(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査領域サイズの開口を持ち板状の被検サンプルを保持する保持手段と、前記被検サンプルに垂直方向及び斜め方向から照明光を照射する照明装置と、前記照明装置から前記被検サンプルに存在するピンホールを通して透過した光を検出する光検出器を備えたピンホール検査装置において、前記保持手段に対して前記照明装置側と前記光検出器側とに、それぞれ前記検査領域サイズの開口を持った遮光板を備え、前記被検サンプルの位置を観察するための画像検出手段と、前記画像検出手段により検出した画像から前記被検サンプルの検査領域と前記照明装置側の遮光板の開口の位置関係を演算処理する画像演算処理手段と、前記被検サンプルと前記照明装置側の遮光板の開口の相対的な位置を調整する手段を持つことを特徴とするピンホール検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピンホール検査装置、より詳細には、照明光を被検サンプルに照射したときに透過する光量で、その被検サンプルに生じたピンホール欠陥の有無を判断するピンホール検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
透過光の検出によるピンホール欠陥の検査自体は、周知の技術であり、透過，反射，回折等を利用して、ピンホールや突起、塵埃を区別して検出するといった内容のものが多い。照射光を斜方から当てるものも多いが、目的は反射散乱光の強度からピンホールと突起や塵埃や傷などと区別することである。この種のものとしては、例えば、特開昭５７−１３３４０号公報で開示された「表面欠陥検査装置」がある。
【０００３】
又、照明光を被検サンプルに照射したときに透過する光量で、その被検サンプルに生じたピンホール欠陥の有無を判断するものとして、本出願人が特許出願した「ピンホール検査方法及び装置」がある（特願平１０−４０７５４号参照）。この発明は、傘状の突起部を持った金属板部品を被検サンプルとし、その突起部の傘下に隠れた部分に位置するピンホール欠陥の有無の検査を可能としたピンホール検査装置に関するものである。
そのピンホール検査装置は、ピンホール欠陥の位置や大きさ等の検査を必要とせず、上記のような被検サンプルに対してピンホール欠陥の有無のみを検査して測定サンプルが良品であるか否かを判断する場合において、簡易的に高速に検査を行うことができるので有効である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術を用いたピンホール検査装置において、最も問題となるのが光源光量の経時変化である。光源の光量が低下したとき、当然のことながらピンホール欠陥による透過光量も低下してしまう。さらに、ランプ切れを起こした場合には、ピンホール欠陥があっても透過光が得られなくなってしまう。すなわち、ピンホール欠陥のある被検サンプルを良品と判断してしまう可能性がある。
【０００５】
そこで本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、ピンホール検査装置において、常に同一の条件で検査を行うことが可能な装置を提供することを目的とする。また、ピンホール欠陥が突起部の傘下に隠れた部分に位置するものかどうか判断し、ピンホール欠陥の発生場所を簡略的に得ることが可能な装置を提供すること、及び検査領域の位置決めを行うことが可能な装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、検査領域サイズの開口を持ち板状の被検サンプルを保持する保持手段と、前記被検サンプルに垂直方向及び斜め方向から照明光を照射する照明装置と、前記照明装置から前記被検サンプルに存在するピンホールを通して透過した光を検出する光検出器を備えたピンホール検査装置において、前記保持手段に対して前記照明装置側と前記光検出器側とに、それぞれ前記検査領域サイズの開口を持った遮光板を備え、前記被検サンプルの位置を観察するための画像検出手段と、前記画像検出手段により検出した画像から前記被検サンプルの検査領域と前記照明装置側の遮光板の開口の位置関係を演算処理する画像演算処理手段と、前記被検サンプルと前記照明装置側の遮光板の開口の相対的な位置を調整する手段を持つことを特徴とするピンホール検査装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明が適用されるピンホール検査装置の第一の実施形態を図１乃至図８を用いて説明する。図１は、被検サンプルである傘状突起物を有する板状試料の断面形状を示す図である。図中、１は金属板、２は傘上突起物、３は上方からみた場合傘状突起物２に隠れないピンホール欠陥、３′は上方からみた場合傘状突起物２の傘下に隠れるピンホール欠陥である。
【００１４】
図１に示すように傘状突起物２の下にピンホール欠陥３′が生じている場合、上方からのみ光を照射してもピンホール欠陥３′による透過光は得られず（厳密には、散乱光により極微小な光は透過すると思われる）、ピンホール欠陥３による透過光のみが得られる。そこで、斜めから光を照射することで照射光を傘下部分に入射させる。傘下部分に入射した光は反射しながら奥へ伝播し、ピンホール欠陥が存在すればその部分から光が透過する。照射光の角度は、傘状突起物２の形状やその間隔等を考慮して決定される。この透過光を検出することにより、傘状突起物２の下部分におけるピンホール欠陥３′の存在を検査できる。
【００１５】
又、図２は、板状試料（金属板部品）を複数枚配列したシート板１１（金属板シート）の概念図である。本実施形態では、９枚の金属板部品でシート板を構成するものとし、図２中、金属板部品Ａ〜Ｉの点線内領域は各部品の検査領域ａ〜ｉを示している。図３は、図２で示した金属板シート１１の保持手段１２を示す図であり、各金属板部品Ａ〜Ｉの検査領域ａ〜ｉに相当する開口が存在する。
【００１６】
図４は、本発明が適用されるピンホール検査装置の基本構成を示す側面図である。図４中、１１は図２で示した板状試料からなるシート板、１２は図３で示した保持手段（設置板）、１３，１４はそれぞれ、シート板１１と設置板１２を挟み込む照明側遮光板，検出側遮光板、１５は光検出器、１６は垂直入射照明、１７，１８は斜入射照明である。
【００１７】
図５は、図４において照明１６〜１８を除いたピンホール検査装置を示す斜視図であり、シート板１１や各構成品を分かり易く分離しているが、実際に検査する際には図４のようにシート板１１を挟み込むようにして密着させる。
【００１８】
このピンホール検査装置の基本構成は、図４を用いて説明すると、傘状の突起部を持った金属板部品を１枚もしくは複数枚有する金属板シート１１を被検サンプルとし、その被検サンプルを保持するための、検査領域サイズの開口を金属板部品の数だけ持った上記被検サンプルの設置板１２と、垂直入射及び斜入射照明を可能とした照明１６〜１８と、その照明１６〜１８とシート板１１を挟んで反対側に光検出器１５を構成し、照明側と光検出器側の両方に、検査領域サイズの開口を持った遮光板１３（照明側遮光板），１４（検出側遮光板）を配置し、その遮光板１３，１４で被検サンプルである金属板シート１１と設置板１２を密着して挟み込むように構成する移動手段と、設置板１２又は、遮光板１３，１４と一体となって照明１６〜１８及び光検出器１５が、被検サンプル面内で移動できる機構を持ち、光検出器１５で得られた信号値から、図２で示したシート板１１中の個々の金属板部品Ａ〜Ｉにおいて欠陥としてのピンホールの有無を判断するようになっている。
【００１９】
その動作を図４を用いて説明する。照明１６〜１８により被検サンプルである金属板シート１１に照射した光は、ピンホール欠陥が存在した場合にその部分を透過し、照明と反対側に配置された光検出器１５により検出される。光検出器１５には、例えば光電子増倍管（フォトマル）のような高感度な光検出器が用いられ、それにより数μｍオーダーのピンホール欠陥を透過した微小光も検出することができる。すなわち、数μｍオーダーのピンホール欠陥の有無が判定できる。ただし、照明１６〜１８にて照射された光が、金属板シート１１の検査領域以外から光検出器１５に入らないように考慮する必要がある。そのため、遮光板１３，１４を用いてその廻り込み光を遮光している。以上の状態を、移動機構により図２で示した各金属板部品Ａ〜Ｉ間を移動して順次検査していく。
【００２０】
ピンホール検査装置において、被検サンプルの検査を行うに当たって、最も問題となるのが照明の光源光量の経時変化である。光源の光量が低下したとき、当然のことながらピンホール欠陥による透過光量も低下してしまう。さらにランプ切れを起こした場合には、ピンホール欠陥があっても透過光が得られなくなってしまう。すなわち、ピンホール欠陥のある被検サンプルを良品と判断してしまう可能性がある。例えば、光源にハロゲンランプを用いた場合など、そういった状況を免れることはできないため、常に同一の条件で検査を行うためには、その経時変化に対応した校正を行う必要がある。
【００２１】
図６は、その校正を行う際に用いる校正基準物を設けた被検サンプルの保持手段を示す図である。
シート板１１の保持手段（設置板）１２′に開口を備え、その上に微小開口２２を持った校正基準物（校正用プレート）２１を配置しており、微小な開口２２を持ったプレート２１と、設置板１２′又は、遮光板１３，１４と一体となって照明１６〜１８及び光検出器１５が、上記プレート位置へ移動できる機構と、照明１６〜１８の光量を調整する手段を持つ。
【００２２】
図７は、本発明が適用されるピンホール検査装置の第一の実施形態を説明するための図である。図中、１２′は図６を用いて説明した校正用プレート２１を付加した保持手段である。又、図８は、本実施形態を説明するための、図７における照明１６〜１８の光源光量及び光検出器１５の検出信号と時間との関係を説明するグラフであり、光源光量と光検出器１５の検出信号の経時変化を、光量の調整をしない場合（上段）、する場合（下段）についてぞれぞれ示したものである。
【００２３】
図７中、照明光学系（照明装置）及び光検出器１５と遮光板１３，１４を校正用プレート２１の位置に移動し、照明１６〜１８で光を照射し、微小開口２２からの透過光を光検出器１５で検出する。このとき、光検出器１５で検出する信号値を予め設定しておき、光検出器１５の検出信号値から常にその信号値が一定になるように光源３１の光量を光量調整手段３２で調整する。すなわち図８に示すように照明１６〜１８の光源光量が低下した場合、その低下分を補うように光量調整手段３２を調整する。光量調整手段３２でその光量低下分を補いきれなくなったとき、光源３１のランプの交換時期と判断する。
【００２４】
本発明が適用されるピンホール検査装置の第二の実施形態を図９，図１０を用いて説明する。図９は、本実施形態におけるピンホール検査装置を説明するための図である。図９中、３３は光検出器１５の感度調整手段であり、他の構成要素は第一の実施形態で示したものと同じである。又、図１０は、本実施形態を説明するための、図９における照明１６〜１８の光源光量及び光検出器１５の感度，検出信号と時間との関係を説明するグラフであり、光源光量と光検出器１５の感度と検出信号の経時変化を、感度の調整をしない場合（上段）、する場合（下段）についてぞれぞれ示したものである。
【００２５】
第一の実施形態では光源の光量を調整して常に同光量で検査するようにしているのに対し、本実施形態では光検出器１５の感度調整手段３３によりその検出感度を調整して常に同一の条件で検査を行えるようにしている。すなわち図１０に示すように、光源光量の低下した分を、光検出器１５の感度を向上させることで補っている。
【００２６】
本発明が適用されるピンホール検査装置の第三の実施形態を図１１を用いて説明する。図１１中の各構成要素は、図９で示したものと同じである。光源光量の低下は急激には起こらないとしても、ランプ切れや光検出器の故障等は検査中にいきなり起こり得る。第一，第二の実施形態のような校正を定期的に行っても、そういった場合には対処しきれない。ランプ切れや光検出器の故障等が起こった場合にも、誤検査にならないように対処するためには、被検サンプルの検査終了後に毎回校正を行い、正常に検査できる状態にあることをチェックする必要がある。つまり、シート板１１の検査終了後に、微小開口２２での透過光を検出するアルゴリズムを持つようにする。ただし、毎回第一，第二の実施形態にあるような光量調整や検出感度調整を行う必要はなく、ランプ切れや光検出器の故障等が起こっていないか透過光量の検出信号をチェックすればよい。正常な検出信号が得られていなければ、その検査は無効とする。すなわち、シート板１１を検査し、その後で校正用プレート２１位置に移動して微小開口２２の透過光を検出してその信号値をチェックし、今回の検査が有効か無効かを判断する。そこまでの行程で１回の検査とする。
【００２７】
本発明が適用されるピンホール検査装置の第四の実施形態を図１２を用いて説明する。図１２中、１１〜１５，１６〜１８は図４に示したものと同じであり、３１は照明１６〜１８の光源、４１は照明１６，１７，１８に対し各々独立に動作するシャッターである。
【００２８】
第四の実施形態では、垂直入射と斜入射の光照射を切り替える手段を持つものとする。シート板１１の検査時に、例えば垂直入射照明１６のシャッターのみを解放して他を開じる。このとき、検査可能なピンホール欠陥は傘状突起物を外れた位置に存在するものである。又、斜入射照明１７のシャッターのみを開放して他を開じると、傘状突起物の下に隠れた部分の左側のピンホール欠陥が検出できる。斜入射照明１８のシャッターのみを開放したときは、同様に右側のピンホール欠陥が検出できる。厳密に言えば、複雑に反射した光が検出したい部分のピンホール欠陥以外から透過してくることも考えられるが、その光量差は大きく、概ねピンホール欠陥の位置を把握することが可能である。
【００２９】
本発明のピンホール検査装置の第一の実施例を図１３を用いて説明する。図１３中、１１〜１５，１６〜１８は図４に示したものと同じであり、シート板１１の検査領域及び照明側遮光板１３の開口位置を観察するための画像検出手段５２、その画像からシート板１１の検査領域と照明側遮光板１３の開口位置の位置関係を演算処理する画像演算処理手段５３、及び照明側遮光板１３の開口位置を微調整する遮光板位置調整手段５４を設けている。
【００３０】
以上の機構により、シート板１１の検査領域と照明側遮光板１３の開口位置を正確に合わせてやることが可能である。又、シート板１１を設置していない状態で、同様の処理により照明側遮光板１３と検出側遮光板１４の開口同士の位置合わせを厳密に行うことが可能である。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１に対応する効果：被検サンプルの検査領域及び遮光板の開口位置を認識し、相対的な位置を微調整する手段を備えることにより、検査領域の位置決めを高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  傘状突起物を有する板状試料の断面形状を示す図である。
【図２】  板状試料を複数枚配列したシート板の概念図である。
【図３】  シート板の保持手段を示す図である。
【図４】  本発明が適用されるピンホール検査装置の基本構成を示す側面図である。
【図５】  図４に示すピンホール検査装置の斜視図である。
【図６】  校正基準物を設けた被検サンプルの保持手段を示す図である。
【図７】  本発明のピンホール検査装置が適用される第一の実施形態を説明するための図である。
【図８】  第一の実施形態における照明装置の光源光量及び光検出器の検出信号の経時変化を示すグラフである。
【図９】  本発明のピンホール検査装置が適用される第二の実施形態を説明するための図である。
【図１０】  第二の実施形態における照明装置の光源光量及び光検出器の感度と検出信号の経時変化を示すグラフである。
【図１１】  本発明のピンホール検査装置が適用される第三の実施形態を説明するための図である。
【図１２】  本発明のピンホール検査装置が適用される第四の実施形態を説明するための図である。
【図１３】  本発明のピンホール検査装置の第一の実施例を説明するための図である。
【符号の説明】
１１…シート板（金属板シート）、１２，１２′…設置板、１３…照明側遮光板、１４…検出側遮光板、１５…光検出器、１６…垂直入射照明、１７，１８…斜入射照明、２１…校正用プレート、２２…微小開口、３１…光源、３２…光量調整手段、３３…感度調整手段、４１…シャッター、５２…画像検出手段、５３…画像演算処理手段、５４…遮光板位置調整手段、Ａ〜Ｉ…金属板部品、ａ〜ｉ…検査領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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