KR20140096115A - 검사용 조명 장치 및 검사용 조명 방법 - Google Patents

검사용 조명 장치 및 검사용 조명 방법 Download PDF

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Abstract

검사광에 의해 결함과 정상 부분이 명암차 등의 차이가 나타나도록 할 수 있는 검사용 조명 장치 및 검사용 조명 방법을 제공하기 위해서, 검사광을 사출하는 면광원(1)과, 상기 면광원(1)으로부터 사출되는 검사광의 광축(LX) 상(上)에 있으며, 검사 대상(W)과 상기 면광원(1)과의 사이에 마련되는 렌즈(2)와, 상기 면광원(1) 및 상기 렌즈(2)의 사이, 또는, 상기 렌즈(2) 및 상기 검사 대상(W)의 사이에 마련되는 제1 조리개(31)를 구비하며, 상기 면광원(1) 및 상기 렌즈(2)의 상기 검사 대상(W)에 대한 위치가, 상기 면광원(1)이 결상하는 결상면(IM)이 상기 검사 대상(W)의 근방에 있도록 설정되어 있고, 상기 결상면(IM)의 바깥 가장자리부에 입사하는 검사광으로 규정되는 조사 입체각의 중심축이, 상기 광축(LX)에 대해서 평행이 되거나, 또는, 광축으로부터 어긋남과 아울러 소정 양만큼 경사지도록, 상기 제1 조리개(31)의 상기 렌즈에 대한 위치를 설정했다.

Description

검사용 조명 장치 및 검사용 조명 방법 {LIGHTING DEVICE FOR INSPECTION AND LIGHTING METHOD FOR INSPECTION}
본 발명은, 예를 들면 검사 대상인 제품에 검사광(檢査光)을 조사하고, 그 제품의 외관이나 흠, 결함 등의 검사를 행하기 위해서 이용되는 검사용 조명 장치 및 검사용 조명 방법에 관한 것이다.
제품의 외관 검사 등에 이용되는 검사용 조명 장치의 일례로서는, 특허 문헌 1에 나타내어지는 바와 같은 촬상(撮像)하는 방향과, 검사 대상을 조명하는 방향을 일치시킨 동축(同軸) 조명을 들 수 있다. 이 동축 조명은, 수평 방향으로 검사광을 사출하는 광원과, 상기 검사 대상과, 해당 검사 대상의 상부에 마련된 촬상 장치와의 사이에서 경사져 마련되어 있으며, 상기 검사광을 상기 검사 대상으로 반사함과 아울러, 상기 검사 대상으로부터의 반사광은 촬상 장치측으로 투과하도록 배치된 하프 미러(half mirror)를 구비한 것이 있다.
그런데, 상술한 바와 같은 검사용 조명 장치를 이용해도 검출하는 일이 어려운 결함 등의 특징점을, 촬상된 화상에 의해 검출할 수 있도록 하는 것이 최근 요구되고 있다. 보다 구체적으로는, 검사 대상인 제품의 형상이 특수 또는 복잡하기 때문에 검사광을 충분한 강도나 광량으로 조사하는 일이 어렵고, 검사광을 조사할 수 있었다고 해도 검사하고 싶은 부분 이외로부터의 반사광이 너무 많거나, 혹은, 결함 등의 특징점이 너무 작거나, 미세한 것이었거나 하기 때문에 명암차가 나타나기 어려운 등과 같은 검사가 어려운 사례가 있다.
예를 들면, 조리개 등을 이용하여 검사광의 조사 범위를 검사 대상에만 한정하는 것에 의해, 검사 대상 이외로부터의 반사광이나 산란광인 미광(迷光)을 저감하여, 검사 정밀도를 높이는 것을 고려할 수 있다. 그렇지만, 검사 대상이 작거나 미미하거나 하는 경우 등은, 조사한 광이 결함 등의 특징점에 의해서 변화한 변화량을 검출하는 것이 어려워져, 결함과 정상 부분의 명암차를 더욱 더 알기 어려워져 버린다.
또, 검사 대상은 평면인 경우도 있고, 미묘하게 볼록면 또는 오목면으로 되어 있는 경우도 있으며, 검사 대상의 각 점(点)에서의 조사 입체각(立體角)의 경사 상태가 검사 대상에 적합한 형태로 되어 있지 않은 것도, 결함의 검출을 잘 할 수 없는 원인이 된다. 그렇지만, 종래, 검사용 조명 장치에서는, 검사 대상의 각 점(点)에서의 조사 입체각의 경사 상태나, 조사 입체각의 크기를 검사 대상에 적합한 것으로 적절하게 설정할 수 있는 것은 알려져 있지 않다.
따라서, 전술한 바와 같은 결함과 정상 부분과의 차이가 촬상된 화상에 나타나기 어려운 제품에 대해서도 머신 비전(machine vision)에 의해 결함 검출할 수 있도록 하기 위한 검사용 조명 장치가 요구되고 있다.
특허 문헌 1 : 일본특허공개 2010－261839호 공보
본 발명은 상술한 바와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 예를 들면 조명 조건이 엄격하거나, 결함 등의 특징점이 매우 작고, 미미하거나 한 경우에도, 검사광에 의해 그 특징점에서의 광의 변화량에 의해서, 명암차 등의 차이가 나타나도록 할 수 있는 검사용 조명 장치 및 검사용 조명 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 보다 구체적으로는, 사출된 검사광의 대부분을 검사 대상에 도달시킬 수 있음과 아울러, 검사 대상의 각 점(点)에서의 검사광의 조사 입체각의 경사 상태 및 조사 입체각의 크기를 조절할 수 있으며, 검사 대상의 형상이나 특성에 맞춘 검사를 행할 수 있는 검사용 조명 장치 및 검사용 조명 방법을 제공한다.
즉, 본 발명의 검사용 조명 장치는, 검사광(檢査光)을 사출(射出)하는 면광원(面光源)과, 상기 면광원으로부터 사출되는 검사광의 광축 상(上)에 있으며, 검사 대상과 상기 면광원과의 사이에 마련되는 렌즈와, 상기 면광원 및 상기 렌즈의 사이, 또는, 상기 렌즈 및 상기 검사 대상의 사이에 마련되는 제1 조리개를 구비하며, 상기 면광원 및 상기 렌즈의 상기 검사 대상에 대한 위치가, 상기 면광원이 결상하는 결상면이 상기 검사 대상의 근방에 있도록 설정되어 있으며, 상기 결상면의 바깥 가장자리부에 입사하는 검사광으로 규정되는 조사 입체각(立體角)의 중심축이, 상기 광축에 대해 평행이 되거나, 또는, 광축으로부터 어긋남과 아울러 소정 양만큼 경사지도록, 상기 제1 조리개의 상기 렌즈에 대한 위치가 설정되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 검사용 조명 방법은, 검사광을 사출하는 면광원과, 상기 면광원으로부터 사출되는 검사광의 광축 상(上)에 있으며, 검사 대상과 상기 면광원과의 사이에 마련되는 렌즈와, 상기 면광원 및 상기 렌즈의 사이, 또는, 상기 렌즈 및 상기 검사 대상의 사이에 마련되는 제1 조리개를 구비한 검사용 조명 장치에 이용한 검사용 조명 방법으로서, 상기 면광원 및 상기 렌즈의 상기 검사 대상에 대한 위치를, 상기 면광원이 결상하는 결상면이 상기 검사 대상의 근방에 있도록 설정하는 결상 위치 설정 스텝과, 상기 결상면의 바깥 가장자리부에 입사하는 검사광으로 규정되는 조사 입체각의 중심축이, 상기 광축에 대해 평행이 되거나, 또는, 광축으로부터 어긋남과 아울러 소정 양만큼 경사지도록, 상기 제1 조리개의 상기 렌즈에 대한 위치를 설정하는 조사 입체각 경사 조절 스텝을 구비한 것을 특징으로 한다.
이와 같은 것이면, 상기 면광원 및 상기 렌즈의 상기 검사 대상에 대한 위치가, 상기 면광원이 결상하는 결상면이 상기 검사 대상의 근방에 있도록 설정되어 있으므로, 상기 면광원으로부터 사출된 검사광을 거의 차단하지 않고 상기 검사 대상에만 한정할 수 있게 된다. 게다가, 상기 제1 조리개의 상기 렌즈에 대한 위치를 상기 결상면의 바깥 가장자리부에 입사하는 검사광으로 규정되는 조사 입체각의 중심축이, 상기 광축에 대해 평행이 되거나, 또는, 광축으로부터 어긋남과 아울러 소정 양만큼 경사지도록 배치하고 있으므로, 검사 대상의 각 점(点)에 조사되고 있는 검사광의 조사 입체각을 결함 등의 특징점의 검출에 적합한 경사 상태로 할 수 있다. 게다가, 상기 결상면이 상기 검사 대상의 근방에 있도록 한 상태로, 제1 조리개가 배치되어 있으므로, 상기 검사광이 조사되어 있는 범위를 결상면의 크기대로 바꾸지 않고, 조사 입체각의 크기를 변경할 수 있다.
즉, 검사광의 조사 범위와, 조사 입체각을 독립으로 조절할 수 있으므로, 예를 들면, 검사 대상에 발생하는 결함 등의 특징점이나 검사하고 싶은 장소의 크기나 형상 특성에 맞추어 검사광의 조사 범위를 설정함과 아울러, 검사광의 조사 입체각을 작게 조절할 수도 있다. 따라서, 검사 대상에서 검사광이 반사되어 발생하는 반사광의 입체각(立體角)도 작게 할 수 있고, 결함 등의 특징점에 의해 반사광의 반사 방향이 조금밖에 변화하지 않았다고 해도, 반사광의 입체각이 작기 때문에, 촬상 장치의 관찰 입체각으로부터 반사광의 입체각의 대부분이 벗어나게 되어, 명암차로서 결함 등의 특징점 등을 검출하기 쉽다.
혹은, 조사 입체각과 관찰 입체각의 포함 관계를 조절하는 것에 의해, 특징량(特徵量)이 어느 일정한 정도 이상의 특징점만을 선택적으로 추출하고, 다른 것을 검출하지 않게 하는 것도 가능해진다.
예를 들면, 검사 대상이 볼록면을 가지는 것이며, 검사 대상의 볼록면의 각 점(点)에서의 반사광의 입체각의 방향이 광축에 대해 대략 평행이 되도록 하여 결함 검사를 하기 쉽게 하려면, 상기 조사 입체각의 중심축이 상기 결상면의 바깥 가장자리측으로부터 중심측으로 경사지도록, 상기 제1 조리개가 상기 렌즈의 초점의 외측에 배치되어 있는 것이면 좋다.
예를 들면, 검사 대상이 오목면을 가지는 것이며, 오목면의 각 점(点)으로부터 돌아오는 반사광의 입체각의 방향을 각각 평행하게 맞추어 결함의 검출을 행하기 쉽게 하려면, 상기 조사 입체각의 중심축이 상기 결상면의 중심측으로부터 바깥 가장자리측으로 경사지도록, 상기 제1 조리개가 상기 렌즈의 초점의 내측에 배치되어 있으면 좋다.
예를 들면 검사 대상이 평면을 가지는 것이며, 그 평면으로부터의 반사광의 입체각의 방향을 맞추도록 하여 결함 검사 등을 행하기 쉽게 하려면, 상기 조사 입체각의 중심축이 상기 광축과 평행이 되도록, 상기 제1 조리개가 상기 렌즈의 초점에 배치되어 있으면 좋다.
검사 대상의 검사에 적합한 조사 입체각의 경사 분포와, 조사 입체각의 크기로 조절하려면, 상기 제1 조리개의 위치가, 상기 조사 입체각의 중심축과 상기 광축이 이루는 각과, 상기 면광원이 상기 렌즈에 의해 결상되는 상기 결상면의 배율에 기초하여 설정되는 것이면 좋다.
또, 이상의 조작에 의해, 관찰계에 사용하는 관찰 광학계의 특성에 맞추어, 촬상 화상이 균일하게 되도록, 조사 입체각의 경사를 조절하는 것이 가능해진다.
상기 검사 대상에 조사되는 검사광의 조사 범위나 최대 조사 입체각을 적절하게 조절할 수 있도록 하여, 검사 대상마다 맞추어 조정을 상기 제1 조리개에서 행하기 쉽게 하려면, 상기 면광원으로부터 사출되는 검사광의 사출 면적을 조절하는 제2 조리개가, 상기 광원의 근방에 마련되어 있는 것이면 좋다.
상기 검사 대상으로부터의 반사광 중, 검사와는 관계없는 부분으로부터의 반사 등인 미광(迷光)을 막을 수 있음과 아울러, 검사 대상으로의 검사광의 조사 범위나 반사광의 입체각을, 검사에 적합한 크기로 더 조절하기 쉽게 하려면, 상기 검사 대상과 상기 검사 대상을 촬상하는 촬상 장치와의 사이에 제3 조리개가, 더 마련되어 있는 것이면 좋다.
반사광이 가지는 입체각과 반사 방향의 변화에 의해서 소망한 명암차를 얻고, 이것을 관찰하는 관찰 입체각을 보다 정밀하게 조절할 수 있도록 하려면, 상기 제3 조리개와 상기 촬상 장치와의 사이에 제4 조리개가, 더 마련되어 있는 것이면 좋다.
상기 제3 조리개에 의해서 조사 입체각 및 관찰 입체각의 양쪽의 조절을 동시에 행할 수 있도록 하려면, 상기 광원으로부터 사출된 검사광을 상기 검사 대상으로 반사함과 아울러, 상기 검사 대상으로부터의 반사광을 투과하도록 배치된 하프 미러(half mirror)를 더 구비하며, 상기 검사광이 상기 광원으로부터 상기 검사 대상에 이를 때까지의 광로인 조사 광로와, 적어도 상기 검사 대상으로부터 상기 하프 미러에 이를 때까지의 광로를 포함하는 반사 광로가, 중복하고 있는 부분에 상기 제3 조리개가 배치되어 있는 것이면 좋다.
이와 같이 본 발명의 검사용 조명 장치 및 검사용 조명 방법에 의하면, 상기 검사 대상에 조사되는 검사광의 조사 입체각의 크기 및 광축에 대한 경사를 적절하게 상기 제1 조리개에 의해 조절할 수 있고, 상기 검사 대상으로부터의 반사광의 입체각(立體角)도 적절하게 변경할 수 있다. 따라서, 미소(微小)한 결함 등의 특징점이며, 종래이면 촬상 화상에서 명암차가 나타나기 어려웠던 것이라도, 반사광의 입체각과 촬상 장치 등의 관찰 입체각과의 포함 관계를 최적화할 수 있는 것에 의해, 명암차를 일으키게 할 수 있게 된다. 게다가, 조사 입체각의 제어와는 독립하여 검사 대상에 조사되는 검사광의 조사 범위도 적절하게 설정할 수 있다. 즉, 검사광의 조사 범위와 조사 범위에서의 각 점(点)에서의 조사 입체각을 독립으로 제어할 수 있으므로, 종래에서는 검사가 어려웠던 대상이나 결함이라도 머신 비전(machine vision) 등에 의해 용이하게 검출하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에서의 검사용 조명 장치의 외관을 나타내는 모식적 사시도.
도 2는 제1 실시 형태에서의 검사용 조명 장치의 모식적 단면도.
도 3은 제1 실시 형태에서의 검사용 조명 장치의 광로를 간략화 하여 나타내는 모식도.
도 4는 제1 실시 형태에서의 검사용 조명 장치의 제1 조리개에 의한 조사 입체각의 변경예를 나타내는 모식도.
도 5는 제1 실시 형태에서의 반사광의 입체각을 조절할 수 있는 것에 의해, 결함을 발견하기 쉬워지는 원리에 대해서 나타내는 모식도.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태의 변형 실시 형태에서의 검사용 조명 장치의 예를 나타내는 모식도.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에서의 검사용 조명 장치의 광로를 간략화 하여 나타내는 모식도.
도 8은 제2 실시 형태에서의 검사용 조명 장치의 결상 상태 및 제1 조리개의 배치에 의한 변화를 나타내는 모식도.
도 9는 제2 실시 형태에서의 검사용 조명 장치의 제1 조리개의 개구 직경에 의한 조사 입체각의 크기의 변화, 및, 결상면의 크기가 변화하지 않는 것을 나타내는 모식도.
도 10은 제2 실시 형태에서의 검사용 조명 장치의 제1 조리개의 위치에 의한 조사 입체각의 경사 변화에 대해서 설명하는 모식도.
도 11은 제2 실시 형태에서의 검사용 조명 장치의 제1 조리개의 위치에 의한 조사 입체각의 경사 분포를 나타내는 모식도.
도 12는 제2 실시 형태에서의 검사용 조명 장치의 이용 방법의 일례를 나타내는 모식도.
도 13은 제2 실시 형태에서의 검사용 조명 장치의 조사 입체각의 경사와 각종 파라미터와의 관계를 설명하기 위한 모식도.
도 14는 제2 실시 형태에서의 검사용 조명 장치의 조사 입체각의 크기와 각종 파라미터와의 관계를 설명하기 위한 모식도.
본 발명의 제1 실시 형태에 대해서 설명한다.
제1 실시 형태의 검사용 조명 장치(100)는, 촬상 장치(C)에 의해 검사 대상(W)을 촬상하는 방향과, 검사 대상(W)을 조명하는 방향이 일치하고 있는, 이른바, 동축(同軸) 조명이며, 검사 대상(W)의 결함이 촬상 장치(C)에 의해 촬상된 화상 중에 명암차로서 나타내도록 하기 위해서 이용되는 것이다. 여기서, 검사 대상(W)의 결함 등의 특징점(特徵点)이란, 예를 들면, 표면의 흠이나, 외관의 형상, 구멍의 유무 등 여러 방면에 걸친 문제점이나 그 외의 특징량(特徵量)을 포함하는 것이다.
상기 검사용 조명 장치(100)는, 도 1의 사시도 및 도 2의 단면도에 나타내는 바와 같이 개략 L자 모양의 케이스를 가지는 것이며, 그 내부에, 검사광을 광원(1)으로부터 검사 대상(W)에 조사하는 조사 광로(L1)와, 검사 대상(W)으로부터의 반사광이 촬상 장치(C)에 이를 때까지의 반사 광로(L2)를 형성하고 있다. 보다 구체적으로는, 수평 방향으로 연장하는 제1 통상체(筒狀體, 91)와, 상하 방향으로 연장하는 제2 통상체(92)가, 각각 상자체(93)에 접속되어 있으며, 상하 방향으로 연장하는 제2 통상체(92)의 상면 개구측에 촬상 장치(C)가 장착되고, 상기 상자체(93)의 하면 개구에 검사 대상(W)이 재치(載置)되는 것이다.
도 2의 단면도, 도 3의 간략화한 광로도(光路圖)에 나타내는 바와 같이 상기 조사 광로(L1)는 L자 모양으로 형성되어 있고, 수평 방향으로 검사광이 진행하는 제1 광로(L11)와, 반사되어 아래를 향하여 진행하는 제2 광로(L12)로 구성되어 있다.
상기 제1 광로(L11) 상(上)에는, 검사광이 진행하는 순서로, 검사광을 사출하는 광원(1)과, 상기 광원(1)의 근방에 마련된 제2 조리개(32)와, 상기 광원(1)으로부터 사출된 검사광을 집광하는 렌즈(2)와, 상기 렌즈(2)의 광입사측 근방에 마련된 제1 조리개(31)와, 상기 검사광을 하부로 반사하도록 상기 반사 광로(L2) 및 조사 광로(L1)에 대해서 경사져 마련된 하프 미러(half mirror)(4)가 배치되어 있다. 게다가, 상기 제2 광로(L12) 상(上)에는, 상기 하프 미러(4)에서 반사된 검사광이 통과하는 제3 조리개(33)가 마련되어 있다. 그리고, 상기 상자체(93) 내부로부터 상기 제3 조리개(33)를 통과한 검사광은, 상기 검사 대상(W)으로 조사된다.
또, 상기 반사 광로(L2) 상(上)에는, 검사 대상(W)으로부터 반사되는 반사광이 진행하는 순서로, 전술한 제3 조리개(33)와, 상기 하프 미러(4)와, 상기 상자체(93)의 상면에 장착된 제4 조리개(34)가, 상기 촬상 장치(C)까지 마련되어 있다. 즉, 상기 하프 미러(4)와, 상기 제3 조리개(33)는, 상기 조사 광로(L1)와 상기 반사 광로(L2)가 겹쳐 있는 부분에 배치되어 있게 된다. 또한, 전술한 제1 조리개(31), 제2 조리개(32), 제3 조리개(33), 제4 조리개(34)는 각각 가변 조리개이며, 적절하게 그 조임량을 변경할 수 있다. 또, 사용 형태에 따라 조임량이 고정된 고정 조리개라도 상관없다.
이하에서는 각 부재의 배치나 구성에 대해서 상술한다.
상기 면광원(1)은, 예를 들면 칩형(chip型) LED 등에 의해 광 사출면(11)이 형성된 것이며, 외측을 향해서 방열용 방열핀(12)이 토출되어 있다. 또, 이 도 2의 단면도에 나타내는 바와 같이 상기 면광원(1)은, 제1 통상체(91) 내를 축방향으로 진퇴 가능하게 장착되어 있으며, 검사광의 조사 개시 위치를 조정할 수 있도록 하고 있다. 즉, 후술하는 제1 조리개(31)에 의한 조사 입체각의 제어와는 독립하여, 상기 면광원(1), 상기 렌즈(2), 상기 검사 대상(W)의 위치 관계를 변경함으로써, 상기 검사 대상(W)에서의 검사광의 조사 범위를 제어할 수 있다.
상기 제2 조리개(32)는, 상기 면광원(1)의 광 사출면(11)의 근방에 마련되어 있으며, 그 조임량을 조절함으로써, 상기 면광원(1)의 검사광의 조사 면적을 변경하여, 상기 검사 대상(W)에 있어서의 검사광의 조사 범위를 변경할 수 있다.
상기 렌즈(2)는, 상기 상자체(93)의 측면 개구부에 장착되어 있으며, 상기 광원이 결상하는 위치인 결상면이, 상기 검사 대상(W)의 표면 근방에 위치하도록 배치되어 있다.
상기 제1 조리개(31)는, 상기 렌즈(2)의 광 사출측에 마련되어 있으며, 상기 렌즈(2)에 의해 상기 검사 대상(W)의 표면에 대해서 조사 범위 내의 각 점(点)에 집광되고 있는 검사광에 대해서 동일하게 조사 입체각을 조절하기 위한 것이다. 즉, 이 제1 조리개의 조임량을 변경함으로써, 도 4의 모식도에 나타내는 바와 같이 상기 렌즈(2)의 개구 지름에 의해 결정되는 최대 조사 입체각 보다도 작은 조사 입체각이면 임의의 조사 입체각으로 상기 검사 대상(W)에 검사광을 조사할 수 있다.
상기 하프 미러(4)는, 개략 정방형(正方形) 모양의 프레임(41)에 의해 지지된 원형 모양의 두께가 얇은 것이다. 이와 같은 하프 미러(4)를 이용함으로써, 하프 미러(4)의 반사 또는 투과가 일어나는 부분을 얇게 형성할 수 있어, 상기 검사 대상(W)으로부터의 반사광이 하프 미러(4)를 투과할 때에, 발생하는 미소한 굴절 등에 의한 촬상의 오차를 최소한으로 할 수 있다.
상기 제3 조리개(33)는, 상기 상자체(93)의 하면 개구부에 장착된 것이며, 상기 하프 미러(4)와 상기 검사 대상(W)과의 사이에 배치되어 있다. 이 제3 조리개(33)에 의해, 상기 제1 조리개(31)에서 결정된 조사 입체각으로부터 미세 조정을 더 행할 수 있다. 또, 상기 제3 조리개(33)는, 자신을 통과한 검사광이 상기 검사 대상(W)에서 반사되어 반사광이 되었을 때에, 미광(迷光)으로 된 것이 검사광 조사 장치 내에 침입하는 것도 막을 수 있다. 게다가, 이 조리개에 의해서, 조사 입체각과 관찰 입체각을 정밀하게 동축 상(上)에서 동일 크기로 할 수 있으며, 반사광의 경사 변동을 상기 촬상 장치(C)에 의해 관찰되는 관찰광의 농담(濃淡) 정보로서 변환할 때의 그 감도(感度) 특성과 농담(濃淡) 프로파일을 변화시키는 것이 가능해진다.
상기 제4 조리개(34)는, 상기 상자체(93)의 상면 개구부에 장착된 것이며, 상기 하프 미러(4)와, 상기 촬상 장치(C)와의 사이에 배치되어 있다. 이 제4 조리개(34)는, 상기 촬상 장치(C)에 입사하는 상기 반사광을 관찰하는 관찰 입체각을 더 조절하기 위한 것이다. 또, 상기 제2 통상체(92)는, 신축 가능하게 장착되어 있으며, 상기 제4 조리개(34)와 상기 촬상 장치(C)와의 이간(離間) 거리를 조절할 수 있도록 되어 있다. 이것에 의해서, 반사광의 경사 변동에 대한 농담(濃淡) 프로파일을 더 정밀하게 최적화하는 것이 가능하게 된다.
이상과 같이 구성된 검사용 조명 장치(100)를 이용한 경우에, 촬상 장치(C)에서 미소(微小)한 결함 등이 명암차로서 검출하기 쉬워지는 이유로 대해서 도 5를 참조하면서 설명한다. 또한, 도 5의 점선으로 나타내는 조사 입체각은, 제1 조리개(31)가 없어 조사 입체각을 조절할 수 없는 경우의 종래예이며, 실선으로 나타내고 있는 것이 본 실시 형태의 검사용 조명 장치(100)에서 조사 입체각을 작게 하고 있는 경우의 예를 나타내고 있다.
도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이 검사 대상(W) 상(上)에 결함이 없는 경우에는, 예를 들면 경면(鏡面) 반사에 의해 검사광과 반사광은, 경상(鏡像) 대칭으로서 나타나게 된다. 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이 검사 대상(W) 상(上)에 결함 등이 존재하는 경우, 반사광은 약간 반사 방향이 변화하게 된다. 이 때 결함이 미소하면 반사광의 방향의 변화도 작아져 버리기 때문에, 점선으로 나타내는 종래예의 조사 입체각으로 검사광을 조사하고 있으면, 그것에 맞추어 반사광의 입체각도 커져, 촬상 장치(C)의 관찰 입체각(C1)으로부터는 반사광이 벗어나지 않게 된다. 한편, 본 실시 형태의 경우, 제1 조리개(31)에 의해 조사 입체각을 작게 함으로써, 반사광의 입체각도 작아지기 때문에, 약간 반사광의 경사가 변화한 경우에도 촬상 장치(C)의 관찰 입체각(C1)는 반사광의 입체각의 외측에 배치되게 되어 어둡게 촬상되게 된다. 이와 같이 상기 제1 조리개(31)에 의해 조사 입체각 및 반사광의 입체각을 적절하게 설정할 수 있는 것에 의해, 종래이면 검출할 수 없었던 결함 등을 머신 비전에서 명암차로서 파악하는 것이 가능해진다. 또, 그 경사 변동에 의한 관찰광의 농담(濃淡) 변동을 정밀하게 최적화하는 것이 가능해진다.
이 농담(濃淡) 변동은, 상기에서 설명한 대로, 물체로부터 반사되는 반사광의 입체각과 관찰 입체각의 각각의 크기, 및 그 포함 관계에 의해, 그 변동폭이나 변동 개시점, 변동 종료점, 변동의 정도 등이 정해진다. 반사광의 입체각은 조사광의 입체각으로 제어 가능하기 때문에, 이것을 시야 범위에서 균일하게 제어할 수 있는 본 발명을 이용하면, 물체 표면 상(上)의 결함 등의 특징점에 대해서, 소망한 농담(濃淡) 프로파일을 얻는 것이 가능해진다.
단, 이 경우에, 시야 범위에서 반사광의 입체각과 관찰 입체각과의 포함 관계를 균등하게 유지하기 위해서, 시야 범위에서의 관찰 입체각의 경사 변화에 맞추어, 반사광의 입체각의 경사를 제어함으로써, 결함 등에 대한 균등한 농담(濃淡) 변동을 얻는 것이 가능해진다.
시야 범위 내의 반사광의 입체각의 경사를 최적으로 제어하는 것은, 제1 조리개(31)의 광축 상(上)의 위치를 적절하게 선택하는 것에 의해 실현하는 것이 가능해진다.
제1 실시 형태의 그 외의 실시 형태에 대해서 설명한다. 이하의 설명에서는 상기 실시 형태와 대응하는 부재에 대해서는 동일 부호를 부여하기로 한다.
상기 실시 형태에서는, 상기 검사광 조사 장치는 동축 조명으로서 구성되어 있었지만, 도 6에 나타내는 바와 같이 조사 광로(L1)와, 반사 광로(L2)가 중복하는 부분을 갖지 않게 별도로 구성되어도 상관없다. 요컨데, 상기 면광원(1)으로부터 사출되는 검사광을, 상기 검사 대상(W) 상(上)에 초점이 설정된 렌즈(2)에 의해 집 광함과 아울러, 상기 렌즈(2)의 근방에 마련된 제1 조리개(31)에 의해서 검사광의 조사 입체각을 조절할 수 있도록 한 것이면 좋다. 또, 제2 조리개(32), 제3 조리개(33), 제4 조리개(34)에 대해서는 필요에 따라서 이용하도록 해도 괜찮다.
또, 상기 렌즈의 초점 위치는, 상기 검사 대상의 표면 상(上)에 한정되는 것은 아니고, 근방이면 표면으로부터 다소 전후로 어긋나는 것이라도 상관없다. 게다가, 검사 대상 및 결함 등은 특정의 것에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 검사용 조명 장치는 여러 가지 용도로 이용할 수 있다.
다음으로 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 제1 실시 형태의 각 부재와 대응하는 것에 대해서는 동일 부호를 부여하기로 한다.
제2 실시 형태의 검사용 조명 장치(100)는, 도 7의 간략화한 광로도에 나타내는 바와 같이 제1 조리개(31)의 위치를 상기 면광원(1)과 상기 렌즈(2)와의 사이에 마련하고 있는 점과, 상기 제1 조리개(31)의 설치 위치를 변경 가능하게 구성하고 있는 점이 제1 실시 형태와는 다르다.
각 부의 상세에 대해서 설명한다. 이하의 설명에 이용하는 도면에서는, 주로 조사 광학계만을 기재하는 것으로 하고, 알기 쉽게 하기 위해서 하프 미러(4)에서 휘어져 있는 광로(光路)도 직선 모양으로 변환하여 기재하고 있다.
제1 조리개(31)를 생략한 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 상기 면광원(1) 및 상기 렌즈(2)의 상기 검사 대상(W)에 대한 위치는, 상기 면광원(1)이 결상하는 결상면(IM)이 상기 검사 대상(W) 상(上)에 있도록 설정하고 있다. 게다가, 제1 조리개(31)를 포함하여 기재한 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이 상기 제1 조리개(31)의 상기 렌즈(2)에 대한 위치, 개구 직경(T)을 변경함으로써, 적절하게, 결상면(IM)에서의 조사 입체각(ωO)의 크기 및 광축(LX)에 대한 경사를 조절할 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 도 9의 (a), 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제1 조리개(31)의 개구 직경(T)을 작게 할수록, 결상면(IM)의 각 점(点)에서의 조사 입체각(ωO)을 작게 할 수 있다. 게다가 도 9에 나타내는 바와 같이 제1 조리개(31)의 개구 직경(T)을 변경해도 결상면(IM)의 크기는 변화하고 있지 않은 것을 알 수 있다. 따라서, 이와 같은 구성이면, 검사 대상(W)에 조사되고 있는 검사광의 범위는 변경하지 않고, 각 점(点)에서의 조사 입체각(ωO)의 크기를 동일하게 자유롭게 조절할 수 있다. 그리고, 개구 직경(T)을 작게 할 수 있으면 검사 대상(W)으로부터의 반사광의 입체각(立體角)도 작게 할 수 있으므로, 조그마한 결함이나 흠에 의해 반사 입체각의 경사가 변화하면 촬상 장치에서의 관찰 입체각과의 사이에 설정한 포함 관계로부터 벗어나게 된다. 따라서, 조그마한 결함 등이라도 용이하게 제1 실시 형태에서 나타낸 바와 같이 명암차로서 검출할 수 있다.
또, 조사 입체각이 관찰 입체각보다 큰 경우는, 결함 등의 정도가 어느 일정한 정한 범위까지는 농담(濃淡)이 변화하지 않고, 어느 일정한 범위를 넘은 경우에 농담차를 갖게 할 수도 있다.
이와 같이, 조사 입체각과 관찰 입체각의 각각의 크기와, 그 포함 관계를 조절하는 것에 의해, 결함 등에 대응하여 얻어지는 화상의 농담(濃淡) 프로파일을 자유롭게 설정하는 것이 가능해진다.
즉, 결함 등의 정도에 의해, 어느 문턱값까지는 농담(濃淡)을 변화시키지 않고, 그 문턱값을 넘으면 농담(濃淡)을 변화시키도록, 결함 등의 검출 문턱값을 설정하는 것이 가능해지는 것 외에, 그 결과의 정도에 따라서, 문턱값 이후의 농담(濃淡) 변화를 천천히 변화시킬지 급격하게 변화시키는지, 혹은, 어느 특정의 방향으로만 농담(濃淡) 변화에 감도(感度)를 갖게 하거나 할 수도 있으며, 여러 가지 특징점에 대해서 취득하는 농담(濃淡) 화상의 농담(濃淡) 프로파일을 최적화하는 것이 가능해진다.
다음으로, 결상면(IM)의 각 점(点)에서의 조사 입체각(ωO)의 경사 상태의 조절에 대해서 설명한다. 제2 실시 형태의 검사용 조명 장치(100)는, 검사 대상(W)의 형상이나, 촬상 장치(C)의 구성에 따라 최적인 검사광의 조사 상태가 되도록, 상기 제1 조리개(31)의 설정 위치(S3)를 변경할 수 있도록 하고 있다. 즉, 상기 제1 조리개(31)의 상기 렌즈(2)에 대한 위치는, 상기 결상면(IM)의 바깥 가장자리부에 입사하는 검사광으로 규정되는 조사 입체각(ωO)의 중심축이, 상기 광축(LX)에 대해서 평행이 되거나, 또는, 광축으로부터 어긋남과 아울러 소정 양만큼 경사지도록 설정하고 있다.
보다 구체적으로는, 조사 입체각(ωO)의 경사 상태는 제1 조리개(31)의 상기 렌즈(2)의 초점에 대한 위치에 의해서 3개의 상태로 변경할 수 있다. 도 10의 (a)에 나타내는 바와 같이 상기 조사 입체각(ωO)의 중심축이 상기 결상면(IM)의 바깥 가장자리측으로부터 중심측으로 경사지도록 하고 싶은 경우에는, 상기 제1 조리개(31)는, 상기 렌즈(2)의 초점 보다도 외측에 배치한다. 또, 도 10의 (b)에 나타내는 바와 같이 상기 조사 입체각(ωO)의 중심축이 상기 결상면(IM)의 중심측으로부터 바깥 가장자리측으로 경사지도록 하고 싶은 경우에는, 상기 제1 조리개(31)를 상기 렌즈(2)의 초점의 내측에 배치한다. 게다가, 도 10의 (c)에 나타내는 바와 같이, 상기 조사 입체각(ωO)의 중심축이 상기 광축(LX)과 평행이 되도록 하고 싶은 경우에는, 상기 제1 조리개(31)를 상기 렌즈(2)의 초점에 배치한다.
각 설정시에서의 조사 입체각(ωO)의 광축(LX)에 대한 광축으로부터의 어긋남 및 경사 경향에 대해서 도 11을 참조하면서 상술한다. 도 11의 왼쪽에는 결상면(IM) 근방의 확대도를 나타내고, 오른쪽에는 조사 입체각(ωO)의 중심축의 방향 분포를 나타내는 모식도를 기재하고 있다.
도 10의 (a)와 같이 제1 조리개(31)를 상기 렌즈(2)의 초점의 외측에 배치하고 있는 경우, 도 11의 (a)에 나타내는 바와 같이 결상면(IM)의 중심 이외는, 조사 입체각(ωO)의 중심축이 결상면(IM)의 바깥 가장자리측으로부터 중심측으로 경사져 있어 외측일수록 그 경사가 커진다. 도 10의 (b)와 같이 제1 조리개(31)를 상기 렌즈(2)의 초점의 내측에 배치하고 있는 경우, 도 11의 (b)에 나타내는 바와 같이 결상면(IM)의 중심 이외는, 조사 입체각(ωO)의 중심축이 결상면(IM)의 중심측으로부터 바깥 가장자리측으로 경사져 있고, 도 11의 (b)에 나타내는 바와 같이 외측일수록 그 경사가 커진다. 도 10의 (c)와 같이 렌즈(2)의 초점에 제1 조리개(31)가 배치되어 있는 경우는, 도 11의 (c)에 나타내는 바와 같이 결상면(IM)의 모든 점(点)에서 조사 입체각(ωO)의 중심축은 광축(LX)과 평행이 된다.
다음으로 상기 제1 조리개(31)의 위치에 따라서, 조사 입체각(ωO)의 경사 분포의 특성이 다른 것의 검사로의 이용 방법의 일례를 나타낸다.
예를 들면, 검사 대상(W)에 조사된 검사광의 반사광이 모두 평행광으로서 돌아오도록 하여 결함의 검출 정밀도를 높이고 싶은 경우를 고려한다. 즉, 도 12의 (a)에 나타내는 바와 같이 검사 대상(W)이 볼록면을 가지고 있는 경우에는, 제1 조리개(31)의 위치를 렌즈(2)의 초점보다 외측에 둠으로써, 모든 반사광의 입체각의 중심축을 광축(LX)에 대해서 평행으로 할 수 있다. 마찬가지로, 도 12의 (b)에 나타내는 바와 같이 검사 대상(W)이 오목면을 가지고 있는 경우에는 제1 조리개(31)의 위치를 렌즈(2)의 초점의 내측에 배치하면, 오목면으로부터의 반사광을 평행광으로 할 수 있다. 게다가, 도 12의 (c)에 나타내는 바와 같이 검사 대상(W)이 평면을 가지고 있는 경우에는, 제1 조리개(31)의 위치를 렌즈(2)의 초점에 설정하면 좋다.
이와 같이, 제1 조리개(31)의 위치에 따라 검사 대상(W)의 형상에 적합한 조사 입체각(ωO) 상태를 만들 수 있다. 게다가, 조사 입체각(ωO)의 조절을 행해도 검사광의 조사 범위에 대해서는 아무런 영향이 나타나지 않고, 동일한 영역에 검사광을 계속 조사할 수 있다.
보다 엄밀하게 검사 대상(W)의 형상 등에 따라서, 조사 입체각(ωO)의 경사 상태, 즉, 조사 입체각(ωO)의 중심축과 광축(LX)이 이루는 각의 크기를 조절하고 싶은 경우에는, 상기 제1 조리개(31)의 위치를, 상기 조사 입체각(ωO)의 중심축과 상기 광축(LX)이 이루는 각에 대해서 설정하고 싶은 각도 θH와, 상기 면광원(1)이 상기 렌즈(2)에 의해 결상되는 상기 결상면(IM)의 배율 M에 기초하여 설정하면 좋다.
이것에 대해서 도 13, 도 14 등을 참조하면서 설명한다.
우선, 면광원(1)으로부터 렌즈(2) 중심까지의 거리를 S1, 렌즈(2) 중심으로부터 결상면(IM)까지의 거리를 S2로 하면, S1과 S2에 대해서는 초점 거리 f를 이용하여 가우스(Gauss)의 공식으로부터 이하의 식 1을 만족한다.
[식 1] 1／S1＋1／S2 = 1／f
또, 면광원(1)의 직경 Y1에 대한 결상면(IM)의 직경 Y2의 배율을 M으로 하면 식 2와 같이 된다.
[식 2] M = S1／S2
즉, S1과 S2는 결상 조건과, 검사 대상(W)에 조사하고 싶은 범위에 따라 정할 수 있다. 예를 들면 면광원(1)의 직경 Y1이 미리 정해져 있는 경우, 조사하고 싶은 범위로부터 결상면(IM)의 직경 Y2가 정해지고, 배율 M도 정해진다. 따라서, 조사 범위로부터 식 1과 식 2에 기초하여 S1과 S2를 정할 수 있다. 다음으로, 조사 입체각(ωO)의 경사 상태의 결정 방법에 대해서 설명한다.
도 13의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 결상면(IM)의 바깥 가장자리부에서의 조사 입체각(ωO)의 중심축과, 상기 광축(LX)이 이루는 각 θH에는, 사선 부분의 삼각형의 형상으로부터 식 3과 같은 관계식이 성립한다.
[식 3] tanθH = (H／2－Y2／2) S2 = (H－Y2)／2S2
여기서, θH：조사 입체각(ωO)의 중심축과 상기 광축(LX)이 이루는 각이며, 중심축이 광축(LX)에 대해서 바깥 가장자리측으로부터 중심측에 교차하는 경우는 부(負), 중심측으로부터 바깥 가장자리측에 교차하는 경우는 정(正)이 되도록 설정하고 있다. 또, Y2：결상면(IM)의 반경, H／2：렌즈(2) 중심으로부터, 결상면(IM)의 가장 바깥 가장자리에 도달하는 검사광의 주광선(主光線)이 통과하는 위치까지의 거리, S2：렌즈(2) 중심으로부터 결상면(IM)까지의 거리이다.
또, 도 13의 (b)에서의 사선으로 나타내어지는 2개의 삼각형은 서로 유사하기 때문에, H에 대해서는 식 4와 같이 나타낼 수 있다.
[식 4] H = S3Y1／(S1―S3)
여기서, S1：면광원(1)과 렌즈(2) 중심과의 거리, S3：제1 조리개(31)와 렌즈(2) 중심과의 거리, Y1：면광원(1)의 직경이다.
게다가, 면광원(1)에 대한 결상면(IM)의 크기인 배율을 M으로 하면, 식 3은 식 4를 이용하여 이하의 식 5와 같이 기술할 수 있다.
[식 5]　 tanθH = (S3Y1／(S1―S3)－MY1)／2S2
Y1은 면광원(1)의 직경이기 때문에 사용하는 면광원(1)의 크기에 의해 결정되는 값이며, S1과 S2는 전술한 바와 같이 소망한 배율 M과, 초점 거리 f에 의해 정할 수 있으므로, 식 5에 의해 설정하고 싶은 경사 각도 θH와 설정하고 싶은 배율 M에 기초하여 제1 조리개(31)의 위치인 S3를 결정할 수 있다.
마지막으로, 조사 입체각(ωO)의 크기의 조절에 대해서 설명한다.
결상면(IM)에 입사하는 조사 입체각(ωO)의 평면 반각(半角)을 θO, 제1 조리개(31)를 통과하여 렌즈(2)에 입사하는 검사광의 직경을 K로 하면, 도 14의 (a)의 사선 부분의 삼각형으로부터 식 6과 같은 관계식을 도출할 수 있다.
[식 6] tanθO = (K／2)／S2θO = tan－1(K／2S2)
또, 제1 조리개(31)의 개구 직경을 T로 하면, 도 14의 (b)의 사선 부분에 나타내는 2개가 서로 유사한 삼각형에 기초하여 K는 식 7과 같이 된다.
[식 7] K = S1T／(S1－S3)
게다가, 조사 입체각(ωO)은 정의(定義)로부터 조사 입체각(ωO)의 평면 반각 θO를 이용하여 식 8과 같이 기술된다.
[식 8] ωO = 2π(1－cosθO)
따라서, 식 6, 식 7, 식 8보다 조사 입체각(ωO)은 식 9와 같이 된다.
[식 9] ωO = 2π[1－cos{tan－1(S1T／2S2(S1－S3))}]
즉, 식 9에 나타내어지는 바와 같이 조사 입체각(ωO)은 제1 조리개(31)의 개구 직경(T)과 그 설치 위치(S3)로 정해지는 것을 알 수 있다. 여기서, 조사 입체각(ωO)의 경사 θH를 미리 소정의 각도로 정하기 위해서 제1 조리개(31)의 위치(S3)가 정해져 있는 경우에는, 제1 조리개(31)의 개구 직경 T만을 변경함으로써 조사 입체각(ωO)의 크기만을 독립적으로 소망한 값으로 설정할 수 있다.
이상으로부터, 이 실시 형태의 검사용 조명 장치(100)에서 검사 대상(W)에 대한 검사광의 조사 범위, 조사 범위의 바깥 가장자리 및 전체의 조사 입체각(ωO)의 경사 상태, 조사 입체각(ωO)의 크기를 각각 독립적으로 조절하는데 바람직한 조절 방법으로서는 이하와 같이 된다.
우선, 사용하고 있는 면광원(1)의 크기와, 검사광을 조사하고 싶은 범위인 결상면(IM)의 크기에 기초하여 배율 M을 설정한다. 그리고, 배율 M과 사용하고 있는 렌즈(2)의 초점 거리 f에 기초하여 면광원(1)과 렌즈(2)와의 사이의 이간 거리 S1, 렌즈(2)와 검사 대상(W)과의 사이의 이간 거리 S2를 설정한다.
다음으로, 예를 들면 검사 대상(W)의 표면 형상이 볼록면, 오목면, 평면 중 어느 하나인지에 따라 검사에 적합한 조사 입체각(ωO)의 경사 분포, 경사 상태가 되도록, 제1 조리개(31)의 위치(S3)를 설정한다. 즉, 볼록면이면 제1 조리개(31)를 초점 보다도 내측에 배치하고, 오목면이면 제1 조리개(31)를 초점 보다도 외측에 배치하며, 평면이면 초점 상(上)에 배치한다. 엄밀한 경사 상태에 관해서는 식 5에 기초하여 설정하면 좋다.
마지막으로 S1, S2, θH가 정해진 상태에서 조사 입체각(ωO)을 조절한다. 이 때, 소망한 조사 입체각(ωO)에 기초하여 제1 조리개(31)의 개구 직경 T를 설정한다.
이와 같이 제2 실시 형태의 검사용 조명 장치(100)에 의하면, 조사 범위인 결상면(IM)의 크기를 변화시키지 않고, 제1 조리개(31)의 위치(S3)에 의해서 조사 입체각(ωO)의 경사 분포 및 경사 상태만을 조절하고, 개구 직경 T에 의해 조사 입체각(ωO)의 크기만을 각각 독립으로 조절할 수 있다.
따라서, 면광원(1)으로부터 검사광을 낭비하지 않고 조사 범위를 소정의 범위로 한정하여 조사하여 미광(迷光)을 줄일 수 있음과 아울러, 검사 대상(W)의 표면 형상이나, 관찰 광학계의 특성에 맞춘 조사 입체각(ωO)의 형태로 할 수 있어, 미세한 결함 등이라도 검출하는 것이 가능해진다.
제2 실시 형태의 그 외의 실시 형태에 대해서 설명한다.
제2 실시 형태에서는, 면광원의 크기나 렌즈의 초점 거리에 대해서는 미리 정한 값으로서 취급하고 있었지만, 이들 값을 검사 대상에 따라 적절하게 변경해도 좋다. 예를 들면, 면광원의 크기는 면광원의 근방에 마련되어 있는 제2 조리개의 개구 직경을 조절하는 것에 의해 작게 할 수도 있다. 또, 초점 거리나 개구수가 다른 렌즈를 적절하게 선택할 수 있도록 해도 상관없다.
제2 실시 형태에 나타낸 이론식으로부터는, 각 값을 조절하는 것에 의해 결상면의 크기는 0으로부터 무한대까지, 조사 입체각은 2π, 결상면의 바깥 가장자리부에서의 조사 입체각의 경사는 ±90도까지 변경하는 일이 가능하도록 보이지만, 렌즈의 크기나, 각 부재의 이간 거리를 현실적인 값으로 얻으려면, 결상면의 크기를 직경으로 10m 정도까지, 조사 입체각의 크기를 평면 반각(半角)으로 70도 정도까지, 조사 입체각의 경사에 대해서도 ±70도 정도까지를 설정값으로서 이용하면 좋다.
그 외, 본 발명의 취지에 반하지 않는 한에서, 여러 가지 변형이나 실시 형태의 조합을 행해도 상관없다.
[산업상의 이용 가능성 ]
본 발명에 의하면, 사출된 검사광의 대부분을 검사 대상에 도달시킬 수 있음과 아울러, 검사 대상의 각 점(点)에서의 검사광의 조사 입체각의 경사 상태 및 조사 입체각의 크기를 조절할 수 있으며, 검사 대상의 형상이나 특성에 맞춘 검사를 행할 수 있는 검사용 조명 장치 및 검사용 조명 방법을 제공할 수 있다.
100 … 검사용 조명 장치 1 … 광원
2 … 렌즈 31 … 제1 조리개
32 … 제2 조리개 33 … 제3 조리개
34 … 제4 조리개 4 … 하프 미러
C … 촬상 장치 W … 검사 대상

Claims (11)

  1. 검사광(檢査光)을 사출(射出)하는 면광원(面光源)과,
    상기 면광원으로부터 사출되는 검사광의 광축 상(上)에 있으며, 검사 대상과 상기 면광원과의 사이에 마련되는 렌즈와,
    상기 면광원 및 상기 렌즈의 사이, 또는, 상기 렌즈 및 상기 검사 대상의 사이에 마련되는 제1 조리개를 구비하며,
    상기 면광원 및 상기 렌즈의 상기 검사 대상에 대한 위치가, 상기 면광원이 결상하는 결상면이 상기 검사 대상의 근방에 있도록 설정되어 있고,
    상기 결상면의 바깥 가장자리부에 입사하는 검사광으로 규정되는 조사 입체각(立體角)의 중심축이, 상기 광축에 대해 평행이 되거나, 또는, 광축으로부터 어긋남과 아울러 소정 양만큼 경사지도록, 상기 제1 조리개의 상기 렌즈에 대한 위치가 설정되는 것을 특징으로 하는 검사용 조명 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조사 입체각의 중심축이 상기 결상면의 바깥 가장자리측으로부터 중심측으로 경사지도록, 상기 제1 조리개가 상기 렌즈의 초점의 외측에 배치되어 있는 검사용 조명 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 조사 입체각의 중심축이 상기 결상면의 중심측으로부터 바깥 가장자리측으로 경사지도록, 상기 제1 조리개가 상기 렌즈의 초점의 내측에 배치되어 있는 검사용 조명 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 조사 입체각의 중심축이 상기 광축과 평행이 되도록, 상기 제1 조리개가 상기 렌즈의 초점에 배치되어 있는 검사용 조명 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 조리개의 위치가, 상기 조사 입체각의 중심축과 상기 광축이 이루는 각과, 상기 면광원이 상기 렌즈에 의해 결상되는 상기 결상면의 배율에 기초하여 설정되는 검사용 조명 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 면광원으로부터 사출되는 검사광의 사출 면적을 조절하는 제2 조리개가, 상기 광원의 근방에 마련되어 있는 검사용 조명 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 검사 대상과 해당 검사 대상을 촬상하는 촬상 장치와의 사이에 제3 조리개가, 더 마련되어 있는 검사용 조명 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제3 조리개와 상기 촬상 장치와의 사이에 제4 조리개가, 더 마련되어 있는 검사용 조명 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 면광원으로부터 사출된 검사광을 상기 검사 대상으로 반사함과 아울러, 상기 검사 대상으로부터의 반사광을 투과하도록 배치된 하프 미러(half mirror)를 더 구비하며,
    상기 검사광이 상기 광원으로부터 상기 검사 대상에 이를 때까지의 광로(光路)인 조사 광로와, 적어도 상기 검사 대상으로부터 상기 하프 미러에 이를 때까지의 광로를 포함하는 반사 광로가, 중복하고 있는 부분에 상기 제3 조리개가 배치되어 있는 검사용 조명 장치.
  10. 검사광을 사출하는 면광원과, 상기 면광원으로부터 사출되는 검사광의 광축 상(上)에 있으며, 검사 대상과 상기 면광원과의 사이에 마련되는 렌즈와, 상기 면광원 및 상기 렌즈의 사이, 또는, 상기 렌즈 및 상기 검사 대상의 사이에 마련되는 제1 조리개를 구비한 검사용 조명 장치에 이용한 검사용 조명 방법으로서,
    상기 면광원 및 상기 렌즈의 상기 검사 대상에 대한 위치를, 상기 면광원이 결상하는 결상면이 상기 검사 대상의 근방에 있도록 설정하는 결상 위치 설정 스텝과,
    상기 결상면의 바깥 가장자리부에 입사하는 검사광으로 규정되는 조사 입체각의 중심축이, 상기 광축에 대해 평행이 되거나, 또는, 광축으로부터 어긋남과 아울러 소정 양만큼 경사지도록, 상기 제1 조리개의 상기 렌즈에 대한 위치를 설정하는 조사 입체각 경사 조절 스텝을 구비한 것을 특징으로 하는 검사용 조명 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 결상면의 크기를 상기 검사 대상의 크기와 대략 동일하게 되도록 상기 제1 조리개의 조임량을 조절하는 제1 조임량 조절 스텝을 더 구비하는 검사용 조명 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190096903A (ko) * 2019-08-12 2019-08-20 주식회사 에이치비테크놀러지 Pi막이 도포된 측정물의 결함 검사를 위한 광학계용 조명장치

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6300158B2 (ja) * 2014-05-30 2018-03-28 シーシーエス株式会社 検査用照明方法、及び、検査用照明装置
JP5866573B1 (ja) 2015-03-23 2016-02-17 マシンビジョンライティング株式会社 検査用照明装置及び検査システム
JP5866586B1 (ja) 2015-09-22 2016-02-17 マシンビジョンライティング株式会社 検査用照明装置及び検査システム
US20170177964A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Industrial Technology Research Institute Optical inspection system and optical inspection method thereof
JP6667927B2 (ja) * 2016-03-04 2020-03-18 国立研究開発法人理化学研究所 光検出装置、及び、生体情報取得装置
EP3633407A4 (en) * 2017-05-24 2020-06-10 Sony Corporation INFORMATION PROCESSING APPARATUS, INFORMATION PROCESSING METHOD, AND PROGRAM
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
JP6956063B2 (ja) * 2018-12-07 2021-10-27 ファナック株式会社 加工品の表面損傷検査システム
CN110068534A (zh) * 2019-05-17 2019-07-30 北京领邦智能装备股份公司 检测用精准出光装置和测量仪
JP2021085815A (ja) * 2019-11-29 2021-06-03 シーシーエス株式会社 光照射装置、検査システム、及び、光照射方法
KR102361860B1 (ko) * 2020-06-14 2022-02-14 머신 비전 라이팅 가부시키가이샤 검사 측정용 조명 장치 및 검사 측정 시스템 및 검사 측정 방식
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 (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5737074A (en) * 1995-12-05 1998-04-07 New Creation Co., Ltd. Surface inspection method and apparatus
JPH10261839A (ja) 1997-03-19 1998-09-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体薄膜及びその製造方法
JP3445722B2 (ja) * 1997-05-14 2003-09-08 出光石油化学株式会社 表面検査装置および表面検査方法
US6690469B1 (en) * 1998-09-18 2004-02-10 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for observing and inspecting defects
CN1146724C (zh) 2000-12-08 2004-04-21 中国科学院上海光学精密机械研究所 检测光盘物镜小光斑的装置
FR2818376B1 (fr) 2000-12-18 2003-03-28 Centre Nat Rech Scient Dispositif de visualisation bidimensionnelle ellipsometrique d'un echantillon, procede de visualisation et procede de mesure ellipsometrique avec resolution spatiale
CN1126649C (zh) 2001-02-27 2003-11-05 河北工业大学 基于小波变换光学实现机器人视觉传感器
JP3634343B2 (ja) 2001-09-03 2005-03-30 株式会社林創研 デジタル制御走査方法および装置
JP2005148296A (ja) * 2003-11-13 2005-06-09 Olympus Corp 顕微鏡の光源装置
CN2698097Y (zh) 2004-05-12 2005-05-11 上海恒尚自动化设备有限公司 用于烟草行业的圆周在线光学投影检测机构
JP2006046946A (ja) * 2004-07-30 2006-02-16 Shinshu Univ 同軸落射照明装置及び同軸落射照明方法
JP2006258472A (ja) * 2005-03-15 2006-09-28 Nikon Corp 欠陥検査装置
US7609373B2 (en) * 2005-05-31 2009-10-27 Kla-Tencor Technologies Corporation Reducing variations in energy reflected from a sample due to thin film interference
KR101427433B1 (ko) 2006-08-02 2014-08-08 가부시키가이샤 니콘 결함 검출 장치 및 결함 검출 방법
JP2008076962A (ja) * 2006-09-25 2008-04-03 Okano Denki Kk 光学検査装置
JP4511563B2 (ja) * 2007-02-13 2010-07-28 株式会社林創研 顕微鏡
JP4958663B2 (ja) * 2007-07-10 2012-06-20 株式会社ニコン 照明用アダプタ、照明装置、及び撮像素子検査用照明装置
CN201273879Y (zh) 2008-01-29 2009-07-15 中国科学院安徽光学精密机械研究所 一种成像法荧光检测农药残留的装置
CN201273878Y (zh) 2008-09-12 2009-07-15 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 光度计装置
DE102008049365A1 (de) 2008-09-26 2010-04-01 Carl Zeiss Sms Gmbh Maskeninspektionsmikroskop mit variabler Beleuchtungseinstellung
CN201331494Y (zh) 2009-01-08 2009-10-21 苏州大学 单脉冲测量材料非线性折射的装置
JP5097912B2 (ja) 2009-05-08 2012-12-12 シーシーエス株式会社 光照射装置
US8284485B2 (en) * 2009-06-25 2012-10-09 Olympus Corporation Illumination optical system and fluorescent microscope

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190096903A (ko) * 2019-08-12 2019-08-20 주식회사 에이치비테크놀러지 Pi막이 도포된 측정물의 결함 검사를 위한 광학계용 조명장치

Also Published As

Publication number Publication date
EP2790012A4 (en) 2015-07-08
JP5895305B2 (ja) 2016-03-30
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