JPH06222013A - 表面の光学的検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 物体表面の多種多様な傷を検出し識別する可
視光検査装置を提供する。 【構成】 本発明の光学的検査装置は、表面の選択領域
の傷を検出する３つの検査チャンネルを有する。第１の
光学的検査チャンネル（３０）は、第１の光ビームを表
面の選択領域に低入射角で入射させて暗視野反射像を形
成させ、かききずおよび細かい粒子を検出する。第２の
光学的検査チャンネル（８０）は拡散した第２の光ビー
ムを選択領域に入射させて明視野反射像を形成させ、し
みを検出する。第３の光学的検査チャンネル（１２０）
は第３の光ビームを選択領域に高入射角で入射させて明
視野反射像を形成させ、くぼみ及び隆起を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は物体の表面の傷の検査に
関し、さらに詳細には、表面の多種多様な傷を識別する
可視光検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】物体表面の特性は、その物体を多種多様
な用途に用いるにあたり重要な役割を果たす。恐らく、
表面の傷が重大な意味を持つ最も卑近な例はミラーであ
ろう。光が平坦で傷のない表面を反射すると、その反射
像は入射像とそれが反転する点を除いて同一である。と
ころが、表面に、かききず、隆起等の目で見える傷があ
る場合、反射像はそれらの傷によって歪んだものとな
る。もしミラーを薬箱の扉のようなそれ程重要でない所
に用いる場合は、これらの小さな傷は問題とならない。
しかしながら、ミラーを望遠鏡のミラーのような非常に
重要な所に用いる場合、たとえその傷が小さくても問題
である。従って、ミラーの製造業者は、その用途に関係
なく、表面に傷が生じないようにミラーを製造するよう
に努めている。

【０００３】表面の特性は他の多くの用途にとっても同
様、非常に重要である。例えば、コンピュータには情報
の記憶に用いる磁気ハードディスクがある。この磁気ハ
ードディスクは、ディスク形のアルミニウム基板を調製
してその表面に磁気記録媒体を被覆することによって作
られる。磁気記録ディスクは、回転駆動装置に取り付け
られ排気されたチェンバ内に取り付けられている。磁気
記録ディスクの表面に隣接して磁気読取り／書込みヘッ
ドを設け、このディスクを回転させて磁気記録ディスク
への情報の書込み及びそのデイスクからの情報の読取り
を行う。

【０００４】磁気記録ディスクの表面に小さな傷がある
と、その表面とその表面に隣接する磁界が物理的に歪む
ためその性能に悪い影響が及ぶ。傷の種類としては、例
えば、表面うねり、くぼみまたは隆起、かききず、表面
上の粒子及びしみがある。これらの傷は、その下のアル
ミニウム製のディスクの構造及びその製造方法によるか
或いはアルミニウム製のディスクの上の磁気記録媒体の
被膜の品質による場合がある。それらの傷は、たとえ小
さなものであっても磁気記録ディスクの読取り／書込み
特性及び回転時の動的性能に大きな影響を与える場合が
ある。

【０００５】磁気記録ディスクの製造業者は、表面の傷
の存否につきディスクを入念に検査している。その検査
は、修理するか或いは廃棄する必要のあるディスクを識
別するためだけでなく、製造及びプロセス制御方式の改
良のために行われている。直接の視覚による検査では一
部の傷を識別は可能であるが、動作性能に悪影響を与え
かねない全ての傷を成功裡に常に識別できるわけではな
い。例えば、米国特許第４，５４７，０７３号明細書に
開示されているように、反射光検査方式のようなさらに
進んだ検査方式が開発されている。

【０００６】表面の傷の探知に係わる問題の重要性及び
その解決に対して払われる努力にも拘らず、現在のやり
方では表面及びその表面の傷を完全に把握することはで
きない。経験によると、上記米国特許の方式は磁気記録
ディスクの表面にある、うねり、小さなくぼみ及び小さ
な隆起を成功裡に検出できることが判明している。しか
しながら、かききず、微細な粒子及びしみの殆どは満足
のいく程度には検出できない。これらの傷の一部は裸眼
で識別可能であるが、それ以外は識別不能である。さら
に、検査技術の未来は裸眼による面倒な検査をいかに自
動化するかにかかっているため裸眼による検査に頼るの
は望ましくない。

【０００７】従って、それ以外の点については殆ど平坦
である表面の傷を検出する改良型検査方式が要望されて
いる。この方法では全ての有意な傷を識別できなければ
ならない。かかる方法は人間の検査者が用いるか或いは
自動化装置に関連させて用いるのが好ましい。本発明は
この要望を充足するものであって、さらに関連の利点を
もつものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、表面の選択
領域にある多種多様な有意な傷を識別できる表面検査装
置及び方法を提供する。本発明の好ましい実施例による
装置は全ての検査機能を単一のユニットに組込んだもの
であり、選択領域の全ての傷の識別及びそれらの間の相
対的な位置の記録が可能である。検査方式は光学的検査
に基づく。好ましい実施例に用いる光源は、安価で使用
が簡単な従来型広帯域光源である。レーザーのようなコ
ヒーレントな光源は必要でもないし、また基本的な像の
形成に高価で複雑な像分析装置を用いることも不要であ
る。一方、本発明の装置により得られる結果はリアルタ
イム画像の形成に適しており、また後で分析するためビ
デオテープに記録することも可能である。本発明の方式
の汎用性は非常に高い。

【０００９】本発明による表面の光学的検査装置は、３
つの検査手段を有するユニットを含む。第１の光学的検
査手段は第１の光ビームを表面の選択領域へ低入射角で
入射させてその暗視野反射像を形成させそれを調べる。
第２の光学的検査手段は拡散した第２の光ビームを選択
領域に入射させて明視野反射像を形成させそれを調べ
る。第３の光学的検査手段は第３の光ビームを選択領域
に高入射角で入射させて明視野反射像を形成させそれを
調べる。

【００１０】第１の光学的検査手段またはチャンネル
は、好ましくは、空間的に均一な第１の光ビームを表面
の選択領域に低入射角で差し向ける第１の照明源と、第
１の光ビームによる散乱した光の暗視野反射像を形成す
る好ましくは感光カメラである第１のセンサとを有す
る。第１の照明源は、第１の光ビームを発生させる、好
ましくはキセノンランプである第１の光源と、第１の光
ビームを選択領域に低入射角で差し向ける第１の照明源
と、第１の光ビームを選択領域に亘って均一に分散させ
る光学的インテグレータとを有する。

【００１１】第１の照明源光学系は、好ましくは、第１
の端部が第１の光源から第１の光ビームを受け、第２の
端部が第１の光ビームを光学的インテグレータへ差し向
ける第１の光導波管と、第１の光ビームを第１の光導波
管の第２の端部に集束するミラーと、第１の光ビームを
フィルタリングして光の選択波長を通過させる光学的フ
ィルタとを含む。光学的インテグレータは第１の光ビー
ムの中に複数のレンズをアレー状に配置して形成するこ
とが可能であり、これらのレンズはそれぞれ第１の光ビ
ームの一部を選択領域の一部の上に集束する。第２の光
学的検査手段またはチャンネルは、空間的に拡散した第
２の光ビームを選択領域に差し向ける第２の照明源と、
第２の光ビームによる明視野反射像を形成する第２のセ
ンサとを含む。第２の照明源は、第２の光ビームを発生
させる好ましくはキセノンランプである第２の光源と、
第２の光ビームを選択領域の方へ差し向ける第２の照明
源光学系と、第２の光ビームを拡散させる光学的拡散器
とを含む。第１及び第２の光源はミラーと適当なシャッ
タを設けることによって同一のランプにより構成しても
よい。拡散光の入射角は比較的高いのが好ましく、鉛直
であってもよい。しかしながら、第２の照明源は拡散し
た光による傷の視認性を最適化するためある範囲の傾斜
角において傾斜可能であるのが望ましい。

【００１２】第２の照明源光学系は、好ましくは、第１
の端部が第２の光源から第２の光ビームを受け、第２の
端部が第２の光ビームを光学的拡散器に差し向ける第２
の光導波管と、第２の光ビームを第２の光導波管の第１
の端部に集束させるミラーと、第２の光ビームをフィル
タリングして光の選択波長を通過させる光学的フィルタ
とを含む。第２のセンサは、好ましくは選択領域に関し
て鉛直の線に沿って配置した感光カメラであるのが望ま
しい。好ましい方法では、第１のセンサ及び第２のセン
サは同一のカメラまたは他の種類のセンサであるが、こ
れは第１及び第２のチャンネルを同時ではなくて順次に
使用するのが普通であるからである。しかしながら、別
の実施例では、それぞれ別個のセンサを設け、第１及び
第２のチャンネルを同時に作動状態においてもよい。こ
の場合、第１と第２のチャンネルの間の干渉を避けるた
め使用する光源の波長を異なったものにする。

【００１３】第３の光学的検査手段またはチャンネル
は、第３の光ビームを高入射角で選択領域に差し向ける
第３の照明源と、第３の光ビームによる明視野反射像を
形成する第３のセンサとを含む。第３の光学的検査手段
は、本明細書の一部を形成するものとして引用する米国
特許第４，５４７，０７３号に開示されたものであるの
が好ましい。

【００１４】光学的検査チャンネルは、全部で３つのチ
ャンネルにより表面の選択領域を検査できる単一のユニ
ットに組み込むのが好ましい。３つのチャンネルは、選
択領域を各光学的検査手段が順次または同時に、選択領
域の位置を移動させることなく検査できるように構成さ
れている。第１のチャンネルはかききず及び細かな粒子
の検出に特に有用である。第２のチャンネルは表面上の
しみの検出に有用である。第３のチャンネルは表面うね
り、くぼみ及び隆起の検出に有用である。検査対象であ
る表面はユニットの下方のターンテーブル上に取り付
け、そのターンテーブルを検査時にゆっくりと回転でき
るようにするのが好ましい。第１の検査チャンネルによ
る暗視野の検査は、選択領域がその視野を通過するとき
特に有用な結果を生み出す。

【００１５】本発明は表面検査技術の分野における重要
な進歩である。本発明は、表面における多種多様な傷の
存否を便利な方法で検査する。

【００１６】以下、添付図面を参照して本発明を実施例
につき詳細に説明する。

【００１７】

【実施例】図１は、表面２４の領域２２の検査に用いる
ユニットの形をした光学的検査装置２０を示す。表面２
４の本体は好ましくはターンテーブル２６上に支持され
ているため、この領域２２は検査装置の視野を制御態様
で通過できる。検査装置２０は３つの光学的検査手段ま
たはチャンネルを組み込んでおり、これら３つのチャン
ネルの構造を図１に示す。この構成を最初に説明し、次
いで光学的検査チャンネルの動作モードにつき説明す
る。

【００１８】第１の光学的検査手段またはチャンネル３
０は表面２４に低入射角で入射される光ビームの暗視野
反射を利用する。好ましくはキセノンランプである第１
の光源３２が光を発生させる。キセノンランプが好まし
い理由は、それが紫外線から赤外線までの広い帯域の光
出力を発生できるからである。従って、適当なフィルタ
を選ぶことにより広い範囲の照明光波長を発生できる。
第１の光源３２からの光は楕円形のミラー３４により、
２つの異なる光ビームの強さを選択的に制御する光エネ
ルギースプリッタへ向けられる。光エネルギースプリッ
タとしてはハーフミラー３６が好ましい。非反射性の被
膜及び濃淡式フィルタを用いる等、種々の技術を用い
て、反射され伝送される光ビーム内へのエネルギーの量
を制御することができる。

【００１９】光の一部は第１の光ビーム３８としてハー
フミラー３６により反射され、第１の光導波管４２の第
１の端部４０へ到達する。この第１の端部はハーフミラ
ー３４により画定される楕円の焦点に位置する。この第
１の光導波管４２は複数の光ファイバで形成した光パイ
プであるのが好ましい。ハーフミラー３６と第１の光導
波管４２との間で第１の光ビーム３８に交差するのは、
選択領域を照明するための波長を選択する光学的フィル
タ４４と、第１の光学的検査チャンネル３０の開閉を可
能にするシャッタ４６と、第１の光ビーム３８の感度を
最適化するための光学的アッテニュエータ４８である。
第１の光学的検査チャンネル３０を介して選択領域２２
を照明する光の波長及び強さは傷の視認性を左右し、本
発明はこれらパラメータの制御及び選択を可能にする。

【００２０】光学的検査装置２０の内部における第１の
光ビーム３８の伝送は第１の光導波管４２によるため、
照明される領域の近くに光源を配置する必要はない。第
１の光導波管４２の第２の端部において、第１の光ビー
ム３８は光学的インテグレータ５２へ向けられるが、こ
の光学的インテグレータ５２もハウジング５４内に取り
付けられている。光学的インテグレータ５２及びハウジ
ング５４は、第１の光ビーム３８が低入射角、好ましく
は約１７°乃至約２５°で表面２４に入射するように配
置されている。入射角が大きいと、暗視野効果を維持で
きない。入射角が小さいと、照明の均一性の維持はコサ
イン効果により不可能である。

【００２１】このように第１の光ビーム３８の入射角が
小さいため、光学的インテグレータ５２がないと、選択
領域２２を通る光の強さはコサイン効果と光ビームの焦
点位置の違いにより不均一となる。即ち、ハウジング５
４に最も近い領域２２の部分では光の強さは比較的大き
いが、ハウジング５４から最も離れた領域２２の部分で
は光の強さは比較的小さい。この光の強さの不均一性は
表面の傷の評価の妨げとなるため好ましいものではな
い。

【００２２】光学的インテグレータ５２は、光導波管４
２からでる光ビームを同じ強さの複数の個々のビームに
分割することによって選択領域２２へ到達する第１の光
ビーム３８の空間的均一性を向上させる。視準レンズ５
６により個々の光ビームをまとめて選択領域２２の方へ
集束する。光学的インテグレータ５２は第１の光ビーム
３８の中でアレー状に配置した複数の個々のレンズであ
るのが好ましい。各レンズは第１の光ビーム３８の関連
部分をアレーのそれぞれの位置に集束し、また各アレー
は視準レンズ５６により選択領域２２上に集束される。
現在において好ましい実施例では、光学的インテグレー
タ５２は９個のレンズより成る３×３アレーである。そ
の結果、選択領域２２を照明する光ビーム３８の強さは
光学的インテグレータ５２を使用しない場合に比べて格
段に均一となる。好ましい光学的インテグレータは公知
の「ｆｌｙ ｅｙｅ」レンズを用いたものである。

【００２３】第１の光ビーム３８は領域２２の表面２４
と相互作用するにあたり、その光のほとんどを入射角に
等しい角度で反射させる。表面に傷が存在しない場合、
全ての光が反射する。しかしながら、表面に傷がある
と、それらの傷が入射角とは異なる散乱角で光の小さな
部分を散乱させる。この散乱光の測定を暗視野測定と呼
ぶ。本発明の場合、電荷結合素子を用いるカメラである
のが好ましい第１のセンサ５８をこの暗視野像を受ける
ように配置する。必要に応じて集束手段を設ける。この
場合、視準／集束レンズ５９が暗視野像を集束し、レン
ズ６０がこの暗視野像をセンサ５８上に集束させる。

【００２４】第２の光学的検査手段またはチャンネル８
０は、拡散光を用いて表面２４を垂直な入射角で（本発
明の実施例では）照明する。しかしながら、入射角は任
意の値にすることが可能である。第２の光学的検査チャ
ンネル８０は第２の光源８２を含む。この設計では、第
２の光源８２は第１の光源３２と同一であるが、別個の
光源を用いるのがより一般的である。第２の光源８２は
キセノンランプであるのが好ましい。第２の光源８２か
らの光は楕円形のミラー３４により光エネルギースプリ
ッタ、ここではハーフミラー３６へ向けられる。ハーフ
ミラー３６を通過する光の部分が第２の光ビーム８４と
なる。光学的フィルタ８６及びシャッタ８８を第２の光
ビーム８４の光路に配置して第１の光ビーム３８に対す
る光学的フィルタ４４及びシャッタ４６と同じ作用をさ
せる。

【００２５】第２の光導波管９２の第１の端部９０を楕
円形のミラー３４の焦点に位置させることにより、第２
の光ビーム８４が第１の端部９０に集束されるようにす
る。第２の光ビーム８４は光導波管９２を通過し、拡散
光源ハウジング９６内の第２の端部９４から出る。図示
の例では、この第２の端部９４は表面２４に平行に配置
されており、第２の光ビーム８４がプリズム９８により
９０°の角度で反射されると表面２４と垂直な方向に進
む。（プリズム９８の代わりに光パイプ、光ファイバ或
いはミラーを等価的に用いることが可能である）。第２
の光ビーム８４は拡散器、この場合は２つの拡散器１０
０，１０２を通過する。その結果得られる拡散した第２
の光ビーム８４は検査中の表面９４の領域２２へ入射す
る。

【００２６】拡散した第２の光ビーム８４が表面２４で
反射すると、その反射光の一部は第２のセンサにより感
知される。この好ましい実施例では、第２のセンサは第
１のセンサ５８と同じカメラである。この同じカメラは
第１のチャンネル３０と第２のチャンネル８０との両方
に使用できるが、これは２つのチャンネルを異なった時
間に使用するからである。勿論、チャンネルを同時に作
動させるなら第２のセンサを別個に設けることができ
る。

【００２７】第３の光学的検査手段またはチャンネル１
２０は、集束した光を用いて表面２４を高入射角、典型
的には約８０乃至９０°の入射角で照明する。この第３
の光学的検査チャンネル１２０は米国特許第４，５４
７，０７３号に開示されたものであるのが好ましく、こ
れは当該技術分野において公知である。以下においてこ
の第３の光学的検査チャンネルの構成要素を簡単に説明
するが、これらの構成要素及び動作についての完全な説
明はこの特許を参照されたい。第３の光学的検査チャン
ネル１２０は第３の光源１２２を含む。第３の光源１２
２からの第３の光ビーム１２４はレンズ１２６，５９に
より表面２４上に集束されるため、第３の光ビーム１２
４は高入射角で入射する。高入射角が好ましいのは、反
射像が視角により歪むからである。その像の歪みが大き
すぎるなら、表面上の傷の正確な位置の決定が不可能と
なる。

【００２８】第３の光ビーム１２４は表面２４から入射
角と同じ角度で反射して明視野像を形成し、レンズ５
９，１２６，１２８を通過する。この光ビームは制御自
在の空間フィルタレンズ１２８を通過し、好ましくは第
３のカメラ１３０である第３のセンサにより検出され
る。第１のセンサと第２のセンサの機能を結合させるの
は容易であるが、第３のセンサは別個のセンサにするの
が好ましい。

【００２９】センサ５８，１３０の出力はコントローラ
１５０へ送られる。オペレータはこのコントローラ１５
０により、任意の瞬間において第１、第２または第３の
チャンネル、またはそれらの結合のうちいずれを作動状
態にするかを選択し、従ってセンサ５８，１３０のうち
のいずれの出力をモニタ１５２に表示すべきかを選択す
る。コントローラ１５０はまたシャッタ位置、光の強
さ、入射角、ターンテーブル２６及び空間フィルタのよ
うな本発明装置２０の動作機能を制御する。

【００３０】図２乃至４は第１の光学的検査チャンネル
３０の構成要素を表面２４、この場合は磁気記録ディス
ク２８の表面の傷を視覚化するコントラスト機構に関連
させて示したものである。図２を参照して、第１の光ビ
ーム３８のエネルギーの大部分は表面２４を反射して第
１の反射光ビーム３８′を形成する。このエネルギーの
一部はかききずのような小さな傷により散乱して散乱ビ
ーム６２を形成する。散乱ビーム６２はレンズ５９，６
０を通過して第１のセンサ５８により検出される。

【００３１】図３は第１の光ビーム３８と磁気記録ディ
スク２８との関係を平面図で示したものである。第１の
光ビーム３８は磁気記録ディスク２８の半分を同時に照
明するように視準されている。磁気記録ディスク２８の
他の部分はターンテーブル２６上の磁気記録ディスク２
８を回転することにより見ることができる。

【００３２】第１の光学的検査チャンネル３８により傷
を視覚化するためのコントラスト機構を図４に示す。表
面２４のかききずはそれが均一な視準光ビーム３８と直
角を成すように低入射角で照明されると、最大のコント
ラストを示す。ターンテーブル２６を回転させて表面２
４が静止状態の光ビーム３８により照明されるようにす
ると、そのある特定の回転位置において、かききずＡ
（または曲がったかききずの一部）が平面図から分かる
ように第１の光ビーム３８に対して直角となる。図４で
は、かききずＡは第１の光ビーム３８と直角ではなく、
ベクトルＳで示すように暗視界でのコントラストは比較
的低い。さらに回転すると、かききずＡが位置Ａ′に来
るが、ここで光ビーム３８と直角（或いはほぼ直角）に
なる。この位置では、かききずＡ′は光ビーム３８によ
り低入射角で照明されるため暗視野像の中で最もよく視
認できるベクトルＳ′が得られる。

【００３３】表面２４上のかききずは任意の方向に向く
ため、好ましい実施例ではディスク面積のほぼ半分に近
い大きな視野を照明してチェックすることが重要であ
る。その大きな領域を均一に照明する必要があるが、こ
れは照明の不均一性でなくてかききずのような特徴部分
の性質がその特徴部分による光の強さの変化を生ぜしめ
るからである。光学的インテグレータ５２は大きな領域
に亘ってこの均一な低入射角の照明を行う上で助けとな
る。

【００３４】第１のセンサ５８を通して第１の光学的検
査チャンネル３０の出力信号を見ると、表面の領域２２
の大部分には入射光を散乱させる有意な傷は存在しない
ため背景は暗い。従って暗視野と呼ぶ。かききずＡが回
転して視野に入ってきても第１の光ビーム３８と成す角
度が９０°とは著しく異なる場合はっきりと視認できな
い。さらに回転して直角位置Ａ′に近付くと、このかき
きずは明瞭になって視認可能となる。さらに回転する
と、このかききずは再び光ビーム３８に関し非直角関係
となり、不明瞭となる。かくして、傷を観察する方法の
一部には、照明された領域内の表面の種々の部分を回転
させるか或いはその方向を変えることによりコントラス
トの変化を観察できるようにする操作が含まれる。人間
の視覚は光が一定の強さであるよりも特徴が変化した方
がより容易に感知できる場合が多く、照明される領域を
動かすと第１のチャンネルの照明により観察可能な傷を
明瞭にする助けになる。

【００３５】磁気記録ディスク２８の表面２４にはテク
スチュアライン６６も見えようが、かききずＡをテクス
チュアラインから識別することが重要である。このテク
スチュアラインは、ディスクの金属処理により生じた表
面の細い特徴であり、ディスクの被膜を通して視認でき
る。図３に示すように、このテクスチュアライン６６は
ほぼ円周方向に延びているため視野の中央部では光ビー
ム３８とほぼ平行である。光学的インテグレータ５２及
びレンズ５６を用いると、テクスチュアラインは視認で
きないがかききずが現れた像を形成する手助けとなる。
光学的インテグレータ５２は複数のビーム、この３×３
の光学的インテグレータ５２の好ましい例では９個のビ
ームを形成するが、これらの方向は互いに僅かにずれて
いる。レンズ５６がこれら個々のビームを整列させてビ
ーム３８を形成する。しかしながら、この僅かな不整列
状態が依然として存在する結果、図２の幾つかのビーム
により略示するように、テクスチュアライン６６は照明
されたディスクの半分全体に亘る暗視野において不明瞭
である。

【００３６】第２の光学的検査チャンネル８２は拡散光
を用いて表面２４を照明する。図５は暗いしみのような
傷であってそれ以外の点では透明な傷を視覚化するコン
トラスト機構を示す。照明された領域２２には拡散光が
入射する。この拡散光は視準された光ビーム３８とは異
なり視準状態にない。光学的拡散器１００，１０２は光
を表面２４を均一に照明するように拡散させる。例えば
数字１０４で示すように完全な反射表面が存在する場
合、拡散光は高い反射率を示す。例えば、数字１０６で
示す暗いしみのようなあるスペクトル吸収を示すしみが
存在すると仮定すると、その反射率は低い。従って、こ
のしみにより、表面が形成する像に拡散光の反射に起因
するコントラストが生じる。

【００３７】第３の光学的検査チャンネル１２０は米国
特許第４，５４７，０７３号に示す機構により表面うね
り、くぼみ及び隆起のような傷のコントラスト像を形成
する。図１の実施例は第１及び第２のチャンネルを同時
にではなくて順次作動させるものと意図している。図７
及び８は３つの光学的検査チャンネルを同時に作動させ
る変形例を示す。図７は種々の光学的検査チャンネルの
詳細をその変更部分を除き省略した点でより概略的であ
るが、図１に対応するものである。

【００３８】図７の立面図及び図８の平面図を参照し
て、第１の光源３２は表面２４を照明し、暗視野像が波
長バンドパスフィルタ６４を介して第１のセンサ５８に
より視認される。ハウジング９６内の第２の光源は表面
２４を拡散光により照明し、その像が第２の波長バンド
パスフィルタ１１２を介して第２のセンサ１１０により
視認される。（第２のセンサ１１０とフィルタ１１２は
図７の第１のセンサ５８とフィルタ６４の背後にあるた
めこの図には示されず、図８の平面図に示されてい
る）。センサ５８，１１０の両方を検査中の領域に関し
て正確に鉛直にすることは不可能であるため、像の集束
ずれによる歪みが僅かに生じる。しかしながら、この僅
かな歪みは同時的な観察が望ましい場合は受入れ可能で
ある。

【００３９】波長バンドパスフィルタ６４，１１２は異
なる波長を通過させるように選択されており、このため
第１のセンサ５８が１つの波長の暗視野反射像を、また
第２のセンサ１１０が別の波長の拡散光の反射像を形成
する。さらに別の波長帯域を通過させる波長バンドパス
フィルタ１３２を第３のセンサ１３０の前方に配置す
る。フィルタ６４，１１２，１３２はそれぞれのセンサ
を光学系の他の部分の光から隔離する。この方法による
と、３つのチャンネルを所望であれば同時に作動させる
ことが可能である。

【００４０】本発明は図１に示す構成要素及び一般的な
構成を有するユニットとして実施した。回転するターン
テーブル上に配置した磁気記録ディスクの表面を、光源
を作動または非作動状態に、またシャッタを開閉するこ
とによってオペレータの意のままに３つの検査モードの
うち任意のモードで観察することが可能である。研究を
重ねた結果、この装置は上述したように作動可能であ
り、それぞれの光学的検査手段はかかるディスクにしば
しば見られる各種の傷に対して感度を有することが分か
っている。第３のチャンネルを高入射角で用いることに
より表面うねり、くぼみ及び隆起の像を成功裡に形成で
きるが、これだけでは、かききず、表面上の粒子及びし
みのような他の重要な傷の像を形成することは不可能で
ある。第１及び第２の光学的検査手段はこれら他の傷の
検出を可能にするが、第１の光学的検査手段はかききず
及び細かな粒子の像の形成を、また第２の光学的検査手
段はしみの像の形成を最も成功裡に行う。これら３つの
光学的検査手段は全て、ディスクを１つの装置から別の
装置に移動させずに同じ領域上で用いることが可能であ
るから、傷同志及びディスクの一般的特徴部分の重ね合
わせを容易に行うことができる。

【００４１】本発明を特定の実施例につき詳細に説明し
たが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく種々
の変形例及び設計変更が当業者にとって可能である。従
って、本発明は頭書した特許請求の範囲以外の記載によ
って限定されるべきではない。

【００４２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光学的検査装置の概略的立面図。

【図２】第１の光学的検査チャンネルの一部を示す概略
的立面図。

【図３】図２に示した第１の光学的検査チャンネルの一
部を示す概略的平面図。

【図４】第１の光学的検査チャンネルのコントラスト機
構の概略図。

【図５】第２の光学的検査チャンネルの一部を示す概略
的立面図。

【図６】図５の装置の作動を説明するためのグラフ。

【図７】本発明の光学的検査装置の別の実施例を示す概
略的立面図。

【図８】図７の実施例の平面図である。

【符号の説明】

２０ 光学的検査装置 ２２ 選択領域 ２４ 表面 ２６ ターンテーブル ３０ 第１の光学的検査手段またはチャンネル ３２ 第１の光源 ３４ 楕円形のミラー ３６ ハーフミラー ３８ 第１の光ビーム ４２ 第１の光導波管 ４４ 光学的フィルタ ４６ シャッタ ５２ 光学的インテグレータ ５４ ハウジング ５８ 第１のセンサ ６０ レンズ ６９ 視準／集束レンズ ８０ 第２の光学的検査手段またはチャンネル ８２ 第２の光源 ８４ 第２の光ビーム ８６ 光学的フィルタ ８８ シャッタ ９２ 第２の光導波管４２ ９８ プリズム １００，１０２ 光拡散器 １２０ 第３の光学的検査手段またはチャンネル １２２ 第３の光源 １２４ 第３の光ビーム １２８ 空間フィルタレンズ １３０ 第３のカメラ １５０ コントローラ

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面の光学的検査装置であって表面の選
   択領域に低入射角で入射する第１の光ビームを形成しそ
   の暗視野反射を調べる第１の光学的検査手段と、 選択領域へ入射する第２の拡散光ビームを形成しその明
   視野反射を調べる第２の光学的検査手段と、 選択領域へ高入射角で入射する第３の光ビームを形成し
   その明視野反射を調べる第３の光学的検査手段とより成
   ることを特徴とする光学的検査装置。
2. 【請求項２】 前記第１の光学的検査手段は、 空間的に均一な第１の光ビームを低入射角で選択領域へ
   差し向ける第１の照明源と、 第１の光ビームによる散乱した暗視野反射像を感知する
   第１のセンサとより成ることを特徴とする請求項１の装
   置。
3. 【請求項３】 前記第１の照明源は、 第１の光ビームを発生させる第１の光源と、 第１の光ビームを選択領域へ低入射角で差し向ける第１
   の照明源光学系と、 第１の光ビームを選択領域に亘って均一に分散させる光
   学的インテグレータとより成ることを特徴とする請求項
   ２の装置。
4. 【請求項４】 前記第１のセンサは感光カメラであるこ
   とを特徴とする請求項２の装置。
5. 【請求項５】 前記カメラは選択領域に関して鉛直な線
   に沿って配置されていることを特徴とする請求項４の装
   置。
6. 【請求項６】 前記光学的インテグレータは第１の光ビ
   ームの中にアレー状に配置された複数のレンズを含み、
   各レンズは第１の光ビームの一部を選択領域の一部の上
   に集束することを特徴とする請求項３の装置。
7. 【請求項７】 前記第２の光学的検査手段は、 空間的に拡散した第２の光ビームを選択領域へ差し向け
   る第２の照明源と、 第２の光ビームによる明視野反射像を感知する第２のセ
   ンサとより成ることを特徴とする請求項１の装置。
8. 【請求項８】 前記第２の照明源は、 第２の光ビームを形成する第２の光源と、 第２の光ビームを選択領域の方へ差し向ける第２の照明
   源光学系と、 第２の光ビームを拡散させる光学的拡散器とより成るこ
   とを特徴とする請求項７の装置。
9. 【請求項９】 前記第２のセンサは感光カメラであるこ
   とを特徴とする請求項７の装置。
10. 【請求項１０】 前記カメラは選択領域に関して鉛直な
    線に沿って配置されていることを特徴とする請求項９の
    装置。
11. 【請求項１１】 前記第３の光学的検査手段は、 第３の光ビームを高入射角で選択領域へ差し向ける第３
    の照明源と、 第３の光ビームによる明視野反射像を感知する第３のセ
    ンサとより成ることを特徴とする請求項１の装置。
12. 【請求項１２】 表面の光学的検査装置であって、 空間的に均一な第１の光ビームを表面の選択領域に低入
    射角で差し向ける第１の照明源及び第１の光ビームによ
    る散乱した暗視野反射像を形成する第１のセンサより成
    る第１の検査チャンネルと、 空間的に拡散した第２の光ビームを選択領域へ差し向け
    る第２の照明源及び第２の光ビームによる明視野反射像
    を形成する第２のセンサより成る第２の検査チャンネル
    と、 第３の光ビームを選択領域に高入射角で差し向ける第３
    の照明源及び第３の光ビームによる明視野反射像を形成
    する第３のセンサより成る第３の検査チャンネルとより
    成ることを特徴とする光学的検査装置。
13. 【請求項１３】 前記第１の照明源は、 第１の光ビームを発生させる第１の光源と、 第１の光ビームを選択領域へ低入射角で差し向ける第１
    の照明源光学系と、 第１の光ビームを選択領域に亘って均一に分散させる光
    学的インテグレータとより成ることを特徴とする請求項
    １２の装置。
14. 【請求項１４】 前記第１の光源はキセノンランプであ
    ることを特徴とする請求項１３の装置。
15. 【請求項１５】 前記第１の照明源光学系は、 第１の端部が第１の光源から第１の光ビームを受け、第
    ２の端部が第１の光ビームを光学的インテグレータへ差
    し向ける第１の光導波管と、 第１の光ビームを第１の光導波管の第２の端部に集束さ
    せるミラーと、 第１の光ビームをフィルタリングして光の選択波長を通
    過させる光学的フィルタとより成ることを特徴とする請
    求項１３の装置。
16. 【請求項１６】 前記光学的インテグレータは第１の光
    ビームの中でアレー状に配置された複数のレンズを含
    み、各レンズは第１の光ビームの一部を選択領域の一部
    の上に集束させることを特徴とする請求項１３の装置。
17. 【請求項１７】 前記第１のセンサは選択領域に関して
    鉛直の線に沿って配置された感光カメラであることを特
    徴とする請求項１２の装置。
18. 【請求項１８】 前記第２の照明源は、 第２の光ビームを形成する第２の光源と、 第２の光ビームを選択領域の方へ差し向ける第２の照明
    源光学系と、 第２の光ビームを拡散させる光学的拡散器とより成るこ
    とを特徴とする請求項１２の装置。
19. 【請求項１９】 前記第２の照明源光学系は、 第１の端部が第２の光源から第２の光ビームを受け、第
    ２の端部が第２の光ビームを光学的拡散器に差し向ける
    第２の光導波管と、 第２の光ビームを第２の光導波管の第２の端部に集束さ
    せるミラーと、 第２の光ビームをフィルタリングして光の選択波長を通
    過させる光学的フィルタとより成ることを特徴とする請
    求項１８の装置。
20. 【請求項２０】 前記第２のセンサは選択領域に関して
    鉛直な線に沿って配置された感光カメラであることを特
    徴とする請求項４の装置。
21. 【請求項２１】 選択領域を含む表面を有する物品を載
    置したターンテーブルを備えることを特徴とする請求項
    １２の装置。