 라벨 번호의 정리에서는, 화소수가 많은 순으로 각 그룹의 라벨 번호가 다시 부여된다. 도6의 예에서는 우측의 화소군의 쪽이 좌측의 화소군보다도 화소수가 많기 때문에, 우측의 화소군의 라벨 번호가 1에, 좌측의 화소군의 라벨 번호가 2로 절환된다. 또한, 도4 내지 도7에서는 2개의 암부(201)가 존재하는 경우를 예로 들고 있으나, 라벨 번호의 절환은 2치화 화상의 모든 영역을 대상으로서 실시된다. 따라서, 도6 및 도7에 예시한 라벨 번호는 반드시 도2의 2차원 화상 전체에 대한 처리 결과와는 일치하지 않는다.

도3으로 복귀하여, 라벨 번호의 정리가 종료된 후, 연산 처리부(60)는 스텝 S3 및 S4의 처리에 의해 추출된 모든 결함 후보부(210)에 관해 각각의 면적, 긴 변, 짧은 변의 길이, 2차원 화상상의 위치를 연산하고, 그 연산 결과를 연산 처리부(60)의 RAM 또는 기억부(65)에 기억한다. 면적은 결함 후보부(210)에 포함되는 화소의 개수에 의해 표현되어도 좋고, 일 화소가 점유하는 면적과 화소수와의 곱에 의해 결함 후보부(210)의 실면적이 요구되어도 좋다. 결함 후보부(210)의 긴 변 및 짧은 변의 크기는, 결함 후보부(210)의 x축 방향 및 y축 방향으로 점유하는 화소수와 일 화소당의 실제 치수와의 곱으로부터 구할 수 있다. 결함 후보부(210)의 위치는 예를 들어 결함 후보부(210)를 대표하는 위치(일례로서 무게 중심 위치)를 x축 좌표, y축 좌표로 나타낼 수 있으면 좋다.

계속되는 스텝 S6에 있어서, 연산 처리부(60)는 소정의 크기 이상의 결함 후 보부(210)를 검출하고, 이들의 결함 후보부(210)를 모두 결함으로서 식별한다. 예를 들어, 짧은 변이 0.2 ㎜ 이상의 결함 후보부(210)를 결함으로서 식별한다. 또한, 다음의 스텝 S7에 있어서, 연산 처리부(60)는 스텝 S6에서 결함으로서 취급되지 않은 결함 후보부(210), 즉 소정의 크기에 못 미치는 결함 후보부(210)의 밀집도를 2차원 화상상의 소정의 검사 영역마다 검사한다. 이 처리는, 스텝 S6에서는 결함으로서 판정되지 않은 미소한 암부(201)가 일정한 범위 내에 집중되어 있으면 검사자의 눈에는 결함으로서 인식될 우려가 있기 때문에, 그와 같은 미소한 암부(201)가 밀집되는 영역을 결함 영역으로서 식별하는 처리이다.

스텝 S7의 처리에서는, 도2에 도시한 바와 같이 2차원 화상 내에 소정의 크기의 검사 영역(B)을 설정하고, 그 검사 영역(B)마다 결함 후보부(210)의 밀집도를 검사한다. 도8은 도2의 검사 영역(B)의 확대도이다. 검사 영역(B)의 x축 방향 및 y축 방향의 크기 xd, yd는 적절하게 설정해도 좋다. 도8의 검사 영역(B)에서는, 단독으로는 결함에 만족하지 않은 미소한 결함 후보부(210)가 비교적 근접한 범위에 집중되어 있다. 연산 처리부(60)는, 이와 같은 영역을 결함 영역으로서 식별하기 위해, 검사 영역(B)에 존재하는 소정의 면적 이상의 결함 후보부(210)의 개수를 스텝 S5에서 취득한 결함 후보부(210)의 면적 등의 정보를 기초로 하여 스텝 S7에서 판별하고, 그 개수로부터 검사 영역(B)에 있어서의 결함 후보부(210)의 밀집도를 판별한다.

계속되는 스텝 S8에 있어서, 연산 처리부(60)는, 결함 후보부(210)의 밀집도가 소정의 레벨 이상인 검사 영역(B)을 결함 영역으로서 식별한다. 예를 들어, 소 정의 면적 이상의 결함 후보부(210)의 개수가 소정값 이상 존재하고 있을 때에 밀집도가 높다고 간주하여 검사 영역(B)을 결함 영역으로서 식별한다. 또한, 스텝 S8에 있어서는, 결함 영역으로서 식별된 경우에, 그 영역 내에 포함되는 미소한 결함 후보부(210)의 군의 무게 중심 위치를, 그들 결함 후보부(210)를 대표하는 위치로서 연산한다. 또한, 도9에 도시한 바와 같이, 검사 영역(B)은, 2차원 화상상에 있어서 일부를 중복시키면서 x축 방향으로 순차 위치를 바꾸어 설정된다. x축 방향에 관해 검사 영역(B)이 내주면(100a)을 일주하면, 검사 영역(B)은 y축 방향으로 일부를 중복시키면서 시프트되고, 이하, 마찬가지로 하여 검사 영역(B)의 설정과, 그 영역 내에 있어서의 밀집도의 검사가 반복된다. 또한, 밀집도의 검사에 있어서, 스텝 S6에서 결함으로서 식별된 결함 후보부(210)는 검사 대상으로부터 제외해도 좋고, 제외하지 않아도 좋다. 제외하지 않는 경우라도, 스텝 S6에서 결함으로서 식별되지 않는 미소한 결함 후보부(210)만이 집중되어 있는 영역을 결함 영역으로서 식별할 수 있다.

도3으로 복귀하여, 스텝 S8에서 결함 영역의 식별을 끝낸 후, 연산 처리부(60)는 스텝 S9로 진행하고, 스텝 S6 및 S8에 있어서의 식별 결과를 검사 결과로서 기억부(65)에 기억하고, 또한 출력부(64)에 출력한다. 출력부(64)로의 출력에 관해, 스텝 S6에서 식별된 결함 및 스텝 S8에서 식별된 결함 검사 영역을 구별하지 않고 동종의 결함으로서 사용자에게 제시해도 좋고, 양자를 구별하여 사용자에게 제시해도 좋다. 양자를 구별하여 사용자에게 제시한 경우라도, 단독으로는 결함이라고 판정되지 않은 미소한 공동 등이 집중되는 영역을 결함에 준하여 검출하여 사 용자에게 그 존재를 알게 할 수 있다. 또한, 스텝 S8에서 연산된 결함 후보부(210)의 무게 중심 위치를 사용자에게 제시함으로써, 결함으로 간주할 수 있는 미소한 요철 등이 존재하는 위치를 사용자에게 알게 하여 검사 결과의 확인용으로 제공할 수 있다. 이상의 처리를 끝낸 후, 연산 처리부(60)는 결함 검출 루틴을 종료한다. 또한, 도4 내지 도8에서 도시한 결함 후보부 등과 화소의 크기와의 대응 관계는 어디까지나 설명을 위한 것으로, 실제 검사시의 모습을 나타낸 것은 아니다.

이상에 설명한 바와 같이, 본 형태의 표면 검사 장치(1)에 따르면, 내주면(100a)의 2차원 화상상에서 소정의 크기 이상의 결함 후보부(210)를 결함으로서 식별하는 동시에, 그 크기에 못 미치고, 단독으로는 결함으로서 취급되지 않은 미소한 결함 후보부(210)가 비교적 근접한 범위에 밀집되어 있는 경우에는 그 영역을 결함 영역으로서 식별할 수 있다. 이에 의해, 결함이라고 판정하기 위한 결함 후보부(210)의 크기의 임계값을 필요 이상으로 작게 설정할 필요가 없어지고, 미소 또한 단독으로 존재하는 결함 후보부(210)를 결함으로서 과도하게 검출할 우려를 배제할 수 있다. 한편, 사용자의 육안으로는 결함으로서 식별될 수 있는 미소한 결함 후보부(210)의 밀집 부분을 간과하지 않고, 결함, 또는 결함에 준한 것으로서 검출하여 사용자에게 그 존재를 제시할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 결함 영역의 검사에 있어서 평가 대상으로 해야 할 미소한 암부(201)가 2차원 화상상에서 적어도 일 화소를 차지하도록 2차원 화상의 해상도, 바꾸어 말하면 일 화소의 사이즈를 설정하면 좋으므로, 검사의 분해능을 필 요 이상으로 미소하게 설정할 필요가 없다. 이로 인해, 검사 헤드(16)를 비교적 고속으로 회전시켜도 결함 및 결함 영역을 고정밀도로 검출할 수 있고, 해상도 또는 분해능의 고선명화에 의한 검사 효율의 저하를 방지할 수 있다.

이상의 형태에서는, 연산 처리부(60)가 도3의 스텝 S1을 실행함으로써 화상 생성 수단으로서 기능하고, 스텝 S2 내지 S5를 실행함으로써 결함 후보 추출 수단으로서 기능하고, 스텝 S6을 실행함으로써 결함 식별 수단으로서 기능하고, 스텝 S7 및 S8을 실행함으로써 결함 영역 식별 수단으로서 기능한다.

본 발명은 이상의 형태에 한정되지 않고, 다양한 형태로 실시할 수 있다. 예를 들어, 상기한 형태에서는 검사 헤드를 회전시키면서 축선 방향으로 송출하여 내주면을 검사광으로 주사하고 있으나, 검사 헤드의 회전 운동 및 직선 운동 중 적어도 한쪽을 생략하고, 이것 대신에 피검사물을 회전 운동 또는 직선 운동시킴으로써 피검사물의 표면을 주사하는 표면 검사 장치라도 본 발명은 적용 가능하다. 2차원 화상으로부터 결함에 대응하는 계조의 제1 화소와, 그것 이외의 제2 계조의 화소로 구별하기 위한 처리에서는, 화상을 2치화하여 구별하는 예로 한정되지 않고, 그레이 스케일 화상, 혹은 컬러 화상을 사용하여 결함에 대응하는 화소를 구별하는 것이라도 좋다. 결함 후보부를 추출하는 처리도 라벨링 처리에 한정되지 않고, 각종 화상 처리 수법을 사용해도 좋다.

상기한 형태에서는 소정 면적 이상의 결함 후보부의 개수를 사용하여 검사 영역 내의 결함 후보부의 밀집도를 판별했으나, 검사 영역의 면적에 점유하는 결함 후보부의 총 면적의 비율에 의해 밀집도를 판별해도 좋다. 혹은, 단독으로는 결함 으로서 식별되지 않는 미소한 결함 후보부의 하나로 주목하고, 그 주목한 결함 후보부와 이것에 인접하는 결함 후보부와의 거리를 참조하여 밀집도를 판별하는 등, 결함 후보부의 밀집도의 판별은 다양한 정보를 사용하여 이것을 실시할 수 있다.

다음에 본 발명의 표면 검사 장치의 다른 형태에 대해 설명한다. 본 형태의 표면 검사 장치의 구성은, 도1에서 설명한 구성과 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다. 본 형태는 상술한 형태와 연산 처리부(60)에서의 처리가 다르다. 이하에 설명한다. 화상 생성 수단으로서의 연산 처리부(60)는, 기억부(65)가 기억하는 반사광 신호를 이용하여 도10에 도시한 피검사물(300)의 내주면(300a)을 평면적으로 전개한 2차원 화상을 생성한다. 즉, 연산 처리부(60)는, 도10에 도시한 바와 같이 피검사물(300)의 둘레 방향을 따라 x축을, 축선 방향을 따라 y축을 각각 설정하고, 내주면(300a)을 x축-y축으로 이루어지는 직교 2축 좌표계로 정의되는 평면상에 전개한 2차원 화상을 생성한다. 2차원 화상은 예를 들어 8 비트의 그레이 스케일 화상이다. x축 방향이 2차원 화상(400)상의 둘레 상당 방향이고, y축 방향이 2차원 화상(400)상의 축선 상당 방향이다.

도10의 피검사물(300)의 내주면(300a)에는, 표면(300b)보다도 반사율이 낮은 영역으로서, 공동 등의 결함(301, 302)과, 가공부로서의 가공 구멍(303a, 303b, 303c, 304)이 존재하고 있다. 표면(300b)은 결함이 없는 절삭 가공면이다. 가공 구멍(303a 내지 303c)은 동일 형상 동일 크기이고, 또한 y축 방향에 관해 그들 가공 구멍(303a 내지 303c)의 위치도 서로 동등하다. 이하에서는, 가공 구멍(303a 내지 303c)을 구별할 필요가 없을 때에는 가공 구멍(303)이라 표기한다. 가공 구 멍(304)은 가공 구멍(303)과 형상 및 크기가 다르고, 또한 y축 방향에 관해서도 가공 구멍(303)으로부터 어긋나 있다.

도10의 내주면(300a)에 대응하여 연산 처리부(60)가 생성하는 2차원 화상의 일례를 도11에 도시한다. 2차원 화상(400)은 다수의 화소(400a)를 x축 방향 및 y축 방향으로 나열하여 구성된다. 1개의 화소(400a)가 내주면(300a)상에서 점유하는 크기는 적당해도 좋으나, 일례로서 일 화소(400a)의 x축 방향의 폭은 내주면(300a)상에서 150 ㎛에 상당하고, y축 방향의 폭은 내주면(300a)상에서 50 ㎛에 상당한다. 2차원 화상(400)상에는, 결함(301, 302)에 대응하는 결함 이미지(401, 402), 및 가공 구멍(303a 내지 303c, 304)에 대응하는 가공 구멍 이미지[403a 내지 403c(참조 부호 403으로 대표하는 일이 있음), 404]가 출현한다. 그들 이미지의 농도값은, 내주면(300a)의 표면(300b)에 대응하는 배경 영역(405)보다도 어둡다(낮다). 즉, 본 형태에서는 반사광량이 클수록 2차원 화상(400) 내에 있어서의 화소(400a)의 농도값이 높아져, 결함 및 가공부는 암부로서 나타난다.

연산 처리부(60)는, 2차원 화상(400)을 소정의 알고리즘에 따라서 처리함으로써 피검사물(300)의 내주면(300a)에 결함이 존재하는지 여부를 판별하고, 그 판별 결과를 출력부(64)에 출력한다. 이 결함 검출은, 2차원 화상(400)의 암부에 주목하여 결함 이미지의 유무를 판별하는 것이다. 그런데, 도11의 2차원 화상(400)에서는, 가공 구멍 이미지(403, 404)도 결함 이미지(401, 402)와 마찬가지로 암부로서 출현하므로, 가령 피검사물(300)에 결함(301, 302)이 없었다고 해도, 가공 구멍 이미지(403, 404)가 결함이라고 판정되고, 피검사물(300)이 불량품이라고 잘못 판단될 우려가 있다. 이와 같은 오판정을 피하기 위해, 연산 처리부(60)는, 도13에 나타낸 결함 검출 처리를 실행함으로써, 가공 구멍(303, 304)과 같은 가공부가 결함 검출에 미치는 영향을 배제한다. 이 결함 검출 처리는, 피검사물(300)의 내주면(300a)에 존재하는 것을 미리 알고 있는 가공부의 이미지를 기준 화상으로서 준비하고, 그 기준 화상과 2차원 화상(400)상에 암부로서 출현하고 있는 이미지의 일치도를 기초로 하여 가공부의 이미지를 검출하고, 검출된 가공부의 이미지를 결함 판별의 대상으로부터 제외한 후, 결함의 유무를 판별하는 것이다.

도11의 2차원 화상(400)을 검사하는 경우, 가공 구멍 이미지(403)만을 추출한 기준 화상 및 가공 구멍 이미지(404)만을 추출한 기준 화상이 각각 준비된다. 단, 여기에서는, 가공 구멍 이미지(403) 또는 가공 구멍 이미지(404)를 포함하는 필요 최소한의 크기의 직사각형 영역(411, 412)을 2차원 화상(400)으로부터 추출한 상이 기준 화상으로서 준비되는 것으로 한다. 이하에서는, 기준 화상(411, 412)이라 표기하는 일이 있다. 가공 구멍(303a, 303b, 303c)은 동일 형상 동일 크기이기 때문에, 이들에 대응하는 기준 화상(411)은 공통, 즉 1매 준비하면 좋다. 기준 화상(411, 412)은, 피검사물(300)의 내주면(300a)을 실제로 촬영하여 얻어진 2차원 화상(400)으로부터 기준 화상(411, 412)으로서 사용하는 영역을 사용자가 지정함으로써 제작할 수 있다. 혹은, 피검사물(300)의 설계 데이터와 촬영 조건으로부터 가공 구멍(303, 304)의 이미지를 연산하여 기준 화상(411, 412)을 생성해도 좋다. 또한, 기준 화상(411, 412)은 2차원 화상(400)과 동일 계조의 그레이 스케일 화상으로서 제작된다.

기준 화상(411, 412)은 기억부(65)에 미리 기억된다. 도12는 그 기억부(65)에 기억된 기준 화상(411, 412)의 데이터 구조의 일례를 나타낸다. 기준 화상(411, 412)의 데이터는 각각의 기준 화상(411, 412)에 포함되는 화소의 농도값을 화소의 나열 순서에 따라서 기술한 수치 데이터이다. 그들 데이터는, 기준 화상(411, 412)에 대응하는 가공 구멍 이미지(403, 404)의 y축 방향의 대표 좌표(y1, y2) 및 그들 개수(N1, N2)와 대응된 상태에서 기억부(65)에 기억된다. 대표 좌표(y1, y2)로서는, 예를 들어 가공 구멍 이미지(403, 404)의 무게 중심점(또는 중심점)의 y좌표가 선택된다. y축 방향에 관한 좌표의 원점은, 일례로서 2차원 화상(400)의 상단(400c), 즉 도10에 있어서의 내주면(300a)의 축선 방향의 에지(300c)에 설정된다. 개수(N1, N2)는, 대표 좌표(y1, y2) 상의 각각에 동일 형상 동일 크기의 가공 구멍(303, 304)이 몇개 존재하고 있는지를 나타내는 값이다. 바꾸어 말하면, y좌표(y1, y2)로 나타내어지는 위치에, 기준 화상(411, 412)에 대응하는 가공 구멍 이미지(403, 404)의 각각이 존재해야 할 개수이다. 도11의 예에서는 개수 N1이 3, 개수 N2가 1이다.

다음에, 도13의 결함 검출 처리를 설명한다. 연산 처리부(60)는, 내주면(300a)의 주사가 종료되면, 신호 처리부(62)로부터 수취한 반사광 신호를 기초로 하여 내주면(300a)의 2차원 화상(400)을 생성한다. 그 2차원 화상(400)은 연산 처리부(60)의 RAM상에 가상적으로 생성되는 그레이 스케일 화상이다. 2차원 화상(400)의 생성 후, 연산 처리부(60)는 결함 검출 처리를 개시하고, 우선 스텝 S11에서 검사 대상의 y좌표에 관해 초기값을 설정한다. 이 경우, 기준 화상(411, 412)에 대응된 대표 좌표(y1, y2) 중, 가장 작은 y좌표(본 예에서는 y1)를 초기값으로서 설정하면 좋다.

다음의 스텝 S12에서, 연산 처리부(60)는, 가공 구멍의 검출수를 계수하기 위한 카운터의 값에 초기값 0을 설정한다. 계속되는 스텝 S13에서, 연산 처리부(60)는, 검사 대상의 y좌표에 대응되어 있는 기준 화상 데이터 및 개수를 기억부(65)로부터 취득한다. 예를 들어, 검사 대상 화소군의 y좌표가 y1인 경우, 연산 처리부(60)는, 기준 화상(411)의 데이터 및 가공 구멍(303a 내지 303c)의 개수 N1(= 3)을 취득한다.

계속되는 스텝 S14에 있어서, 연산 처리부(60)는, 기준 화상과 비교되어야 할 검사 대상 화상을 2차원 화상(400)으로부터 선택한다. 예를 들어, 도11의 2차원 화상(400)에 있어서, y좌표 y1이 검사 대상으로서 설정되어 있는 경우, 검사 대상 화상(420)은 그 y좌표 y1상의 기준 화상(411)과 동일 형상 동일 크기이고 또한 기준 화상(411)과 y축 방향의 위치가 일치하도록 선택된다. 검사 대상 화상(420)의 x축 방향의 위치는 스텝 S14가 실행될 때마다 소정 화소수씩 x축 방향으로 순차 변경된다. 예를 들어, y좌표 y1에 관해 최초로 스텝 S14가 실행되는 경우에는 검사 대상 화상(420)이 2차원 화상(400)의 좌단에 접하도록 선택되고, 스텝 S14가 실행될 때마다 검사 대상 화상(420)의 위치가 x축 방향 우측으로 순차 변경된다. 이 처리는, 2차원 화상(400)상에서 y좌표 y1을 중심으로 하여 y축 방향으로 기준 화상(411)과 동일 치수의 범위 내에 있어서, 2차원 화상(300)의 좌단으로부터 x축 방향으로 기준 화상(411)의 위치를 순차 변경하는 처리에 상당한다.

다음의 스텝 S15에서, 연산 처리부(60)는, 검사 대상 화상과 기준 화상의 일치도를 정규화 상관을 사용하여 연산한다. 정규화 상관에서는, 비교되어야 할 화상 사이에서 농도값이 동일한 경향, 즉 유사하면 플러스의 상관을 나타내고, 양자의 농도값이 반대인 경향, 즉 비유사이면 마이너스의 상관을 나타낸다. 정규화 상관의 상관식은, (A × 10000) ÷ √(B × C)로 나타내어진다. 여기서, A는 검사 대상 화상과 기준 화상의 상호 상관을 나타내고, A = N × Σ(I × T) - (ΣI) × (ΣT)로 부여된다. B는 검사 대상 화상의 자기 상관을 나타내고, B = N × Σ(I × I) - (ΣI) × (ΣI)로 부여된다. C는 기준 화상의 자기 상관을 나타내고, C = N × Σ(T × T) - (ΣT) × (ΣT)로 부여된다. 상관식 중, N은 기준 화상의 화소수, I는 검사 대상 화상의 각 화소의 농도값, T는 기준 화상의 각 화소의 농도값을 각각 나타낸다.

계속되는 스텝 S16에서, 연산 처리부(60)는, 스텝 S15에서 얻어진 정규화 상관값이 소정의 임계값을 초과했는지 여부를 판단한다. 여기서 사용되는 임계값에는, 정규화 상관값이 플러스의 상관을 나타낸다고 생각되는 값을 설정하면 좋다. 임계값을 초과하는 경우, 연산 처리부(60)는 다음의 스텝 S17로 진행하고, 검사 대상 화상으로서 추출되어 있는 영역을 마스크 영역으로서 식별하고, 그 마스크 영역에 포함되는 화소군의 2차원 화상(400)상의 위치를 기억한다. 다음의 스텝 S18에 있어서, 연산 처리부(60)는, 상술한 카운터의 값에 1을 가산하여 스텝 S19로 진행한다. 한편, 스텝 S16에서 정규화 상관값이 임계값을 초과하고 있지 않다고 판단된 경우, 연산 처리부(60)는 스텝 S17, S18을 스킵하여 스텝 S19로 진행한다.

다음의 스텝 S19에 있어서, 연산 처리부(60)는, 상술한 카운터의 값(가공 구멍의 검출수)이, 스텝 S13에서 취득한 가공 구멍의 개수(예를 들어 좌표 y1일 때 N1)에 일치하는지 여부를 판단한다. 카운터의 값이 가공 구멍의 개수에 일치하지 않는 경우, 연산 처리부(60)는 스텝 S14로 복귀되어, 다음의 검사 대상 화상(420)과 기준 화상의 일치도를 연산한다. 스텝 S19에서 카운터의 값이 가공 구멍의 개수에 일치하고 있는 경우, 연산 처리부(60)는 스텝 S20으로 진행한다.

스텝 S20에서, 연산 처리부(60)는, 기준 화상 데이터에 대응된 모든 y좌표에 대해 검사가 종료했는지 여부를 판단한다. 그리고, 아직 검사하고 있지 않은 y좌표가 있는 경우, 연산 처리부(60)는 스텝 S21에서 다음의 y좌표를 선택하여 스텝 S12로 복귀된다. 스텝 S20에서 모든 y좌표의 검사가 종료하고 있는 경우, 연산 처리부(60)는 다음의 스텝 S22로 진행한다.

스텝 S22에 있어서, 연산 처리부(60)는, 마스크 영역으로서 식별된 영역을 결함 판별의 대상으로부터 제외하면서 2차원 화상(400) 내에 결함 이미지가 존재하는지 여부를 판별한다. 일례로서, 연산 처리부(60)는, 2차원 화상(400)을, 결함 이미지(401, 402)가 암부, 배경 화상(405)이 명부로서 구분되는 임계값에 의해 2치화하고, 얻어진 2치 화상 내의 암부의 크기 등을 단서로서 결함의 유무를 판별한다. 2치화할 때에, 스텝 S17에서 마스크 영역으로서 식별된 화소의 농도값은 모두 배경 영역(405)과 동일한 농도값으로 변환된다. 이에 의해, 얻어진 2치 화상으로부터 가공 구멍 이미지라 간주된 화상이 소거된다. 따라서, 가공 구멍 이미지만이 내주면(300a)에 존재하고 있는 경우에, 가공 구멍 이미지가 결함으로서 잘못 판별 될 우려가 없어진다. 내주면(300a)의 전체면에 관해 결함 판별이 종료되면, 연산 처리부(60)는 도13의 결함 검출 처리를 종료한다.

이상의 처리에 따르면, 가공 구멍 이미지(403, 404)에 각각 대응하는 기준 화상(411, 412)을 미리 준비하고, 2차원 화상(400) 내에 있어서 기준 화상(411, 412)에 일치한다고 간주할 수 있는 영역을 가공 구멍 대상이라 추정하여 이것을 결함 판별의 대상으로부터 제외하고 있으므로, 가공 구멍의 영향으로 결함이 없는 우량품이 불량품이라 오판정될 우려가 없다. 또한, 형상 또는 크기가 다른 가공 구멍 이미지(403, 404)마다 각각의 기준 화상을 준비하고, 각 기준 화상을 가공 구멍 이미지의 위치(y좌표) 및 개수와 대응시켜 기억하고, 각 기준 화상을 대표하는 y좌표상을 기준으로 하는 한정된 범위 내에서 검사 대상 화상과 기준 화상의 일치도를 연산하고, 검사 대상 화상과 기준 화상이 일치하는 경우에 검사 대상 화상의 영역을 마스크 영역으로서 식별하고 있으므로, 2차원 화상(400)의 x축 방향[피검사물(300)의 둘레 방향에 상당함]에 관해 가공 구멍 이미지(403, 404)가 어떤 위치에 있어도 마스크 영역을 용이하고 또한 고속으로 특정할 수 있다. 이 점을 이하에 설명한다.

피검사물(300)의 축선 방향에 관해서는, 그 내주면(300a)의 에지(300c)에 대응하는 2차원 화상(400)의 에지(400c)를 기준으로 하면 가공 구멍 이미지(403, 404)가 존재하는 y좌표를 일의적으로 특정할 수 있다. 그러나, 가공 구멍 이미지(403, 404)의 x좌표는 피검사물(300)의 내주면(300a)의 주사 개시 위치와 가공 구멍(303, 304)의 위치의 관계에 따라서 변화되고, 2차원 화상(400)상에서 가공 구 멍 이미지(403, 404)의 x축 방향의 위치를 특정하기 위해 사용할 수 있는 명확한 기준이 없다. 이로 인해, 2차원 화상(400)의 전체에 존재하는 가공 구멍 이미지를 1매의 마스크 화상상에 유지하고, 그 마스크 화상을 2차원 화상(400)에 포개어 가공 구멍 이미지(403, 404)를 마스크하고자 해도, 가공 구멍 이미지(403, 404)의 위치가 바뀌면 마스킹 위치가 어긋나고, 가공 구멍 이미지(403, 404)가 결함으로서 검출된다. 이것을 방지하기 위해 마스크 화상의 위치를 x축 방향으로 변화시켜 가공 구멍 이미지(403, 404)에 맞추려고 해도, 내주면(300a)의 전체에 상당하는 사이즈의 마스크 화상은 데이터량이 크고, 위치 맞춤의 처리에 장시간을 필요로 한다.

이에 반해, 본 형태에서는, 형상 또는 크기의 적어도 어느 한쪽이 다른 가공 구멍 이미지(403, 404)마다 기준 화상(411, 412)을 나누어 준비하고 있으므로, 기준 화상(411, 412)의 사이즈가 작고 그 데이터량도 적다. 이로 인해, y좌표(y1, y2)상에서 기준 화상(411, 412)을 2차원 화상(400)에 대해 상대적으로 이동시켜도, 그 처리에 필요한 시간은 짧아 충분한다. 게다가, 기준 화상(411)과 검사 화상(420)을 비교해야 할 범위가 y좌표 y1을 중심으로 하여 y축 방향으로 기준 화상(411)과 동일 치수의 범위로 좁혀지고, 기준 화상(412)과 검사 화상(420)을 비교해야 할 범위가 y좌표 y2를 중심으로 하여 y축 방향으로 기준 화상(412)과 동일 치수의 범위로 좁혀지기 때문에, 기준 화상(411, 412)의 각각을 2차원 화상(400)의 전체면과 비교할 필요가 없다. 이에 의해, 결함 검사의 대상으로부터 제외해야 할 영역을 특정하기 위한 마스크 처리를 고속으로 실행할 수 있다.

또한, 본 형태에서는, 각 기준 화상(411, 412)에 대응하는 y좌표(y1, y2)상 에 존재해야 할 가공 구멍 이미지(403, 404)의 개수(N1, N2)를 미리 파악하고, 그 개수(N1, N2)에 상당하는 것만큼 마스크 영역이 식별된 경우, 동일한 y좌표상의 마스크 영역의 검출을 종료하고 있다(스텝 S19 → S20). 이로 인해, 가공 구멍 이미지(403, 404)와 동일한 y좌표상에, 가공 구멍 이미지와 유사한 결함 이미지가 존재해도 결함의 유무의 판별에 영향이 미치지 않는다. 예를 들어, 도10의 2차원 화상(400)에서는, y좌표 y1상에, 3개의 가공 구멍 이미지(403a 내지 403c)와, 1개의 결함 이미지(302)가 존재하고 있다. 기준 화상(311)과의 대비에 있어서 가령 결함 이미지(302)가 마스크 영역으로서 판별되었다고 해도, 어느 하나의 가공 구멍 이미지(403)가 마스크 영역으로서 판별되지 않고 남기 때문에, 스텝 S22의 결함 검출에서 그 가공 구멍 이미지(403)가 결함으로서 검출된다. 이에 의해, 결함의 존재하는 피검사물이 우량품으로서 오판정될 우려가 없어진다.

이상의 형태에서는, 기억부(65)가 기준 화상 유지 수단에 상당한다. 또한, 연산 처리부(60)가 도13의 처리를 실행함으로써 결함 판별 수단으로서 기능하고, 특히 도13 스텝 S14 내지 S19의 처리를 실행함으로써 제외 영역 특정 수단으로서 기능한다.

본 발명은 이상의 형태에 한정되지 않고, 다양한 형태로 실시할 수 있다. 예를 들어, 상기한 처리에서는, 마스크 영역과 식별된 횟수가 기준 화상과 대응된 가공 구멍의 개수에 일치한 시점에서 마스크 영역의 검출을 종료하고 있으나, 마스크 영역의 검출수가 가공 구멍의 개수에 일치한 이후에도 x축 방향을 따라 기준 화상과 검사 대상 화상의 일치도의 연산을 속행하고, 기준 화상에 대응하는 개수를 초과하여 가공 구멍 이미지가 검출된 경우에, 피검사물(300)에 결함이 존재한다고 판정해도 좋다. 더 진행하여, 기준 화상과 대응된 개수를 초과하는 마스크 영역이 존재하고 있는 경우, 정규화 상관값을 기초로 하여 상관도가 가장 낮은 것을 결함으로서 특정해도 좋다. 이와 같이, 기준 화상과 대응된 가공 구멍의 개수는, 마스크 영역의 식별을 위한 정보뿐만 아니라, 결함의 유무를 판별하기 위한 정보로서도 이용하는 것이 가능하다.

상기한 형태에서는, 기준 화상에 대응된 가공 구멍의 이미지의 위치로서 중심의 y좌표를 사용하고 있으나, 이에 한정하지 않고 적절한 위치를 가공 구멍의 이미지의 위치로서 정의해도 좋다.

피검사물의 표면의 2차원 화상을 취득하기 위한 수단은, 상기한 형태에 한정되지 않고 적절하게 변경 가능하다. 또한, 본 발명은 피검사물의 내주면을 검사하는 예에 한정되지 않고, 원통 형상의 외주면을 검사하는 경우라도 적용 가능하다. 또한, 가공부로서 가공 구멍이 마련된 피검사물의 검사에 한정되지 않고, 검사 대상으로 되는 원통 형상의 표면에 어떠한 가공된 부분을 본 발명에 따라서 결함 판별의 대상으로부터 제외해도 좋다. 가공의 개념도 피검사물의 소재에 대해 인위적으로 어떠한 변질을 부여하는 것을 널리 포함하고, 예를 들어 인쇄, 착색, 표면 개질 등의 각종 처리도 가공의 개념에 포함할 수 있다.

Claims

피검사물의 표면을 검사광으로 주사하여 상기 표면으로부터의 반사광을 수광하고, 그 반사광의 광량에 따른 신호를 출력하는 검출 수단과,

상기 검출 수단의 출력 신호를 기초로 하여 상기 피검사물의 표면의 2차원 화상을 생성하는 화상 생성 수단과,

상기 2차원 화상에 포함되는 화소를 상기 피검사물의 표면의 결함에 대응한 계조의 제1 화소군과 상기 결함에 대응하지 않는 계조의 제2 화소군으로 구별하고, 상기 제1 화소군을 상기 제2 화소군으로 둘러싸여진 범위마다 결함 후보부로서 추출하는 결함 후보 추출 수단과,

상기 결함 후보부 중, 소정의 크기 이상의 결함 후보부를 결함으로서 식별하는 결함 식별 수단과,

상기 2차원 화상을 소정의 검사 영역마다 검사하고, 상기 검사 영역 내에 있어서의 상기 소정의 크기에 못 미치는 결함 후보부의 밀집도가 소정 레벨 이상인 검사 영역을 결함 영역으로서 식별하는 결함 영역 식별 수단을 구비한 표면 검사 장치.
제1항에 있어서, 상기 결함 후보 추출 수단은, 상기 2차원 화상에 포함되는 제1 화소군을 라벨링 처리함으로써 상기 결함 후보부를 추출하는 표면 검사 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 결함 영역 식별 수단은, 상기 검사 영역 내에 있어서의 상기 소정의 크기에 못 미치는 결함 후보부의 면적 및 개수의 적어도 어느 한쪽을 기초로 하여 상기 밀집도를 판별하는 표면 검사 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 결함 영역 식별 수단은, 상기 검사 영역 내에 있어서의 상기 소정의 크기에 못 미치는 결함 후보부 중, 소정의 면적 이상의 결함 후보부의 개수가 소정값 이상일 때에 상기 밀집도가 상기 소정 레벨 이상이라고 판별하는 표면 검사 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 결함 영역으로서 식별된 검사 영역에 포함되는 결함 후보부의 군의 무게 중심 위치를, 당해 검사 영역 내에 있어서의 결함 후보부의 군을 대표하는 위치로서 연산하는 위치 연산 수단을 더 구비한 표면 검사 장치.
피검사물의 원통 형상의 표면을 평면적으로 전개한 2차원 화상을 취득하고, 상기 2차원 화상 내의 화소의 농도값을 기초로 하여 상기 표면에 있어서의 결함의 유무를 판별하는 표면 검사 장치에 있어서,

상기 표면에 존재하는 가공부에 대응하여 상기 2차원 화상상에 출현해야 할 가공부의 이미지를, 형상 또는 크기의 적어도 어느 한쪽이 다른 가공부마다 별개의 기준 화상으로서 유지하는 동시에, 상기 표면의 축선 방향에 상당하는 축선 상당 방향에 있어서의 상기 가공부의 이미지의 위치, 및 상기 표면의 둘레 방향에 상당하는 둘레 상당 방향에 관해 동일한 가공부의 이미지가 존재해야 할 개수를 상기 기준 화상과 대응시켜 유지하는 기준 화상 유지 수단과,

상기 기준 화상, 및 상기 기준 화상에 대응된 위치 및 개수를 기초로 하여, 상기 2차원 화상상에서 결함 판별의 대상으로부터 제외되어야 할 영역을 특정하고, 그 특정된 영역 밖에 있어서의 화소의 농도값을 기초로 하여 결함의 유무를 판별하는 결함 판별 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 표면 검사 장치.
제6항에 있어서, 상기 결함 판별 수단은, 상기 기준 화상에 대응된 위치를 참조하여 상기 기준 화상과 비교되어야 할 상기 2차원 화상상의 범위를 상기 축선 상당 방향에 관해 당해 2차원 화상의 일부의 범위로 좁히고, 상기 좁혀진 범위 내에서 상기 기준 화상과 상기 2차원 화상과의 화소의 농도값을 비교하고, 그 비교 결과를 기초로 하여, 상기 기준 화상에 대응된 개수와 동일 개수의 영역을 상기 결함 판별의 대상으로부터 제외되어야 할 영역으로서 특정하는 제외 영역 특정 수단을 구비하고 있는 표면 검사 장치.
제7항에 있어서, 상기 제외 영역 특정 수단은, 상기 좁혀진 범위 내에서 상기 2차원 화상에 대해 상기 기준 화상을 상기 둘레 상당 방향으로 상대적으로 위치를 순차 변경하면서 상기 기준 화상과 상기 2차원 화상상의 상기 기준 화상과 동일 형상 동일 크기의 검사 대상 화상의 일치도를 판별하고, 판별된 일치도가 소정의 임계값을 초과하는 경우에 상기 검사 대상 화상의 영역을 상기 결함 판별의 대상으로부터 제외되어야 할 영역으로서 특정하는 표면 검사 장치.
제8항에 있어서, 상기 일치도가 상기 기준 화상과 상기 검사 대상 화상과의 정규화 상관에 의해 연산되는 표면 검사 장치.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기준 화상은, 상기 2차원 화상으로부터 단일의 가공부의 이미지를 포함하는 필요 최소한의 직사각형 영역을 추출하여 얻어지는 화상에 상당하는 표면 검사 장치.