KR101857539B1 - 검사용 조명 장치 및 검사 시스템 - Google Patents
검사용 조명 장치 및 검사 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101857539B1 KR101857539B1 KR1020177036014A KR20177036014A KR101857539B1 KR 101857539 B1 KR101857539 B1 KR 101857539B1 KR 1020177036014 A KR1020177036014 A KR 1020177036014A KR 20177036014 A KR20177036014 A KR 20177036014A KR 101857539 B1 KR101857539 B1 KR 101857539B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light
- solid angle
- inspection
- point
- irradiation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V5/00—Refractors for light sources
- F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
- F21V9/08—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters for producing coloured light, e.g. monochromatic; for reducing intensity of light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
- G01N21/95623—Inspecting patterns on the surface of objects using a spatial filtering method
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/063—Illuminating optical parts
- G01N2201/0636—Reflectors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
Abstract
(과제) 피검사 대상의 특징점에서 생기는 광의 변화가 약간이어도 그 광의 변화량을 그 전시야 범위에서 판별 가능하게 하고, 그 특징점을 같은 조건에서 검출하는 것이 가능한 검사용 조명 장치를 제공한다.
(해결 수단) 상기 검사용 조명 장치(100)에 있어서 면광원(1)과 상기 면광원(1)과 검사 대상(W) 사이에 차광 마스크(M1) 및 필터 수단(F1) 중 적어도 어느 하나가 그 렌즈의 초점 위치를 중심으로 하여 위치하도록 상기 검사 대상(W)에 가까운 측에 렌즈(2)를 배치하고, 상기 면광원(1)으로부터 방사되는 광이 상기 렌즈(2)에 의해 상기 검사 대상(W)에 조사될 때의 조사 입체각이 특정 광속성을 갖는 임의의 입체각 영역을 갖도록 해서 피검사 대상의 특징점에서 생기는 변화에 맞춰서 상기 검사광의 조사 입체각의 형상이나 크기 및 경사각과 상기 조사 입체각 내의 특정 광속성을 갖는 입체각 영역을 그 시야 전역에 있어서 대략 균일하게 설정할 수 있도록 했다.
(해결 수단) 상기 검사용 조명 장치(100)에 있어서 면광원(1)과 상기 면광원(1)과 검사 대상(W) 사이에 차광 마스크(M1) 및 필터 수단(F1) 중 적어도 어느 하나가 그 렌즈의 초점 위치를 중심으로 하여 위치하도록 상기 검사 대상(W)에 가까운 측에 렌즈(2)를 배치하고, 상기 면광원(1)으로부터 방사되는 광이 상기 렌즈(2)에 의해 상기 검사 대상(W)에 조사될 때의 조사 입체각이 특정 광속성을 갖는 임의의 입체각 영역을 갖도록 해서 피검사 대상의 특징점에서 생기는 변화에 맞춰서 상기 검사광의 조사 입체각의 형상이나 크기 및 경사각과 상기 조사 입체각 내의 특정 광속성을 갖는 입체각 영역을 그 시야 전역에 있어서 대략 균일하게 설정할 수 있도록 했다.
Description
본 발명은 예를 들면 검사 대상에 검사광을 조사하여 그 제품의 외관이나 상처, 결함 등의 검사를 행하기 위해서 사용되는 검사용 조명 장치 및 검사 시스템에 관한 것이다.
제품의 외관 검사 등에 사용되는 검사용 조명 장치의 일례로서는 특허문헌 1에 나타내어지는 바와 같은 촬상하는 방향과, 검사 대상을 조명하는 방향을 일치시킨 동축 조명을 들 수 있다. 이 동축 조명은 상기 검사 대상의 검사 대상면과 평행한 방향으로 검사광을 사출하는 광원과, 상기 검사 대상과, 상기 검사 대상의 상방에 설치된 촬상 장치 사이에 있어서 기울여서 설치되어 있고, 상기 검사광을 상기 검사 대상으로 반사함과 아울러, 상기 검사 대상으로부터의 반사광은 촬상 장치 측으로 투과하도록 배치된 하프 미러를 구비한 것이 있다.
그런데 상술한 바와 같은 검사용 조명 장치를 사용해도 검출하는 것이 어려운 결함 등의 특징점을 촬상된 화상에 의해 검출할 수 있도록 하는 것이 최근 요구되어 있다. 보다 구체적으로는 검사 대상인 제품의 표면 성상이 완전한 미러면이 아니기 때문에 검사 대상면의 특징점에 있어서의 소망의 농담 정보를 얻기 위해서 광축이나 조사 입체각의 형상 등을 정밀하게 제어하는 것이 어렵고, 검사광을 조사할 수 있었다고 해도 특징점이 검사 대상의 어느 위치에 있는가에 따라 명암차가 크게 변화되어버려 특징점을 판별하는 것이 어려운 사례가 있다.
예를 들면, 조리개 등을 사용하여 검사광의 조사 범위를 검사 대상만으로 한정함으로써 검사 대상 이외로부터의 반사광이나 산란광인 미광을 저감하여 검사 정밀도를 높이는 것이 고려된다.
그러나 이러한 수법에 의해 촬상 장치 내에 입사하는 미광을 저감할 수 있었다고 해도 매우 미소한 결함 등의 경우에는 촬상되는 화상의 밝기의 변화가 크게 불균일하여 결함으로서 검출할 수 없는 경우가 있다.
보다 구체적으로는 검사 대상 상의 미소한 결함 등에 의해 조사되어 있는 검사광의 반사 방향이 약간 변화되었다고 해도 촬상 장치의 관찰 입체각 내에 들어갈 정도의 변화인 경우에는 결함의 유무에 관계없이 촬상되는 화상의 밝기로서는 변화가 생기지 않는다. 또는 검사광의 조사 입체각이 크고, 그 광축의 경사가 검사 대상의 각 점에서 다르면, 반사 방향의 약간의 변화가 촬상 장치의 관찰 입체각 내의 광량의 변화로서 파악되지 않을 뿐만 아니라 검사 대상의 각 점에서 촬상 장치의 관찰 입체각 내의 광량의 변화가 제각각이 되어 결국 머신 비전으로서는 이러한 미소한 결함 등을 검사 대상 범위에 있어서 정확하게 파악할 수 없게 된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 결함 등의 특징점이 매우 작거나 미약하거나 해서 그 특징점에서 생기는 반사나 산란의 변화가 얼마 안되어도 검사 대상의 촬상 범위의 각 점에 있어서 그 특징점이 시야 내의 어디에 있어도 촬상 장치의 관찰 입체각 내에 있어서의 광량을 일정량만큼 변화시킬 수 있고, 나아가서는 이러한 미소한 특징점의 상세를 검출하는 것이 가능하게 되는 검사 시스템 및 검사용 조명 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은 검사용 조명 장치로부터 사출되는 검사광의 조사 입체각의 크기나 그 형상, 경사 등의 양태를 균일하게 하고, 그 조사 입체각 내에서 광의 전파 방향 이외의 변화 요소, 예를 들면 다른 파장이나 편파면 또는 광량 등을 임의로 구분해서 조사하고, 또한 이것을 조절할 수 있도록 함으로써 검사 대상에 있어서의 결함 등이 미소하며, 그 결함 등에 의한 반사나 산란의 변화량이 극히 얼마 안되어도 촬상 장치의 관찰 입체각 내에서 구분한 다른 파장대역이나 편파면 또는 광량의 영역마다 각각의 광량의 변화로서 파악할 수 있고, 이 변화를 명암 정보로 하는 화상이 얻어지도록 한다는 신규인 발상에 의거하여 이루어진 것이다.
보다 구체적으로는 본 발명의 검사용 조명 장치는 검사 대상에 검사광을 조사하는 검사용 조명 장치로서, 상기 검사 대상에 있어서 반사 또는 투과 또는 산란하는 광을 촬상하는 촬상 장치로 이루어지는 검사 시스템에 적용되어 상기 검사용 조명 장치에 있어서 검사광을 사출하는 면광원과, 상기 면광원과 상기 검사 대상 사이에 설치되어 상기 면광원으로부터 방사된 광을 상기 검사 대상에 조사하는 검사광으로서 상기 검사 대상에 대한 조사 입체각을 형성하기 위한 렌즈와, 상기 면광원과 상기 렌즈 사이이며, 상기 렌즈의 초점 위치를 중심으로 해서 그 전후에 설치되어 상기 검사 대상의 각 점에 조사되는 검사광의 조사 입체각을 차광 형성하는 제 1 차광 마스크 및 상기 검사광을 다른 파장대역의 광이나 다른 편파면 또는 다른 광량을 갖는 광이며 부분적으로 다른 광속성을 갖는 임의의 입체 각도 영역으로 구분하는 제 1 필터 수단 중 적어도 어느 하나를 구비하고 있고, 상기 촬상 장치로 상기 검사 대상으로부터의 광을 촬상할 때에 형성되는 상기 검사 대상의 각 점에 대한 관찰 입체각에 대해서 각 점의 명암에 다른 파장대역이나 다른 편파면 또는 다른 광량을 갖는 등의 광속성이 다른 입체 각도 영역마다 소망의 변화가 얻어지도록 조사 입체각 전체의 형상 또는 크기나 경사 및 광속성이 다른 상기 입체 각도 영역이 조사 입체각 내에서 임의로 설정 가능한 것을 특징으로 한다. 단, 상기 제 1 차광 마스크와 상기 제 1 필터 수단은 그 양쪽의 기능을 구비한 임의의 입체 각도 영역을 갖는 조사 입체각 형성 수단으로서 단일화된 제 3 필터 수단으로서 통합해도 상관없다.
또한, 상기 제 1 차광 마스크와 상기 면광원 사이에서 상기 렌즈가 상기 검사 대상에 대해서 결상하는 근방에 제 2 차광 마스크 및 특정 속성을 갖는 광만을 투과하는 제 4 필터 수단 중 적어도 어느 하나를 더 구비하고, 상기 제 2 차광 마스크 또는 제 4 필터 수단에 의해 상기 검사 대상에 대한 검사광의 조사 영역이나 조사 패턴을 임의로 생성 가능한 것을 특징으로 한다.
이러한 검사 시스템 및 검사용 조명 장치이면 상기 렌즈와 상기 제 1 차광 마스크 또는 상기 제 1 필터 수단에 의해 상기 검사 대상의 각 점에 조사되는 검사광의 조사 입체각을 대략 균일하게 형성하면서 다른 파장대역이나 편파면 또는 광량 등의 다른 광속성을 갖는 상기 입체 각도 영역을 임의로 형성하면서 또한 상기 렌즈와 상기 제 2 차광 마스크 또는 제 4 필터 수단에 의해 상기 검사 대상의 필요한 부분에만 상기 검사광을 조사하거나 그 검사광의 조사 범위를 임의의 광속성을 갖는 영역에서 형성하거나 할 수 있다.
바꿔 말하면, 예를 들면 통상의 면광원 등의 조명 장치를 사용하는 경우라면 상기 검사 대상의 각 점에 대한 조사 입체각의 형상이나 경사는 상기 검찰 대상의 각 점과 상기 조명 장치의 광원면의 형상의 관계에서 각각 결정되는 점에서 균일한 검사광을 얻는 것이 어렵지만 본원발명이라면 상기 검사 대상의 각 점에 대한 조사 입체각의 형상이나 경사를 대략 균일하게 하고, 또한 그 조사 입체각 내를 다른 파장대역이나 편파면 또는 광량을 갖는 등의 다른 광속성을 갖는 입체 각도 영역으로 구분하면서 상기 조사 입체각의 조사 형태를 조정할 수 있고, 또한 필요한 영역에만 검사광을 조사하여 상기 검사 대상으로부터의 미광을 방지할 수 있다.
또한, 상기 검사 대상에 있어서의 미소한 결함 등에 의해 반사광이나 투과광 또는 산란광의 강도나 방향이 조금 변화한 경우에도 그 변화하는 부분에 의해 상기 촬상 장치의 관찰 입체각 내의 다른 광속성을 갖는 입체 각도 영역마다 그 광량에 변화가 생기도록 상기 제 1 차광 마스크 또는 상기 제 1 필터 수단에 의해 상기 검사 대상의 각 점에 조사되는 검사광의 조사 입체각 형상 및 그 각도를 상기 촬상 장치의 관찰 입체각의 크기나 형상 및 각도와의 상대 관계에서 적절히 설정하고, 피사체 면의 특징점의 표면 성상에 맞춰서 적절히 설정할 수 있고, 미소한 결함 등을 검출하기 쉽게 하거나 또는 반대로 검출되지 않게 하거나 할 수 있다.
또한, 검사 대상의 각 점에 있어서의 조사 입체각의 중앙부만이 암부 영역이 되고, 주변부만이 명부 영역으로 하는 등 여러 가지 실시형태의 조사 입체각을 형성할 수 있음과 아울러, 그 조사 입체각의 내부를 더 다른 광속성을 갖는 상기 입체 각도 영역을 형성함으로써 상기 검사 대상에 있어서의 반사광이나 투과광이 상기 촬상 장치의 관찰 입체각 내에 들어가지 않도록 하고, 산란광만을 촬상하거나 상기 반사광이나 투과광이 상기 관찰 입체각과의 포함 관계에서 상기 검사 대상에 있어서의 상기 반사광이나 상기 투과광의 전파 방향의 변화를 상기 검사 대상의 각 점의 명암 정보로서 관찰하고, 또한 상기 촬상 장치에 있어서 상기 반사광이나 상기 투과광의 입체각에 반영되는 상기 조사 입체각 내의 다른 광속성을 갖는 상기 입체 각도 영역을 선택적으로 촬상 가능한 제 2 필터 수단을 구비함으로써 상기 임의의 입체 각도 영역마다 상기 검사 대상의 특징점에 있어서 생긴 변화를 포착할 수 있어 여러 가지 검사 대상이나 검출해야 하는 여러 가지 특징점에서 생기는 미소한 광의 변화에 따른 적확한 양태의 조사 입체각에서 검사광을 조사할 수 있다.
여기에서 말하는 제 2 필터 수단으로서는 상기 촬상 장치에 있어서, 예를 들면 상기 검사 대상에 있어서의 상기 반사광이나 상기 투과광을 다른 광속성마다 선택적으로 분광한 후에 그 각각의 광량을 광센서로 촬상해도 좋고, 광센서의 각 픽셀마다 각각 다른 광속성의 광만 선택적으로 투과하는 필터를 구비해도 상관없다.
본 발명에 의한 대략 균일한 조사 입체각을 갖는 검사광을 상기 검사 대상에 조사했을 경우에 결함 등에 의해 그 반사 방향 또는 투과 방향이 변화할 때에 생기는 상기 반사광 또는 투과광의 입체각의 변화에 관하여 극히 얼마 안되어도 그 변화를 파악할 수 있도록 하기 위해서는 그 입체각의 변화에 대해서 상기 관찰 입체각 내의 광량 변화가 최대가 되고, 그 이외의 변화에 대해서는 최소가 되도록 상기 검사광의 조사 입체각과 상기 촬상 장치의 관찰 입체각의 상대 관계를 그 형상이나 각도 및 크기에 대해서 조정함으로써 상기 반사광 또는 투과광의 입체각의 변화만을 선택적으로 파악하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 조사 입체각 내에 다른 광속성을 갖는 임의의 상기 입체 각도 영역을 설정함으로써 그 입체 각도 영역마다의 광량 변화를 동시에 관찰할 수 있고, 상기 검사 대상의 여러 가지 특징점에 있어서의 광의 변화에 대응해서 연속적으로 광의 변화를 보충하는 것이 가능해진다. 따라서 이렇게 미소한 결함 등에 의한 극히 얼마 안 되는 광의 변화를 파악하는 것은 그 검사광의 조사 입체각의 형상이나 각도 및 크기가 상기 검사 대상면의 각 점에 대해서 다르게 되어버리는 종래의 조명 장치에서는 어려웠지만 본 발명에 의한 조명 장치에 있어서는 그것을 파악할 수 있게 된다.
상기 검사 대상의 각 점에 조사되는 검사광의 조사 입체각의 크기를 대략 균일하게 제어함과 아울러, 조사 입체각의 경사 분포를 광축 중심에 대해서 조절할 수 있도록 하기 위해서는 상기 제 1 차광 마스크 및 상기 제 1 필터 수단 또는 양자의 기능을 통합한 상기 제 3 필터 수단을 상기 렌즈의 초점 위치를 중심으로 하는 전후의 위치에 배치하면 좋다. 이후 상기 제 1 차광 마스크로 대표시켜 기술하면, 즉 상기 제 1 차광 마스크의 개구부를 변화시킴으로써 상기 검사 대상의 각 점에 있어서의 조사 입체각을 소망의 형상이나 크기로 설정할 수 있다. 또한, 상기 제 1 차광 마스크를 상기 렌즈의 초점 위치에 배치하면 상기 검사광의 조사 입체각의 광축은 모두 상기 검사광의 광축에 평행이 되고, 상기 렌즈의 초점 위치보다 렌즈측에 배치하면 상기 검사광이 넓어지는 방향으로, 상기 렌즈의 초점 위치보다 외측에 배치하면 상기 검사광이 좁아지는 방향으로 각각 상기 검사광의 조사 입체각을 기울어지게 할 수 있다. 이렇게 상기 제 1 차광 마스크의 배치와 그 개구부를 변화시킴으로써 상기 검사 대상으로부터의 반사광이나 투과광의 입체각에 직접 영향을 끼치는 상기 검사광의 조사 입체각에 대해서 다양한 조절이 가능해지고, 검사 대상과 검사 대상으로부터의 반사광 또는 투과광 또는 산란광을 관찰하는 상기 촬상 장치의 관찰 입체각의 상대 관계를 소망의 명암 정보를 얻기 위해 적합한 양태로 할 수 있다. 즉, 이렇게 하면 사용하는 관찰 광학계가 텔레센트릭 광학계가 아니고, 시야 범위의 외측과 광축 중심에서 그 관찰 입체각의 광축 경사가 변화되는 것 같은 광학계에 대해서도 시야 전체에 대해서 그 각 점에 대한 조사 입체각과 관찰 입체각이 정반사 방향이 되도록 설정하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 조사 입체각 내에 설정된 다른 광속성을 갖는 임의의 상기 입체 각도 영역은 상기 검사 대상에 대해서 균일하게 설정된 상기 조사 입체각 내를 임의의 입체 각도 영역으로서 더 설정 가능하며, 간단히 조사 입체각과 관찰 입체각의 상대 관계에서 상기 검사 대상의 각 점의 밝기가 결정될 뿐만 아니라 상기 입체 각도 영역마다 또한 미소한 광의 변화를 별도 상기 조사 입체각과 상기 관찰 입체각의 형상이나 광축 등에 관한 상대 관계를 다시 설정하는 일 없이 상기 검사 대상의 시야 범위의 모든 점에서 대략 같은 조건에서 상기 관찰 입체각에 대한 상대 관계의 변화로서 동시에 관찰하는 것이 가능해진다.
이렇게 해서 본 발명에 의한 검사용 조명 장치 및 상기 검사용 조명 장치를 사용하고, 상기 검사 대상에 있어서 반사 또는 투과 또는 산란하는 광을 촬상하는 촬상 장치로 이루어지는 검사 시스템에 있어서, 미소한 특징점에 대한 소망의 명암 정보를 얻을 수 있는 것은 상기 검사 대상의 각 점에 있어서의 명암이 상기 검사 대상의 각 점으로부터의 반사광 또는 투과광 또는 산란광의 상기 촬상 장치를 향하는 광량으로 결정되어 있고, 그 상기 광량이 상기 검사 대상의 각 점으로부터의 반사광 또는 투과광 또는 산란광의 입체각과 상기 촬상 장치의 관찰 입체각의 포함 관계에 의해 결정되어 있는 점에서 상기 검사 대상의 각 점으로부터의 반사광 또는 투과광에 직접 영향을 주는 상기 검사광의 조사 입체각을 대략 균일하게 조절하는 기능을 구비하고, 또한 그 조사 입체각 내를 다른 파장대역이나 편파면 또는 광량을 갖는 임의의 입체 각도 영역으로 구분하여 상기 촬상 장치가 그 구분 영역마다 선택적으로 그 광량을 관찰하는 것이 가능하도록 한 것에 의한다.
상기 촬상 장치에 의해 촬상되는 상기 검사 대상의 명암 정보를 그 촬상 범위 전체에 걸쳐서 대략 균일한 변화를 나타내는 것으로 하기 위해서는 상기 촬상 장치에 의해 상기 검사 대상의 각 점에 형성되는 관찰 입체각과, 상기 검사 대상의 각 점으로부터의 반사광 또는 투과광 또는 산란광의 입체각의 포함 관계가 대략 일정하게 유지되지 않으면 안된다. 이것은 상기 제 1 차광 마스크 및 상기 제 1 필터 수단을, 또는 상기 제 3 필터 수단을 상기 렌즈의 초점 위치를 중심으로 하는 전후의 위치에서 이동시킴으로써 상기 검사광의 조사 입체각 및 그 조사 입체각 내에 형성된 상기 입체 각도 영역을 대략 균일한 형상 및 크기로 하고, 그 경사각도를 조절해서 상기 검사 대상의 각 점에 있어서의 상기 관찰 입체각의 경사에 맞춤으로써 실현할 수 있다.
또한, 상기 검사 대상에 대한 검사광의 상기 조사 입체각 및 그 조사 입체각 내에 형성된 임의의 상기 입체 각도 영역을 그 조사 범위의 각 점에 대해서 상기 관찰 입체각과의 상대 관계를 대략 일정하게 유지하면서 조사 영역 또는 조사 형상이나 조사 패턴을 임의로 생성 가능하게 하기 위해서는 상기 제 1 차광 마스크 또는 상기 제 1 필터 수단 중 적어도 어느 하나 또는 상기 제 3 필터 수단에 추가해서 상기 제 2 차광 마스크 또는 상기 제 4 필터 수단 중 적어도 어느 하나를 구비하고, 상기 렌즈에 의해 상기 검사 대상에 결상하는 위치 근방에 배치하면 좋다. 이렇게 함으로써 상기 검사광의 상기 조사 입체각 및 그 조사 입체각 내에 형성된 임의의 상기 입체 각도 영역의 형상이나 크기 및 경사를 대략 균일하게 유지하면서 상기 검사광의 상기 검사 대상에 대한 조사 영역 및 그 조사 영역의 광속성과, 상기 검사 대상의 각 점에 대한 그 조사 입체각 및 특정 광속성을 갖는 상기 입체 각도 영역의 쌍방을 독립적으로 조절할 수 있다.
상기 검사 대상의 입체 형상 등에 대해서도 용이하게 검사할 수 있도록 하기 위해서는 상기 제 1 차광 마스크 및 제 1 필터 수단 또는 제 3 필터 수단에 추가해서 소정의 마스크 패턴이 형성된 상기 제 2 차광 마스크 및 제 4 필터 수단을 사용하여 이 패턴을 상기 검사 대상에 대해서 결상하면 좋다. 이러한 것이면 상기 제 1 차광 마스크 및 제 1 필터 수단으로 조절된 대략 균일한 조사 입체각 및 특정 광속성을 갖는 입체각 영역에 의해 상기 촬상 장치에서 균일한 명암 변화를 갖는 명암 정보를 얻을 수 있고, 상기 검사 대상의 형상에 문제가 있으면 상기 촬상 장치에서 명암 정보로서 얻어지는 패턴에 변형이 생기므로 용이하게 형상 불량을 검출할 수 있다.
상기 검사 대상의 각 점의 반사광 또는 투과광의 입체각과, 상기 촬상 장치가 상기 검사 대상의 각 점에 형성하는 관찰 입체각을 그 형상 및 크기 및 경사에 관해서 대략 일치시키면 상기 검사 대상에 미소한 특징점이 있는 경우에도 상기 반사광 또는 투과광의 입체각과 상기 관찰 입체각의 포함 관계에 변화가 생기고, 그 미소한 특징점에 대한 명암 정보의 변화를 얻을 수 있다. 이 포함 관계의 변화에 의한 명암 정보의 변화율은 상기 반사광 또는 투과광의 입체각 및 상기 관찰 입체각의 크기를 적절하게 설정함으로써 제어하는 것이 가능해지지만 이대로는 양자의 입체각의 크기에 의존하는 일정 명암 정보밖에 얻을 수 없다. 그래서 상기 검사 대상의 각 점에 대한 조사 입체각 내에 다른 파장대역이나 편파면 또는 광량을 갖는 임의의 입체 각도 영역을 형성하면 그것이 상기 검사 대상의 각 점의 상기 반사광 또는 상기 투과광의 입체각 내에 각각 다른 파장대역이나 편파면 또는 광량을 갖는 입체 각도 영역으로서 반영되므로 상기 특징점에 대한 명암 정보의 변화가 상기 반사광 또는 상기 투과광의 입체각 내에 반영된 상기 입체 각도 영역과 상기 관찰 입체각의 포함 관계에 의해 변화하도록 하면 각각의 상기 입체 각도 영역의 분만큼의 미소한 변화량을 동시에 검지할 수 있다.
이렇게 하기 위해서는 한 개는 상기 검사광의 조사 방향을 바꾸고, 또한 상기 검사 대상으로부터의 광을 투과해서 상기 촬상 장치로 촬상할 수 있도록 하기 위한 하프 미러를 구비하고, 상기 검사광의 상기 검사 대상의 각 점에 대한 조사 입체각을 적절하게 조정하여 상기 촬상 장치의 상기 검사 대상의 각 점에 대한 관찰 입체각과 그 각 점으로부터 발생되는 상기 반사광 또는 상기 투과광의 입체각의 광축을 대략 일치시키는 것, 또 한 개는 상기 검사광의 조사 방향에 대해서 상기 검사 대상에 세운 법선에 선대칭인 방향으로 상기 촬상 장치의 관찰 입체각을 설정하고, 상기 검사 대상의 각 점의 반사광 또는 투과광의 입체각과, 상기 촬상 장치의 상기 검사 대상의 각 점에 대한 관찰 입체각의 광축을 대략 일치시킴으로써 실현할 수 있다.
또한, 상기 촬상 장치에서 상기 반사광 또는 상기 투과광의 입체각 내에 반영된 각각 다른 파장대역이나 편파면 또는 광량을 갖는 상기 입체 각도 영역의 광을 선택적으로 촬상 가능한 제 2 필터 수단을 구비함으로써 각각의 상기 입체 각도 영역과 상기 관찰 입체각의 포함 관계에 의해 발생하는 명암 변화를 동시에 검지할 수 있다.
(발명의 효과)
이렇게 본 발명의 검사용 조명 장치, 검사 시스템에 의하면 검사 대상의 각 점에 조사되는 검사광의 조사 입체각 및 그 암부 영역 및 그 조사 입체각 내에 형성되는 다른 파장대역이나 편파면 또는 광량을 갖는 입체 각도 영역의 크기나 형태를 자유롭게 조정할 수 있으므로 상기 검사 대상의 각 점으로부터의 반사광 또는 투과광 또는 산란광의 입체각 및 그 입체각 내에 반영된 각각 다른 파장대역이나 편파면 또는 광량을 갖는 상기 입체 각도 영역과, 상기 촬상 장치에서 상기 검사 대상의 각 점에 형성되는 관찰 입체각의 포함 관계를 대략 균일하게 설정할 수 있어 종래 검출의 어려웠던 미소한 결함 등이어도 대략 동일한 검출 조건에서 검출하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 검사용 조명 장치 및 검사 시스템의 외관을 나타내는 모식적 사시도이다.
도 2는 동 실시형태에 있어서의 검사용 조명 장치 및 검사 시스템의 조사 입체각을 형성하는 주요 부분의 내부 구조 및 검사 대상의 각 점에 있어서의 조사 입체각을 나타내는 모식도이다.
도 3은 동 실시형태에 있어서의 검사용 조명 장치 및 검사 대상을 기울여서 설치한 검사 시스템의 조사 입체각을 형성하는 주요 부분의 내부 구조 및 검사 대상의 각 점에 있어서의 조사 입체각을 나타내는 모식도이다.
도 4는 제 1 차광 마스크 및 제 1 필터 수단 및 제 3 필터 수단의 구성예이다.
도 5는 종래의 조명 사용에 있어서의 검사용 조명 장치 및 검사 시스템의 구조 및 검사 대상의 각 점에 있어서의 조사 입체각을 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일실시형태에 있어서의 검사용 조명 장치 및 검사 시스템의 조사 입체각을 형성하는 주요 부분의 구조 및 검사 대상의 각 점에 있어서의 조사 입체각을 나타내는 모식도이다.
도 7은 제 2 차광 마스크 및 제 4 필터 수단을 추가한 실시형태에 있어서의 검사용 조명 장치 및 검사 시스템의 구조 및 검사 대상의 각 점에 있어서의 조사 입체각을 나타내는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일실시형태에 의한 검사용 조명 장치의 조사 입체각을 형성하는 주요 부분 및 검사 시스템의 검사 대상과의 거리를 파라미터로 한 검사 대상의 각 점에 있어서의 조사 입체각을 나타내는 모식도이다.
도 9는 본 발명의 일실시형태에 의한 검사용 조명 장치 및 검사 시스템의 제 1 차광 마스크의 개구부의 크기를 파라미터로 한 검사 대상의 각 점에 있어서의 조사 입체각을 나타내는 모식도이다.
도 10은 검사 대상의 부분적인 경사에 의한 반사광의 입체각의 변화와 조사 입체각 및 관찰 입체각의 상대 관계이다.
도 11은 조사 입체각 중에 다른 광속성의 입체각 영역이 있는 경우의 검사 대상의 부분적인 경사에 의한 반사광의 입체각의 변화와 조사 입체각 및 관찰 입체각의 상대 관계이다.
도 12는 종래 조명과 본 발명에 의한 조명의 조사 입체각의 비교이다.
도 13은 본 발명에 의한 조사 입체각 형상의 설정예이다.
도 2는 동 실시형태에 있어서의 검사용 조명 장치 및 검사 시스템의 조사 입체각을 형성하는 주요 부분의 내부 구조 및 검사 대상의 각 점에 있어서의 조사 입체각을 나타내는 모식도이다.
도 3은 동 실시형태에 있어서의 검사용 조명 장치 및 검사 대상을 기울여서 설치한 검사 시스템의 조사 입체각을 형성하는 주요 부분의 내부 구조 및 검사 대상의 각 점에 있어서의 조사 입체각을 나타내는 모식도이다.
도 4는 제 1 차광 마스크 및 제 1 필터 수단 및 제 3 필터 수단의 구성예이다.
도 5는 종래의 조명 사용에 있어서의 검사용 조명 장치 및 검사 시스템의 구조 및 검사 대상의 각 점에 있어서의 조사 입체각을 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일실시형태에 있어서의 검사용 조명 장치 및 검사 시스템의 조사 입체각을 형성하는 주요 부분의 구조 및 검사 대상의 각 점에 있어서의 조사 입체각을 나타내는 모식도이다.
도 7은 제 2 차광 마스크 및 제 4 필터 수단을 추가한 실시형태에 있어서의 검사용 조명 장치 및 검사 시스템의 구조 및 검사 대상의 각 점에 있어서의 조사 입체각을 나타내는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일실시형태에 의한 검사용 조명 장치의 조사 입체각을 형성하는 주요 부분 및 검사 시스템의 검사 대상과의 거리를 파라미터로 한 검사 대상의 각 점에 있어서의 조사 입체각을 나타내는 모식도이다.
도 9는 본 발명의 일실시형태에 의한 검사용 조명 장치 및 검사 시스템의 제 1 차광 마스크의 개구부의 크기를 파라미터로 한 검사 대상의 각 점에 있어서의 조사 입체각을 나타내는 모식도이다.
도 10은 검사 대상의 부분적인 경사에 의한 반사광의 입체각의 변화와 조사 입체각 및 관찰 입체각의 상대 관계이다.
도 11은 조사 입체각 중에 다른 광속성의 입체각 영역이 있는 경우의 검사 대상의 부분적인 경사에 의한 반사광의 입체각의 변화와 조사 입체각 및 관찰 입체각의 상대 관계이다.
도 12는 종래 조명과 본 발명에 의한 조명의 조사 입체각의 비교이다.
도 13은 본 발명에 의한 조사 입체각 형상의 설정예이다.
본 발명의 제 1 실시형태에 대해서 설명한다.
제 1 실시형태의 검사용 조명 장치(100)와, 촬상 장치(C)에 의해 구성되는 검사 시스템(200)은 하프 미러(4)를 사용하여 검사 대상(W)을 촬상하는 방향과, 검사 대상(W)을 조명하는 방향이 일치하는 소위 동축 조명이며, 검사 대상(W)의 결함 등의 특징점이 촬상 장치(C)에 의해 촬상된 화상 중에 명암 차로서 나타나도록 하기 위해서 사용되는 것이다. 또한, 도 2 및 도 5~도 8에서는 하프 미러를 갖는 경우를 점선으로, 아닌 경우를 실선으로 표기했다. 또한, 제 1 필터(F1)는 특정 속성을 갖는 광을 선택적으로 투과시켜 그 속성을 갖는 광으로 구성되는 입체각 영역을 형성하기 위한 수단이며, 광을 차폐할지 투과할지로 조사 입체각을 형성하는 제 1 차광 마스크(M1)와, 입체각을 형성한다는 작용에서는 동일하며, 양자의 기능을 통합해서 단일 부품으로 한 제 3 필터 수단(F3)과 함께 도 1~도 3 및 도 6~도 9에서는 제 1 차광 마스크(M1)를 대표로서 도시하고, 대응 기호만 M1에 F1, F3으로 병기했다. 여기에서 검사 대상(W)의 결함 등의 특징점이라는 것은, 예를 들면 표면의 상처, 함몰, 변형, 외관의 형상, 구멍의 유무 등 다방면에 걸친 문제나 그 밖의 특징종을 포함하는 것이다.
상기 검사용 조명 장치(100)는 도 1의 사시도 및 도 2의 모식도에 나타내는 바와 같이 개략 통형상의 하우징체를 갖는 것이며, 그 내부와, 검사 대상(W) 및 촬상 장치(C)에 이르는 부분에 검사광을 면광원(1)으로부터 검사 대상(W)에 조사하는 조사광로(L1)와, 검사 대상(W)으로부터의 반사광 또는 투과광이 촬상 장치(C)에 이르기까지의 반사·투과광로(L2)가 형성되어 있으며, 하프 미러(4)가 설치되어 있는 경우에는 상기 하우징체의 상면 개구측에 촬상 장치(C)가 부착되고, 상기 하우징체의 하면 개구측에 검사 대상(W)이 적재되는 것이다.
또한, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 하프 미러(4)가 설치되어 있는 경우에는 조사광로(L1)는 면광원(1)으로부터 하프 미러(4)에 이르는 부분과 하프 미러에 의해 부분적으로 반사되어서 검사 대상에 이르는 부분으로 구성되며, 하프 미러(4)가 설치되어 있지 않은 경우에는 조사광로(L1)에 의해 직접 검사 대상에 검사광이 조사되어서 도 2의 경우 검사 대상(W)으로부터의 투과광이 촬상 장치(C)에 이르기까지의 광로가 L2가 된다.
상기 조사광로(L1) 상에는 검사광이 진행되는 순서로 검사광을 사출하는 면광원(1)과, 렌즈(2)의 초점 위치를 중심으로 하는 전후의 위치에 설치된 제 1 차광 마스크(M1)와, 제 1 필터 수단의 적어도 어느 하나 또는 그 대신에 양자의 기능을 겸비한 제 3 필터 수단(F3)과, 상기 면광원(1)으로부터 사출된 검사광으로부터 검사 대상(W)에 대한 조사 입체각을 형성하는 렌즈(2)가 배치되고, 하프 미러가 설치되는 경우에는 상기 검사광을 하방으로 부분 반사하도록 상기 반사·투과광로(L2) 및 조사광로(L1)에 대해서 기울어지게 설치된 하프 미러(4)를 더 추가하여 배치하고, 또한 검사광의 조사 영역을 형성하는 제 2 차광 마스크 및 제 4 필터 수단을 설치할 경우에는 상기 면광원(1)과, 상기 제 1 차광 마스크 및 상기 제 1 필터 수단 또는 제 3 필터 수단 사이에서 상기 렌즈(2)에 의해 상기 검사 대상(W)에 결상되는 위치 부근에 제 2 차광 마스크(M2) 또는 특정 광속성을 갖는 조사 영역을 형성하는 제 4 필터 수단 중 적어도 어느 하나가 설치되고, 상기 검사광은 상기 검사 대상(W)에 조사된다. 단, 제 2 차광 마스크가 설치될 경우에는 도 7에서 그 구체적인 기능을 설명한다.
또한, 상기 반사·투과광로(L2) 상에는 하프 미러가 설치될 경우에는 하프 미러(4)가 설치되고, 이 하프 미러(4)에 의해 부분 투과된 반사광이 촬상 장치(C)에 의해 관찰되며, 하프 미러가 설치되지 않는 경우에는 도 2에 있어서는 검사 대상(W)으로부터의 투과광이 촬상 장치(C)에 이르기까지의 광로가 L2가 되고, 이 광로(L2) 상에는 도 1 및 도 2에 있어서는 하프 미러(4) 이외에 존재하는 것은 없지만 경우에 따라서는 상기 검사 대상으로부터의 미광을 커팅하거나 할 목적으로 검사 대상으로부터의 반사광 또는 투과광을 부분적으로 차광하는 마스크 또는 조리개 등을 설치해도 좋다.
이하에서는 각 부재의 배치나 구성, 기능에 대해서 상세하게 설명한다.
상기 면광원(1)은, 예를 들면 칩형 LED나 확산판 등에 의해 대략 균등 확산면을 갖는 광사출면(11)이 형성된 것이다. 또한, 상기 면광원(1)은 도 1에 나타내는 바와 같이 통형상의 하우징체 내를 조사광축 방향으로 진퇴 가능하게 부착되어 있어 검사광의 조사 개시 위치를 조정할 수 있도록 하고 있다. 이렇게 하면 후술하는 제 1 차광 마스크(M1) 및 제 1 필터 수단(F1) 또는 양자의 기능을 겸비한 제 3 필터 수단(F3)에 의한 조사 입체각 및 그 조사 입체각 내의 다른 광속성을 갖는 임의의 입체 각도 영역의 제어나 제 2 차광 마스크에 의한 조사 영역의 제어와는 독립적으로 상기 제 1 차광 마스크(M1) 및 상기 제 1 필터 수단(F1) 또는 양자의 기능을 겸비한 상기 제 3 필터 수단(F3)과, 상기 제 2 차광 마스크(M2) 및 상기 렌즈(2) 및 상기 면광원(1)의 위치 관계에 의해 결정되는 검사광의 광로에 대해서 상기 검사 대상(W)에 있어서의 검사광의 균일도나 휘도 분포 등을 제어할 수 있다. 조사 영역에 따라 조사광로가 다르기 때문에, 예를 들면 상기 면광원(1)에 소정의 휘도 분포 또는 발광 파장 분포, 편광 특성 분포 등을 구비해 두면 조사 영역에 의해 그 분포를 변화시킬 수도 있고, 균일하게 할 수도 있다.
상기 제 2 차광 마스크(M2) 및 상기 제 4 필터 수단은 도 1에 나타내는 바와 같이 통형상의 하우징체 내를 조사광축 방향으로 진퇴 가능하게 부착되어 있고, 상기 렌즈(2)와 상기 검사 대상의 거리에 의해 상기 제 2 차광 마스크 자신이 상기 검사 대상에 대하는 결상 위치 근방에 조정할 수 있도록 하고 있다. 이렇게 함으로써 도 7에 나타내는 바와 같이 상기 면광원(1)으로부터의 조사광을 부분적으로 차광 또는 특정 속성을 갖는 광만을 차광할 수 있고, 상기 제 2 차광 마스크의 개구부 또는 상기 제 4 필터의 특정 속성을 갖는 광만을 투과하는 부분의 형상이 검사 대상(W)에 대략 결상되는 점에서 상기 제 2 차광 마스크(M2)의 개구부의 형상이나 크기 또는 상기 제 4 필터 수단의 패턴 형상을 변화시킴으로써 상기 검사 대상(W)에 있어서의 검사광의 조사 범위 또는 특정 속성을 갖는 광을 조사하는 조사 영역을 임의로 설정할 수 있다. 또한, 이 조정이나 설정은 후술하는 상기 제 1 차광 마스크(M1) 및 상기 제 1 필터 수단(F1) 또는 양자의 기능을 겸비한 상기 제 3 필터 수단(F3)에 의한 조사 입체각의 제어와는 독립적으로 행할 수 있다.
상기 제 1 차광 마스크(M1) 및 상기 제 1 필터 수단(F1) 또는 양자의 기능을 겸비한 상기 제 3 필터 수단(F3)은 상기 렌즈(2)와 상기 면광원 사이에서 상기 렌즈(2)의 초점 위치를 중심으로 하는 전후의 위치에 설치되고, 도 1에 나타내는 바와 같이 통형상의 하우징체 내를 조사광축 방향으로 진퇴 가능하게 부착되어 있다. 여기에서 상기 제 1 차광 마스크(M1)를 상기 제 1 필터 수단(F1) 및 양자의 기능을 겸비한 상기 제 3 필터 수단(F3)의 대표예로서 설명하면, 예를 들면 상기 제 1 차광 마스크(M1)를 상기 렌즈(2)의 초점 위치에 설치한 경우는 도 2와 같이 상기 검사 대상(W)의 각 점에 있어서의 조사 입체각(IS)의 크기와, 형상과, 경사각이 모두 같아지고, 이것은 도 3에 나타낸 바와 같이 상기 검사 대상의 각 점과 상기 렌즈(2)의 거리가 다른 경우이어도 마찬가지이다. 또한, 이것은 도 8에 나타내는 바와 같이 상기 하프 미러(4)의 유무에 상관없이, 또한 상기 검사 대상(W)과 상기 렌즈(2)의 거리에도 상관없이 마찬가지이다. 이상의 상기 제 1 차광 마스크(M1)를 대표예로서 설명한 것은 상기 제 1 필터 수단(F1) 및 양자의 기능을 겸비한 상기 제 3 필터 수단(F3)에 의해 형성되는 상기 입체각 영역에 대해서도 마찬가지이다.
이어서, 상기 제 1 차광 마스크(M1) 및 상기 제 1 필터 수단(F1) 또는 양자의 기능을 겸비한 상기 제 3 필터 수단(F3)이 상기 렌즈(2)의 초점 위치의 전후에 있는 경우에 대해서 상기 제 1 필터 수단(F1)을 대표예로서 설명한다.
도 9(a)에 나타내는 바와 같이 우선, 상기 제 1 차광 마스크(M1)가 극히 미소한 투과 부분에서 초점 위치 근방에 있는 경우 조사 입체각은 거의 0에 가깝게 되고, 상기 제 1 차광 마스크(M1)가 상기 렌즈(2)의 초점 위치보다 상기 렌즈(2)의 측에 있을 때 상기 검사광은 도 9(a)의 실선으로 나타내는 바와 같이 광축 중심보다 외측으로 넓어져 가도록 기울어진 광로에서 형성되며, 상기 제 1 차광 마스크(M1)가 상기 렌즈(2)의 초점 위치보다 상기 면광원(1)의 측에 있을 때 상기 검사광은 도 9(a)의 파선으로 나타내는 바와 같이 광축 중심에 집광하도록 기울어진 광로에서 형성된다. 한편으로 상기 검사광의 상기 검사 대상의 각 점에 대한 조사 입체각의 형상 및 크기는 도 9(b), 도 9(c)에 나타내는 바와 같이 상기 제 1 차광 마스크(M1)의 개구부의 형상 및 크기에서 일률적으로 결정되며, 이것과는 독립적으로 상기 제 1 차광 마스크(M1)의 위치에 의해 그 조사 입체각의 경사를 제어할 수 있다.
도 9에 있어서의 P1, P2, P3는 상기 렌즈(2)의 물체측 초점 위치의 거리에 있는 점이고, 적어도 P1을 지나는 광은 상기 렌즈(2)에 의해 상기 면광원(1)으로부터 조사된 광축에 평행인 광로를 취한 광뿐이며, 상기 제 1 차광 마스크(M1)에 의해 이 광로의 개구부가, 예를 들면 직경(r)일 경우, P1에 있어서의 조사 입체각은 도 9 하부에 나타낸 바와 같이 상기 렌즈(2)의 초점 거리(f)와 개구부의 직경(r)에 의해서만 일의로 결정되어 이상적으로는 렌즈보다 P1과 같은 거리에 있는 P2, P3도 마찬가지이다. 또한, 상기 렌즈(2)의 초점 거리보다 먼 임의의 점인 P4, P5에서도 이상적으로는 그 조사 입체각은 전부 P1에서의 조사 입체각과 같은 형상, 같은 크기가 된다.
상기 제 1 차광 마스크(M1) 및 상기 제 1 필터 수단(F1) 및 상기 제 3 필터 수단(F3)은, 예를 들면 도 4에 나타낸 바와 같이 거의 광을 차단하는 차광부(M1)가 임의의 형상으로 개구부를 형성하고 있으며, 도 4에서는 주위가 차광부에서 중심부나 개구부로서 도시하고 있지만 그 개구부의 일부가 더 차광부로 되어도 상관없다. 또한, 차광부가 특정 속성을 갖는 광만을 차광하는 부분이어도 좋고, 또한 도 4에서는 M1의 개구부에 상기 제 1 필터 수단(F1)이 설정되어 있으며, 여기에서는 3종류의 광속성이 다른 입체각 영역을 형성하기 위한 패턴(F11, F12, F13)이 설정되어 있다. 여기에서는 동심원상의 패턴으로 되어 있지만 이것도 상기 검사 대상의 착목하는 특징점에 의해 임의의 패턴으로 최적화해도 좋다. 이 상기 제 1 차광 마스크(M1)와 상기 제 1 필터 수단(F1)을 통합한 것이 상기 제 3 필터 수단(F3)에 상당한다.
도 4에 나타낸 상기 제 1 차광 마스크(M1) 및 상기 제 1 필터 수단(F1) 또는 상기 제 3 필터 수단(F3)을 사용하면, 예를 들면 도 11에 나타내는 바와 같이 상기 검사 대상(W)의 1점(P)에 대해서 조사 입체각(IS)을 형성할 수 있다. 이 조사 입체각은 IS는 상기 제 1 차광 마스크(M1)의 중심부의 개구부에 의해 그 가장 외측의 형상이 결정되고, 또한 그 조사 입체각 내에 상기 제 1 필터 수단(F1)에 의해 각각 상기 제 1 필터 수단(F1)의 마스크 패턴(F11, F12, F13)에 대응해서 각각 다른 광속성을 갖는 입체각 영역(IS1, IS2, IS3)이 형성된다.
이상에서 설명한 조사 입체각이 대략 균일하게 형성할 수 있는 본 발명의 검사용 조명에 대해서 종래의 통상의 광원면만을 사용하는 조명에서는 도 5에 나타낸 바와 같이 검사 대상(W)의 각 점에 대한 검사광의 조사 입체각(IS)은 각 점에 의해 그 형상이나 크기 및 경사가 다르다. 이것은 상기 검사 대상(W)의 각 점에 대한 조사 입체각(IS)이 그 각 점으로부터 조명을 반대로 보았을 때의 면광원(1)의 사영 형상 및 크기 및 각도에서 일의로 결정되어 있기 때문이다. 한편으로 상기 검사 대상의 각 점에 있어서의 관찰 입체각(OS)은 상기 촬상 장치(C)의 동공 위치 및 동공 형상 및 동공의 크기와, 상기 검사 대상의 각 점의 상대 관계에 의해 결정되어 있다. 촬상 장치(C)에 의한 각 점의 밝기는 각 점에 있어서 조사 입체각(IS)을 직접 반영하는 반사광의 입체각(RS) 또는 투과광의 입체각(TS)과, 상기 관찰 입체각(OS)의 포함 관계에 의해 결정되어 있고, 도 5에서는 이 포함 관계가 장소에 의해 가지각색이며, 반사광의 입체각(RS) 또는 투과광의 입체각(TS)의 변화가 미소하다면 검사 영역의 각 점에서 같은 광의 변화량을 얻는 것이 어려워지는 것을 알 수 있다.
일반적으로 주광축 이외의 관찰 입체각의 경사 정도는 결상 광학계의 특성에 따라 결정되어 있으며, 그것은 통상의 렌즈의 성질상 주광축으로부터 동심원상으로 변화하고 있다. 이러한 결상 광학계에 대해서 균일한 광의 변화 특히 상기 검사 대상의 각 점에 있어서의 반사 또는 투과광의 입체각의 경사의 변화에 대해서 균일한 변화량을 얻기 위해서는 상기 검사 대상에 대한 상기 검사광의 조사 입체각의 경사를 주광축에 대해서 동심원상으로 변화시키면 각 점에 있어서의 조사 입체각과 관찰 입체각의 상대 관계를 일정하게 유지할 수 있다.
도 6은 본 발명에 의한 제 1 실시형태의 검사용 조명 장치(100)의 일부를 사용하고, 촬상 장치(C)에 의해 구성되는 검사 시스템(200)에서의 촬상 장치(C)에 의해 형성되는 상기 검사 대상의 각 점에 있어서의 관찰 입체각(OS)에 대해서 상기 제 1 차광 마스크(M1) 및 상기 제 1 필터 수단(F1) 또는 상기 제 3 필터 수단(F3)의 위치를 상기 렌즈(2)의 초점 위치로부터 어긋나게 설정함으로써 상기 검사 대상(W)상의 각 점에 있어서 조사 입체각(IS)을 직접 반영하는 반사광의 입체각(RS) 또는 투과광의 입체각(TS)의 광축과, 상기 관찰 입체각(OS)의 광축을 일치시키고 있으며, 이렇게 하면 상기 검사 대상(W)상의 각 점에서 반사광의 입체각(RS) 또는 투과광의 입체각(TS)이 변화했을 때에 각 점에 있어서 같은 변화율로 그 변화를 상기 관찰 입체각(OS)과의 포함 관계의 변화, 즉 각 점의 밝기 변화로서 보충하는 것이 가능해진다. 이때 혹시 상기 촬상 장치(C)에 의해 형성되는 상기 검사 대상의 각 점에 있어서의 관찰 입체각(OS)의 광축이 모두 같은 방향을 향하는 텔레센트릭 광학계이면 상기 제 1 차광 마스크(M1) 및 상기 제 1 필터 수단(F1) 또는 상기 제 3 필터 수단(F3)의 위치를 상기 렌즈(2)의 초점 위치로 설정해서 형성되는 조사 입체각(IS)의 광축을 모두 같은 방향으로 하면 상기 검사 대상(W)상의 각 점에 있어서의 관찰 입체각(OS)의 광축과 일치시킬 수 있다.
여기에서 도 10을 사용하여 조사 입체각과, 관찰 입체각의 포함 관계와, 상기 촬상 장치가 얻어지는 명암 정보에 대해서 설명한다.
도 10(a)는 상기 검사 대상(W)상의 점(P)에 착목해서 상기 점(P)에 조사 입체각(IS)이 되는 검사광을 조사했을 경우를 고려하여 상기 검사 대상의 점(P)을 포함하는 면이 부분적으로 φ만큼 기울었을 때에 점(P)의 밝기가 어떻게 변화하는지를 상기 촬상 장치(C)가 점(P)에 형성하는 관찰 입체각(OS)에 대해서 점(P)으로부터의 반사광의 입체각(RS)이 입체각(RS')과 같이 변화했을 때의 각 입체각의 상대 관계가 어떻게 되는지를 나타내고 있다.
도 10(a)에 있어서 점(P)으로부터의 상기 반사광의 입체각(RS 및 RS')의 형상과 크기는 점(P)에 대한 검사광의 조사 입체각(IS)과 동일하다. 또한, 상기 반사광의 입체각(RS)의 경사는 점(P)에 세운 법선에 대해서 상기 검사광의 조사 입체각(IS)의 선대칭이 되는 방향으로 상기 검사광의 조사 입체각(IS)의 경사(θ)와 동일한만큼 기울어져 있다. 이때 상기 촬상 장치(C)가 점(P)에 대해서 형성하는 관찰 입체각(OS)이 상기 반사광의 입체각(RS)과 그 광축이 일치하고 있으며, 또한 상기 반사광의 입체각(RS)에 비해서 그 크기가 극히 작다고 하면 상기 촬상 장치(C)에서 파악되는 점(P)의 밝기는 그 관찰 입체각(OS)의 크기로 제한되어 이 포함 관계가 바뀌지 않는 범위에서 상기 반사광의 입체각(RS)이 기울어져도 변화하는 일은 없다. 단, 조사 입체각(IS), 반사광의 입체각(RS, 및 RS') 내의 광 에너지는 그 입체각 내에서 균일하게 분포하고 있는 것으로 가정한다.
이어서 도 10(a)에 있어서 상기 검사 대상(W)의 점(P)을 포함하는 면이 부분적으로 φ만큼 기울었을 경우를 고려하면 점(P)으로부터의 반사광의 입체각(RS)은 도면 중 점선으로 나타낸 RS'와 같이 2φ만큼 기울게 된다. 이때에 점(P)으로부터의 반사광의 입체각(RS')이 상기 촬상 장치(C)가 점(P)에 대해서 형성하는 관찰 입체각(OS)과 하등의 포함 관계를 갖지 않으면 상기 촬상 장치(C)로부터 본 점(P)의 밝기는 0이 되지만 상기 촬상 장치(C)가 점(P)에 대해서 형성하는 상기 관찰 입체각(OS)과 부분적으로 포함 관계가 있으면 양자가 겹친 입체각 부분에 포함되는 광이 점(P)의 밝기로서 반영된다. 즉, 점(P)으로부터의 반사광의 입체각(RS')의 평면 반각이 상기 반사광의 경사각(2φ)으로부터 상기 관찰 입체각(OS)의 평면 반각을 뺀 각도보다 크고, 또한 상기 반사광의 경사각(2φ)에 상기 관찰 입체각(OS)의 평면 반각을 더한 각도보다 작은 경우는 점(P)의 밝기가 상기 반사광의 경사각(2φ)에 따라 변화한다. 그러나 만약 상기 조사 입체각(IS)의 평면 반각이 상기 검사 대상(W)의 부분적인 경사에 의해 생기는 반사광의 경사각(2φ)에 상기 관찰 입체각(OS)의 평면 반각을 더한 각도보다 큰 경우는 점(P)의 밝기는 변화하지 않는다. 또한, 관찰 입체각(OS)의 평면 반각이 상기 반사광의 경사각(2φ)과 상기 반사광의 입체각(RS)의 평면 반각을 더한 것보다 크면 역시 점(P)의 밝기는 변화하지 않는다. 이것은 결국 점(P)의 밝기는 점(P)으로부터의 반사광의 입체각(RS)과 점(P)에 대한 관찰 입체각(OS)의 포함 관계에 의해 결정되어 있으며, 점(P)에 조사되는 검사광의 조사 입체각(IS)과 점(P)에 대한 관찰 입체각(OS)의 형상 및 크기 및 경사에 관한 상대 관계를 설정함으로써 점(P)의 밝기의 변화를 제어할 수 있다는 것을 나타내고 있다.
도 10(b)는 도 10(a)에 있어서 검사광의 조사광축과, 점(P)의 법선 및 점(P)으로부터의 반사 광축을 포함하는 면에서의 단면도이며, 각 요소의 경사와 그 포함 관계를 보다 정량적으로 파악할 수 있다. 단, 도 10(b)에서는 관찰 입체각(OS)이 조사 입체각(IS), 즉 반사광의 입체각(RS)보다 큰 경우를 도시했다. 검사 대상(W)이 기울어지고, 점(P)으로부터의 반사광의 입체각(RS)이 점선으로 나타낸 RS'가 되면 본 도면에서는 상기 관찰 입체각(OS)과의 포함 관계가 없어지고, 그 관찰 입체각(OS) 내의 광 에너지는 0이 되므로 이 관찰 입체각(OS)에 포함되는 광을 다시 점으로 모아서 결상시켜도 점(P)은 새카맣게밖에 보이지 않는다. 그러나 이 경우도 상기 조사 입체각(IS)과 상기 관찰 입체각(OS)의 상대 관계를 조정함으로써 상기 반사광의 입체각(RS)과 상기 관찰 입체각(OS)의 포함 관계를 발생시키면 그 겹치는 부분의 크기의 변화에 따라 점(P)의 밝기가 변화하게 된다.
도 10(b)에 있어서 여기에서 만약 관찰 입체각(OS)의 형상 및 크기가 조사 입체각(IS)과 같이 점(P)으로부터의 반사광의 입체각(RS)의 경사와 일치하고 있다고 하면 그 상태로부터 조금이라도 검사 대상(W)이 기울면 적어도 그 분만큼 관찰 입체각(OS)과 반사광의 입체각(RS)이 겹쳐 있는 부분이 감소하므로 관찰 입체각(OS)을 통해 본 점(P)의 밝기는 그만큼 변화한다. 게다가 그 각 입체각이 작으면 작을수록 검사 대상(W)이 같은 각도만큼 기울었을 때의 점(P)의 밝기의 변화량은 커지고, 반대로 크면 클수록 검사 대상(W)이 같은 각도만큼 기울었을 때의 점(P)의 밝기의 변화량은 작아진다. 또한, 조사 입체각(IS)과 관찰 입체각(OS)의 형상이나 크기나 경사 등을 검사 대상의 소망의 특징점에서 발생하는 광의 변화에 대응해서 적절히 설정하면 지금까지 안정되게 검출할 수 없었던 특징점의 검출이 정밀도 좋게 가능하게 된다. 본 발명에서는 이 원리에 착목하여 조사 입체각의 형상이나 크기 및 경사를 정밀도 좋게 제어하는 것이 가능한 검사용 조명 장치를 생각해내는 것에 이르렀다.
이어서 도 11을 사용하여 검사 대상에 조사되는 조사 입체각 내에 다른 광속성을 갖는 입체각 영역이 존재할 경우에 상기 검사 대상상의 점(P)의 밝기가 상기점(P)으로부터 반사되는 반사광의 입체각과, 촬상 장치(C)가 상기 점(P)에 대해서 형성하는 관찰 입체각의 포함 관계에 따라 어떻게 변화하는지를 기술한다.
도 11에 나타낸 조사 입체각(IS)은 그 내부가 다른 광속성을 갖는 입체각 영역(IS1, IS2, IS3)으로 형성되어 있다. 이때 검사 대상(W)상의 점(P)으로부터 반사되는 반사광의 입체각(RS)은 상기 조사 입체각(IS)과 같고, 그 광축은 상기 검사 대상(W)상의 점(P)에 세운 법선에 대해서 상기 조사 입체각(IS)과 선대칭의 방향이며, 상기 반사광의 입체각(RS)의 내부에도 상기 조사 입체각 내에 형성되어 있었던 다른 광속성을 갖는 입체각 영역(IS1, IS2, IS3)에 대응하여 그 각각과 같은 광속성을 갖는 입체각 영역(RS1, RS2, RS3)이 형성된다.
도 11에서는 간단히 촬상 장치(C)에 의해 상기 검사 대상(W)상의 점(P)에 형성되는 관찰 입체각(OS)이 상기 반사광의 입체각(RS) 및 상기 반사광의 입체각(RS) 내에 형성되어 있는 다른 광속성을 갖는 입체각 영역(RS1, RS2, RS3)에 대해서 충분히 작을 경우를 고려하고 있으며, 도 11(a)에서는 상기 관찰 입체각(OS)이 상기 입체각 영역(RS1)에 완전히 포함되어 있는 경우를 나타내고 있다. 이때에 상기 촬상 장치(C)에 있어서 상기 다른 광물성의 광을 각각 선택적으로 검출할 수 있는 제 2 필터 수단을 구비하고 있으면 상기 검사 대상 상의 점(P)의 밝기는 상기 입체각 영역(RS1)이 갖는 광속성의 광만으로 어떤 밝기에 보충된다.
이어서, 도 11(b)에 나타내는 바와 같이 상기 검찰 대상(W)의 면이 φ만큼 기울었을 경우를 고려하면 상기 반사광의 입체각(RS)의 광축은 2φ만큼 기울고, 상기 관찰 입체각(OS)은 상기 다른 광물성을 갖는 입체각 영역의 RS3에 포함되어 있다. 즉, 이때에는 상기 검사 대상 상의 점(P)의 밝기가 상기 입체각 영역(RS3)이 갖는 광속성의 광만으로 어떤 밝기에 보충된다.
지금 이해하기 쉽게 하기 위해서 도 11에 나타내는 각각 다른 광물성을 갖는 상기 입체각 영역(RS1, RS2, RS3)이, 예를 들면 각각 청색광, 녹색광, 적색광으로서 상기 촬상 장치(C)가 컬러 카메라라고 하면 도 11(a)의 경우에는 상기 검사 대상(W)상의 점(P)은 청색에서 어떤 밝기로 보이고, 도 11(b)의 경우에는 적색에서 어떤 밝기로 보이게 된다. 또한, 상기 검사 대상(W)의 경사각(φ)이 서서히 커질 경우를 고려하면 상기 검사 대상(W)상의 점(P)은 그 경사각이 커짐에 따라 청색으로부터 서서히 녹색을 띠어 오고, 녹색을 거쳐 적색까지 연속적으로 변화하게 되고, 내부에 다른 광속성을 갖는 입체각 영역이 없는 조사 입체각이면 그 조사 입체각과 관찰 입체각의 포함 관계에 의해 결정되는 명암 정보만으로 되지만 본 발명에 의하면 상기 검사 대상(W)의 경사각(φ)을 보다 넓은 범위에서 연속적으로 포착하는 것이 가능해진다.
이어서, 본 발명에 있어서의 상기 하프 미러(4)는 개략 정방형상의 프레임에 의해 지지된 원형상의 극히 얇은 것이다. 이러한 하프 미러(4)를 사용함으로써 하프 미러(4)의 반사 또는 투과가 일어나는 표면과 이면의 괴리 부분을 극히 얇게 형성할 수 있고, 상기 검사 대상(W)으로부터의 반사광이 하프 미러(4)를 투과할 때에 생기는 미소한 굴절이나 내면 반사 등에 의한 고스트를 최소한으로 할 수 있다.
상기 제 1 차광 마스크 및 상기 제 2 차광 마스크는 일반적인 광학재료인 복수매의 날개를 사용한 조리개이어도 좋고, 또는 임의의 개구부를 갖는 극히 얇은 차광판과 조리개를 조합시켜도 좋고, 전자적으로 그 개구부의 설정이 가능한 액정 등의 부재를 더 사용해도 좋다.
또한, 상기 제 1 차광 마스크의 개구부의 다른 실시형태로서, 예를 들면 그 개구부가 원형상이 아닌 타원 또는 가늘고 긴 슬릿형상으로 함으로써 상기 검사 대상의 특징점을 검출함에 있어서, 그 검출 감도에 이방성을 갖게 할 수 있다. 즉, 이때 상기 검사 대상의 각 점에 대한 조사 입체각은 상기 제 1 차광 마스크의 슬릿과 같은 긴 방향으로 넓혀지고, 짧은 방향으로는 극히 얇은 조사 입체각이 되며, 이 경우에는 긴 방향의 상기 검찰 대상의 경사의 검지 감도는 낮고, 짧은 방향의 검지 감도만을 높게 설정할 수 있다. 단, 이 경우에는 상기 촬상 장치가 상기 검사 대상의 각 점에 형성하는 관찰 입체각의 형상이나 크기 및 경사를 조사 입체각의 짧은 방향에 맞춰 상대적으로 거의 동등해지도록 설정할 필요가 있다. 또는, 상기 촬상 장치가 상기 검사 대상의 각 점에 형성하는 관찰 입체각의 크기를 충분히 작게 설정하면 조사 입체각이 넓혀져 있는 만큼, 검출하는 경사에 한계를 설정하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 제 1 차광 마스크의 개구부의 다른 실시형태로서, 예를 들면 그 개구부가 동심원상의 차광부와 개구부를 구비함으로써 그 폭을 적당히 취하면 상기 검사 대상의 부분적인 경사에 대해서 어떤 일정 경사 각도 범위만을 검출하는 것도 가능하고, 필요한 방향으로 그 폭을 필요한 만큼 설정하면 그 검출 각도에 이방성을 갖게 할 수도 있다. 또는 이러한 검사용 조명을 다단으로 설치하면 표면의 경사 정도에 따라 이것을 분류 검출할 수 있고, 또한 상기 제 1 차광 마스크를 전자적으로 그 개구부의 설정이 가능한 상기 액정 등의 부재로 하면 이 개구 패턴을 동적으로 스위칭함으로써 복수 종류의 명암 정보가 얻어지고, 상세한 분류 검출을 더 행할 수 있다.
또한, 상기 제 1 필터 수단(F1)에 있어서는 그 다른 광속성으로서 파장대역이나 편광 상태, 휘도 등이 고려되고, 예를 들면 상기 광원(1)을 백색광을 발하는 광원으로서 상기 제 1 필터 수단(F1)으로 그것을 다른 파장대역의 광으로 구성되는 임의의 입체각 영역을 형성할 수 있고, 동시에 다른 패턴으로 다른 파장대역의 광을 임의의 방향으로부터 임의의 형상이며, 또한 상기 검사 대상(W)의 시야 범위의 모든 점에 있어서 동일 조건에서 조사하는 것이 가능해진다. 또한 상기 제 1 필터 수단(F1)을 전자적으로 그 패턴이나 투과율 등의 설정이 가능한 컬러 액정 등의 부재로 하면 이 필터 패턴을 동적으로 스위칭함으로써 복수 종류의 명암 정보가 얻어져 상세한 분류 검출을 더 행할 수 있다.
또한, 상기 제 2 필터의 구성예로서 다른 광속성을 갖는 입체각 영역을 명확하게 구분해도 좋고, 서서히 다른 광속성을 가지도록 그라데이션을 갖게 할 수도 있다. 이렇게 하면, 예를 들면 상기 검사 대상으로부터의 반사광, 또는 투과광이 조사 각도, 또는 관찰 각도에 의해 휘도가 다른 경우 이것을 균일한 휘도로 하는 것도 반대로 휘도의 변화를 주는 것도 할 수 있게 된다. 예를 들면, 상기 검사 대상(W)의 표면으로부터 직접 반사되는 광과, 상처 등의 산란광을 발하는 부분의 휘도차를 자유자재로 조정하는 것이 가능해진다. 이것은 정반사광으로서 상기 검사 대상(W)의 표면으로부터 직접 반사되는 광의 각도 범위에 대응하는 조사 입체각 영역의 광량을 적게 하고, 서서히 그 이외의 입체각 영역의 광량을 크게 함으로써 실현할 수 있다.
본 발명에 의한 현저한 효과는 상기 제 1 차광 마스크 및 상기 제 1 필터 수단에 의한 임의의 패턴에 의해 임의의 형상의 조사 입체각이 또한 그 광속성을 임의로 변화시키면서 상기 촬상 장치(C)의 촬상하는 상기 검사 대상(W)의 시야 범위 전체의 모든 위치에 있어서 모두 동일한 조건에서 조사광을 조사할 수 있고, 게다가 그 조사광축이나 조사 입체각을 상기 촬상 장치의 광학특성에 적합한 상태로 설정할 수 있는 점에 있다. 도 12(a)는 일반적인 종래 조명에서 검사 대상(W)을 조사했을 때에 그 검사 대상(W)의 다른 위치(P, P')에 있어서의 각각의 조사 입체각(IS, IS')을 나타내고 있지만 양자에서 조사 입체각의 형상이나 광축이 다르다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 12(b)는 본 발명에 의한 조사광의 양태를 나타내고 있으며, 상기 검사 대상(W)의 시야 범위 전체의 모든 위치에 있어서 모두 동일한 조건에서 조사광을 조사할 수 있다. 이렇게 함으로써 특히 상기 검사 대상(W)으로부터 반사되는 반사광이나 투과광을 관찰하는 명시야 조명법에 있어서 현저한 효과를 기대할 수 있다. 여기에서 반사광이란 경면 등으로부터 반사되는 정반사광을 가리키고, 투과광이란 투명 물체를 투과해 오는 정투과광을 가리킨다. 또한, 산란광을 관찰하는 암시야 조명법에 있어서도 그 산란광이 조사되는 광속성이나 조사 입체각에 의존해서 변화되는 것도 많아 종래 조명에서는 실현할 수 없었던 미소한 변화를 검출하는 것이 가능해진다.
도 13에 상기 제 1 차광 마스크 및 상기 제 1 필터 수단, 또는 상기 제 3 필터 수단에 의한 임의의 패턴과, 그 결과 형성되는 조사 입체각의 형상예를 나타낸다. 도 13(d)와 도 13(h)는 상기 제 1 차광 마스크 및 상기 제 1 필터 수단에서 광속성이 다른 입체각 영역을 포함하는 것이지만 그 밖의 패턴에 있어서도 제 1 필터 수단에 의해 조사 입체각의 전부, 또는 일부를 어떤 일정 범위의 광속성을 갖는 것으로 해도 좋고, 차광 부분(M1)이 특정 속성을 갖는 광만을 투과하는 부분이어도 좋고, 그 경우의 조사 입체각(IS)은 다른 광물성을 갖는 입체각 영역의 경계가 된다.
또한, 상기 제 2 차광 마스크는 상기 검사 대상에 결상되는 점에서 상기 차광 마스크의 개구부에 특정 속성을 갖는 광만을 투과하는 제 4 필터 수단을 설치함으로써 상기 검사광의 조사 범위마다 그 광속성을 설정하는 것이 가능해진다. 이때 광을 조사하지 않는 범위를 설정할 필요가 없으면 상기 제 4 필터 수단에 의해서만 투과하는 특정 광속성마다 그 조사 범위를 설정해도 좋다.
또한, 상기 제 2 차광 마스크에 전자적으로 그 개구부의 설정이 가능한 상기 액정 등의 부재로 하면 이 개구 패턴을 동적으로 스위칭함으로써 상기 검사광의 조사 영역을 변경하고, 상기 검사 대상에 다른 조사 영역 필요로 하는 것이 있어도 각각의 영역에 맞춰서 검사광을 조사하여 복수 종류의 명암 정보를 얻을 수 있다.
또한, 상기 면광원을 그 조사면의 발광 파장 분포나 휘도 분포, 편광 상태 분포를 동적으로 변경할 수 있는 컬러 액정 등과 백색광원을 조합시켜서 구성함으로써 여러 가지 종류의 검사 대상에 더 대응하는 것이 가능해진다.
그 외에 본 발명의 취지에 반하지 않는 한에 있어서 여러 가지 변형이나 실시형태의 조합을 행해도 상관없다.
200 : 검사 시스템 100 : 검사용 조명 장치
1 : 면광원 11 : 광 사출면
2 : 렌즈 4 : 하프 미러
C ：촬상 장치 L1 : 조사광로
L2 : 반사·투과광로
M1 : 제 1 차광 마스크 (및 그 차광부) F1 : 제 1 필터 수단
F11 : 제 1 필터 수단의 어떤 광속성 1을 갖는 광을 투과하는 부분
F12 : 제 1 필터 수단의 어떤 광속성 2를 갖는 광을 투과하는 부분
F13 : 제 1 필터 수단의 어떤 광속성 3을 갖는 광을 투과하는 부분
F2 : 제 2 필터 수단 F3 : 제 3 필터 수단
F4 : 제 4 필터 수단 M2 : 제 2 차광 마스크
W : 검사 대상 P ：검사 대상(W)상의 어떤 점
P'：검사 대상(W)상의 다른 점 P1 : 렌즈(2)의 물체측 초점
P2 : 렌즈(2)로부터 PI와 동일 거리의 점
P3 : 렌즈(2)로부터 PI와 동일 거리의 점
P4 : 렌즈(2)의 물체측 초점 이원의 임의의 점
P5 : 렌즈(2)의 물체측 초점 이원의 임의의 점
IS ：조사 입체각 IS'：다른 조사 입체각
IS1 : 조사 입체각 내의 다른 광속성을 갖는 입체각 영역 1
IS2 : 조사 입체각 내의 다른 광속성을 갖는 입체각 영역 2
IS3 : 조사 입체각 내의 다른 광속성을 갖는 입체각 영역 3
OS ：관찰 입체각 RS ：반사광의 입체각
RS'：반사광의 입체각
RS1 : 반사광의 입체각 내의 다른 광속성을 갖는 입체각 영역 1
RS2 : 반사광의 입체각 내의 다른 광속성을 갖는 입체각 영역 2
RS3 : 반사광의 입체각 내의 다른 광속성을 갖는 입체각 영역 3
TS ：투과광의 입체각
1 : 면광원 11 : 광 사출면
2 : 렌즈 4 : 하프 미러
C ：촬상 장치 L1 : 조사광로
L2 : 반사·투과광로
M1 : 제 1 차광 마스크 (및 그 차광부) F1 : 제 1 필터 수단
F11 : 제 1 필터 수단의 어떤 광속성 1을 갖는 광을 투과하는 부분
F12 : 제 1 필터 수단의 어떤 광속성 2를 갖는 광을 투과하는 부분
F13 : 제 1 필터 수단의 어떤 광속성 3을 갖는 광을 투과하는 부분
F2 : 제 2 필터 수단 F3 : 제 3 필터 수단
F4 : 제 4 필터 수단 M2 : 제 2 차광 마스크
W : 검사 대상 P ：검사 대상(W)상의 어떤 점
P'：검사 대상(W)상의 다른 점 P1 : 렌즈(2)의 물체측 초점
P2 : 렌즈(2)로부터 PI와 동일 거리의 점
P3 : 렌즈(2)로부터 PI와 동일 거리의 점
P4 : 렌즈(2)의 물체측 초점 이원의 임의의 점
P5 : 렌즈(2)의 물체측 초점 이원의 임의의 점
IS ：조사 입체각 IS'：다른 조사 입체각
IS1 : 조사 입체각 내의 다른 광속성을 갖는 입체각 영역 1
IS2 : 조사 입체각 내의 다른 광속성을 갖는 입체각 영역 2
IS3 : 조사 입체각 내의 다른 광속성을 갖는 입체각 영역 3
OS ：관찰 입체각 RS ：반사광의 입체각
RS'：반사광의 입체각
RS1 : 반사광의 입체각 내의 다른 광속성을 갖는 입체각 영역 1
RS2 : 반사광의 입체각 내의 다른 광속성을 갖는 입체각 영역 2
RS3 : 반사광의 입체각 내의 다른 광속성을 갖는 입체각 영역 3
TS ：투과광의 입체각
Claims (5)
- 검사 대상에 검사광을 조사하는 검사용 조명 장치로서,
검사광을 사출하는 면광원과, 상기 면광원과 상기 검사 대상 사이에 설치되어 상기 면광원으로부터 방사된 광을 상기 검사 대상에 조사하는 검사광으로서 상기 검사 대상에 대한 조사 입체각을 형성하기 위한 렌즈와, 상기 면광원과 상기 렌즈 사이에서 상기 렌즈의 초점 위치를 중심으로 해서 그 전후에 설치되어 상기 검사 대상의 각 점에 조사되는 검사광의 조사 입체각으로서 다른 광속성을 갖는 복수의 입체각 영역을 형성하는 제 1 필터 수단을 구비하고 있으며, 상기 입체각 영역의 형상 또는 크기나 경사 및 파장대역이나 편광 상태, 광량 등의 광의 속성을 설정 가능한 것을 특징으로 하는 검사용 조명 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 필터 수단과 상기 면광원 사이에서 상기 렌즈에 의해 상기 검사 대상에 대해서 결상되는 근방의 위치에 제 2 차광 마스크와 제 4 필터 수단 중 적어도 어느 하나를 더 구비하고, 상기 제 2 차광 마스크 또는 상기 제 4 필터 수단에 의해 상기 검사 대상에 대한 검사광의 조사 영역 또는 조사 형상이나 조사 패턴 또는 광속성을 임의로 설정 가능한 것을 특징으로 하는 검사용 조명 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 검사용 조명 장치에 있어서 상기 렌즈와 상기 검사 대상 사이에 상기 검사광의 조사 방향을 바꾸고, 또한 상기 검사 대상으로부터의 광을 투과해서 촬상 장치로 촬상할 수 있도록 하기 위한 하프 미러를 구비하고, 상기 검사광의 상기 검사 대상의 각 점에 대한 조사 입체각으로서 상기 입체각 영역과 상기 촬상 장치의 상기 검사 대상의 각 점에 대한 관찰 입체각의 광축을 일치시킨 것을 특징으로 하는 검사용 조명 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 검사 대상에 있어서 반사 또는 투과 또는 산란하는 광을 촬상하는 촬상 장치로 이루어지는 검사 시스템에 적용되는 검사용 조명 장치로서, 상기 촬상 장치로 상기 검사 대상으로부터의 광을 촬상할 때에 형성되는 상기 검사 대상의 각 점에 대한 관찰 입체각에 대해서 각 점의 명암에 소망의 변화가 얻어지도록 상기 입체각 영역의 형상 또는 크기나 경사 및 상기 입체각 영역에 포함되는 광의 속성을 설정 가능한 것을 특징으로 하는 검사용 조명 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 검사용 조명 장치를 사용하여 상기 검사 대상에 있어서 반사 또는 투과 또는 산란하는 광을 촬상하는 촬상 장치로 이루어지는 검사 시스템으로서,
상기 검사용 조명 장치로 상기 검사 대상에 조사되는 검사광의 조사 입체각에 있어서 상기 촬상 장치의 상기 검사 대상의 각 점에 있어서의 관찰 입체각의 형상 또는 크기나 경사에 의거하여 상기 검사 대상의 각 점에 있어서의 상기 입체각 영역의 형상 또는 크기나 경사가 소망의 농담 정보를 얻기 위해서 적합하게 설정 또는 상대적으로 상기 입체각 영역과 상기 관찰 입체각의 형상 또는 크기나 경사가 균일하게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015186170A JP5866586B1 (ja) | 2015-09-22 | 2015-09-22 | 検査用照明装置及び検査システム |
| JPJP-P-2015-186170 | 2015-09-22 | ||
| PCT/JP2015/076824 WO2017051447A1 (ja) | 2015-09-22 | 2015-09-23 | 検査用照明装置及び検査システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180002864A KR20180002864A (ko) | 2018-01-08 |
| KR101857539B1 true KR101857539B1 (ko) | 2018-05-14 |
Family
ID=55347054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020177036014A KR101857539B1 (ko) | 2015-09-22 | 2015-09-23 | 검사용 조명 장치 및 검사 시스템 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10598603B2 (ko) |
| EP (1) | EP3355049B1 (ko) |
| JP (1) | JP5866586B1 (ko) |
| KR (1) | KR101857539B1 (ko) |
| CN (1) | CN107615049B (ko) |
| DK (1) | DK3355049T3 (ko) |
| ES (1) | ES2868928T3 (ko) |
| IL (1) | IL257398B (ko) |
| SG (1) | SG11201801119YA (ko) |
| WO (1) | WO2017051447A1 (ko) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11423632B2 (en) | 2017-10-24 | 2022-08-23 | Nec Corporation | Device and method for determining surface irregularities with irradiation angle |
| JP6451821B1 (ja) | 2017-12-05 | 2019-01-16 | マシンビジョンライティング株式会社 | 検査システム及び検査方法 |
| JP6954142B2 (ja) | 2018-01-17 | 2021-10-27 | オムロン株式会社 | 画像検査装置および照明装置 |
| US10634618B2 (en) * | 2018-01-23 | 2020-04-28 | Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited | Apparatus and a method for inspecting a light transmissible optical component |
| JP7027926B2 (ja) | 2018-02-07 | 2022-03-02 | オムロン株式会社 | 画像検査装置および照明装置 |
| EP3524967B1 (en) | 2018-02-07 | 2024-01-31 | OMRON Corporation | Image inspection device and lighting device |
| JP6939641B2 (ja) | 2018-02-23 | 2021-09-22 | オムロン株式会社 | 画像検査装置および画像検査方法 |
| JP6939640B2 (ja) * | 2018-02-23 | 2021-09-22 | オムロン株式会社 | 画像検査装置および画像検査方法 |
| US11941849B2 (en) | 2019-02-15 | 2024-03-26 | Nec Corporation | Information processing device |
| EP3933386A4 (en) | 2019-02-26 | 2022-03-09 | NEC Corporation | IMAGING DEVICE |
| JP7178001B2 (ja) * | 2019-03-14 | 2022-11-25 | オムロン株式会社 | 検査装置 |
| TWI705239B (zh) * | 2019-07-19 | 2020-09-21 | 緯創資通股份有限公司 | 檢測光源模組與檢測裝置 |
| US20220412727A1 (en) * | 2019-11-29 | 2022-12-29 | Machine Vision Lighting Inc. | Shape reconstruction method and image measurement device |
| KR102361860B1 (ko) | 2020-06-14 | 2022-02-14 | 머신 비전 라이팅 가부시키가이샤 | 검사 측정용 조명 장치 및 검사 측정 시스템 및 검사 측정 방식 |
| JP6799272B1 (ja) * | 2020-06-14 | 2020-12-16 | マシンビジョンライティング株式会社 | 検査測定システム及び検査測定方法 |
| JP7206020B2 (ja) * | 2020-11-17 | 2023-01-17 | マシンビジョンライティング株式会社 | 画像観察装置及びその照明光学系 |
Family Cites Families (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4037965A (en) * | 1976-03-23 | 1977-07-26 | Leeds & Northrup Company | Method and optical means for determining dimensional characteristics of the particle distribution in a collection of particles |
| US4275960A (en) * | 1979-08-13 | 1981-06-30 | International Business Machines Corporation | System for enhanced light uniformity in a document scanning system |
| US20040057044A1 (en) * | 1994-12-08 | 2004-03-25 | Mehrdad Nikoonahad | Scanning system for inspecting anamolies on surfaces |
| DE69636183T2 (de) | 1995-03-31 | 2007-03-29 | Lintec Corp. | Vorrichtung zur Prüfung von Halbleitersubstraten |
| US6201601B1 (en) * | 1997-09-19 | 2001-03-13 | Kla-Tencor Corporation | Sample inspection system |
| CN2468075Y (zh) * | 2001-03-10 | 2001-12-26 | 耿向东 | 一种用于彩色立体摄影的装置 |
| US6920981B2 (en) * | 2003-01-03 | 2005-07-26 | Ade, Inc. | Suspension packages and systems, cushioning panels, and methods of using same |
| JP2004233163A (ja) * | 2003-01-29 | 2004-08-19 | Hitachi High-Technologies Corp | パターン欠陥検査方法およびその装置 |
| US20050036143A1 (en) * | 2003-08-15 | 2005-02-17 | Nanometrics Incorporated | Reference calibration of metrology instrument |
| TW200525141A (en) * | 2003-12-26 | 2005-08-01 | Nikon Corp | Defect inspection device and defect inspection method |
| US7295303B1 (en) * | 2004-03-25 | 2007-11-13 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Methods and apparatus for inspecting a sample |
| US6980377B1 (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-27 | Honeywell International Inc. | Chromatic vignetting in lens systems |
| JP2006023221A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 外観検査装置及び投影方法 |
| US8175252B2 (en) * | 2005-06-28 | 2012-05-08 | Alcatel Lucent | Ringback tone bookmark request by calling party |
| US7924434B2 (en) * | 2005-08-02 | 2011-04-12 | Kla-Tencor Technologies Corp. | Systems configured to generate output corresponding to defects on a specimen |
| US7924517B2 (en) * | 2006-06-21 | 2011-04-12 | Applied Materials Israel, Ltd. | Spatial filter, a system and method for collecting light from an object |
| KR101427433B1 (ko) * | 2006-08-02 | 2014-08-08 | 가부시키가이샤 니콘 | 결함 검출 장치 및 결함 검출 방법 |
| CN101387724B (zh) * | 2007-09-14 | 2011-01-05 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 色轮 |
| TW201100787A (en) * | 2009-02-18 | 2011-01-01 | Nikon Corp | Surface examining device and surface examining method |
| US8891087B2 (en) * | 2011-06-01 | 2014-11-18 | Digital Light Innovations | System and method for hyperspectral imaging |
| JP5611149B2 (ja) * | 2011-08-23 | 2014-10-22 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 光学顕微鏡装置及びこれを備えた検査装置 |
| JP5895305B2 (ja) * | 2011-12-06 | 2016-03-30 | シーシーエス株式会社 | 検査用照明装置及び検査用照明方法 |
| US9176069B2 (en) * | 2012-02-10 | 2015-11-03 | Kla-Tencor Corporation | System and method for apodization in a semiconductor device inspection system |
| US10005072B2 (en) * | 2012-07-23 | 2018-06-26 | W. R. Grace & Co.-Conn | High matrix surface area catalytic cracking catalyst stabilized with magnesium and silica |
| JP5451832B2 (ja) * | 2012-08-21 | 2014-03-26 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | パターン検査装置 |
| JP2014075780A (ja) * | 2012-09-14 | 2014-04-24 | Ricoh Co Ltd | 撮像装置及び撮像システム |
| JP6086362B2 (ja) * | 2012-12-03 | 2017-03-01 | シーシーエス株式会社 | 検査システム及び検査用照明装置 |
| JP2016180591A (ja) * | 2013-07-24 | 2016-10-13 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 検査装置 |
-
2015
- 2015-09-22 JP JP2015186170A patent/JP5866586B1/ja active Active
- 2015-09-23 US US15/580,087 patent/US10598603B2/en active Active
- 2015-09-23 EP EP15904704.2A patent/EP3355049B1/en active Active
- 2015-09-23 DK DK15904704.2T patent/DK3355049T3/da active
- 2015-09-23 WO PCT/JP2015/076824 patent/WO2017051447A1/ja active Application Filing
- 2015-09-23 CN CN201580080545.0A patent/CN107615049B/zh active Active
- 2015-09-23 KR KR1020177036014A patent/KR101857539B1/ko active IP Right Grant
- 2015-09-23 ES ES15904704T patent/ES2868928T3/es active Active
- 2015-09-23 SG SG11201801119YA patent/SG11201801119YA/en unknown
-
2018
- 2018-02-07 IL IL257398A patent/IL257398B/en active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107615049A (zh) | 2018-01-19 |
| DK3355049T3 (da) | 2021-07-05 |
| ES2868928T3 (es) | 2021-10-22 |
| JP5866586B1 (ja) | 2016-02-17 |
| SG11201801119YA (en) | 2018-03-28 |
| WO2017051447A1 (ja) | 2017-03-30 |
| EP3355049A4 (en) | 2018-08-01 |
| IL257398B (en) | 2018-07-31 |
| EP3355049A1 (en) | 2018-08-01 |
| EP3355049B1 (en) | 2021-03-31 |
| KR20180002864A (ko) | 2018-01-08 |
| JP2017062120A (ja) | 2017-03-30 |
| US20180299386A1 (en) | 2018-10-18 |
| US10598603B2 (en) | 2020-03-24 |
| CN107615049B (zh) | 2020-11-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101857539B1 (ko) | 검사용 조명 장치 및 검사 시스템 | |
| US10883944B2 (en) | Inspection system and method of inspection | |
| JP5866573B1 (ja) | 検査用照明装置及び検査システム | |
| JP6086362B2 (ja) | 検査システム及び検査用照明装置 | |
| WO2021255793A1 (ja) | 検査測定用照明装置及び検査測定システム及び検査測定方式 | |
| KR101447857B1 (ko) | 렌즈 모듈 이물 검사 시스템 | |
| JP7458617B1 (ja) | 検査用照明装置及び照明光学系及び検査システム | |
| KR102361860B1 (ko) | 검사 측정용 조명 장치 및 검사 측정 시스템 및 검사 측정 방식 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| A302 | Request for accelerated examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |