JPH071233B2 - 表面欠陥計測装置 - Google Patents
表面欠陥計測装置Info
- Publication number
- JPH071233B2 JPH071233B2 JP22393583A JP22393583A JPH071233B2 JP H071233 B2 JPH071233 B2 JP H071233B2 JP 22393583 A JP22393583 A JP 22393583A JP 22393583 A JP22393583 A JP 22393583A JP H071233 B2 JPH071233 B2 JP H071233B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- measured
- light receiving
- levels
- electric signals
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-
- 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
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- 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)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は表面欠陥計測装置に係り、特に、各種被計測物
の表面欠陥を計測するのに好適な表面欠陥計測装置に関
する。
の表面欠陥を計測するのに好適な表面欠陥計測装置に関
する。
〔発明の背景〕 各種被計測物の表面欠陥を計測する装置として、従来、
光学式表面欠陥計測装置が用いられていた。この種従来
の装置は、被計測物の表面に光を照射し被計測物の表面
に照射された光の反射光を受光し、この受光量を基に、
被計測物の表面に欠陥が生じたか否かを計測するように
構成されていた。
光学式表面欠陥計測装置が用いられていた。この種従来
の装置は、被計測物の表面に光を照射し被計測物の表面
に照射された光の反射光を受光し、この受光量を基に、
被計測物の表面に欠陥が生じたか否かを計測するように
構成されていた。
ところが、従来の装置では、被計測物の表面にゴミ等が
付着されていた場合でも、被計測物の表面に傷等の欠陥
が生じたこととして判定してしまい、傷等のない良品の
物でも不良品として廃棄される恐れがあった。そこで、
従来の装置を用いて検査する場合には、不良品になった
物を人手によって再検査を行なうか、又は前工程に洗浄
機を設置し被計測物の表面を清浄することが行なわれて
いた。そのため、従来の装置を用いたのでは、被計測物
の表面欠陥を計測する際、歩留まりが低下したり、再検
査工数が増加したり、あるいは設備投資額が増加すると
いう問題があった。
付着されていた場合でも、被計測物の表面に傷等の欠陥
が生じたこととして判定してしまい、傷等のない良品の
物でも不良品として廃棄される恐れがあった。そこで、
従来の装置を用いて検査する場合には、不良品になった
物を人手によって再検査を行なうか、又は前工程に洗浄
機を設置し被計測物の表面を清浄することが行なわれて
いた。そのため、従来の装置を用いたのでは、被計測物
の表面欠陥を計測する際、歩留まりが低下したり、再検
査工数が増加したり、あるいは設備投資額が増加すると
いう問題があった。
本発明は、前記従来の課題に鑑みて為されたものであ
り、その目的は、被計測物の表面欠陥の有無を確実に計
測することができる表面欠陥計測装置を提供することに
ある。
り、その目的は、被計測物の表面欠陥の有無を確実に計
測することができる表面欠陥計測装置を提供することに
ある。
前記目的を達成するために、本発明は、被計測物の表面
を走査しながら光を照射する投光部と、被計測物の表面
に照射された光の反射光を受光する受光面を有し、この
受光面が抵抗層で構成され、且つ受光面の両端が電極に
接続され、受光面に入射した光の受光位置に応じて電極
間に発生する電圧を２分した一対の電気信号を出力する
光電変換部と、光電変換部出力の各電気信号の和から受
光強度に応じた第１の電気信号と各電気信号の比から受
光位置に応じた第２の電気信号を演算する演算部と、被
計測物が良品であるときのレベルとして第１、第２の電
気信号のレベルに対応づけられた第１、第２の基準レベ
ルが設定され、これらの基準レベルと第１、第２の電気
信号のレベルとを比較し、これらの比較結果を基に被計
測物に対する計測結果を判定し、判定結果を出力する判
定部と、を含み、前記判定部は、第１、第２の電気信号
のレベルがそれぞれ第１、第２の基準レベルと異なると
き、被計測物に物が付着したことを判定し、第１の電気
信号のレベルが第１の基準レベルと異なり、第２の電気
信号のレベルが第２の基準レベルと一致したときには、
被計測物の表面に傷等の欠陥が生じたことを判定し、第
１、第２の電気信号のレベルがそれぞれ第１、第２の基
準レベルに一致したときには、被計測物が良品であるこ
とを判定することを特徴とする。
を走査しながら光を照射する投光部と、被計測物の表面
に照射された光の反射光を受光する受光面を有し、この
受光面が抵抗層で構成され、且つ受光面の両端が電極に
接続され、受光面に入射した光の受光位置に応じて電極
間に発生する電圧を２分した一対の電気信号を出力する
光電変換部と、光電変換部出力の各電気信号の和から受
光強度に応じた第１の電気信号と各電気信号の比から受
光位置に応じた第２の電気信号を演算する演算部と、被
計測物が良品であるときのレベルとして第１、第２の電
気信号のレベルに対応づけられた第１、第２の基準レベ
ルが設定され、これらの基準レベルと第１、第２の電気
信号のレベルとを比較し、これらの比較結果を基に被計
測物に対する計測結果を判定し、判定結果を出力する判
定部と、を含み、前記判定部は、第１、第２の電気信号
のレベルがそれぞれ第１、第２の基準レベルと異なると
き、被計測物に物が付着したことを判定し、第１の電気
信号のレベルが第１の基準レベルと異なり、第２の電気
信号のレベルが第２の基準レベルと一致したときには、
被計測物の表面に傷等の欠陥が生じたことを判定し、第
１、第２の電気信号のレベルがそれぞれ第１、第２の基
準レベルに一致したときには、被計測物が良品であるこ
とを判定することを特徴とする。
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明す
る。
る。
第１図には、本発明の好適な実施例の構成が示されてい
る。
る。
第１図において、駆動モータ10の駆動に応じてスライド
するスライド部材12には治具14が連結されており、この
治具14には被測定物（以下ワークと称する）16が取付け
られている。このためワーク16はスライド部材12の移動
に応じて移動可能とされている。又、ワーク16の表面に
は、レーザ投光器18、オプチカルスキャナ20、レンズ22
からなる投光部からビーム光が照射されている。
するスライド部材12には治具14が連結されており、この
治具14には被測定物（以下ワークと称する）16が取付け
られている。このためワーク16はスライド部材12の移動
に応じて移動可能とされている。又、ワーク16の表面に
は、レーザ投光器18、オプチカルスキャナ20、レンズ22
からなる投光部からビーム光が照射されている。
オプチカルスキャナ20は計測ユニット24から出力される
駆動信号Ｓによって角度θ１の範囲で回転できるように
構成されている。このため、オプチカルスキャナ20が角
度θ１の範囲で回転すると、オプチカルスキャナ20から
レンズ22に照射されるレーザ光が角度θ１の範囲で移動
するビーム光としてワーク16の表面に照射される。
駆動信号Ｓによって角度θ１の範囲で回転できるように
構成されている。このため、オプチカルスキャナ20が角
度θ１の範囲で回転すると、オプチカルスキャナ20から
レンズ22に照射されるレーザ光が角度θ１の範囲で移動
するビーム光としてワーク16の表面に照射される。
ワーク16の表面に照射されたレーザ光は、ワーク16の表
面で反射し、その反射光の一部がレンズ26を介して受光
素子（PsD）28に伝送される。レンズ26、受光素子28を
含む光電変換部は、ワーク16の表面に照射された光の反
射光を受光し、受光位置及び受光強度に応じてレベルの
異なる２系統の電気信号a,bを出力するように構成され
ている。即ち、受光素子28はＰ・Ｉ・Ｎの３層で構成さ
れたPIN形位置検出素子であり、受光面が抵抗層である
Ｐ層で構成され、受光面の両端にそれぞれ電極が設けら
れている。そして受光面に光が入射すると入射した光の
エネルギーに比例して生じたキャリアが電流源となり、
入射点と各電極との間の抵抗に逆比例して分配される電
流が各電極から取り出される。ここで、両電極間の抵抗
をＲとし、入射点と各電極間の抵抗をR1，R2とすると、
各電極からは次式で示される電流i1，i2が出力される。
面で反射し、その反射光の一部がレンズ26を介して受光
素子（PsD）28に伝送される。レンズ26、受光素子28を
含む光電変換部は、ワーク16の表面に照射された光の反
射光を受光し、受光位置及び受光強度に応じてレベルの
異なる２系統の電気信号a,bを出力するように構成され
ている。即ち、受光素子28はＰ・Ｉ・Ｎの３層で構成さ
れたPIN形位置検出素子であり、受光面が抵抗層である
Ｐ層で構成され、受光面の両端にそれぞれ電極が設けら
れている。そして受光面に光が入射すると入射した光の
エネルギーに比例して生じたキャリアが電流源となり、
入射点と各電極との間の抵抗に逆比例して分配される電
流が各電極から取り出される。ここで、両電極間の抵抗
をＲとし、入射点と各電極間の抵抗をR1，R2とすると、
各電極からは次式で示される電流i1，i2が出力される。
ここに、ｉは発生した全電流（ｉ＝i1＋i2）を示す。
上記（１）、（２）式から、受光素子28の各電極の出力
電圧Va,Vbは次式によってあらわされる。
電圧Va,Vbは次式によってあらわされる。
Va＝i1×R1 …（３） Vb＝i2×R2 …（４） ここで、受光素子28へ入力するレーザ光量が常に一定と
した場合、受光素子28の出力電圧の和は受光位置が変わ
っても一定となる。
した場合、受光素子28の出力電圧の和は受光位置が変わ
っても一定となる。
Vc＝Va＋Vb …一定 このときVa、又はVbの値が受光位置に相当する。
しかし、受光素子28へ入射するレーザ光量は常に一定と
はかぎらず、レーザ光量の変動分をキャンセルする。従
って、次式のいずれかにより受光位置を求めることがで
きる。
はかぎらず、レーザ光量の変動分をキャンセルする。従
って、次式のいずれかにより受光位置を求めることがで
きる。
なお、電気信号a,bは受光強度が変わってもそれらのレ
ベルの比は常に一定に保たれた信号として出力される。
そして、これらの電気信号a,bは演算部30に供給され
る。
ベルの比は常に一定に保たれた信号として出力される。
そして、これらの電気信号a,bは演算部30に供給され
る。
演算部30は第２図に示されるように、増幅器32,34、加
算回路36、割算回路38から構成されている。電気信号a,
bはそれぞれ増幅器32,34によって所定の増幅度で増幅さ
れ、電気信号a1,b1となって出力される。加算回路36に
は電気信号a1,b1が加えられ、加算回路36からは電気信
号VA（VA＝a1＋b1）が出力される。即ち、加算回路36か
らは受光強度に応じた電気信号VAが出力される。
算回路36、割算回路38から構成されている。電気信号a,
bはそれぞれ増幅器32,34によって所定の増幅度で増幅さ
れ、電気信号a1,b1となって出力される。加算回路36に
は電気信号a1,b1が加えられ、加算回路36からは電気信
号VA（VA＝a1＋b1）が出力される。即ち、加算回路36か
らは受光強度に応じた電気信号VAが出力される。
一方、割算回路38には加算回路36の出力信号VAと電気信
号b1が加えられ、割算回路28からは、電気信号a1と電気
信号b1との比に従った電気信号VD＝b1/（a1＋b1）が出
力される。各電気信号VA，VDはそれぞれ計測ユニット24
に供給される。
号b1が加えられ、割算回路28からは、電気信号a1と電気
信号b1との比に従った電気信号VD＝b1/（a1＋b1）が出
力される。各電気信号VA，VDはそれぞれ計測ユニット24
に供給される。
計測ユニット24は、判定部及び駆動部から構成されてい
る。このうち駆動部はオプチカルスキャナ20を駆動する
ための駆動信号Ｓを出力すると共に、モータ用ドライバ
40を駆動する駆動信号Dpを出力するように構成されてい
る。
る。このうち駆動部はオプチカルスキャナ20を駆動する
ための駆動信号Ｓを出力すると共に、モータ用ドライバ
40を駆動する駆動信号Dpを出力するように構成されてい
る。
一方、判定部には複数の基準レベルが設定されており、
判定部は、この基準レベルと出力信号VA，VDとをそれぞ
れ比較し、これらの比較結果を基に、ワーク16に対する
計測結果を判定し、判定結果を出力するように構成され
ている。
判定部は、この基準レベルと出力信号VA，VDとをそれぞ
れ比較し、これらの比較結果を基に、ワーク16に対する
計測結果を判定し、判定結果を出力するように構成され
ている。
判定部に設定されている第１の基準レベルは、第３図の
（ｃ）に示されるように、ワーク16が良品であるときの
レベルとして電気信号VAに対応づけられた基準レベルV1
として設定されており、又第２の基準レベルは、ワーク
16が良品であるときのレベルとして電気信号VDに対応づ
けられた第２の基準レベルV2として設定されている。
（ｃ）に示されるように、ワーク16が良品であるときの
レベルとして電気信号VAに対応づけられた基準レベルV1
として設定されており、又第２の基準レベルは、ワーク
16が良品であるときのレベルとして電気信号VDに対応づ
けられた第２の基準レベルV2として設定されている。
以上のように構成された本実施例における装置におい
て、計測ユニット24からオプチカルスキャナ20に三角波
状の駆動信号Ｓが与えられると、オプチカルスキャナ20
が角度θ１の範囲で回転し、レーザ投光器18から出射さ
れたレーザ光がオプチカルスキャナ20、レンズ22を介し
てレーザビーム光としてワーク16の表面に照射される。
又このとき駆動信号Ｓと同期した移動パルス信号Dpがモ
ータ用ドライバ40に供給され、駆動モータ10の回転駆動
によってワーク16が移動する。オプチカルスキャナ20の
回転及びワーク16の移動に伴なって計測ユニット24は、
駆動信号Ｓによる角度θ１の範囲内におけるワーク16の
表面を１スキャン毎に測定するために、角度θ１内での
受光素子28の出力信号a,bに基づく電気信号VA，VDを取
り込むと共に、各電気信号VA，VDと第１、第２の基準レ
ベルを比較し、これらの比較結果を基に、ワーク16に対
する計測結果を判定し、判定結果を出力する。
て、計測ユニット24からオプチカルスキャナ20に三角波
状の駆動信号Ｓが与えられると、オプチカルスキャナ20
が角度θ１の範囲で回転し、レーザ投光器18から出射さ
れたレーザ光がオプチカルスキャナ20、レンズ22を介し
てレーザビーム光としてワーク16の表面に照射される。
又このとき駆動信号Ｓと同期した移動パルス信号Dpがモ
ータ用ドライバ40に供給され、駆動モータ10の回転駆動
によってワーク16が移動する。オプチカルスキャナ20の
回転及びワーク16の移動に伴なって計測ユニット24は、
駆動信号Ｓによる角度θ１の範囲内におけるワーク16の
表面を１スキャン毎に測定するために、角度θ１内での
受光素子28の出力信号a,bに基づく電気信号VA，VDを取
り込むと共に、各電気信号VA，VDと第１、第２の基準レ
ベルを比較し、これらの比較結果を基に、ワーク16に対
する計測結果を判定し、判定結果を出力する。
即ち、第３図の（ａ）に示されるように、信号VAと第１
の基準レベルV1が異なり、出力信号VDと第２の基準レベ
ルV2が異なるとき、ワーク16の表面にゴミ、切粉等の物
が付着したことを判定し、第３図の（ｂ）に示されるよ
うに、出力信号VAのレベルが第１の基準レベルV1と異な
り、出力信号VDのレベルが第２の基準レベルV2と一致し
たときには、ワーク16の表面に傷、鋳巣等の欠陥が生じ
たことを判定し、又、第３図の（ｃ）に示されるよう
に、出力信号VAのレベルが第１の基準レベルV1と一致
し、出力信号VDのレベルが第２の基準レベルV2に一致し
たときにはワーク16が良品であることを判定する。そし
て、これらの判定結果は外部の表示装置等に供給され、
その内容が表示される。このため、表示装置に表示され
た内容によってワーク16の表面欠陥の有無を正確に判定
することができる。
の基準レベルV1が異なり、出力信号VDと第２の基準レベ
ルV2が異なるとき、ワーク16の表面にゴミ、切粉等の物
が付着したことを判定し、第３図の（ｂ）に示されるよ
うに、出力信号VAのレベルが第１の基準レベルV1と異な
り、出力信号VDのレベルが第２の基準レベルV2と一致し
たときには、ワーク16の表面に傷、鋳巣等の欠陥が生じ
たことを判定し、又、第３図の（ｃ）に示されるよう
に、出力信号VAのレベルが第１の基準レベルV1と一致
し、出力信号VDのレベルが第２の基準レベルV2に一致し
たときにはワーク16が良品であることを判定する。そし
て、これらの判定結果は外部の表示装置等に供給され、
その内容が表示される。このため、表示装置に表示され
た内容によってワーク16の表面欠陥の有無を正確に判定
することができる。
このように本実施例においては、ワーク16の表面欠陥を
計測する際、ワーク16の表面に傷、物の付着等の欠陥が
生じているか、又、ワーク16が良品であるかどうかをそ
れぞれ判定することができる。このため、ワーク16の表
面にゴミや切粉等が付着していたものを傷等による不良
品として判定することがないので、不良品を再検査する
必要もなく、更に前工程に洗浄機を設置する必要がな
い。従って本実施例によれば、歩留まりの向上、再検査
工数の削減、設備投資額の低減を図ることができる。
計測する際、ワーク16の表面に傷、物の付着等の欠陥が
生じているか、又、ワーク16が良品であるかどうかをそ
れぞれ判定することができる。このため、ワーク16の表
面にゴミや切粉等が付着していたものを傷等による不良
品として判定することがないので、不良品を再検査する
必要もなく、更に前工程に洗浄機を設置する必要がな
い。従って本実施例によれば、歩留まりの向上、再検査
工数の削減、設備投資額の低減を図ることができる。
又、前記実施例によれば、目視によってワーク16の表面
欠陥を検査しなくても、ワーク16の表面欠陥の計測を確
実に行なえるので、計測作業の能率の向上が図れると共
に、品質の向上を図ることができる。
欠陥を検査しなくても、ワーク16の表面欠陥の計測を確
実に行なえるので、計測作業の能率の向上が図れると共
に、品質の向上を図ることができる。
以上説明したように、本発明によれば、被計測物の表面
に光を照射し、被計測物の表面から反射した光を受光素
子によって受光し、この受光素子出力の受光位置及び受
光強度に応じてレベルの異なる２系統の電気信号を基に
被計測物が良品であるか、被計測物の表面に物が付着し
たか、あるいは被計測物に傷等の欠陥が生じたか否かを
判定するようにしたので、被計測物の表面欠陥を確実に
計測することができ、表面欠陥計測の作業能率の向上が
図れると共に、被計測物の品質の向上を図ることがで
き、更に前工程の洗浄機が不要となるので、設備費の低
減を図ることができるという優れた効果がある。
に光を照射し、被計測物の表面から反射した光を受光素
子によって受光し、この受光素子出力の受光位置及び受
光強度に応じてレベルの異なる２系統の電気信号を基に
被計測物が良品であるか、被計測物の表面に物が付着し
たか、あるいは被計測物に傷等の欠陥が生じたか否かを
判定するようにしたので、被計測物の表面欠陥を確実に
計測することができ、表面欠陥計測の作業能率の向上が
図れると共に、被計測物の品質の向上を図ることがで
き、更に前工程の洗浄機が不要となるので、設備費の低
減を図ることができるという優れた効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第１
図に示す演算部の具体的構成図、第３図の（ａ）〜
（ｃ）はレーザビーム角度と電圧との関係を示す線図で
ある。 10……駆動モータ、14……治具、16……被計測物、18…
…レーザ投光器、20……オプチカルスキャナ、22,26…
…レンズ、24……計測ユニット、28……受光素子、30…
…演算部、36……加算回路、38……割算回路、40……モ
ータ用ドライバ。
図に示す演算部の具体的構成図、第３図の（ａ）〜
（ｃ）はレーザビーム角度と電圧との関係を示す線図で
ある。 10……駆動モータ、14……治具、16……被計測物、18…
…レーザ投光器、20……オプチカルスキャナ、22,26…
…レンズ、24……計測ユニット、28……受光素子、30…
…演算部、36……加算回路、38……割算回路、40……モ
ータ用ドライバ。
Claims (1)
- 【請求項１】被測定物の表面を走査しながら光を照射す
る投光部と、被計測物の表面に照射された光の反射光を
受光する受光面を有し、この受光面が抵抗層で構成さ
れ、且つ受光面の両端が電極に接続され、受光面に入射
した光の受光位置に応じて電極間に発生する電圧を２分
した一対の電気信号を出力する光電変換部と、光電変換
部出力の各電気信号の和から受光強度に応じた第１の電
気信号と各電気信号の比から受光位置に応じた第２の電
気信号を演算する演算部と、被計測物が良品であるとき
のレベルとして第１、第２の電気信号のレベルに対応づ
けられた第１、第２の基準レベルが設定され、これらの
基準レベルと第１、第２の電気信号のレベルとを比較
し、これらの比較結果を基に被計測物に対する計測結果
を判定し、判定結果を出力する判定部と、を含み、前記
判定部は、第１、第２の電気信号のレベルがそれぞれ第
１、第２の基準レベルと異なるとき、被計測物に物が付
着したことを判定し、第１の電気信号のレベルが第１の
基準レベルと異なり、第２の電気信号のレベルが第２の
基準レベルと一致したときには、被計測物の表面に傷等
の欠陥が生じたことを判定し、第１、第２の電気信号の
レベルがそれぞれ第１、第２の基準レベルに一致したと
きには、被計測物が良品であることを判定することを特
徴とする表面欠陥計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22393583A JPH071233B2 (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 表面欠陥計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22393583A JPH071233B2 (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 表面欠陥計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60114751A JPS60114751A (ja) | 1985-06-21 |
| JPH071233B2 true JPH071233B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=16806008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22393583A Expired - Lifetime JPH071233B2 (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 表面欠陥計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071233B2 (ja) |
-
1983
- 1983-11-28 JP JP22393583A patent/JPH071233B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60114751A (ja) | 1985-06-21 |
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