JPH09210656A

JPH09210656A - 検査装置

Info

Publication number: JPH09210656A
Application number: JP8228163A
Authority: JP
Inventors: Kozo Takahashi; 幸三高橋; Masato Shibuya; 眞人渋谷; Eiji Ariizumi; 英二有泉; Naoyuki Kawakami; 直之川上
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1996-08-29
Publication date: 1997-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】円形の被検査面上に模様（パターン）が描か
れたものの欠陥検査を、高速でかつ安定した検出精度が
得られ、安いコストで欠陥検査処理が行える検査装置を
得る。【解決手段】所定パターンが設けられた円形の被検査
面上の欠陥を検査する検査装置において、被検査面上の
パターンの像を結像する結像光学系と、被検査面からの
光を１次元的に検出する光検出手段と、被検査面の像と
光検出手段とを該結像面内で相対的に回転させる回転手
段と、被検査面の像が光検出手段に対して相対回転した
ときに光検出手段から得られる信号に基づいて被検査面
の画像を形成する画像取得手段と、画像取得手段で得ら
れた画像と、あらかじめ記憶されている画像情報とを比
較することによって被検出面上の欠陥を検出する欠陥検
出手段とを有する検査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円盤状の被検物の
被検査面上の欠陥を検査する欠陥検査装置に関し、特に
表面に模様のある歯車や座金、表面に文字や図柄の描か
れたＣＤやレコードやコイン、表面に模様の描かれた半
導体ウエハ、瓶や缶の蓋等、円盤状の物体で表面に模様
やパターン等が描かれた表面上の傷、汚れ、模様のず
れ、中心に設けられた穴の位置のずれなどの欠陥を検査
する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、円盤状の被検物の被検査面上の欠
陥を検査する欠陥検査装置に関し、特に表面に模様のあ
る歯車や座金、表面に文字や図柄の描かれたＣＤやレコ
ードやコイン、表面に模様の描かれた半導体ウエハ、瓶
や缶の蓋等、円盤状の物体で表面に模様やパターン等が
描かれた表面上の傷、汚れ、模様のずれ、中心に設けら
れた穴の位置のずれなどの欠陥を検査する際は、例えば
製造ラインの検査行程において、主に検査者の目視によ
って検査が行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のような目視によ
る検査は、熟練した技術を有する。また、大量に流れて
くる検査物を長時間検査しなければならず、検査者の疲
労による欠陥の見落としや見間違い等を起こし、正確な
検査が行われてはいなかった。また、複数人を一定時間
ごとに交代するとしても人件費によるコストがかかる。

【０００４】近年においてはコンピューター技術の発展
により、図９に示すような画像処理技術を利用したする
検査装置も考えられる。これは搬送装置９１上に並べら
れた円盤状の被検物９２の被検査面を撮像装置（例えば
ＣＣＤカメラ等）９３にて撮像し、画像処理装置９４に
て画像処理し、制御部９５に画像信号を出力する。画像
処理を利用した検査装置の場合、検査するためには被検
査面上の模様と欠陥とを区別する必要がある。このた
め、制御部には予め良品の画像を取り込んでおき、実際
に検査したものの画像と良品のものとの違いを比較検査
する方法が一般的である。

【０００５】しかし、検査物が円盤状の物体で表面に模
様が描かれたもにおいては、画像を取り込んだときに必
ずしも模様が一定の方向を向いているとは限らない。こ
のため、検査物が回転ずれしてしまわないうちに検査す
る、すなわち被検査物を製造する製造装置内部にこの検
査装置を組み込むことが考えられる。しかし製造装置内
部空間の制約上から検査装置の組み込みが不可能なこと
が多い。また、検査物を回転ずれしないように搬送する
方法が考えられるが、搬送装置の機構が複雑になるた
め、コストアップになる。さらに、コンピューター上で
模様の回転を取り去る方法もあるが、高速処理のために
は専用の回路が必要であり検査のスループットが遅くな
り、装置のコストや検査物の種類による処理内容の変更
等の問題がある。

【０００６】また、回転ずれによる照明方向の違いも画
像処理による欠陥検査での欠陥の誤検出の要因となる。
特にコインや貨幣のような表面に複雑な模様が刻んであ
る場合、照明方向が異なると全く異なる見え方をしてし
まう。円形の照明も考えられるが、画像処理に必要な模
様の影まで消してしまい、コントラストの低下を招いて
しまう。

【０００７】本発明は上述のごとき問題点に鑑み、円形
の被検査面上に模様（パターン）が描かれた被検査物の
欠陥検査を、被検査面の回転によるパターンの回転に影
響されることなく、高速でかつ安定した検出精度が得ら
れ、簡単な構成でかつ安いコストで欠陥検査処理が行え
る検査装置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、所定のパターンが設けられた円形の被検査面上の欠
陥を検査する検査装置において、被検査面上のパターン
の像を所定の結像面上に結像する結像光学系（１３１、
１３３）と、被検査面からの光を結像面内において１次
元的に検出する光検出手段（１３４）と、被検査面の像
と光検出手段とを結像面内で相対的に回転させる回転手
段（１３２）と、被検査面の像が光検出手段に対して相
対回転したときに光検出手段から得られる信号に基づい
て画像を形成する画像取得手段（１４）と、画像取得手
段で得られた画像と、あらかじめ記憶されている画像情
報とを比較することによって被検出面上の欠陥を検出す
る欠陥検出手段（１８）とを有することを特徴とする欠
陥検査装置である。

【０００９】光検出手段は被検査面の像を１次元的に検
出するため、一回で得られる被検査面の情報は１次元的
なものであるが、被検査面の像と光検出手段とを相対的
に回転させて画像取得手段が１次元的な情報を蓄積し、
結果的に被検査面全体の情報を得るのである。このよう
にして得られた画像と、予め記憶しておいた画像とを比
較することにより、円形の被検査面上の欠陥を、検査時
の被検査面の回転位置に係わらず、簡単に検査すること
ができる。

【００１０】請求項２記載の本発明は、上述の欠陥検出
手段は、所定パターンが設けられ且つ欠陥が存在しない
被検査面の画像取得手段によって得られた画像が記憶さ
れたメモリを有し、欠陥検査時に得られた画像とメモリ
内に記憶された画像とを比較することにより欠陥を検査
することを特徴とするものである。これは、欠陥のない
良品の被検査面の画像と実際に検査する被検査面の画像
とを比較するもので、欠陥検査を正確に行うことができ
る。

【００１１】請求項３記載の本発明は、上述の被検査面
を照明するとともに、回転手段による被検査面の像と光
検出手段との相対回転に伴って、被検査面への照明方向
を変化させる照明装置を有することを特徴とするもので
ある。これにより、相対回転する被検査面の像に対して
一定の方向からの照明が実現される。請求項４記載の本
発明は、上述の照明装置は第１偏光光学素子を有し、該
第１偏光光学素子を介して被検査面に照明光を照射し、
結像光学系は第２偏光光学素子を有し、該第２偏光光学
素子を介して被検査面の像を結像面に結像させることを
特徴とするものである。これら偏光光学素子を照明装置
及び結像光学系中に配置することにより、フレア光や乱
反射光等の余分な光の影響を受けずに画像を取得し、欠
陥検査を行うことができる。

【００１２】請求項５記載の本発明は、上述の画像取得
手段は、被検査面の像と光検出手段との相対回転量を検
出する回転検出手段と、回転検出手段からの検出信号に
基づいて光検出手段からの信号を蓄積する時間を調整す
る調整手段を有することを特徴とするものである。すな
わち、被検査面の像と光検出手段とが所定量だけ相対回
転するまで被検査面からの光を蓄積する。このことによ
り、検査する物体の種類や被検査面上のパターンの形状
に係わらず、常に検査処理に最適な画像を得ることがで
きる。

【００１３】請求項６記載の本発明は、回転手段は結像
光学系の光路中に配置されたイメージローテータであ
り、照明装置は、光源と、光源からの光をイメージロー
テータを介して被検査面上に照射させる照明光学系とを
有し、照明光学系は、該照明光学系の瞳位置、又はその
近傍に配置され、光源からの光のうち照明光学系の光軸
付近の光を遮光し該光軸から偏心した部分領域の光のみ
を通過させる遮光部材を有することを特徴とするもので
ある。

【００１４】照明光学系の瞳位置（瞳面）において、照
明光学系の光軸から偏心した部分領域を通過する光が被
検査面上に対照射されるため、被検査面に対して斜め方
向からの照明（斜光照明）が達成される。そして、この
照明光は回転手段を通過しているため、照明光は光検出
手段に対して相対的に回転する被検査面の像に対して常
に一定の方向からの照明が達成される。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の検査装置の実施形態を、
表面に模様が刻まれたコインの欠陥検査装置を例にして
説明する。図１は本発明の第１の実施形態における検査
装置の概略的な構成を示すブロック図である。被検物で
あるコイン１２は不図示のコイン製造装置から搬送装置
（以下“コンベア”と称す）１１によって搬送され、検
査装置の撮像部１３の下部に配置される。撮像部１３か
らの信号は常時画像処理部１４に出力されている。ここ
で、コイン１２は位置決め装置１７によって撮像部の光
軸とコインの中心位置が一致するように位置ぎめされ
る。位置決め装置１７によるコイン１２の位置ぎめが終
了すると、位置決め装置１７は主制御系１５に位置決め
終了の信号を出力する。主制御系１５はこの信号を受け
ると、画像処理部１４に対して画像を取り込むための制
御信号を出力する。画像処理部１４はこの制御信号を受
信すると、直ちに撮像部からの画像信号の蓄積を開始し
て画像処理に移る。画像処理部１４による画像処理につ
いては後に詳述する。画像処理部１４からの画像信号は
欠陥検出部１８に入力され、欠陥検出部１８は画像処理
された結果に基づいてコイン１２が良品であるか否か、
すなわちコイン１２の被検査面に傷や汚れ等の結果が存
在するか否かが判定される。この判定結果は主制御系１
５に送られる。主制御系１５は検査したコイン１２が不
良品である場合は、排出装置１６に対して排出信号を発
し、排出装置１６はこの排出信号を受けると、不良品の
コインをコンベア１１から排出する。欠陥検出部１８は
コインの良品、不良品の結果以外に、不良品のコインに
存在する欠陥の種類に関する情報も主制御系１５に出力
することができる。主制御系１５はこれら欠陥検出部１
８からの情報をメモリに記憶させておく。オペレータが
不図示の端末により主制御系１５内のメモリ内の情報を
読み出すことにより、不良率や欠陥の種類等の統計的処
理をすることができる。

【００１６】図２は撮像部１３の構成を示す斜視図であ
る。前述のように、位置決め装置１７は２本の位置決め
棒１７ａによって機械的にコイン１２を位置決めする。
位置決めが終了すると位置決め棒１７ａをコンベア１１
上から退避させる。コイン１２は照明装置１３６によっ
て照明されている。コイン１２の像は対物光学系１３
１、像回転光学系１３２、集光光学系１３３を介して１
次元ラインＣＣＤ１３４上に結像する。対物光学系１３
１と集光光学系１３３によって結像光学系が構成され
る。１次元ラインＣＣＤ１３４の中心は対物光学系１３
１、像回転光学系１３２、集光光学系１３３からなる撮
像光学系の光軸ＡＸ上に配置されている。従って、位置
決めされたコイン１２の中心は１次元ラインＣＣＤの中
心に結像する。像回転光学系１３２は図３に示すように
３枚のミラー１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃによって構
成されている。像回転光学系１３２はこのような構成に
限らず、例えばイメージローテータ（プリズム）であっ
ても良い。

【００１７】像回転光学系１３２は不図示のモータによ
って光軸ＡＸを中心に一定速度で回転する。従ってミラ
ー１３２ａ〜１３２ｃは一体に回転することになる。像
回転光学系１３２が回転することにより、１次元ライン
ＣＣＤ１３４上に結像されるコイン１２の像も回転す
る。像回転光学系１３２が半周（１８０°）回転する
と、１次元ラインＣＣＤ１３４上に結像されるコイン１
２の像は１周（３６０°）回転する。従って、像回転光
学系１３２が１周（３６０°）回転するとコイン１２の
像は２周（７２０°）回転する。像回転光学系１３２の
回転はロータリーエンコーダ１３７によって検出され
る。ロータリーエンコーダ１３７は像回転光学系の回転
量に比例した数のパルス信号を電気回路１３８に出力す
る。電気回路１３８は１次元ラインＣＣＤ１３４から出
力される信号（電荷）をホールドするとともに、ロータ
リーエンコーダ１３７が所定のパルス数をカウントした
時点で画像処理部１４に画像信号を転送する。そして、
再びロータリーエンコーダ１３７が所定のパルス数をカ
ウントするまで、１次元ラインＣＣＤ１３４からの信号
をホールドする。この電気回路による信号（電荷）のホ
ールド時間は使用者が主制御系を介して調整することが
できる。この時間間隔を調整することにより、検査する
物体の種類や被検査面上のパターンの形状に応じて画像
取得条件を変えることができ、常に検査処理に最適な画
像を得ることができる。

【００１８】また、照明装置１３６内部に第１偏光板を
設け、この第１偏光板を介して照明光をコイン１２に照
射し、かつ集光光学系１３３内部にも第２偏光板を設
け、この第２偏光板を介してパターンの像を１次元ライ
ンＣＣＤ上に結像するようにしても良い。これらの偏光
板によってコイン１２上のパターンは高いコントラスト
で結像面上に結像することができる。

【００１９】また、図２に示すように照明装置１３６は
対物光学系１３１の先端部分に設けられた回転部１３９
に固設されている。回転部１３９は対物光学系１３１に
対して不図示のモータによって光軸ＡＸを中心に一定速
度で回転するため、照明装置１３６も光軸ＡＸを中心に
回転する。像回転光学系１３２の回転と照明装置１３６
の回転とは回転制御系１３５によって制御されている。
回転制御系１３５は、像回転光学系１３２が１周回転す
ると照明装置１３６が倍の２周回転するように制御して
いる。このような回転制御により、回転するコイン１２
の像に対して一定の方向からの照明が実現される。この
ことについて図４を用いて説明する。

【００２０】図４の左側は撮像部１３を上方からみたと
きの検査物体（コイン）１２、ミラー１３２ｂ、照明装
置１３６の位置関係を時系列的に示し、それに対応して
右側には１次元ラインＣＣＤ上に結像されるコイン１２
の像と照明装置との関係を示す。図４の左側に示すよう
に、ミラー１３２ｂが１／８周、１／４周する間に、照
明装置１３６は１／４周、１／２周する。ミラー１３２
ｂが１／４周すると、１次元ラインＣＣＤ上の像は１／
２周回転する。ここで、１次元ラインＣＣＤとコインの
像と照明装置の照明方向との関係を見てみると、位置的
に固定された１次元ラインＣＣＤに対してコインの像が
回転するのに対し、照明装置の照明方向は、１次元ライ
ンＣＣＤに対して所定の一方の方向から像を照明してい
ることになる。すなわち、図５に示すように、位置的に
固定された１次元ラインＣＣＤ１３４と照明装置１３６
に対して、コイン１２（又はコイン１２の像でもよい）
を回転させることと同じことになる（実際にはコイン１
２を回転させず、像回転光学系によってコインの像を回
転させている）。このことによって、１次元ラインＣＣ
Ｄによって得られる画像の、照明装置の照明方向の影響
を軽減させることができる。具体的には、照明方向の違
いによって生じるパターン（模様）の影の出来方の違
い、照明ムラの影響を無くし、画像処理精度を高めるこ
とができる。特に、コインの表面にレリーフや溝、穴等
があるものについては影をつけることにより高いコント
ラストの安定した画像が得られる。

【００２１】本実施形態においては照明装置は１つであ
るが、複数としても良い。また、検査物体１０１が例え
ば油圧ホースの継ぎ手部分に使用される座金の場合、図
１０に示すように放射状方向に伸びた傷１００が特に検
査の対象となる。このような場合図１０に示すように放
射状方向に垂直な方向（円周の接線方向）からの照明が
効果的であり、本発明によれば全周にわたってこの方向
からの照明が可能となる。

【００２２】ここで、本実施形態においては回転制御系
１３５によって像回転光学系１３２と照明装置１３６と
の回転を制御しているが、像回転光学系１３２が１周回
転したときに照明装置１３６が２周回転するように夫々
の部材を機械的に連結させて連動させるせるような構成
であっても良い。次に、１次元ラインＣＣＤによって得
られる画像の処理について説明する。本実施形態におい
ては、図５に示すように表面に“Ａ”の字が描かれてい
るコインの欠陥を検査するものとする。図６（ａ）は像
回転光学系が１８０°回転したときに１次元ラインＣＣ
Ｄによって得られる像である。このときコイン１２の像
は１次元ラインＣＣＤに対して１周回転していることに
なる。この図をみても分かるように、円盤状の検査物の
像を回転させ、１次元ラインＣＣＤで所定回転量毎に画
像を取得して並べているため、画像処理部で得られる画
像は長方形で、“Ａ”の模様は湾曲したパターンとな
る。図６（ｂ）は、像回転光学系が３６０°回転したと
き、すなわち１次元ラインＣＣＤ１３４に対してコイン
の像が２周回転したときに得られる画像である。

【００２３】本実施形態において、欠陥検出部１８には
予め良品のコインでサンプルの画像が記憶されている。
この画像は像の回転が１周分の画像であるため、図６
（ａ）に示す画像が予め欠陥検出部１８に記憶されてい
る良品のコインの画像６１として以下説明する。実際に
検査したいコインの画像を得る場合、コインの回転方向
には３６０°の自由度があるため、取り込まれた画像は
どこから始まっているのかが判らない。従って、検査時
にはコイン２周分の画像を取得する。図６（ｂ）に示す
画像が検査時に取得するコインの画像６２として以下説
明する。図６（ｂ）に示す画像はコイン２周分の画像が
取り込まれているため、図６（ａ）に示すサンプルの画
像に対応する部分が必ず何処かに存在する。

【００２４】欠陥検出部１８は先ず２枚の画像（サンプ
ルの画像と検査時の画像）を比較して、サンプルの画像
が検査時に取り込まれた画像の何処に対応するのかを２
枚の画像の相関で求める。図７（ａ）は画像全体を使っ
て相関処理をする場合の図である。欠陥検出部１８は予
め取り込まれたサンプルの画像６１を検査時に取り込ま
れた画像６２の上方から下方へ１次元走査し、相関値を
求めていき、最も値の高い位置が対応する位置であると
判断する。図７（ａ）においては、検査時に取得した画
像６２の上端とサンプルの画像６１の上端とが重なった
ときに最も相関値が高くなった場合を示す。

【００２５】また、図７（ｂ）はサンプルの画像の特徴
的な一部分６３を用いて相関処理をする場合の図であ
る。予め取り込んだサンプルの画像から、操作者が特徴
的な一部分６３を切り出しておく。そして検査時に取得
した画像６２に対してこの切り取った一部分の画像を図
の矢印の方向に１次元走査し、相関処理をかけていく。
このような相関処理によれば、上述の画面全体で行う相
関処理に比べ計算量を大幅に減らすことができる。

【００２６】上述の如き部分的な相関処理を行う場合、
特徴的な一部分６３が複数箇所で重なり合う場合があ
る。このときは、誤認識の可能性があるため、欠陥検出
部１８が操作者に対して複数箇所の候補があることを知
らる。このことにより操作者はサンプル画像の位置を変
更して再度相関処理をさせることができる。また、使用
者自信がサンプル画像と検査字の画像どを比較して複数
箇所ある候補の中から適切な１つを選ぶようにしても良
い。このような処理により欠陥検出部１８の誤認識を防
止することができる。また、操作者が複数の候補箇所か
ら選ぶのではなく、欠陥検出部１８が自動的に特徴的な
一部分の領域を広げ、再度（又は繰り返し）部分的な相
関処理をおこなうことによって最終的に正確に重なりあ
う１箇所を探すような相関処理であっても良い。

【００２７】このようにして、欠陥検出部１８は、検査
時に取得した画像６２中でサンプルの画像６１が丁度重
なる部分を求める。次に欠陥検出部１８は、求められた
画像の位置でサンプルの画像（良品のコインの画像）と
検査時に取得した画像（検査品のコインの画像）とを比
較する。比較方法としては、２枚の画像の差分値をと
り、例えはその差分値が画素単位で所定個数以上あるも
のについは欠陥ありと判断し、排出装置に排出信号を出
力する。欠陥の有無の判断は上述に限らず、検査対象や
項目により、種々の方法が考えられ、それに適した方法
を用いることが望ましい。

【００２８】さて、上述のごときサンプルの画像と検査
時の画像との相関処理及び比較処理により欠陥を検査す
る方法以外に、例えば特公平４−５２９９２号公報に開
示されているような形状比較法による欠陥検査方法を用
いても良い。以下にこの検査方法について簡単に説明す
る。図８は形状比較法による画像処理を説明する図であ
る。まず、欠陥検出部１８内のルックアップテーブル用
のメモリを全て０に初期化する。次に良品のコインの画
像を予め取り込んで２値化し、図８に示すような小さな
窓８１で走査する。この窓８１は４×４のエレメントか
ら構成される。この１つのエレメントは１画素であって
も、複数画素からなるエレメントであっても良い。これ
は形状を記憶する領域を大きくとる（大きな視野でパタ
ーンを認識する）か、小さくとる（小さな視野でパター
ンを認識する）かによって異なる。

【００２９】次に窓内の画素の並びをアドレスに変換
し、対応するルックアップテーブルのアドレスメモリを
０から１に変更する。この動作を図の矢印の方向に、１
エレメントずらしながら繰り返し行い、画像全体を走査
する。そして画像をルックアップテーブルに変換する。
すなわち、図８に示す４×４のエレメント内の白
（０）、黒（１）の形状を画面全体において記憶するこ
とになる。以上の工程が学習工程である。

【００３０】次に検査工程について以下説明する。検査
工程は検査対象品に対して同様に、形状からアドレスへ
の変換処理を行い、対応するアドレスを参照する動作を
繰り返す。対応するメモリに１が書き込まれていれば
良、０であれば欠陥になる。図８においては４×４のエ
レメントからなる窓、すなわち１６ビットアドレスで行
っているが、本発明においてはこれに限定するものでは
ない。また、窓内のいくつかの画素をまとめて１つのエ
レメントとし、全体の窓の大きさを変えることにより、
異なる大きさや質の欠陥を検出することができる。さら
に同時に複数のエレメントサイズで検査を行うことによ
り、正確に欠陥の検出を行うことが可能となる。

【００３１】上述の如き形状比較法による欠陥検査によ
れば、検査時に取り込む画像は図６（ｂ）に示すような
コイン２周分ではなく、図６（ａ）に示すようなコイン
１周分の画像で済む。従って検査処理スピードが格段に
速くなる利点がある。また、コインの中心が正確に光軸
ＡＸに一致するように位置決めされていなくても、その
位置ずれによる画像の歪みを画像処理時に吸収すること
ができるため、位置決め装置の精度がそれほど要求され
なくてすむ。

【００３２】次に、本発明の第２の実施形態について図
１１、図１２を用いて説明する。図１１は第２の実施形
態における検査装置の概略構成を示す図である。先の第
１実施形態と同一の機能を果たす部材については同じ符
号を付しており、その部材の説明は省略する。本実施形
態は、照明装置１３６を像回転光学系１３２と独立に設
けるのではなく、照明光を像回転光学系に照射するとと
もに、像回転光学系を介して被検査面上に照射する点が
異なる。

【００３３】光源１１１から射出される照明光は、レン
ズ１１２、複数の絞りを保持するタレット板１１３、レ
ンズ１１４、視野絞り１１５、レンズ１１６を介してハ
ーフミラー１１７によって反射され、ペカンプリズム
（ペチャンプリズム）１１８に照射される。ハーフミラ
ー１１７により、レンズ１１２、１１４、１１６、タレ
ット板１１３、視野絞り１１５、ハーフミラー１１７か
らなる照明光学系の光軸は対物光学系１３１の光軸と一
致する。このような構成により、照明光学系（１１２〜
１１７）による照明は同軸落射照明であり、ケーラー照
明である。本実施形態においては、第１実施形態の像回
転光学系１３２としてペカンプリズム１１８を用いた。
このペカンプリズム１１８を回転させることにより、先
の第１実施形態と同様に、１次元ラインＣＣＤ１３４に
対してコイン１２の像が回転する。

【００３４】タレット板１１３は照明光学系の瞳位置
（瞳面）に配置されている。この位置は、対物レンズ１
３１の瞳面と共役な位置である。タレット板１１３には
図１２に示すように、瞳面に達する光源からの光を全て
通過させる開口１２０、輪帯状の開口１２１、光軸から
偏心した位置に配置され、各々が光軸に対して９０°づ
つ回転した位置に配置された４つの開口を有する第１変
形絞り１２２、２つの開口が光軸に対して対称に配置さ
れた第２変形絞り１２３が設けられている。図１１に示
すモータ１１９の回転により、４つの絞りを選択的に照
明光学系の光路中に配置して夫々の絞りの中心を光軸上
に位置決めすることができる。

【００３５】輪帯状の開口１２１、第１変形絞り１２
２、第２変形絞り１２３を用いることにより、照明光は
光軸の中心から偏心した部分領域の光がコイン１２に対
して照射されるため、コインに対しては斜め方向からの
照明となる。このような変形絞り１２１、１２２、１２
３を照明光学系中に配置することにより、コイン１２の
模様を鮮明に撮像することができる。また、この照明は
ペカンプリズム１１８を介してコイン１２に照明されて
いるため、１次元ラインＣＣＤ１３４に対するコイン１
２の像の回転に伴って、照明光のコイン１２に対する照
明方向も変化するため、簡単な構成により先に図４を用
いて説明した第１実施形態と同様の効果を得ることがで
きる。

【００３６】これらの絞り１２０、１２１、１２２、１
２３はコイン１２の表面の模様や、コイン１２の種類、
さらにはコイン以外の被検査物の種類等に応じて、適宜
切り替えることができる。また、絞りの形状は図１１に
示すものに限らず、例えば１つの円形の開口が光軸から
偏心した部分に設けられているような絞りでもよく、開
口の形状も円形に限らない。また、絞りの大きさを変え
られるような機構や、瞳面内での絞りの位置を変えられ
るような機構が付いた絞りでもよい。

【００３７】また、図１１のハーフミラーの代わりに偏
光ビームスプリッタを使用しても良い。照明光学系から
の照明光は偏光ビームスプリッタにより直線偏光にな
り、コイン１２に照射される。コイン１２の金属鏡面で
反射した照明光はそのまま反射するため、偏光ビームス
プリッタによって反射され、１次元ラインＣＣＤ１３４
には達しない。しかし、コインの模様のエッジや異物か
らの反射光は散乱して偏光が乱されるため、その光の一
部が偏光ビームスプリッタを透過して１次元ラインＣＣ
Ｄ１３４に達する。

【００３８】また、偏光ビームスプリッタと対物光学系
との間にλ／４板を配置しても良い。このような構成に
より、偏光ビームスプリッタとλ／４板を通過した照明
光は円偏光となり、コイン１２に照射される。照明光が
右円偏光である場合、被検査面の金属鏡面で反射するこ
とにより左円偏光になり、λ／４板で直線偏光となり偏
光ビームスプリッタを通過して１次元ラインＣＣＤ１３
４に達する。この場合、光量のロスが最初の反射のとき
のみで１／２であり、ハーフミラーや偏光ビームスプリ
ッタのみの場合にくらべ、光量のロスが少なくてすむ。

【００３９】

【発明の効果】本発明により、円盤状の物体の被検査面
状の欠陥、特に表面に模様のある歯車や座金、表面に文
字や図柄の描かれたＣＤやレコードやコイン、表面に模
様の描かれた半導体ウエハ、瓶や缶の蓋等、円盤状の物
体で表面に模様やパターン等が描かれた表面上の傷、汚
れ、模様のずれ、中心に設けられた穴の位置のずれなど
の欠陥を、その検査物の回転によるパターンの回転に影
響されることなく、安定、正確に、高速に、かつ簡単な
構成により安価に検査することかできる。

【００４０】請求項２記載の本発明では、欠陥のない良
品の被検査面の画像と実際に検査する被検査面の画像と
を比較するもので、欠陥検査を正確に行うことができ
る。請求項３記載の本発明では、相対回転する被検査面
の像に対して一定の方向からの照明が実現され、照明光
の照明むら等の影響を受けず、模様の必要な影を消さず
にコントラストの高い安定した画像を得ることができ
る。

【００４１】請求項４記載の本発明では、偏光光学素子
を照明装置及び結像光学系中に配置することにより、フ
レア光や乱反射光等の余分な光の影響を受けずに画像を
取得し、欠陥検査を行うことができる。請求項５記載の
本発明では、検査する物体の種類や被検査面上のパター
ンの形状に応じて画像取得条件を変えることができ、常
に検査処理に最適な画像を得ることができる。

【００４２】請求項６記載の本発明では、簡単な構成に
より、光検出手段に対して相対的に回転する被検査面の
像に対して照明光は常に一定の方向からの照明され、照
明光の照明むら等の影響を受けず、模様の必要な影を消
さずにコントラストの高い安定した画像を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の検査装置における第１実施形態の概略
的な構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１実施形態における撮像部の構成を
示す斜視図である。

【図３】本発明の第１実施形態における像回転光学系の
構成を示す平面図である。

【図４】物体の像及び１次元ラインＣＣＤに対する照明
装置の照明方向について説明する図である。

【図５】１次元ラインＣＣＤによる物体の像の検出につ
てい説明する図である。

【図６】（ａ）は画像処理部が記憶しているサンプルの
画像を示す図であり、（ｂ）は検査時に得られる被検査
面の像である。

【図７】（ａ）、（ｂ）共に、画像処理部による相関処
理を説明する図である。

【図８】画像処理部にらる画像処理、及び欠陥検査処理
の別の例を示す図である。

【図９】画像処理による一般的な欠陥検査装置を説明す
る図である。

【図１０】照明方向の変形例を説明する上面図である。

【図１１】本発明の第２実施形態における検査装置の概
略構成を示す図である。

【図１２】タレット板１１３に設けられた絞り説明する
図である。

【符号の説明】

１１・・・コンベア１３・・・撮像部１４・・・画像処理部１５・・・主制御系１６・・・排出部１７・・・位置決め装置１８・・・欠陥検出部１３４・・・１次元ラインＣＣＤ１３６・・・照明装置１３７・・・ロータリーエンコーダ１３８・・・電気回路

フロントページの続き (72)発明者川上直之東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のパターンが設けられた円形の被検
査面上の欠陥を検査する検査装置において、前記被検査面上のパターンの像を所定の結像面上に結像
する結像光学系と、前記被検査面からの光を前記結像面内において１次元的
に検出する光検出手段と、前記被検査面の像と前記光検出手段とを前記結像面内で
相対的に回転させる回転手段と、前記被検査面の像が前記光検出手段に対して相対回転し
たときに前記光検出手段から得られる信号に基づいて画
像を形成する画像取得手段と、前記画像取得手段で得られた画像と、あらかじめ記憶さ
れている画像情報とを比較することによって前記被検出
面上の欠陥を検出する欠陥検出手段とを有することを特
徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】前記欠陥検出手段は、前記所定パターン
が設けられ且つ欠陥が存在しない被検査面の前記画像取
得手段によって得られた画像を記憶し、欠陥検査時に得
られた画像と前記記憶された画像とを比較することによ
り欠陥を検査することを特徴とする請求項１に記載の装
置。
【請求項３】前記被検査面を照明するとともに、回転
手段による前記被検査面の像と前記光検出手段との相対
回転に伴って、前記被検査面への照明方向を変化させる
照明装置を有することを特徴とする請求項１又は２に記
載の装置。
【請求項４】前記照明装置は第１偏光光学素子を有
し、該第１偏光光学素子を介して前記被検査面に照明光
を照射し、前記結像光学系は第２偏光光学素子を有し、該第２偏光
光学素子を介して前記被検査面の像を前記結像面に結像
させることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】前記光検出手段は、前記被検査面の像と
前記光検出手段との相対回転量を検出する回転検出手段
と、前記回転検出手段からの検出信号に基づいて前記被
検査面の像を検出する時間間隔を調整する調整手段を有
することを特徴とする請求項１〜４に記載の装置。
【請求項６】前記回転手段は、前記結像光学系の光路
中に配置されたイメージローテータであり、前記照明装置は、光源と、光源からの光を前記イメージ
ローテータを介して前記被検査面上に照射させる照明光
学系とを有し、前記照明光学系は、該照明光学系の瞳位置、又はその近
傍に配置され、光源からの光のうち前記照明光学系の光
軸付近の光を遮光し該光軸から偏心した部分領域の光の
みを通過させる遮光部材を有することを特徴とする請求
項３又は４に記載の装置。