JPH0618439A

JPH0618439A - 検査装置

Info

Publication number: JPH0618439A
Application number: JP21196192A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kajiyama; 康一梶山
Original assignee: ADOMON SCI KK
Current assignee: ADOMON SCI KK
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1994-01-25

Abstract

(57)【要約】【目的】異物とピンホール等とを容易に判別できるこ
と。【構成】被検査物Ａからの光をＣＣＤセンサー８で受
光し、検出手段４１に送る。被検査物Ａのピンホール３
５からの信号は、ピンホール周囲における光の屈折等に
起因して信号レベルが明暗、つまり上下に振れる。不透
明な物が多いゴミ等の異物３６からの信号が信号レベル
が明暗に振れることがない。そこで検出手段４１では、
この信号の特性の違いに応じてピンホール３５が異物３
６とを判定する。したがってこのピンホール３５と異物
３６からの信号の特性の違いに応じてピンホール３５と
異物３６とを高い確率で判別できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はＣＣＤリニアイメージ
センサーを用いて、光ディスクの傷、汚れ、異物等の欠
陥を光学的、電気的に検出する検査装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＣＤセンサーを用いてガラス
板、コンパクトディスク等の被検査物からの反射光また
は透過光により異物、ピンホール等を検出する装置が提
供されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらかかる従
来例においては、異物やピンホール等が被検査物に存在
している場合に、異物やピンホール等を検出できても、
それらは異常を発見ないし検出するだけであり、異物と
ピンホール等との判別が容易にできないという問題があ
った。

【０００４】この発明は上記従来の欠点を解決するため
になされたものであって、その目的は、異物とピンホー
ル等とを容易に判別できる検査装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１の検査装
置は、被検査物Ａからの透過光あるいは反射光を受光す
るセンサー８と、このセンサー８からの出力信号により
被検査物Ａの傷、ピンホール３５、異物３６等の異常を
検出する検査装置において、光を透過させない不透明な
異物３６と光を透過させるピンホール３５との検出信号
の特性の違いに応じて異物３６とピンホール３５とを判
別する検出手段４１を設けたことを特徴としている。

【０００６】また請求項２の検査装置は、被検査物Ａか
らの透過光あるいは反射光を受光するセンサー８と、こ
のセンサー８からの出力信号により被検査物Ａの傷等の
異常を検出する検査装置において、液晶用のカラーフィ
ルタを構成するガラス板３７の一面に塗布した塗料の微
小凹凸３９による検出信号の特性により、該微小凹凸３
９を特定して検出する検出手段４１を設けたことを特徴
としている。

【０００７】

【作用】請求項１の検査装置においては、図１に示すよ
うに、被検査物Ａからの光をセンサー８で受光し、検出
手段４１に送っている。被検査物Ａのピンホール３５か
らの信号は、ピンホール周囲における光の屈折等に起因
して信号レベルが明暗、つまり上下に振れる。一方、不
透明な物が多いゴミ等の異物３６からの信号が信号レベ
ルが明暗に振れることがないために、このピンホール３
５と異物３６からの信号の特性の違いに応じてピンホー
ル３５と異物３６とを高い確率で判別することができ
る。

【０００８】また請求項２の検査装置においては、液晶
用のカラーフィルタのガラス板３７の一面に塗布した塗
料の微小な突起（サブミクロン）は、光学的にはレンズ
のように作用するため、これによる散乱光は明暗が交互
になる。つまり微小突起のような微小凹凸３９からの信
号は、信号レベルが上下に振れることで、この上下に振
れる散乱光量の変化から、微小突起、つまり微小凹凸３
９を特定できて微小凹凸３９を検出することができる。

【０００９】

【実施例】次にこの発明の検査装置の具体的な実施例に
ついて、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず本発明
の表面検査装置の全体の概略構成及び信号処理の原理に
ついて図３〜図５より説明する。

【００１０】図３において、Ａは被検査物であり、この
被検査物Ａは、例えばコンパクトディスクである。この
被検査物Ａは、例えばステップモータから成るモータ１
により回転駆動され、該モータ１はモータ駆動部２によ
り回転制御されるようになっている。本発明は上記被検
査物Ａの表面に光を当てて、その反射光からディスク表
面の傷、汚れ、異物、ピンホール等の欠陥を光学的、電
気的に検出するものである。ランプ３からの光は投光用
光学系４を介して反射ミラー５により全反射して被検査
物Ａの表面に投光している。そして被検査物Ａの表面で
反射した光は反射ミラー６で全反射し、受光用光学系７
を介してＣＣＤセンサー８にて受光される。ここで上記
ランプ３としては、例えばタングステンハロゲンランプ
が用いられ、光学系４、７には、例えばコンデンサレン
ズ系やコリメータレンズ系が用いられる。そしてＣＣＤ
センサー８には、高速駆動タイプのＣＣＤリニアイメー
ジセンサーを用いている。

【００１１】上記ＣＣＤセンサー８の出力はＣＣＤドラ
イバ９により信号増幅されて、次段のＡ／Ｄコンバータ
１０及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）１３に入力されて
いる。ＣＣＤドライバ９の出力信号は、異物やピンホー
ル等を検出した場合には、基準レベルに対して信号が上
下に変動する。この上下に変動する信号を検出するのに
スレッショルドレベルを用いて検出するが、検出信号自
体が変動するため、上記スレッショルドレベルを絶対的
な一定値とした場合、誤検出するおそれがあるため、上
記スレッショルドレベルもＣＣＤセンサー８からの検出
信号の変動に応して変動させるようにしている。

【００１２】上記変動するスレッショルドレベルを生成
するのにローパスフィルタ１３を用いている。つまりＣ
ＣＤセンサー８の出力は、ピンホールや異物を検出した
場合には上下に突出するパルス状の信号を含むので、こ
の急峻な変動を抑えるためにローパスフィルタ１３を用
いて滑らかに変化するスレッショルドレベルを生成して
いる。

【００１３】そしてスレッショルドレベルを生成すべく
ローパスフィルタ１３を用いることにより、スレッショ
ルドレベルが時間的に遅れることになる。したがってＣ
ＣＤセンサー８からの出力信号と、この出力信号と比較
するスレッショルドレベルとが対応できなくなる。

【００１４】そこでＡ／Ｄコンバータ１０の次段に遅延
回路（デジタル・ディレイ・ライン）１１を設けて、Ｃ
ＣＤセンサー８の出力信号とスレッショルドレベルとの
時間遅れをなくして、両者を正確に対応させている。ま
た上記遅延回路１１の出力のデジタル信号をＤ／Ａコン
バータ１２にてアナログ信号に変換し、Ｄ／Ａコンバー
タ１２の出力信号とローパスフィルタ１３からの信号を
信号処理回路１４に送っている。なお上記各回路１０〜
１４で制御部３１を構成している。

【００１５】マイクロコンピュータ等で構成される信号
処理回路１４は図４に示すような構成となっており、上
記スレッショルドレベルを所定の値のレベルに設定する
レベル設定部１５と、レベル設定部１５により設定され
たスレッショルドレベルとＣＣＤセンサー８からの出力
信号とを比較するコンパレータ１６〜１９と、これらコ
ンパレータ１６〜１９の出力を得て被検査物Ａの傷、ピ
ンホール、異物等に対応した２値化パルスを発生させる
判定部２０と、判定部２０の判定結果や被検査物の傷や
ピンホール等の位置を記憶しておくメモリ２１と、パソ
コン２３との間のデータの入出力を行う入出力インター
フェイス（Ｉ／Ｏ）２２等で構成されている。

【００１６】上記判定部２０の判定結果の２値化パルス
列データはメモリ２１に格納されると共に、逐次パソコ
ン２３で読み出しながらデータの演算処理を行い、カラ
ーＣＲＴ２４により上記判定結果とほぼ同時に欠陥部位
のマッピング表示を行って欠陥のイメージを瞬時に知る
ことができるようにしている。またプリンタ２６により
上記判定結果等を出力可能なようにしている。２５はキ
ーボードである。なお図３のは、図４のと対応
している。

【００１７】次に図３、図４及び図５に基づいて傷、ピ
ンホール、異物等の欠陥を検出する２値化パルスの発生
の信号処理の原理について説明する。まず光学系にてＣ
ＣＤセンサー８上に像が結ばれると、ＣＣＤドライバ９
内の処理によりビデオデータが出力される。このビデオ
データを基に制御部３１にてコンピュータ処理できるレ
ベルまでリアルタイムで信号処理を行う。このビデオデ
ータを取り込んでから２値化パルス（傷２値化パルス）
発生までの原理を以下に説明する。

【００１８】なお具体的な例として、被検査物Ａとして
オーディオコンパクトディスクをモデルとした場合につ
いて説明する。図５（ａ）のＳＨパルス（源信号）は、
ＣＣＤセンサー８の１ライン分のスキャンタイミングを
示す信号であり、制御部３１の入力端での波形である。

【００１９】図５（ｂ）に示すＳＨパルス（補正後）
は、各種の２値化パルス（傷２値化パルス）を取出す過
程でいろいろな波形処理を行う際に、処理するたびにど
うしても波形が遅延するため、最も遅延する遅延時間Ｔ
１相当分をシフトレジスタにて遅延させ、２値化パルス
位置との関係を補正したＳＨパルスである。

【００２０】図５（ｃ）はＣＣＤドライバ９より出力さ
れるビデオ生波形を示し、同図（ａ）と同様に制御部３
１の入力端での波形である。図５（ｄ）はサンプリング
区間パルスを示し、ビデオ波形のバックグラウンドレベ
ルに追従させるために、図５（ｃ）のビテオ生波形をサ
ンプリングする場合に、このサンプリングする区間を決
めるパルスである。

【００２１】また図５（ｅ）はサンプリングビデオ波形
であり、各種のスレッショルド波形を生成する上で基本
となる波形である。そして図５（ｄ）に示すサンプリン
グ区間パルスの出ていない区間は、ホールドレベル区間
として前回のスキャンのサンプリングテイル位置でサン
プリングしたレベルが次のスキャンのサンプリングヘッ
ド位置までホールドされるようになっている。

【００２２】ここで本検査装置は、被検査物Ａの傷やピ
ンホール等の種類に応じて検査方法を３つのモードを有
しており、その検査結果に対応した２値化パルスを発生
する上で３種類のモード（Ａモード、Ｋモード、Ｄモー
ド）に分けて信号処理を行っている。なおこの３種類の
モードは各モード別に検査できると共に、各モード同時
に検査を行うことができるようにもなっている。

【００２３】図５（ｆ）に示す波形は、Ａ・Ｋモード波
形であり、Ａモード２値化パルス及びＫモード２値化パ
ルスを生成する際に、コンパレータに入力される検査対
象となる波形である。そして上記（ｂ）の場合と同様
に、最も遅延するスレッショルド波形の遅延時間Ｔ１相
当分をデジタルディレイライン（遅延回路１１）にて遅
延させ、２値化パルス位置との関係を補正したビデオ波
形である。

【００２４】図５（ｇ）はＫモードスレッショルド波形
であり、Ｋモード２値化パルスを生成する際に、コンパ
レータ１６に入力されるスレッショルドレベル波形であ
る。ここでこのＫモードスレッショルド波形は、Ａ・Ｋ
モードビデオ波形のバックグラウンドレベルに対して１
００％以上２００％未満の範囲で使用している。このＫ
モードスレッショルド波形は、信号処理回路１４のレベ
ル設定部１５により生成される。そしてコンパレータ１
６で、Ａ・Ｋモードビデオ波形とＫモードスレッショル
ド波形とが比較されて、上述のＫモード２値化パルスを
発生するようになっている。

【００２５】また図５（ｈ）はＡモードスレッショルド
波形を示しており、Ａモード２値化パルスを生成する際
に、コンパレータ１７に入力されるスレッショルドレベ
ル波形である。またこのＡモードスレッショルドレベル
は、Ａ・Ｋモードビデオ波形のバックグラウンドレベル
に対して１００％以下で使用する。このＡモードスレッ
ショルド波形はレベル設定部１５で生成され、コンパレ
ータ１７てＡ・Ｋモードビデオ波形とＡモードスレッシ
ョルド波形とが比較されて、上述のＡモード２値化パル
スを発生するようになっている。

【００２６】図５（ｉ）はＫモード２値化パルスを示
し、Ｋモードスレッショルドレベルに対してＡ・Ｋビデ
オ波形レベルが高くなったときにＨレベルとなるパルス
である。被検査物Ａの表面に傷などにより反射率が高い
部分ではこれが検出されて、Ｋモード２値化パルスが発
生する。なおコンパクトディスクの内外周の鏡面部のよ
うに、反射率の高い部分はＫモードでは傷と見なすた
め、これを防ぐためにＫモードのみサンプリング区間以
外の区間を強制的にマスク（ハーどウエア強制的マス
ク）し、傷検査対象範囲より除外している。

【００２７】図５（ｊ）はＡモード２値化パルスを示
し、Ａモードスレッショルドレベルに対してＡ・Ｋビデ
オ波形レベルが低くなったときにＨレベルとなるパルス
である。被検査物Ａにピンホールが存在する場合には光
が反射しないので、このブロック２でＡ・Ｋビデオ波形
レベルが低くなるため、Ａモード２値化パルスが発生す
る。

【００２８】ここでＤモードの２値化パルスを取り出す
際に、スレッショルド波形をホールドさせるが、ホール
ドパルスを発生させるため、Ｄモードよりも先行させた
Ｄ’モードというモードを設けている。したがって図５
（ｋ）に示すＤ’モードビデオ波形は、ホールドパルス
を発生させるためにのみ使用されるものである。

【００２９】また図５（１）に示すＤ’モードスレッシ
ョルド波形は、上記（ｋ）と同様に、ホールドパルスを
発生させるために使用している。

【００３０】図５（ｍ）に示すＤ’モード２値化パルス
（ホールドパルス）は、Ｄ’モードスレッショルドレベ
ルに対して、Ｄ’モードビデオ波形レベルが低くなった
ときにＨレベルとなるパルスである。この場合Ｄモード
スレッショルド波形を一時的にホールド状態にする。こ
のＤ’モードスレッショルドレベルはレベル設定部１５
で生成され、コンパレータ１８に入力されて比較され、
Ｄ’モードビデオ波形よりＤ’モードスレッショルドレ
ベルの方が高い場合に、Ｄ’モード２値化パルスを発生
する。

【００３１】図５（ｎ）に示すＤモードビデオ波形のＤ
モードとは、Ａモードでは検出が困難なビデオ波形の落
ち込みが浅くて広い傷、例えば通称シルバーなどのよう
な傷を検出するためのモードである。この浅くて広い傷
の成分のみを取出すために、図５（ｆ）のＡ・Ｋモード
ビデオ波形に対して、ローパスフィルタ３２（図４）を
通した波形をビデオ波形としている。

【００３２】このローパスフィルタ３２を通したＤモー
ドビデオ波形とレベル設定部１５で形成したＤモードス
レッショルド波形とがコンパレータ１９で比較され、Ｄ
モードスレッショルド波形の方がＤモードビデオ波形よ
り高い場合に、図５（ｐ）に示すＤモード２値化パルス
を発生する。

【００３３】また図５（ｏ）はＤモードスレッショルド
波形を示し、Ｄモードビデオ波形の浅くて広い落ち込み
にスレッショルドを掛けるために、ビデオ波形よりも位
相を遅延させたスレッショルド波形を使用している。他
のスレッショルド波形と異なる点は、一旦ビデオ波形の
落ち込みがスレッショルドレベルより低くなったとき
に、上記のＤ’モードのホールドパルスによりスレッシ
ョルド波形レベルのビデオ波形の追従動作を一時的に中
止し（ホールド）、水平なレベルに維持させる（図５
（ｎ）（ｏ）参照）。そしてビデオ波形の落ち込みが終
わり、スレッショルドレベルより高くなると、次に説明
するホールド解徐パルスにより再びスレッショルドレベ
ルはビデオ波形に追従する。なおＤモードスレッショル
ド波形は、Ｄモードビデオ波形のバックグラウンドレベ
ルに対して１００％以下で使用する。

【００３４】図５（ｐ）はＤモード２値化パルス（ホー
ルド解除パルス）を示し、Ｄモードスレッショルドレベ
ルに対して、Ｄモードビデオ波形レベルが低くなったと
きにＨレベルとなるパルスである。またパルスの立ち下
がりが、上記のスレッショルドレベルのホールド解除の
役目をしている。

【００３５】ここで図５に示したソフトウエア強制的マ
スクについて説明する。ＣＣＤセンサー８のビデオ出力
には、ダミー画素といってＳＨパルスの前後にビデオ波
形の全く現れない部分及び現れても信頼できない部分が
必ず存在する。このダミー画素の数はＣＣＤの形式によ
り異なるため、ソフトウエアにより自動的にＣＣＤ型式
を読み取り、型式に応じたダミー画素の区間を強制的に
マスクを掛けている。なおこのマスクエリアは、Ｋモー
ド、Ａモード、Ｄモードに共通している。

【００３６】またユーザーマスクは、以下のマスクをい
う。すなわちディスクの検査対象範囲とする内径寸法及
び外径寸法を、パソコンのキーボードにより入力するこ
とにより、検査対象外のエリアが自動的にマスクされる
ようになっており、これをユーザーマスクという。また
このマスクエリアは、上記と同様にＫモード、Ａモー
ド、Ｄモードに共通している。

【００３７】なお図３に示すブロック図において、被検
査物Ａの光による検査は、いわゆる反射型の場合を示し
ているが透過型で構成してもよい。また被検査物Ａへの
入射角を垂直に対して傾斜させているが（例えば、垂直
に対して１０°）、入射角を垂直にして反射型あるいは
透過型で検査をする構成としてもよい。

【００３８】次に本発明の要旨についてさらに詳述す
る。図１（ａ）は被検査物Ａにピンホール３５がある場
合を示し、このピンホール３５の部分での反射光はＣＣ
Ｄセンサー８により受光される。そしてＣＣＤセンサー
８からの出力信号は検出手段４１に送られる。ここでこ
の検出手段４１は、図４に示すレベル設定部１５、コン
パレータ１６、１７及び判定部２０で構成される。

【００３９】図１（ｂ）においてＡ・Ｋモードビデオ波
形は、ＣＣＤセンサー８からローパスフィルタ１３を介
して入力された波形であり、Ｋモードスレッショルド波
形とＡモードスレッショルド波形はレベル設定部１５で
生成されて、それぞれコンパレータ１６、１７で比較さ
れる。

【００４０】ここで誘電体膜のような被検査物Ａのピン
ホール３５からの出力は、その部分で光の吸収がなく、
またその周囲において光の屈折、散乱等が生じるため
に、信号レベルが図１（ｂ）に示すように明暗、つまり
上下に振れる。そこで上下に振れた信号が上下のスレッ
ショルド波形にて検出され、図１（ｃ）に示すようなＫ
モード２値化パルスとＡモード２値化パルスとが続いて
検出された場合には、判定部２０では被検査物Ａにピン
ホール３５が存在していると判定する。

【００４１】一方、図１（ｅ）に示すように被検査物Ａ
の表面に異物３６が存在する場合、異物３６は不透明な
物が多いゴミ等からなっているため、ピンホール３５と
は異なり、信号の変化が一方向だけである。したがって
図１（ｆ）に示すように、例えばＡ・Ｋモードビデオ波
形が上側にだけ振れて、Ｋモードスレッショルド波形高
くなって、（ｇ）に示すような２値化パルスを発生し、
これにより判定部２０では被検査物Ａに異物３６が存在
することを検出する。

【００４２】このように被検査物Ａからのピンホール３
５からの出力は、光の吸収がないため信号レベルが明暗
に振れるため、不透明な物が多いゴミとピンホール３５
とを高い確率で判別することができる。

【００４３】（実施例２）次に請求項２に対応した実施
例について説明する。図２（ａ）は液晶用のカラーフィ
ルタを構成するガラス板３７の裏面Ｒ、Ｇ、Ｂを形成す
る塗料３８Ｒ、３８Ｇ、３８Ｂを塗布した状態を示して
いる。そして塗料の微小な突起（サブミクロン）は液晶
性能を大きく劣化させる。

【００４４】ここで塗布した塗料３８Ｒの部分に塗装む
らが生じて微小凹凸（微小突起）３９が形成されてしま
った場合、この微小凹凸３９は光学的には微小なレンズ
のように作用するので、これによる散乱光は明暗が交互
になる。図２（ｂ）はこの液晶用のカラーフィルタのガ
ラス板３７の微小凹凸３９によるＣＣＤセンサー８から
の出力のＡ・Ｋモードビデオ波形を示し、この上下に振
れる信号レベルの変化により上下のＫモードスレッショ
ルド波形とＡモードスレッショルド波形より高くなった
り低くなったりすることで、異物とは異なる検出特性と
なり、判定部２０では微小凹凸３９を特定して検出する
ことができる。

【００４５】

【発明の効果】請求項１の検査装置によれば、被検査物
からの光をセンサーで受光し、検出手段に送っている。
被検査物のピンホールからの信号は、ピンホール周囲に
おける光の屈折等に起因して信号レベルが明暗、つまり
上下に振れる。このため不透明な物が多いゴミ等の異物
からの信号が信号レベルが明暗に振れることがないため
に、このピンホールと異物からの信号の特性の違いに応
じてピンホールと異物とを高い確率で判別することがで
きる。

【００４６】また請求項２の検査装置においては、液晶
用のカラーフィルタのガラス板の一面に塗布した塗料の
微小な突起（サブミクロン）は、光学的にはレンズのよ
うに作用するため、これによる散乱光は明暗が交互にな
る。つまり微小突起のような微小凹凸からの信号は、信
号レベルが上下に振れることで、この上下に振れる散乱
光量の変化から、微小突起、つまり微小凹凸を容易に特
定できて微小凹凸を容易に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のピンホールと異物との判別を
する場合の説明図である。

【図２】実施例２の液晶用のカラーフィルタのガラス板
に塗布した塗料の微小凹凸を特定して検出する場合の説
明図である。

【図３】実施例の本検査装置の全体の概略システム構成
図である。

【図４】実施例の信号処理回路のブロック図である。

【図５】実施例の２値化パルス発生の信号処理の原理を
説明するためのタイミングチャートである。

【符号の説明】

８ＣＣＤセンサー３５ピンホール３６異物３７ガラス板３８塗料３９微小凹凸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査物（Ａ）からの透過光あるいは反
射光を受光するセンサー（８）と、このセンサー（８）
からの出力信号により被検査物（Ａ）の傷、ピンホール
（３５）、異物（３６）等の異常を検出する検査装置に
おいて、光を透過させない不透明な異物（３６）と光を
透過させるピンホール（３５）との検出信号の特性の違
いに応じて異物（３６）とピンホール（３５）とを判別
する検出手段（４１）を設けたことを特徴とする検査装
置。
【請求項２】被検査物（Ａ）からの透過光あるいは反
射光を受光するセンサー（８）と、このセンサー（８）
からの出力信号により被検査物（Ａ）の傷等の異常を検
出する検査装置において、液晶用のカラーフィルタを構
成するガラス板（３７）の一面に塗布した塗料の微小凹
凸（３９）による検出信号の特性により、該微小凹凸
（３９）を特定して検出する検出手段（４１）を設けた
ことを特徴とする検査装置。