KR100998781B1 - 광학식 센서 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 검출하는 것이 필요하게 되는 이물의 치수가 작아진 경우라도, 확실하게 이물의 유무 등을 검출할 수 있는 광학식 센서 장치를 제공하기 위한 것으로서, 상기 목적을 달성하기 위한 해결 수단에 있어서, 광학식 센서 장치는, 유리 기판 등의 피검사물로서의 워크상에 검출광을 투광하는 투광기와, 이 검출광을 수광하는 수광기와, 이 수광기의 출력을 신호 처리하여 워크상의 이물의 유무를 판정하는 신호 처리 장치를 구비한다. 수광기의 CCD가 마련된 검출면(4A)에서는, CCD의 유효한 촬상 영역의 일부가 계측 영역(40)으로 되어 있다. 그리고, 계측 영역(40)은, 워크 윗면에 수직 방향으로 복수의 분할 영역(41 내지 44)으로 분할되고, 분할 영역(41 내지 44)마다 수광량이 계측됨에 의해, 이물의 유무가 판정된다.

광학식 센서 장치

Description

광학식 센서 장치{OPTICS SENSING DEVICE}

본 발명은, 검출 영역으로 향하여 투광하고, 그 검출 영역을 경유하여 수광되는 광을 수광함에 의해, 검출 영역중에 존재하는 이물 등의 검출을 행하는 광학식 센서 장치에 관한 것이다.

종래로부터, 광학식 센서 장치로서, 투광기로부터 검출 영역으로 평행광을 투광하고, 수광기에서 그 평행광을 수광한 때의, 수광기에 있어서 총수광량의 변화에 의거하여 이물의 유무를 검출하는 장치가 이용되고 있다.

이와 같은 장치의 한 예로서, 특허 문헌 1에서는, 투광기 및 수광기에 대해 이물을 상대적으로 이동시키고, 투광기로부터 발하여지는 평행광의 광로를 이물이 가로지름에 의해 생기는 수광기에서의 수광량의 변화의 유무에 의거하여, 이물의 유무를 검출하는 기술이 개시되어 있다.

이와 같은 장치에서는, 구체적으로는, 예를 들면 도 16에 도시되는 바와 같이, 투광기(300)로부터 투광된 폭(L0)의 레이저광이, 기판(500)상을 해당 기판에 대해 평행하게 전파되고, 수광기(400)에서 검출된다. 기판(500)은, 이물이 부착하고 있는지의 여부가 검사되는 검사 대상물이고, 석정반(石定盤)(510)에 지지되어 있다. 도 16에서는, 레이저광의 전파 방향이, 화살표(DZ)로 도시되어 있다. 기판(500)은, 석정반(510)과 함께, 투광기(300) 및 수광기(400)에 대해 상대적으로 이동된다. 이동 방향은, 화살표(DZ) 및 화살표(DY)(수직 방향)에 대해 수직한 방향이고, 지면(紙面)에 수직한 방향이다.

도 17에 도시되는 바와 같이, 기판(500)상에 이물(501)이 존재하면, 투광기(300)가 투광한 평행광은 이물(501)에 의해 그 일부가 차단된다. 이로 인해, 수광기(400)에서 검출되는 총수광량이 감소한다. 이와 같은 총수광량의 변화에 의거하여, 이물의 유무 등이 검출된다.

또한, 특허 문헌 2에서는, 수광기의 수광 영역을 이물이 상대적으로 이동하는 방향으로 분할하고, 분할된 각 영역의 수광량에 의거하여 기판상의 이물의 유무 등을 검출한 기술이 개시되어 있다.

구체적으로는, 도 18에 도시되는 바와 같이, 투광기(300)로부터 수광기(400)를 향하여 화살표(DZ)로 도시되는 방향으로 검출광(200)이 투광되고, 기판(500)이 투광기(300)와 수광기(400)에 대해 화살표(A)로 도시되는 바와 같이 수평 방향으로 상대적으로 이동되는 시스템에 있어서, 수광기(400)의 수광 영역이, 기판(500)의 이동 방향인 수평 방향으로 나열하도록 분할되어 있다.

도 19에, 투광기(300)측에서 본 수광기(400)에 있어서의 수광 영역의 배열 양태를 도시한다.

도 18에 도시되는 바와 같이, 수광기(400)의 수광면(401)에는 수광량의 검출 대상이 되는 수광 영역(402)이 마련되어 있고, 해당 수광 영역(402)은, 수평 방향 으로 나열한 복수의 분할 영역(402A 내지 402J)을 포함한다.

특허 문헌 2에서는, 분할 영역(402A 내지 402J)의 각각에 관해, 계측 주기마다의 평균 수광량이 산출되고, 소정 회수 전에 산출된 평균 수광량과 비교됨에 의해, 이물의 유무가 판단된다. 이와 같은 특허 문헌 2에 개시된 기술에서는, 분할 영역(402A 내지 402J)의 각각의 면적에 대해 이물(501)의 차폐 면적이 차지하는 비율이 큰 것으로 할 수 있고, 수광기에 있어서의 총수광량의 변화에 의거하여 이물의 유무를 검출하는 이물 검사 기술에 대해 검출 감도의 향상이 도모되어 있다.

특허 문헌 1 : 특개2002-1195호 공보

특허 문헌 2 : 특개2006-351441호 공보

또한, 상기한 바와 같은 광학식 센서 장치에 있어서, 검출 정밀도의 향상은 항상 절망적인 것이다. 특히, 부품의 소형화가 가속하는 근래에는, 보다 치수가 작은 이물이 불량의 원인이 되기 때문에 그 검출이 필요하게 되어 있다.

수광기에 있어서의 총수광량의 변화에 의거하여 이물의 유무를 검출하는 경우, 이물이 작아지면, 총수광량에 대한 수광량의 변화가 작아지고, 검출 감도가 부족된다.

수광기의 수광 영역을 이물의 상대적인 이동 방향으로 분할하고, 분할된각 영역의 수광량에 의거하여 기판상의 이물의 유무 등을 검출하는 경우, 이물이 작아지면 회절이 생기고, 그 회절광은 이물을 중심으로 하여 방사형상으로 광강도의 강약 분포 패턴(회절 패턴)이 생기게 되는데, 복수의 수광 영역이 이물의 상대적인 이동 방향으로 나열되어 있는 경우, 회절 패턴에 의해 생기는 수광량의 강약의 변화를 검출하기 위해서는, 각 수광 영역의 이동 방향의 폭을 회절 패턴의 주기보다도 작게 설정하고, 또한, 이동에 수반하는 시간 변화로서 수광량의 변화를 파악하기 위해 이동 속도에 따라 노광 시간을 단축할 필요가 있다. 이로 인해, 얻어지는 수광량이 제한되고, 고감도화에 한계가 있다.

본 발명은 이러한 실정을 감안하여 고안된 것으로, 그 목적은, 검출하는 것이 필요하게 되는 이물의 치수가 작아진 경우라도, 확실하게 이물의 유무 등을 검출할 수 있는 광학식 센서 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 어느 국면에 따른 광학식 센서 장치는, 평탄한 지지면상에 놓이는 평판형상 부재의 일단면측에 설치된 투광부로부터, 평판형상 부재의 윗면을 포함하는 윗면상의 공간에 검출광을 투광하고, 타단면측에 설치된 수광부에서 검출광을 수광함과 함께, 지지면에 대해 평행한 방향으로, 검출광과 평판형상 부재를 상대적으로 이동시킴에 의해 평판형상 부재에 부착한 이물을 검출하는 광학식 센서 장치로서, 참조치를 기억하는 기억부와, 처리부를 구비하고, 수광부는, 이물이 부착하지 않은 평판형상 부재가 지지면에 놓인 상태에서 지지면에 수직한 방향에 관해 검출광이 입사하는 범위로서, 지지면에 가장 가까운 측의 단부로부터 해당 지지면으로부터 떨어지는 방향을 향하여 배열된 복수의 수광 영역을 포함하고, 기억부는, 각 수광 영역에 대한 참조치를 기억하고, 처리부는, 상기 각 수광 영역에 관해 해당 수광 영역 전체에서 수광되는 수광량에 의거하여 생성된 각 수광 영역의 수광치와, 대응하는 참조치로부터 차분치(差分値)를 각각 산출하고, 어느 하나의 차분치가 판정 임계치를 초과하면 이물이 있다고 판단하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 수광부는, 소정의 계측 주기로 상기 각 수광 영역 각각에 입사하는 검출광을 반복 수광하고, 처리부는, 상기 계측 주기마다 반복하여 상기 차분치를 산출하고, 검출광과 평판형상 부재가 상대적으로 이동하는 방향에서의 검출광 및 각 수광 영역의 치수는, 계측 주기와 상대적인 이동의 이동 속도와의 곱에 의해 산출되는 치수보다도 긴 치수가 된다.

또한, 바람직하게는, 투광부와 수광부 사이의 소정의 검사 범위에 존재하는 적어도 소정의 크기의 이물을 검출하도록 되고, 각 수광 영역의 지지면에 수직한 방향의 치수는, 소정의 이물이 상기 검사 범위의 가장 수광부에 가까운측에 있는 때에, 해당 이물에 의해 생기는 회절광이 수광부에서 수광됨에 의한 생기는 회절 패턴의 회절 주기의 반분보다도 작은 치수가 된다.

바람직하게는, 기억부는, 이물이 부착하지 않은 평판형상 부재가 상기 지지면에 놓인 상태에서 각 수광 영역에서 수광되는 총수광량에 의거하여 생성된 각 수광 영역의 수광치를 참조치로서 기억한다.

또한, 바람직하게는, 화상을 표시하는 표시부를 또한 구비하고, 수광부는, 2차원으로 배열된 화소로 이루어지는 촬상 영역을 갖는 2차원 촬상 소자를 포함하고, 각 수광 영역은, 촬상 영역 내에, 각각 복수의 화소를 포함하도록 설정되고, 기억부는, 2차원 촬상 소자의 촬상 영역에 의해 미리 취득된 화상을 참조 화상으로서 또한 기억하고, 처리부는, 2차원 촬상 소자의 촬상 영역에 의해 취득되는 화상과 참조 화상과의 차분 화상, 및 설정된각 수광 영역을 해당 차분 화상에 화소 위치를 대응시켜서 겹쳐 표시부에 표시한다.

바람직하게는, 참조 화상은, 이물이 부착하지 않은 평판형상 부재가 지지면에 놓인 상태에서 취득한 화상이 된다.

또한, 바람직하게는, 2차원 촬상 소자의 촬상 영역 내의 각 수광 영역으로서 설정되는 복수의 화소 범위를 입력하는 입력부를 또한 구비하고, 처리부는, 입력부에서 입력된 복수의 화소 범위를, 각 수광 영역으로서 차분 화상에 화소 위치를 대응시켜 겹쳐서 표시부에 표시시킴과 함께, 입력된 복수의 화소 범위를 각 수광 영 역으로서 설정한다.

본 발명의 다른 국면에 따른 광학식 센서 장치는, 평탄한 지지면상에 놓이는 평판형상 부재의 일단면측에 설치된 투광부로부터, 평판형상 부재의 윗면을 포함하는 윗면상의 공간에 검출광을 투광하고, 타단면측에 설치된 수광부에서 검출광을 수광함과 함께, 지지면에 대해 평행한 방향으로, 검출광과 평판형상 부재를 상대적으로 이동시킴에 의해 평판형상 부재에 부착한 이물을 검출하는 광학식 센서 장치로서, 참조치를 기억하는 기억부와, 처리부를 구비하고, 수광부는, 이물이 부착하지 않은 평판형상 부재가 상기 지지면에 놓인 상태에서 지지면에 수직한 방향에 관해 검출광이 입사하는 범위로서, 지지면에 가장 가까운 측의 단부로부터 해당 지지면으로부터 떨어지는 방향을 향하여 배열된 복수의 수광 영역을 포함하고, 기억부는, 각 수광 영역에 대응하는 참조치를 기억하고, 처리부는, 각 수광 영역에 관해 해당 수광 영역 전체에서 수광되는 수광량에 의거하여 생성된 각 수광 영역의 수광치와, 대응하는 참조치로부터 비(比)를 각각 산출하고, 어느 하나의 비가 판정 임계치를 초과하면 이물이 있다고 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 이물의 검출 대상이 되는 평판형상 부재가 놓이는 지지면에 대해 평행한 방향으로, 검출광과 평판형상 부재가 상대적으로 이동되고, 지지면에 대해 수직한 방향으로 배열된 복수의 수광 영역마다 수광된 수광량에 의거하여 생성된 수광 신호를 참조 수광 신호와 각각 비교하고, 어느 하나의 비교 결과가 판정 임계치를 초과하면 이물이 있다고 판단된다.

이로써, 이물로서 검출하는 것이 희망된 물체의 치수가 작아짐에 의해 해당 물체에 의해 투광부로부터의 검출광의 수광량이 작아졌다고 하여도, 회절광을 이용하여 그 물체를 검출할 수 있다. 또한, 해당 물체의 치수가 큰 경우에는 검출광의 차폐에 의한 수광량의 변동으로부터 해당 물체를 검출할 수 있다.

이물 검출 때, 이물을 중심으로 하여 동심원적으로 생기는 회절 패턴이 수광 영역상을 이동하게 되는데, 지지면에 수직한 방향으로 배열된 복수의 수광 영역의 적어도 어느 하나가, 회절 패턴의 중심부의 통과를 피하여 배치되게 되고, 해당 수광 영역에서는 회절 패턴의 이동에 수반하는 수광량의 시간 변화가 비교적 완만하게 생기기 때문에, 노광 시간을 길게 설정할 수 있다. 또는, 수광 영역의 이동 방향의 폭을 길게 설정할 수 있다. 이로써, 미약한 회절광의 수광량을 많게 하여 이물의 검출 감도를 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 광학식 센서 장치의 한 실시의 형태에 관해, 도면을 참조하면서 설명한다.

또한, 동일한 구성 요소에는 각 도면에서 동일한 부호를 붙이고, 상세한 설명은 반복하지 않는다.

[제 1의 실시의 형태]

도 1은 본 발명에 관한 광학식 센서 장치의 전체 구성을 도시하는 블록도이고, 도 2는 이 광학식 센서 장치를 이물 검출에 적용한 경우의 투광기 및 수광기의 배치를 도시하는 구성도이다.

본 실시의 형태의 광학식 센서 장치(1)는, 유리 기판 등의 피검사물로서의 워크(50)상에 검출광(2)을 투광하는 투광기(3)와, 이 검출광(2)을 수광하는 수광기(4)와, 이 수광기(4)의 출력을 신호 처리하여 워크(50)상의 이물(51)의 유무를 판정하는 신호 처리 장치(6)를 구비하고 있고, 워크(50)에 대해, 투광기(3) 및 수광기(4)를, 도 2의 화살표(A)로 도시하는 바와 같이, 이동시키면서 워크(50)상에 존재하는 이물(51)을, 수광기(4)에 있어서의 수광량의 변화에 의거하여 검출하는 것이다. 또한, 이물(51)은, 워크(50)상에 존재하는 경우로 한하지 않고, 워크(50)의 아래에도 존재하고, 그 때문에 워크(50)의 표면이 솟아올라 차광한 경우에도 검출할 수 있는 것이다. 또한, 이물(51)의 유무의 검사가 종료된 유리 기판 등의 워크(50)는, 도시하지 않은 도포(塗布) 장치에 의해, 그 표면에 성막 재료가 도포된다.

투광기(3)는, 레이저 구동 회로(7)에 의해 구동되는 반도체 레이저(8)와, 이 반도체 레이저(8)로부터의 광을 평행광으로 하는 콜리메이트 렌즈(9)와, 개구(10A)를 갖는 슬릿(10)을 구비하고 있고, 워크(50)상에 검출광(2)을 투광한다.

한편, 수광기(4)는, 2차원의 촬상 소자인 CCD(charge-coupled device)(11)를 구비하고 있고, 신호 처리 장치(6)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, CCD(11)로부터 판독된 화소 신호를 샘플 홀드하는 샘플 홀드(S/H) 회로(12)와, 이 샘플 홀드 회로(12)의 출력을, A/D(analog/digital) 변환하는 A/D 변환기(13)와, A/D 변환된 화소 데이터를 기억하는 화상 메모리(14)와, 화상 메모리(14)의 화소 데이터에 의거하여, 후술하는 바와 같이 하여 이물의 유무를 판단하는 처리부 및 참조치 및 판정 임계치를 기억하는 기억부로서의 기능을 갖는 CPU(central processing unit)(15)와, 화상 메모리(14)의 화소 데이터에 의거하여, CCD(11)에 의해 촬상된 촬상 화상을 표시하는 액정 표시부(16)와, 입력부로서의 각종의 조작 키(17)를 구비하고 있다. 또한, 화상 메모리(14)는, 참조 화상을 기억하는 기억부로서의 기능도 갖는다.

도 3은, 수광기(4)의 CCD(11)가 설치된 면을 모식적으로 도시하는 도면이고, 수광기(4)를 투광기(3)측에서 본 도면에 상당한다.

도 3을 참조하면, 수광기(4)의 CCD(11)가 마련된 검출면(4A)에서는, CCD(11)의 촬상 영역의 일부가, 투광기(3)로부터의 투광을 수광한 계측 영역(40)이 되고, 이 계측 영역(40)은, 또한 워크(50)의 윗면에 대해 수직한 방향에 따라 복수의 분할 영역(분할 영역(41 내지 44))으로 분할되고, 각 분할 영역(41 내지 44)마다 수광량이 계측된다.

본 실시의 형태에서는, 투광기(3)의 슬릿(10)의 개구(10A)는, 투광기(3) 및 수광기(4)의 이동 방향(도 2의 화살표(A) 방향)으로 긴 직사각형, 예를 들면, 1㎜×5㎜의 직사각형으로 형성되어 있고, 투광기(3)로부터의 슬릿형상의 검출광(2)이 CCD(11)의 계측 영역(40)을 덮도록 투광된다.

도 4는, 도 1의 광학식 센서 장치(1)에 있어서, 워크(50)상에 존재하는 이물(51)과 수광기(4)와의 거리의 변화에 의거하여, 투광기(3)에 의한 투광의 CCD(11)에 있어서의 수광 상태의 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 도 4(D)에는, 도 2의 투광기(3)와 수광기(4)와 검출광(2)의 위치 관계가 모식적으로 도시되어 있다. 또한, 도 4(D)에서는, 워크(50)상의 이 물(51)의 위치로서, 이물(51A 내지 51C)의 3개소가 도시되어 있다.

그리고, 도 4(A)는, 이물(51A)의 위치에 이물이 존재할 때의 계측 영역(40)에서의 수광량을 도시한다. 또한, 도 4(B)는, 이물(51B)의 위치에 이물이 존재할 때의 계측 영역(40)에서의 수광량을 도시한다. 또한, 도 4(C)는, 이물(51C)의 위치에 이물이 존재할 때의 계측 영역(40)에서의 수광량을 도시한다. 또한, 도 4(A) 내지 도 4(C)에서는, 수광량은, 수직 방향의 위치마다 수광량을 수평 방향으로 평균한 평균치로 도시되어 있고, 수직 방향의 위치에 대응하는 분할 영역(41 내지 44)이 1점쇄선으로 도시되어 있다.

또한, 도 4(A) 내지 도 4(C)에서는, 파선은, 이물(51)(이물(51A 내지 51C))이 존재하지 않는 경우의 수광량을 나타내고 있다. 본 명세서에서는, 이와 같은 수광량을 적절히 「블랭크의 수광량」이라고 부른다.

또한, 도 4(A) 내지 도 4(C)에서는, 이물(51A 내지 51C)과 같은 수직 방향의 위치에 대응하는 분할 영역(44)에 대응하는 영역에 해칭이 그어져 있다.

슬릿(10A)으로부터 CCD(11)까지의 거리는 예를 들면 4.0m가 되고, 이물(51A)로부터 CCD(11)까지의 거리는 예를 들면 1.5m, 이물(51B)로부터 CCD(11)까지의 거리는 예를 들면 1.0m, 이물(51C)로부터 CCD(11)까지의 거리는 예를 들면 0.5m가 된다.

도 4(A) 내지 도 4(C)로부터 이해되는 바와 같이, 이물(51)의 위치가 이물(51A 내지 51C)의 어디에 위치하는지에 의해, 계측 영역(40)에서의 수광 양태는 변화하고 있다.

도 4(A)에서는, 계측 영역(40)의 수직 방향의 하단부터, 이물(51A)이 존재하는 수직 방향의 위치보다도 상당히 상방까지, 블랭크의 수광량에 대해 수광량이 낮아지고 있다.

도 4(B)에서도, 분할 영역(41)의 중단 정도까지, 블랭크의 수광량보다도 수광량이 낮아지고 있다.

도 4(C)에서는, 계측 영역(40)의 하단부터 블랭크의 수광량보다 수광량이 낮은 영역이 계속되고 있지만, 분할 영역(43)의 중단에서, 블랭크의 수광량으로 복귀하고 있다.

또한, 도 4(A) 내지 도 4(C)의 어느 쪽에서도, 계측 영역(40)의 하단부터의 상방으로의 수광량의 변화를 본 경우, 한번 수광량이 감소한 후, 상방으로 감에 따라 수광량은 상승하고, 블랭크의 수광량을 초과하고 있다. 도 4(C)에 관해서는, 재차 블랭크의 수광량을 하회한 후, 다시, 블랭크의 수광량을 넘고 있다.

계측 영역(40)의 하단부터 상방을 향하여 수광량이 이와 같이 변화하는 것은, 이물에 의해 투광기(3)로부터의 투광이 회절되고 있기 때문이라고 생각된다.

그리고, 도 4(A) 내지 도 4(C)에 도시되는 바와 같이 이물(51)의 수광기(4)(CCD(11))와의 거리에 따라 계측 영역(40) 전체의 수광량이 변화하기 때문에, 계측 영역(40) 전체의 수광 영역의 수광량에 의거하여 이물(51)의 유무를 검출하려고 하면, 이물(51)이 수광기(4)에 가까운 위치에 존재하는 경우에는, 그 존재를 검출하기 어렵다고 생각된다. 이것을 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5에, 이물(51)과 CCD(11)의 거리가 변화한 때의 계측 영역(40)의 총수광 량(도 5중의 「○」)을 도시한다. 또한, 도 5에서는, 참고로서, 이물(51)이 존재하지 않는 때의 계측 영역(40)의 총수광량(도 5중의 「●」)이 도시되어 있다.

도 5로부터 이해되는 바와 같이, 이물(51)이 CCD(11)에 가까운 위치에 존재함에 따라, 계측 영역(40)에서의 총수광량은, 이물(51)이 존재하지 않는 때의 수광량에 근접하고 있다. 즉, 이물(51)이 CCD(11)에 가까운 위치에 존재함에 따라, 존재하지 않는 때와의 총수광량의 차가 작아지고, 총수광량에 의거하여 이물(51)의 존재를 검출하는 것이 어려워지고 있다. 이것은, 이물(51)이 CCD(11)에 가까운 위치에 존재함에 따라, 계측 영역(40)에서, 이물(51)에 의한 회절광을 많이 수광하고 있는 것에 기인한다고 생각된다.

또한, 도 4(A) 내지 도 4(C)에 해칭을 그어서 도시한 바와 같이, 계측 영역(40)의 일부인 수광 영역(44)의 수광량만에 의해, 이물(51)의 유무를 판단하는 것도 가능하다고 생각된다. 그러나, 이와 같이 이물(51)의 유무를 판단하면, 이물(51)이 수광기(4)에 먼 위치에 존재하는 경우에는, 그 존재를 검출하기 어렵다고 생각된다. 이것을 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6에, 이물(51)과 CCD(11)의 거리가 변화한 때의 분할 영역(44)의 총수광량(도 6중의 「○」)을 도시한다. 또한, 도 6에서는, 참고로서, 이물(51)이 존재하지 않는 때의 분할 영역(44)의 총수광량(도 6중의 「●」)이 도시되어 있다.

도 6으로부터 이해되는 바와 같이, 이물(51)이 CCD(11)에 먼 위치에 존재함에 따라, 분할 영역(44)에서의 총수광량은, 이물(51)이 존재하지 않는 때의 수광량에 근접하고 있다. 즉, 이물(51)이 CCD(11)에 먼 위치에 존재함에 따라, 존재하지 않는 때와의 총수광량의 차가 작아지고, 총수광량에 의거하여 이물(51)의 존재를 검출하는 것이 어려워지고 있다.

본 실시의 형태에서는, 분할 영역(41 내지 44)의 각각에 관해, 이물(51)이 존재할 때와 하지 않을 때의 평균 농도의 차분치를 산출한다. 산출되는 차분치의 한 예를 도 7에 도시한다.

도 7에서는, 횡축에, 분할 영역(41 내지 44)의 각각이, 분할 영역(N)(N=1 내지 4)으로서 도시되어 있다. 또한, 본 실시의 형태에서는, 이물이 존재할 때의 평균 농도가 1점쇄선으로 이어진 「●」(금회의 화상)으로 도시되고, 이물이 존재하지 않는 때의 평균 농도가 파선으로 이어진 「●」(T회 전의 화상)으로 도시되고, 그리고, 이물이 존재할 때와 하지 않을 때의 차분치가 실선으로 도시된 「●」(평균 농도 차)로 도시되어 있다. 도 7중의 「T회 전」에 관해서는, 후술한다.

그리고, 도 7에 도시된 바와 같은, 분할 영역(41 내지 44)에 관한 차분치의 어느 하나에서, 미리 정해진 임계치(도 7중의 P1)를 넘는지의 여부를 판단함에 의해, 이물이 워크(50)상에 존재하는지의 여부가 판단된다. 또한, 임계치는, 예를 들면, 각 분할 영역(41 내지 44)의 각각의 평균 농도의 검출에 관한 노이즈의 값에 소정의 여유치를 가한 것(노이즈의 값의 2배 정도의 값)이 된다. 도 7에 도시된 예에서는, 분할 영역(43)(N=3)의 수광량(M1)이 임계치를 넘고 있다. 이로써, 이와 같은 수광량이 계측된 시점에서, 계측 영역(40)에 대향하는 워크(50)상(또는 워크(50)의 아래)에는 이물(51)이 존재하고 있다고 판단된다.

본 실시의 형태에서는, CCD(11)의 계측 가능한 면적중의 일부를 계측 영 역(40)으로 되어 있다. 계측 영역(40)의 사이즈는, 예를 들면 세로1.0㎜×가로3.0㎜로 하고 있다. 따라서 분할 영역(41 내지 44)은, 세로0.25㎜×가로3.0㎜가 된다.

또한, 이물(51)은, 그 사이즈가, 예를 들면, 직경 100㎛정도 이상이다.

또한, 분할 영역(41 내지 44)의 수직 방향(종방향)의 치수는, 이물(51)로서 검출하는 것이 의도되는 물체의 수직 방향의 치수 이상이 되는 것이 바람직하다. 이로써, 분할 영역(41 내지 44)의 수직 방향의 중심 사이의 거리도, 그것에 맞추어서 이물(51)로서 검출하는 것이 의도되는 물체의 수직 방향의 치수 이상이 되는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시의 형태에서는, 분할 영역(41 내지 44)의 면적은, 0.75㎟인데, 그 면적이 1㎟ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 실시의 형태에서는, CCD(11)는, 3.2㎜×3.46㎜인데, 투광기(3)와 수광기(4)와의 광축 맞춤을 고려하면, 2㎜×2㎜ 이상인 것이 바람직하다.

그리고, 본 실시의 형태에서는, 상대 이동하는 이물(51)이, 분할 영역(41 내지 44)을 통과하는 동안에, CCD(11)의 분할 영역(41 내지 44))을 구성하는 화소 신호의 받아들임을 적어도 1회 행할 수 있도록 설정하는 것이 가능하게 된다.

본 실시의 형태에서는, 계측 영역(40)의 이동 방향에 따른 폭을, 예를 들면, 3㎜, 최대의 이동 속도를, 예를 들면, 400㎜/s로 하고 있고, 따라서 분할 영역(41 내지 44) 앞의 검출 영역을 이물(51)이 통과하는데 필요로 하는 시간은, 예를 들면, 7.5㎳가 되고, CCD(11)의 받아들임 주기 7.0㎳보다도 큰 것으로 되어, 이물(51)이 통과하는 동안에, 화상 신호의 받아들임을 행하는 것이 가능하게 된다.

본 실시의 형태에서는, 분할 영역(41 내지 44)의 수광량에 의거하여, 다음과 같이 하여, 이물(51)의 유무를 판정하도록 하고 있다.

즉, 도 1의 신호 처리 장치(6)의 CPU(15)에서는, CCD(11)의 받아들임 주기(7.0msec)마다, 분할 영역(41 내지 44)을 구성하는 복수의 화소의 수광 농도(이하, 단지 농도라고 한다)의 평균치(평균 농도)를, 분할 영역(41 내지 44)의 각 분할 영역마다 각각 산출한다.

다음에, 산출한 분할 영역(41 내지 44)마다의 평균 농도치와, 소정회(T회) 전에 각각 산출된 분할 영역(41 내지 44)마다의 평균 농도와의 차(평균 농도 차)의 절대치를, 분할 영역(41 내지 44)마다 각각 산출한다.

그리고, 산출된 분할 영역(41 내지 44)마다의 평균 농도 차의 절대치중의 최대치가, 미리 정한 임계치를 초과하였는지의 여부를 판정하고, 임계치를 초과한 때에, 이물이 있다고 판정하여 대응하는 판정 출력을 외부에 주는 것이고, 이 판정 출력에 의거하여, 이물의 존재를 알리거나, 워크(50)에 대한 처리를 정지시킨다는 적절한 조치를 취할 수 있다. 또한, 임계치란, 분할 영역(41 내지 44)의 각각에 관해, 해당 분할 영역을 구성하는 화소로부터의 신호의 노이즈 레벨에 소정의 여유치를 가한 것이고, 예를 들면, 노이즈 레벨의 2배 정도의 값이 된다.

여기서, 그 시점에서의 검출치에 의거하여 산출된 분할 영역(41 내지 44)마다의 평균 농도 차가 도 7의 「금회의 화상」에 상당하고, T회째 전의 평균 농도가 도 7의 「T회 전의 화상」에 상당하고, 그리고, 이들의 차의 절대치가 도 7의 「평균 농도 차」에 상당한다. 본 실시의 형태에서는, T회 전의 평균 농도치에 의해 참 조 수광 신호가 구성되어 있다.

이와 같이 금회의 평균 농도치와 소정회(T회) 전의 평균 농도와의 차를 이용하는 것은, 광량 변화가 공간 내에서 완만하게 생기고 있는 경우, 이동 속도와의 균형으로부터 이물에 의한 수광량의 변화가 명확하게 얻어지는 시점과의 비교를 행하기 위해서다. 따라서 이 소정회(T회)는, 상정되는 광량의 변화의 정도 등에 따라, 적절히 정해지는 것이 되고, 예를 들면, 수회 내지 수십회이고, 본 실시의 형태에서는, 예를 들면, 10회가 된다.

본 실시의 형태에 의한 이물의 유무의 판정 양태의 변형예로서는, 소정회 전의 평균 농도와의 차를 산출하는 일 없이, 금회의 평균 농도와 미리 정한 임계치(예를 들면 CPU(15) 내의 메모리에 기억)를 비교하여 이물의 유무를 판정하도록 하여도 좋다.

도 8은, 이상 설명한 이물 검출의 판정 처리의 플로우 차트이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 우선, 1 내지 n(n=4)의 복수의 분할 영역(41 내지 44)마다 평균 농도(D1(0) 내지 Dn(0))를 산출함과 함께, 산출한 평균 농도치를 CPU(15) 내의 메모리에 축적한다(스텝 n1). 그리고, 산출한 분할 영역마다의 평균 농도치와, 소정회(T회) 전에 산출한 분할 영역(41 내지 44)마다의 평균 농도(D1(T) 내지 Dn(T))와의 평균 농도 차의 절대치(|D1(T)-D1(0)| 내지 |Dn(T)-Dn(0)|)를 산출함과 함께, 소정회(T회) 전에 산출한 각 분할 영역(41 내지 44)마다의 평균 농도(D1(T) 내지 Dn(T))를 소거한다(스텝 n2).

다음에, 산출한 평균 농도 차의 절대치중의 최대치가, 미리 정한 임계치보다 도 큰지의 여부를 판단하고(스텝 n3), 크지 않은 때(최대치가 임계치 이하인 때)에는, 다음의 받아들임 계측 사이클까지 대기한다(스텝 n4). 한편, 상기 최대치가 임계치보다도 큰 때에는, 이물로서 판정 출력을 온 한다(스텝 n5).

다음에, 본 실시의 형태의 광학식 센서 장치(1)에 의한 이물 검출의 평가 실험에 관해 설명한다. 또한, 평가 실험은, 슬릿(10A)과 CCD(11) 사이의 평행광의 광축 방향에 대한 간격을 4000㎜로 하고, 이물(51)로서, 두께 0.1㎜의 3.5㎜ 사방의 유리 플레이트를 배치하여 행하여졌다.

도 9에, 평가 실험의 결과를 도시한다. 또한, 도 9에서, 실선으로 이어진 「●」는, 도 3에 도시한 바와 같이 계측 영역(40)을 수직 방향으로 분할하여 얻어지는 분할 영역(41 내지 44)중에서 평균 농도 차의 절대치(도 7 참조)가 가장 컸던 분할 영역에 관한 평균 농도 차를 도시하고 있다. 또한, 도 9에서, 「△」는, 비교로서, 계측 영역(40)을 수평 방향으로 4개로 분할하여 얻어지는 분할 영역에 관한 중의 평균 농도 차의 절대치가 가장 컸던 분할 영역에 관한 평균 농도 차를 도시하고 있다. 이하, 적절히, 「●」로 표시된 실험 결과에 관해서는 종분할인 경우의 데이터라고 부르고, 「△」로 표시된 실험 결과에 관해서는 횡분할인 경우의 데이터라고 부른다.

또한, 도 9는, 이물(51)의 더미로서 상기 유리 플레이트를 배치하여 얻어진 데이터를 도시하고 있다. 그리고, 도 9중, 횡축은, 투광기(3)(슬릿(10A))로부터 유리 플레이트(이물(51))를 배치한 위치까지의, 광축 방향의 거리가 나타나 있다. 구체적으로는, 도 9에서는, 해당 거리가, 200㎜, 500㎜, 1000㎜, 1500㎜, 2000㎜, 2500㎜, 3000㎜, 3500㎜, 3800㎜의 각각에 대한 데이터가 도시되어 있다.

도 9로부터 이해되는 바와 같이, 횡분할인 경우의 데이터에서는, 상기 거리가 2500㎜를 넘은 부근에서, 워크(50)상에 이물(51)이 배치되어 있음에도 불구하고, 평균 농도 차가 임계치(P4 : 상기 P1과 마찬가지로, 노이즈 레벨 등에 의거하여 결정된다)를 넘지 않는다. 한편, 종분할인 경우의 데이터에서는, 도 9의 측정 결과에 있어서, 어느 거리에서도, 평균 농도 차가 임계치를 넘고 있다. 즉, 종래와 같이 수평 방향만으로 계측 영역(40)이 분할된 경우에는, 이물(51)이 투광기(3)로부터 먼 위치에 존재하고 있는 경우에는 그 존재를 검출할 수 없는 사태가 상정되지만, 본 실시의 형태에 따르면, 이물(51)이 투광기(3)와 수광기(4)의 사이의 광로상의 어느 위치에 배치되어 있어도, 해당 이물(51)의 존재를 검출할 수 있다.

또한, 이상 설명한 본 실시의 형태에서는, 상기한 각 분할 영역(41 내지 44)의, 상기한 바와 같은 워크(50) 윗면에 수직한 방향의 길이는, 상기 소정의 이물이 상기 검사 범위의 가장 상기 수광부에 가까운측에 있는 때에, 해당 이물에 의해 발생하는 회절광이 상기 수광부에서 수광됨에 의해 생기는 회절 패턴의 회절 주기보다도 작게 되는 것이 바람직하다. 또한, 도 4(C)로부터 알 수 있는 바와 같이, 각 분할 영역(41 내지 44)의 워크(50) 윗면에 수직한 방향의 길이는, 상기 회절 패턴의 회절 주기의 반분보다도 더욱 작게 되는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시의 형태에 있어서, 계측 영역(40)의, 워크(90) 윗면에 수직한 방향의 범위는, 상기 이물이 존재하지 않는 때에 상기 투광부로부터 투광되어 상기 수광부에서 수광되는 광이 존재하는 범위이다.

또한, 본 실시의 형태에서는, 도 4 등으로부터 이해되는 바와 같이, 투광기(3)는, 그 투광이, 워크(50)상에 이물이 존재하지 않는 상태에서 워크(50)에 의해 일부가 차광되도록 설치된 것이 바람직하다. 또한, 수광기(4)는, 투광기(3)로부터 투광된 광이 워크(50)에 의해 차광된 에지를 포함하여 수광 하도록 설치되어 있다. 그리고, 도 3 및 도 4로부터 이해되는 바와 같이, 계측 영역(40)이나 분할 영역(41 내지 44)은, 예를 들면, 워크(50) 윗면에 수직한 방향에 관해, 수광기(4)에 의해 수광되는 광중의 에지의 위치를 기점으로 하여, 투광기(3)로부터의 광이 수광된 측에 나열된다.

[제 2의 실시의 형태]

본 발명의 광학식 센서 장치의 제 2의 실시의 형태의 전체 구성은, 대강, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 제 1의 실시의 형태와 같은 것으로 할 수 있기 때문에, 중복된 설명은 반복하지 않는다.

또한, 본 실시의 형태의 광학식 센서 장치(1)에서는, 계측 영역(40)은, 도 10에 제 1 분할 영역 내지 제 6 분할 영역으로서 도시되는 바와 같이, 워크(50) 윗면에 대해 수직한 방향뿐만 아니라, 해당 윗면에 대해 수평 방향으로도 분할된다.

그리고, 본 실시의 형태의 광학식 센서 장치(1)에서는, 제 1 분할 영역 내지 제 6 분할 영역의 각각에 관해, 도 11에 도시되는 바와 같이, 금회의 화상 및 T회 전의 화상에 의거하여, 평균 농도 차가 산출되고, 그리고, 해당 평균 농도 차가 임계치(P2 : 상기 P1과 마찬가지로, 노이즈 레벨 등에 의거하여 결정된다)를 넘은 것이 있는지의 여부에 의해, 워크(50)상에 이물(51)이 존재하는지의 여부가 판단된 다.

또한, 본 실시의 형태에서는, 또한, T회 전의 화상과의 차분이 아니라, 제 1 분할 영역 내지 제 6 분할 영역중에서 서로 상하 방향으로 인접하는(수직 방향으로 인접하는) 분할 영역에서의 검출 농도의 차분에 의거하여, 이물(51)의 유무의 판단을 할 수도 있다. 이와 같은 판단에 이용한 데이터를, 도 12에 도시한다.

도 12를 참조하면, 도 11에서 「금회의 화상」으로서 도시한, 제 1 분할 영역부터 제 6 분할 영역중의, 서로 수직 방향으로 인접하는 제 1 분할 영역과 제 2 분할 영역에 관한 평균 농도 차의 차분이, 제 N 분할 영역이 「(2-1)」인 때의 데이터로서 도시되어 있다. 또한, 도 12에서는, 서로 수직 방향으로 인접하는 제 3 분할 영역과 제 4 분할 영역에 관한 평균 농도 차의 차분이, 제 N 분할 영역이 「(4-3)」인 때의 데이터로서 도시되어 있다. 또한, 도 12에서는, 서로 수직 방향으로 인접하는 제 5 분할 영역과 제 6 분할 영역에 관한 평균 농도 차의 차분이, 제 N 분할 영역이 「(6-5)」인 때의 데이터로서 도시되어 있다.

또한, 도 12에서는, 참고로서, T회 전에 측정된 제 1 분할 영역 내지 제 6 분할 영역의 각각에서의 평균 농도 차에 관한, 제 1 분할 영역과 제 2 분할 영역의 차분과, 제 3 분할 영역과 제 4 분할 영역의 차분과, 제 5 분할 영역과 제 6 분할 영역의 차분이, 파선으로 이어져서 도시되어 있다.

도 12로부터 이해되는 바와 같이, 실선으로 이어진, 이물(51)이 존재할 때의 데이터에 관해서는 임계치(P3 : 상기 P1과 마찬가지로, 노이즈 레벨 등에 의거하여 결정된다)를 넘는 것도 포함하지만, 파선으로 이어진, 이물(51)이 존재하지 않는 경우의 데이터에는, 임계치를 넘는 데이터는 포함되지 않는다. 이로써, 이와 같은 수직 방향으로 인접하는 분할 영역 사이의 차분을 산출하고, 해당 차분이 임계치를 넘는 것을 포함하는지의 여부에 의해서도, 워크(50)상의 이물(51)의 유무를 판단할 수 있다.

이와 같이 수직 방향으로 인접하는 분할 영역 사이에서의 차분을 산출함에 의해, 인접하는 한쪽의 분할 영역에서는 이물(51)에 의해 차폐된 광의 영향이 검출되고, 다른쪽의 분할 영역에서는 해당 이물(51)에 의한 회절광의 영향이 검출된 경우, 특히 큰 차분치를 얻을 수 있다고 생각되고, 치수가 작은 이물(51)의 유무의 검출에는 유효하다고 생각된다.

또한, 도 10에 도시되는 바와 같이, 분할 영역을 평행 방향에도 분할할 때에는, 이물(51)이, 투광기(3) 및 수광기(4)의 상대적인 이동(도 2의 화살표(A) 방향)에 의해, 각 분할 영역을 통과하는 동안에, 각 분할 영역을 구성한 CCD(11)에 의한 화소 신호의 받아들임이 적어도 1회 행하여지도록, 이동 속도를 설정하는 것이 필요하게 된다.

[기타의 변형예 등에 관해]

1) 분할 영역의 배열

이상 설명한 각 실시의 형태에서는, 계측 영역(40)이, 수직한 방향으로 분할되어 분할 영역이 정의되었다. 또한, 분할 영역은, 적어도 워크(50)의 윗면에 대해 각 분할 영역의 수직한 방향의 위치를 다르게 하여 배치되어 있으면, 반드시 워크(50)의 윗면에 수직한 방향으로 직선형상으로 정렬하여 있을 필요는 없고, 도 13 에 도시되는 바와 같이, 분할 영역(41X 내지 45X)으로서 도시하는 바와 같이, 수평 방향에서 어긋남이 생겨 있어도 좋다.

2) 풍방(風防)의 설치

또한, 이상 설명한 각 실시의 형태에서는, 검출 대상물이 되는 워크(50)의 상방에, 도 14(A) 및 도 14(B)에 도시되는 바와 같이, 실내의 공기의 흐름이 검출 영역을 가로지르는 것을 회피하는 등의 이유 때문에, 풍방(511)이 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 도 14(B)는, 투광기(3)측에서 수광기(4)측을 본 경우의 도면에 상당한다. 풍방(511)의 설치 위치는, 도 13에 도시되는 바와 같이, 예를 들면 석정반(510)으로부터 높이 5㎜ 정도의 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

3) 차분 화상의 표시

광학식 센서 장치(1)에서는, CPU(15)는, CCD(11)의 계측 영역 전역(全域)에서 얻어진 각 화소에 관해, 이물(51)이 존재할 때와 존재하지 않는 때의 농도 차를, 액정 표시부(16)에 표시시켜도 좋다. 이와 같은 경우에 표시되는 화면의 한 예를 도 15에 도시한다.

도 15을 참조하면, 화면(700)에는, 해당 농도 차를 나타내는 화상이 표시란(710)에 표시되어 있다.

구체적으로는, 표시란(711)에서, CCD(11)의 계측 영역 전역에 관한 농도 차가, 컬러 화상(도면에서는 모노클로)으로 도시되어 있다. 또한, 표시란(711)에서의 표시색은, 표시란(740)에 도시된 표시색과 농도 차의 대응 관계에 의거하여 표시되 어 있다.

즉, CPU(15)는, CCD(11)의 계측 영역 전역의 전(全) 화소에 관해, 이물(51)이 존재할 때와 하지 않는 때의 한쪽이 계측된 시점에서, 수광 농도를 기억하고, 또한, 다른쪽이 계측된 시점에서, 수광 농도를 기억하고, 그리고, 화소마다 차분을 산출하고, 그리고, 얻어진 차분치를, 표시란(740)에 표시된 대응 관계에 의거하여 컬러의 화소로 변환하여, 표시란(711)에 표시시키고 있다.

표시란(711)에는, 단면(斷面) 지시선(712, 714)이 표시되어 있다.

단면 지시선(712)은, 수평 방향의 단면 위치를 지시하기 위해 표시되고, 단면 지시선(714)은, 수직 방향의 단면 위치를 지시하기 위해 표시된다. 그리고, 화면(700)에서는, 단면 지시선(712)에 의해 지시된 단면에 관한 차분치의 분포가, 농도 분포 표시란(713)에 표시되어 있다. 또한, 단면 지시선(714)에 의해 지시된 단면에 관한 차분치의 분포가, 농도 분포 표시란(715)에 표시되어 있다.

또한, 표시란(711)에서는, 계측 영역(40)에 대응하는 테두리(710A)가 표시되어 있다. 테두리(710A)의 표시 위치는, CCD(11)의 계측 영역 내의 어디에 계측 영역(40)을 설정하는지를 나타내고 있게 된다.

테두리(710A)의 표시란(711)에서의 표시 위치는, 유저에 의해 조작 키(17) 등을 적절히 조작됨에 의해, 변경할 수 있다. 또한, CPU(15)는, 해당 표시 위치에 대응하도록, 계측 영역(40)으로서 수광 농도를 취득하는 영역을 변경한다.

또한, CPU(15)는, 이물(51)이 존재하지 않는 때의 CCD(11)의 촬상 화상을, 유저에 의한 조작 키(17)에 대한 조작에 의거하여, 화상 메모리(14)에 기억시킴과 함께 표시란(720)에 표시시키고, 또한, 이물(51)이 존재할 때의 CCD(11)의 촬상 화상을, 유저에 의한 조작 키(17)에 대한 조작에 의거하여, 화상 메모리(14)에 기억시킴과 함께 표시란(730)에 표시시킬 수 있다.

4) 비(比)에 의거한 이물의 존재의 판단

이상 설명한 각 실시의 형태에서는, 각 분할 영역에 관해 이물이 존재할 때의 평균 농도(수광치)와 이물이 존재하지 않는 때의 평균 농도(참조치)의 차분치를 산출하여 임계치를 넘는지의 여부에 의해 이물의 존재를 판단하고 있지만, 이에 대신하여, 수광치와 참조치와의 비를 산출하고, 그 비가 임계치를 넘는지의 여부에 의해 이물의 존재를 판단하도록 하여도 좋다. 또한, 차분 화상을 표시하는 것에 대신하여, 이물이 존재할 때의 화상과 이물이 존재하지 않는 때의 화상의 대응하는 각 화소에 관해 농도의 비를 산출한 비(比)화상을 표시하여도 좋다.

5) 광학식 센서 장치의 용도

또한, 이상 설명한 각 실시의 형태에서는, 광학식 센서 장치가, 유리 기판상의 이물의 검출에 적용된 예가 설명되었지만, 본 발명의 광학식 센서 장치가 적용되는 양태는 이것으로 한정되지 않고, 필름, 금속, 종이 등의 시트형상의 검사 대상에 관한 이물 검출에 적용할 수도 있다고 생각된다. 또한, 이물 검출로 한하지 않고, 다른 물체, 예를 들면, 실(絲)의 보푸라기(毛羽)의 검출 등에 적용할 수도 있다고 생각된다.

금회 개시된 각 실시의 형태는 모든 점에서 예시이고 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 특허청구의 범 위에 의해 나타나고, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다. 또한, 각 실시의 형태에 개시된 기술은, 변형예도 포함하여, 가능한 한 조합되어 적용되는 것이 의도된다.

도 1은 본 발명의 한 실시의 형태인 광학식 센서 장치의 전체 구성을 도시하는 블록도.

도 2는 도 1의 광학식 센서 장치를 이물 검출에 적용한 경우의 투광기 및 수광기의 배치를 도시하는 구성도.

도 3은 도 1의 수광기의, CCD가 설치된 면을 모식적으로 도시하는 도면.

도 4는 도 1의 광학식 센서 장치에 있어서, 워크상에 존재하는 이물과 CCD와의 거리의 변화에 의거하여, 투광기에 의한 투광의 CCD에서의 수광 상태의 변화를 설명하기 위한 도면.

도 5는 도 1의 광학식 센서 장치에서 이물과 CCD의 거리가 변화한 때의 계측 영역의 총수광량의 한 예를 도시하는 도면.

도 6은 도 1의 광학식 센서 장치에서 이물과 CCD의 거리가 변화한 때의, 계측 영역의 가장 아래에 위치하는 분할 영역의 총수광량의 한 예를 도시하는 도면.

도 7은 도 1의 광학식 센서 장치에서의 분할 영역의 각각에 관한, 이물이 존재할 때라고 하지 않는 때의 총수광량의 차분치를 도시하는 도면.

도 8은 도 1의 광학식 센서 장치에서 실행되는 이물 검출의 판정 처리의 플로우 차트.

도 9는 도 1의 광학식 센서 장치에서의 평가 실험의 결과를 도시하는 도면.

도 10은 본 발명의 광학식 센서 장치의 제 2의 실시의 형태에서의 계측 영역의 분할 양태를 모식적으로 도시하는 도면.

도 11은 도 10에 도시된 분할 영역의 각각에 관한, 이물이 존재할 때와 하지 않는 때의 평균 농도의 차분치를 도시하는 도면.

도 12는 도 10에 도시된 분할 영역에 관한, 이물이 존재할 때의 수직 방향으로 인접하는 분할 영역의 평균 농도의 차분치를 도시하는 도면.

도 13은 본 발명의 광학식 센서 장치의 제 1 및 제 2 실시의 형태에서의 분할 영역의 구성에 대한 변형예를 도시하는 도면.

도 14는 본 발명의 광학식 센서 장치의 제 1 및 제 2 실시의 형태에서의 전체 구성에 대한 변형예를 도시하는 도면.

도 15는 본 발명의 광학식 센서 장치에서 표시되는 화면의 한 예를 도시하는 도면.

도 16은 특허 문헌 1에 개시된 종래 기술에 의한 이물 검출을 설명하기 위한 도면.

도 17은 특허 문헌 1에 개시된 종래 기술에 의한 이물 검출을 설명하기 위한 도면.

도 18은 특허 문헌 2에 개시된 종래 기술에 의한 이물 검출을 설명하기 위한 도면.

도 19는 특허 문헌 2에 개시된 종래 기술에 의한 이물 검출을 설명하기 위한 도면.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 광학식 센서 장치 2 : 평행광

3 : 투광기 4 : 수광기

4A : 검출면 6 : 신호 처리 장치

7 : 레이저 구동 회로 8 : 반도체 레이저

9 : 콜리메이트 렌즈 10 : 슬릿

10A : 개구 11 : CCD

12 : 샘플 홀드 회로 13 : A/D 변환기

14 : 화상 메모리 15 : CPU

16 : 액정 표시부 17 : 조작 키

40 : 계측 영역

41 내지 44, 41A 내지 46A : 분할 영역

50 : 워크 51 : 이물

510 : 석정반

Claims (8)

1. 평탄한 지지면상에 놓이는 평판형상 부재의 일단면측에 설치된 투광부로부터, 평판형상 부재의 윗면을 포함하는 윗면상의 공간에 검출광을 투광하고, 타단면측에 설치된 수광부에서 검출광을 수광함과 함께, 지지면에 대해 평행한 방향으로, 검출광과 평판형상 부재를 상대적으로 이동시킴에 의해 평판형상 부재에 부착한 이물을 검출하는 광학식 센서 장치로서,

   참조치를 기억하는 기억부와,

   처리부를 구비하고,

   상기 수광부는, 이물이 부착하지 않은 평판형상 부재가 상기 지지면에 놓인 상태에서 상기 지지면에 수직한 방향에 관해 검출광이 입사하는 범위로서, 상기 지지면에 가장 가까운 측의 단부로부터 해당 지지면으로부터 떨어지는 방향을 향하여 배열된 복수의 수광 영역을 포함하고, 상기 기억부는, 상기 각 수광 영역에 대응하는 참조치를 기억하고,

   상기 처리부는, 상기 각 수광 영역에 관해 해당 수광 영역 전체에서 수광되는 수광량에 의거하여 생성된 각 수광 영역의 수광치와, 대응하는 참조치로부터 차분치를 각각 산출하고, 어느 하나의 차분치가 판정 임계치를 초과하면 이물이 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 광학식 센서 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 수광부는, 소정의 계측 주기로 상기 각 수광 영역 각각에 입사하는 검출광을 반복 수광하고,

   상기 처리부는, 상기 계측 주기마다 반복하여 상기 차분치를 산출하고,

   검출광과 평판형상 부재가 상대적으로 이동하는 방향에서의 상기 검출광 및 각 수광 영역의 치수는, 상기 계측 주기와 상기 상대적인 이동의 이동 속도와의 곱에 의해 산출된 치수보다도 긴 것을 특징으로 하는 광학식 센서 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 광학식 센서 장치는, 상기 투광부와 상기 수광부 사이의 소정의 검사 범위에 존재하는 적어도 소정의 크기의 이물을 검출하고,

   상기 각 수광 영역의 상기 지지면에 수직한 방향의 치수는, 상기 소정의 이물이 상기 검사 범위의 가장 상기 수광부에 가까운측에 있는 때에, 해당 이물에 의해 생기는 회절광이 상기 수광부에서 수광됨에 의해 생기는 회절 패턴의 회절 주기의 반분보다도 작은 치수인 것을 특징으로 하는 광학식 센서 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 기억부는, 이물이 부착하지 않은 평판형상 부재가 상기 지지면에 놓인 상태에서 상기 각 수광 영역에서 수광되는 총수광량에 의거하여 생성된 각 수광 영역의 수광치를 상기 참조치로서 기억하는 것을 특징으로 하는 광학식 센서 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   화상을 표시하는 표시부를 또한 구비하고,

   상기 수광부는, 2차원으로 배열된 화소로 이루어지는 촬상 영역을 갖는 2차원 촬상 소자를 포함하고,

   상기 각 수광 영역은, 상기 촬상 영역 내에, 각각 복수의 화소를 포함하도록 설정되고,

   상기 기억부는, 상기 2차원 촬상 소자의 촬상 영역에 의해 미리 취득된 화상을 참조 화상으로서 또한 기억하고,

   상기 처리부는,

   상기 2차원 촬상 소자의 촬상 영역에 의해 취득되는 화상과 상기 참조 화상과의 차분 화상, 및 설정된 상기 각 수광 영역을 해당 차분 화상에 화소 위치를 대응시켜 겹쳐서 상기 표시부에 표시하는 것을 특징으로 하는 광학식 센서 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 참조 화상은, 이물이 부착하지 않은 평판형상 부재가 상기 지지면에 놓인 상태에서 취득한 화상인 것을 특징으로 하는 광학식 센서 장치.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 2차원 촬상 소자의 촬상 영역 내의 상기 각 수광 영역으로서 설정되는 복수의 화소 범위를 입력하는 입력부를 또한 구비하고,

   상기 처리부는, 상기 입력부에서 입력된 상기 복수의 화소 범위를, 상기 각 수광 영역으로서 상기 차분 화상에 화소 위치를 대응시켜 겹쳐서 상기 표시부에 표시시킴과 함께, 상기 복수의 화소 범위를 상기 각 수광 영역으로서 설정하는 것을 특징으로 하는 광학식 센서 장치.
8. 평탄한 지지면상에 놓이는 평판형상 부재의 일단면측에 설치된 투광부로부터, 평판형상 부재의 윗면을 포함하는 윗면상의 공간에 검출광을 투광하고, 타단면측에 설치된 수광부에서 검출광을 수광함과 함께, 지지면에 대해 평행한 방향으로, 검출광과 평판형상 부재를 상대적으로 이동시킴에 의해 평판형상 부재에 부착한 이물을 검출하는 광학식 센서 장치로서,

   참조치를 기억하는 기억부와,

   처리부를 구비하고,

   상기 수광부는, 이물이 부착하지 않은 평판형상 부재가 상기 지지면에 놓인 상태에서 상기 지지면에 수직한 방향에 관해 검출광이 입사하는 범위로서, 상기 지지면에 가장 가까운 측의 단부로부터 해당 지지면으로부터 떨어지는 방향을 향하여 배열된 복수의 수광 영역을 포함하고,

   상기 기억부는, 상기 각 수광 영역에 대응하는 참조치를 기억하고,

   상기 처리부는, 상기 각 수광 영역에 관해 해당 수광 영역 전체에서 수광되는 수광량에 의거하여 생성된 각 수광 영역의 수광치와, 대응하는 참조치로부터 비를 각각 산출하고, 어느 하나의 비가 판정 임계치를 초과하면 이물이 있다고 판단 하는 것을 특징으로 하는 광학식 센서 장치.

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