(57)【要約】【課題】光軸のずれを容易に把握することが可能な異物検出装置を提供する。【解決手段】微小異物検出装置Ｓはレーザ光を出射可能な投光ユニット３０、受光面４１Ａに撮像素子を行列状に配した受光部４１を有する受光カメラ４０、並びにコントローラ５０から構成される。コントローラ５０はＣＰＵ５１、制御回路５３、フレームメモリ５５、ＲＡＭ５６、ＲＯＭ５７等より構成される。ＣＰＵ５０は、予め検出エリアＡ１の画像データに基づく基準データをＲＡＭ５６に記憶しておき、判定時に、検出エリアＡ１の画像データに基づく検出データを基準データと比較することで、光軸のずれの有無を判定する。光軸にずれがあると判定された場合には外部に報知されるため、作業者が光軸にずれが生じたことを容易に把握することができる。【選択図】図５
2008032649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異物に照射された光の回折現象によって生ずる回折縞を利用して、対象物上の異物を検出する異物検出装置であって、
前記対象物の両側において光軸が前記対象物の検出面に沿うように対向配置されるレーザ照射手段、及び前記レーザ照射手段から照射された光を撮像面上に受光して画像データを出力する撮像手段からなる二次元画像データ取得手段と、
前記撮像手段の撮像面のうちの検出領域の画像データにおける回折縞に変化に基づいて前記検出面上の異物の検出を行う検出手段と、
前記二次元画像データ取得手段により出力された画像データに基づく基準データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段による前記基準データの記憶より後に前記二次元画像データ取得手段により出力された画像データに基づく検出データと、前記記憶手段に記憶された前記基準データとを比較して、前記レーザ照射手段及び前記撮像手段間における前記光軸のずれの有無を判定する判定手段と、
前記判定手段において、前記光軸のずれが有ると判定された場合に外部へ報知する報知手段と、
を備えた異物検出装置。
【請求項２】
前記記憶手段は、前記検出領域の画像データに基づく基準データを記憶し、
前記判定手段は、前記検出領域の画像データに基づく検出データと、前記基準データとを比較して前記光軸のずれの有無を判定する、請求項１に記載の異物検出装置。
【請求項３】
前記記憶手段は、前記検出領域における受光量の総和を前記基準データとして記憶し、
前記判定手段は、前記検出領域における受光量の総和を前記検出データとして、前記基準データと比較することで前記光軸のずれの有無を判定する、請求項２に記載の異物検出装置。
【請求項４】
前記記憶手段は、前記検出領域における受光スポットの重心位置を前記基準データとして記憶し、
前記判定手段は、前記検出領域における受光スポットの重心位置を前記検出データとして、前記基準データと比較することで前記光軸のずれの有無を判定する、請求項２に記載の異物検出装置。
【請求項５】
前記記憶手段は、前記検出領域における受光量が最大となる位置を前記基準データとして記憶し、
前記判定手段は、前記検出領域における受光量が最大となる位置を前記検出データとして、前記基準データと比較することで前記光軸のずれの有無を判定する、請求項２に記載の異物検出装置。
【請求項６】
前記検出領域は、前記撮像面上における一方向に長い第１領域と、その第１領域に直交する方向に長い第２領域とを有しており、
前記判定手段は、前記第１領域と前記第２領域とのそれぞれについて前記基準データと前記検出データとの比較を行うとともに、前記第１領域と前記第２領域とのうち少なくとも一方において、前記基準データと前記検出データとの間に基準以上の差異があった場合に光軸のずれが有ると判定する、請求項１から請求項５のいずれかに記載の異物検出装置。
【請求項７】
前記検出手段は、前記レーザ照射手段の光軸と直交する方向に、前記二次元画像データ取得手段あるいは前記対象物の少なくともいずれか一方を移動させ、移動前後の画像データにおける回折縞の変化に基づいて前記検出面上の異物の検出を行うものであって、
前記判定手段は、前記検出手段による検出に先立って、前記二次元画像データ取得手段あるいは前記対象物の少なくともいずれか一方を静止させた状態で、前記検出データと前記基準データとを比較して、前記光軸のずれの有無を判定するよう構成されている、請求項１から請求項６のいずれかに記載の異物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小な異物を検出する異物検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大型テレビのＬＣＤパネルに用いるガラス基板に付着した微少な異物を検出する場合などに用いられる様々な異物検出装置が提案されている。例えば、特許文献１に記載のものは、半導体レーザ素子から出射された光をポリゴンミラーによってガラス基板上に光走査させ、ガラス基板上の異物にあたって生じる乱反射光を光ファイバ束で捕捉し、これを光電素子で光電変換することで異物を検出する構成となっている。
【特許文献１】特開平６−２５８２３０号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
こうした異物検出装置において、図１６に示すように、レーザ光源１とそれから出射されるレーザ光を受光する撮像器２とを対向配置し、撮像器２が出力する画像データに基づいて異物の検出を行う構成のものが提案されている。このような異物検出装置を使用する際に、例えばメンテナンス中に工具がレーザ光源１や撮像器２にぶつかるなどして、レーザ光源１等が移動し、レーザ光の光軸が初期の位置からずれてしまうことが起こり得る。
【０００４】
このとき、光軸が大きくずれて撮像器２の受光領域から完全に外れた場合には、検出動作が全く行われないため、作業者が直ぐに装置の異常を把握して適切に対処することができる。しかしながら、光軸のずれが僅かであって光軸が撮像器２の受光領域から外れないような場合には、検出動作自体は行われるため、作業者が光軸のずれに気付かずに、異物の検出が全くできないか、あるいは検出精度が著しく低下した状態のままで、装置が使用されてしまうおそれがある。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、光軸のずれを容易に把握することが可能な異物検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明に係る異物検出装置は、異物に照射された光の回折現象によって生ずる回折縞を利用して、対象物上の異物を検出する異物検出装置であって、前記対象物の両側において光軸が前記対象物の検出面に沿うように対向配置されるレーザ照射手段、及び前記レーザ照射手段から照射された光を撮像面上に受光して画像データを出力する撮像手段からなる二次元画像データ取得手段と、前記撮像手段の撮像面のうちの検出領域の画像データにおける回折縞に変化に基づいて前記検出面上の異物の検出を行う検出手段と、前記二次元画像データ取得手段により出力された画像データに基づく基準データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段による前記基準データの記憶より後に前記二次元画像データ取得手段により出力された画像データに基づく検出データと、前記記憶手段に記憶された前記基準データとを比較して、前記レーザ照射手段及び前記撮像手段間における前記光軸のずれの有無を判定する判定手段と、前記判定手段において、前記光軸のずれが有ると判定された場合に外部へ報知する報知手段と、を備えている。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記記憶手段は、前記検出領域の画像データに基づく基準データを記憶し、前記判定手段は、前記検出領域の画像データに基づく検出データと、前記基準データとを比較して前記光軸のずれの有無を判定する。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記記憶手段は、前記検出領域における受光量の総和を前記基準データとして記憶し、前記判定手段は、前記検出領域における受光量の総和を前記検出データとして、前記基準データと比較することで前記光軸のずれの有無を判定する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記記憶手段は、前記検出領域における受光スポットの重心位置を前記基準データとして記憶し、前記判定手段は、前記検出領域における受光スポットの重心位置を前記検出データとして、前記基準データと比較することで前記光軸のずれの有無を判定する。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記記憶手段は、前記検出領域における受光量が最大となる位置を前記基準データとして記憶し、前記判定手段は、前記検出領域における受光量が最大となる位置を前記検出データとして、前記基準データと比較することで前記光軸のずれの有無を判定する。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のものにおいて、前記検出領域は、前記撮像面上における一方向に長い第１領域と、その第１領域に直交する方向に長い第２領域とを有しており、前記判定手段は、前記第１領域と前記第２領域とのそれぞれについて前記基準データと前記検出データとの比較を行うとともに、前記第１領域と前記第２領域とのうち少なくとも一方において、前記基準データと前記検出データとの間に基準以上の差異があった場合に光軸のずれが有ると判定する。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載のものにおいて、前記検出手段は、前記レーザ照射手段の光軸と直交する方向に、前記二次元画像データ取得手段あるいは前記対象物の少なくともいずれか一方を移動させ、移動前後の画像データにおける回折縞の変化に基づいて前記検出面上の異物の検出を行うものであって、前記判定手段は、前記検出手段による検出に先立って、前記二次元画像データ取得手段あるいは前記対象物の少なくともいずれか一方を静止させた状態で、前記検出データと前記基準データとを比較して、前記光軸のずれの有無を判定するよう構成されている。
【発明の効果】
【００１３】
＜請求項１の発明＞
予め画像データに基づく基準データを記憶しておき、判定時に、画像データに基づく検出データを記憶された基準データと比較することで、光軸のずれの有無を判定する。光軸にずれがあると判定された場合には外部に報知されるため、作業者が光軸にずれが生じたことを容易に把握することができる。
【００１４】
＜請求項２の発明＞
画像データの全画素に対して判定の処理を行うと解析の対象となるデータ数が多くなり処理に時間がかかるが、検出領域の画像データのみに対して判定の処理を行うことで処理を短時間で行うことができる。
【００１５】
＜請求項３の発明＞
検出領域における受光量の総和を基準データと検出データとの間で比較することにより、光軸のずれの有無を判定することができる。
【００１６】
＜請求項４の発明＞
受光スポットの重心位置を基準データと検出データとの間で比較することにより、光軸のずれの有無を判定することができる。
【００１７】
＜請求項５の発明＞
受光量が最大となる位置を基準データと検出データとの間で比較することにより、光軸のずれの有無を判定することができる。
【００１８】
＜請求項６の発明＞
検出領域が縦方向に長い第１領域と横方向に長い第２領域とからなり、第１領域と第２領域との少なくとも一方において、基準データと検出データとの間で基準以上の差異があった場合に光軸のずれが有ると判定するため、判定の精度を高めることができる。
【００１９】
＜請求項７の発明＞
異物の検出処理を行う前に光軸ずれの判定を行うため、異物検出処理時における演算処理の負荷の増大を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１２を参照して説明する。
本実施形態は、本発明に係る異物検出装置を、ガラス基板（本発明の対象物に相当）上の微小異物（例えば、ガラス片）を検出する微小異物検出装置Ｓに適用したものである。
【００２１】
図１における、符号１０はワーク載置台、符号Ｗは検査対象のガラス基板である。ワーク載置台１０には、同載置台１０の長手方向（同図のＢ方向）に延びるスライダ２０が設けられている。このスライダ２０の両端部には、Ｌ字状の治具２１、２５が固定されており、これが載置台１０の端面部１０Ａに若干の隙間を持って嵌めあわされている。これにより、図示しない駆動装置を駆動させると、治具２１、２５と載置台１０の嵌合部分が摺動面となって、図１に示す矢印Ａ方向にスライダ２０が進退するようになっている。
【００２２】
微小異物検出装置Ｓはレーザ光を出射可能な投光ユニット（本発明のレーザ照射手段に相当）３０、撮像面４１Ａに撮像素子（以下、画素ともいう）を行列状に配した受光部４１を有する受光カメラ（本発明の撮像手段に相当）４０からなる二次元画像データ取得手段Ｄ、並びにコントローラ５０から構成される。投光ユニット３０は、図２に示すように、ケーシング３１内にレーザ光源３５、並びにコリメートレンズ３４を収容してなる。ケーシング３１の前面（図２における右側の面）には、円形のレーザ出射口３２が開口しており、そこより、レーザ光、すなわちレーザ光源３５から出射されコリメートレンズ３４で平行光とされた光が出射されるようになっている。この投光ユニット３０は、図１における左側の治具２１の側面に固定されるが、治具側には投光ユニット３０の上下方向に関する位置を調整可能な調整機構２３が設けられている。
【００２３】
図２に示すように、投光ユニット３０は、レーザ出射口３２の中心位置（光軸Ｌ）が上下方向においてガラス基板Ｗの上面Ｗ１（本発明の検出面に相当）とほぼ同じ高さとなるように調整機構２３によって位置調整されている。換言すれば、レーザ出射口３２の下半分がガラス基板Ｗの端面Ｗａに対向し、それ以外の部分がガラス基板Ｗの上面側に露出される配置としてある。係る配置とすることで、投光ユニット３０から出射されたレーザ光のうちの、中心部分の光が、ガラス基板Ｗ上の異物に対して照射されることとなる。
【００２４】
一方、受光カメラ４０は、図１における右側の治具２５の側面において投光ユニット３０と対向する位置に固定されている。これら、投光ユニット３０と受光カメラ４０は、スライダ２０と一体的に移動するようになっている。また、受光カメラ４０と次述するコントローラ５０との間が信号線を通じて接続されている。また、同図に示す符号７０はモニタである。
【００２５】
次に、図３を参照して、コントローラ５０の電気的構成について説明する。
【００２６】
コントローラ５０は、ＣＰＵ（本発明の検出手段、判定手段に相当）５１、制御回路５３、フレームメモリ５５、ＲＡＭ５６（本発明の記憶手段に相当）、ＲＯＭ５７並びに、出力回路５８（本発明の報知手段に相当）より構成される。フレームメモリ５５は、受光カメラ４０で撮像された画像データを記憶するためのものであり、制御回路５３はＣＰＵ５１からの指令に基づいてフレームメモリ５５に画像データを記憶させたり、或いはフレームメモリ５５から画像データの読み出しを行うものである。出力回路５８は、ＣＰＵ５１からの指令に基づいてモニタ７０に対し検出結果や光軸ずれの警告等を表示させための出力を行う。
【００２７】
ＲＯＭ５７には、画像データを解析するための各種プログラムが格納されており、これがＲＡＭ５６上の所定領域に読み出されてＣＰＵ５１により実行される。また、ＲＡＭ５６にはプログラムが読み出される領域の他に、ＣＰＵ５１が処理を行う際に、データを一時記憶しておくための領域が設けられている。
【００２８】
また、同図には示されていないが、受光カメラ４０は液晶シャッターを備えている。液晶シャッターは、ＣＰＵ５１の指令に基づいて制御回路５３から出力されるシャッター開閉指令を受けて動作して、受光カメラ４０の撮像面４１Ａを開閉する。尚、同図に示す符号４３はレンズであり、受光カメラ４０の撮像面４１Ａに適切な大きさの画像を投影させるものである。
【００２９】
次に、具体的な検出動作について説明する。
検出が開始されると、まず、スライダ２０の位置が、図４に示す初期位置にセットされ、その後、投光ユニット３０からレーザ光の照射が開始される。続いて、駆動装置の駆動が開始されて、スライダ２０は図４の下方に向けてゆっくりと水平移動してゆく。これにより、投光ユニット３０と受光カメラ４０から構成される二次元画像データ取得手段Ｄもスライダ２０とともに、一体的に移動する。
【００３０】
この間、ＣＰＵ５１からは、シャッター開閉指令が所定周期で受光カメラ４０に送られることで、撮影が行なわれる。そして、撮影が行なわれるたびに、制御回路５３によって受光カメラ４０から画像データが読み出され、これが、フレームメモリ５５に記憶されるようになっている。
【００３１】
かくして、フレームメモリ５５には、ガラス基板Ｗの一端（図４における左側）から出射された後、ガラス基板Ｗの上面に沿って水平に進み、ガラス基板Ｗの他端（図４における右側）に達したレーザ光を受光した各時点の画像データが保持される。そして、ＣＰＵ５１では、画像データの取得と並行して、保持された画像データの画像解析が行なわれる。
【００３２】
ここで、画像解析に先立って、取得された画像データについて説明する。図５は、ガラス基板Ｗ上に異物がない場合に受光カメラ４０によって撮像された画像を例示している。同図のＦ１は、レーザ光源３５から出射された後、直進した光が入光した受光スポットを示しており、基本的には、当該部分からは信号レベルの高い撮像信号が出力される。すなわち、入光部分では受光される光量が高く、これとは、反対にそれ以外の部分では低くなる。
【００３３】
ところが、光量の高い領域部分、或いは低い領域部分について、更に、光量の分布を細かくみると、受光された各点の光量は一定でなく、受光される光量が特に高い部分とそれに比べて弱い部分とがある（図示せず）。このように光量の分布に斑が生ずる一つの要因に、レーザ光の回折現象がある。レーザ光の回折現象はレーザ光の進行が、障害物によって遮られるときに、レーザ光が障害物を回りこむ、換言すれば、光の直進性がわずかに崩れる現象であり、これにより、撮像面４１Ａ上に回折縞が現れるためである。
【００３４】
図６は、撮像面４１Ａと障害物との間の距離と、回折縞の模様との関係を示したものであるが、一般に、撮像面４１Ａに障害物が近いほど空間周波数ｕの高い回折縞が現れ、これとは反対に、撮像面４１Ａに障害物が遠いほど空間周波数ｕの低い回折縞が現れる。
【００３５】
本実施形態であれば、レーザ光を遮る障害物にはガラス基板Ｗ上の異物に加えて、図２に示すようにレーザ光源３５に近い側にレーザ出射口３２の口縁部３２Ａがあり、更に、ガラス基板Ｗの端面Ｗａも障害物となるから、図５に示す画像データ中には、これらによって生じた異なる空間周波数ｕの回折縞（図示せず）が混在した状態となる。尚、空間周波数ｕとは、画像データ中における濃淡（光度の強弱）の周期であり、空間周波数ｕが高いほど濃淡を繰り返す周期が短く（縞の間隔が短く）、これとは反対に空間周波数ｕが低いほど濃淡を繰り返す周期が長く（縞の間隔が広く）なる。
【００３６】
また、受光カメラ４０の撮像面４１Ａ全体から得られる画像データのうち一部の領域が、予め解析の対象となる検出エリア（本発明の検出領域に相当）として指定されている。本実施形態では、図５に示すように、横方向に細長い所定の大きさの検出エリアＡ１が設けられている。
【００３７】
このように、検出エリアの指定を行うのは、画像データの全画素に対して後述するＦＦＴ等の処理を行うと解析の対象となるデータ数が多くなり処理に時間がかかるから、解析の対象となるデータを必要最小限に留めるためであり、横方向に検出エリアを長くとっているのは、スライダ２０が横方向に走査されるからである。
【００３８】
また、本実施形態のものは、検出エリアＡ１内に受光中心Ｃが含まれるように投光ユニット３０と受光カメラ４０との相対位置が調整されている。受光中心Ｃというのは、受光スポットＦ１の中心であり、受光量が最大であるとともに、その周辺部の受光量が高く安定している。このように、受光量が高く安定した領域を検出エリアとして設定しておくことで、安定した検出が可能となる。
【００３９】
仮に、受光量が低い領域を対象に検出エリアを設定してしまうと、レーザの出力状況によっては、指定した検出エリアの各画素の受光レベルが、受光カメラ４０で信号として検出可能なレベルを下回ることもあり、これでは、安定した検出を行うことが出来なくなる。この点、上述のように、受光量が高く安定した領域をエリアとして予め指定しておけば、係る事態を未然に回避することが可能となる。
【００４０】
さて、ＣＰＵ５１では、上述の画像データを解析することにより、以下に述べる異物検出処理と、光軸ずれ判定処理とを行う。
【００４１】
（異物検出処理）
異物検出処理には、二つの段階、すなわち、取得された各時点の画像データに対してＦＦＴ（離散フーリエ変換）を行なって、各画像データのパワースペクトル分布を算出する第一段階と、第一段階で取得されたパワースペクトル分布の時間的な変化を検出し、これに基づいて異物検出を行う第二段階とがある。
【００４２】
＜第１段階＞
異物検出処理においては、ＣＰＵ５１は、まず検出エリアＡ１内の画像データを対象として、次述する（１）、（２）式に従って、公知のＦＦＴを行って、パワースペクトル分布、すなわち、検出エリアＡ１内の画像データ中に、如何なる空間周波数の成分が、どの割合で含まれているのかを算出する。図７には、パワースペクトル分布の一例が示されているが、このものであれば、対象となった画像データ中に、空間周波周１の成分が最も多く含まれ、次いで空間周波数２の成分、次いで空間周波数３の成分が多く含まれていたこととなる。そして、ＣＰＵ５１は上記したパワースペクトル分布を各画像データごとに、それぞれ算出する。尚、ＣＰＵ５１がＦＦＴを行なってパワースペクトル分布を算出する機能が、本発明の演算手段を果たす機能に相当する。
【００４３】
【数１】
2008032649.tif 000003
【数２】
2008032649.tif 000004
ｕ・・・・・・空間周波数
ｆ（ｎ）・・・画像データ（画素の光量）
Ｆ（ｕ）・・・スペクトル
Ｇ（ｕ）・・・パワースペクトル
【００４４】
＜第二段階＞
ＣＰＵ５１は、上記した第一段階の処理を繰り返し行うことで所定数（例えば、１０個）のパワースペクトル分布が得られると、今度はパワースペクトル値の時間的な変化の有無を、各空間周波数ｕについて、それぞれ算出する。具体的には、空間周波数１であれば、１０個のパワースペクトル値がサンプリングされているから、まず、サンプリングされた１０個の値からパワースペクトル値の平均を算出する。そして、得られた平均値を基準として各パワースペクトル値の増減値（絶対値）を算出し、これを設定された閾値と比較する。比較した結果、空間周波数１のパワースペクトル値の増減値がいずれも、閾値を下回っている場合には、空間周波数１について変化なしと判定する。
【００４５】
そして、上記した増減値と閾値とを比較する処理を全ての空間周波数ｕについて行ない、全ての空間周波数ｕについて、増減値が閾値を下回っていれば、そのときには、異物なしとの判定を行う。これは、ガラス基板Ｗ上に異物がない場合には、同じ空間周波数ｕであれば、図８に示すように、パワースペクトル値はほぼ一定しており、ほとんど、変化が現れないからである。
【００４６】
ＣＰＵ５１は、図９に示すように、１０個のスペクトル分布がストックされるまで、初回の判定を行なわないが、そこで異物なしと判定した場合には、それ以降、新しいスペクトル分布が、前記した第一段階における処理で取得される都度、判定を行う。すなわち、新しい１０個のパワースペクトル分布を対象（サンプルデータ）として、上記した平均値の算出を再び行い、その後、得られた平均値を基準として各パワースペクトル値の増減量を算出し、これを設定された閾値と比較する。このように、パワースペクトル分布の取得と同時に判定処理を行うことで、スライダ２０によるレーザ光の走査（画像データの取得）と並行して、異物検出を行うことが出来る（初回検出を除く）。
【００４７】
そして、スライダ２０が、終端位置（図４に示す一点鎖線で示す位置）まで達し、レーザ光による光の走査がガラス基板Ｗの全面についておこなわれると、検出動作が完了する。
【００４８】
一方、上記した第二段階の判定処理において、いずれかの空間周波数ｕについて、増減値が閾値を上回っている場合には、パワースペクトル分布に時間的な変化があったと判定されて、異物ありとされる。これは、ガラス基板Ｗ上に異物がある場合には、図１０に示すように、異物により生じた回折縞が撮像面４１Ａ上に現れるから、これにより、パワースペクトル値の分布に変化が起きるためである。より具体的に言えば、発生した回折縞の空間周波数ｕに近い周波数帯（図１１におけるＣ部）では、パワースペクトル値が大きくなる。
【００４９】
そして、ＣＰＵ５１は異物ありと判定した場合には、出力回路５８を通じて異物検出信号をモニタ７０に出力して、モニタ７０上に異物を検出した旨を表示させるとともに、これと並行して、光軸方向（図１におけるＢ方向）に関する異物の位置を検出するための処理を行う。また、出力回路５８はスライダ２０を駆動させる駆動装置にも接続されており、異物検出信号が出力されると、駆動装置がこれを受信してスライダ２０の進退を停止させるようになっている。
【００５０】
次に、異物の位置検出であるが、これは、予めＲＯＭ５７に記憶されているパワースペクトル分布の変化パターンと、検出されたパワースペクトル分布の変化パターンとを照合し、最も変化パターンの似通ったパワースペクトル分布を抽出することにより行なわれる。すなわち、本実施形態のものであれば、異物検出を行うに先立って、試験的にガラス基板Ｗ上に異物を置いた状態で上記した一連の処理を行ってパワースペクトル分布を取得しており、係る試験を、図１２に示すように光軸方向に異物を移動させて、各位置においてそれぞれ行っている。これにより、例えば、図１２の（Ａ）から（Ｅ）の５つのパワースペクトル分布の変化パターンが取得されている（ＲＯＭ５７に記憶してある）。
【００５１】
そして、ＣＰＵ５１は、現実の測定において、先の第二段階における判定処理で異物ありと判定すると、判定の対象となったパワースペクトル分布の変化パターンと、上記した５つのパワースペクトルの分布の変化パターンを照合する。すなわち、変化のあった空間周波数帯を比較する。
【００５２】
先に述べたように、図１１の例であれば、空間周波数ｕが２〜４の部分において特に、変化が現れている。一方、これと同じ周波数帯に変化が現れているものは、図１２の（Ｃ）であるから、このときには、レーザ光源３５と受光カメラ４０のほぼ中間位置に異物があると判定され、その結果がモニタ７０に表示される。尚、このように、光軸方向に関する異物の位置によって、変化が現れる周波数帯が異なるのは、図６に示すように、光軸方向に関する異物の位置によって、撮像面４１Ａに現れる回折縞の空間周波数ｕがそれぞれ、異なるためである。
【００５３】
このように本実施形態の微小異物検出装置Ｓは、投光ユニット３０、受光カメラ４０並びにコントローラ５０だけで構成されているから、部品点数が少なく、装置全体がコンパクトにまとめられている。また、異物の検出については、異物によって生じた回折縞に起因するパワースペクトル分布の時間的な変化に基づいて検出を行なっている。従って、ノイズ成分、並びに種々の空間周波数成分が混在する画像データの中から、異物に起因する画像の変化を適格に捉えることが可能となり、受光量変化に基づいて判定を行う場合（図１６の構成のもの）に比べて、信頼性の高い検出結果を得ることが出来る。
【００５４】
また、異物の有無についての判定は、スライダ２０の移動（レーザ光による走査）と並行して行なわれ、異物ありと判定された場合には、その場でスライダ２０が停止されるようになっているから、単に、異物の検出のみを行うものに比べて、更に、商品性が高くなっている。加えて、コントローラ５０のＲＯＭ５７には、予め、パワースペクトル分布の変化パターンが記憶されており、これと異物ありと判定されたパワースペクトル分布を比較することで、光軸方向に関する異物の位置を特定することが出来るようになっている。このような構成であれば、ガラス基板Ｗ上における異物の位置を容易に特定することが可能となるから、より一層、商品性に優れるものとなる。
【００５５】
（光軸ずれ判定処理）
次にレーザ光源３５と受光カメラ４０との間の光軸のずれを判定するための光軸ずれ判定処理について説明する。まず、この光軸ずれ判定処理を行うに先立って、基準データの検出が行われる。本実施形態では、この基準データは、ＣＰＵ５１が、異物が付着していない状態において受光カメラ４０より出力された画像データに基づいて、検出エリアＡ１内の各画素についての受光量の総和を算出することで得られ、その算出された数値はＲＡＭ５６上に記憶される。受光量の総和は、具体的には、例えば、各画素の受光量レベルが所定レベル以上であるときには１、そうでないときには０として、検出エリアＡ１内の全ての画素についてその和を求めることで得られる。
【００５６】
光軸ずれ判定処理は、例えば、スライダ２０が前述の初期位置にセットされたときに、上記異物検出処理を実行するよりも前に行われる。そのため、異物検出処理時における演算処理の負荷の増大を回避することができる。ＣＰＵ５１は、光軸ずれ判定処理を開始すると、スライダ２０が初期位置にある状態で受光カメラ４０より出力された画像データに基づき、検出エリアＡ１内の各画素について受光量の総和を求めることで検出データを得る。そして、その検出データを先の基準データと比較する。
【００５７】
ここで、レーザ光源３５及び受光カメラ４０のスライダ２０に対する取付位置（取付姿勢）が調整時のままであった場合には、検出データの受光スポットＦ１の位置は、基準データの受光スポットとほぼ同じであり、受光量の総和もほとんど変化しない。これに対し、レーザ光源３５若しくは受光カメラ４０がスライダ２０に対して移動した場合には、光軸のずれが生じて、検出データの受光スポットの位置が基準データの受光スポットの位置からずれる事態が生じ得る。例えば、図５の受光スポットＦ２は、光軸が上下方向にずれた場合を例示している。このとき、検出エリアＡ１内の各画素についての受光量の総和は、大きく変化する。
【００５８】
ＣＰＵ５１は、検出データと基準データとを比較して、その受光量の総和の変化が所定の閾値未満である場合には、光軸のずれは無いと判定して、続いて異物検出処理を実行し、閾値以上である場合には、光軸にずれが有ると判定して、出力回路５８を介してモニタ７０に報知信号を出力する。これにより、モニタ７０には光軸にずれがある旨を示す表示がなされる。なお、出力回路５８から報知信号を出力した際には、モニタ７０に付随するスピーカ（図示せず）から警告音を鳴らすようにしても良い。
【００５９】
以上のように本実施形態によれば、予め検出エリアＡ１の画像データに基づく基準データを記憶しておき、判定時に、検出エリアＡ１の画像データに基づく検出データを記憶された基準データと比較することで、光軸のずれの有無を判定する。光軸にずれがあると判定された場合には外部に報知されるため、作業者が光軸にずれが生じたことを容易に把握することができる。
【００６０】
また、画像データの全画素に対して判定の処理を行うと解析の対象となるデータ数が多くなり処理に時間がかかるが、検出領域の画像データのみに対して判定の処理を行うことで処理を短時間で行うことができる。
【００６１】
また、検出エリアＡ１における受光量の総和を基準データと検出データとの間で比較することにより、光軸のずれの有無を判定することができる。
【００６２】
また、異物の検出処理を行う前に光軸ずれの判定を行うため、異物検出処理時における演算処理の負荷の増大を回避することができる。
【００６３】
＜実施形態２＞
次に本発明の実施形態２について図１３及び図１４を参照して説明する。
実施形態１では、図５に示す一つの検出エリアＡ１をＦＦＴの対象としたが、この実施形態では、図１３に示すように、ＦＦＴの対象となる検出エリアを横方向に延びる第１の検出エリアＡ２と、縦方向に延びる第２の検出エリアＡ３（ともに本発明の検出領域に相当）との２つ設けている。このように２つの検出エリアＡ２，Ａ３を設けているのは、ガラス基板Ｗの上面に異物が付着している場合と、ガラス基板Ｗの裏面に異物が付着している場合の双方の場合について、検出を可能とするためである。
【００６４】
具体的に説明すると、本実施形態では、受光カメラ４０の撮像面４１Ａ上に現れる回折縞に着目して、異物の有無を判別している。回折縞は、干渉物がある場合にレーザ光が回折現象を起こすことに起因して現れるが、現れる縞模様は干渉物の形状に倣う傾向がある。
【００６５】
すなわち、異物がガラス基板Ｗの上面にある場合であれば、異物によってレーザ光の進行が妨げられるので、異物そのものが干渉物になり、この場合には、異物の形状に倣った縞模様の回折縞が現れる。例えば、異物が球状であれば、受光カメラ４０の撮像面４１Ａ上に、図６に示すような同心円状の縞模様の回折縞が現れる。
【００６６】
これに対して、異物がガラス基板Ｗの下面にある場合であれば、異物に乗り上げて湾曲したガラス基板Ｗによってレーザ光の進行が妨げられるので、湾曲したガラス基板Ｗが干渉物となる。その結果、回折縞の模様はガラスＷの上面に倣った模様、即ち横方向に緩やな湾曲をなす曲線が、縦方向に重なる縞模様となる。
【００６７】
出願人の知見によれば、図６に示すような同心円状の回折縞に対しては、第１の検出エリアＡ２を対象に画像解析を行うと回折縞の出現を高精度に検出出来る傾向があり、また、横方向に緩やな湾曲をなす曲線状の回折縞に対しては、第２の検出エリアＡ３を対象に画像解析を行うと回折縞の出現を高精度に検出出来る傾向にある。
【００６８】
また、各検出エリアＡ２，Ａ３は、図１３に示すように、いずれも受光中心Ｃに重なるように設定してあるため、安定した検出が可能となる。
【００６９】
（光軸ずれ判定処理）
次に本実施形態の光軸ずれ判定処理について説明する。まず、この光軸ずれ判定処理を行うに先立って、基準データの測定が行われる。本実施形態では、この基準データは、各検出エリアＡ２，Ａ３内においてそれぞれ受光量が最大となる画素の位置であり、即ちここではともに受光中心Ｃの位置が基準データとしてＲＡＭ５６上に記憶される。
【００７０】
ＣＰＵ５１は、光軸ずれ判定処理を開始すると、スライダ２０が初期位置にある状態で受光カメラ４０より出力された画像データに基づき、各検出エリアＡ２，Ａ３内の受光量が最大となる画素の位置をそれぞれ検出データとして求め、それらを基準データと比較する。ここで、レーザ光源３５及び受光カメラ４０のスライダ２０に対する取付位置（取付姿勢）が調整時のままであった場合には、受光量が最大となる画素位置はほとんど変化しないが、例えば、図１４に示すように、光軸にずれが生じて、受光スポットの位置がＦ２へずれた場合には、受光量が最大となる画素位置が大きく変化する。
【００７１】
ＣＰＵ５１は、各検出エリアＡ２，Ａ３について、それぞれ検出データと基準データとを比較して、その受光量が最大となる画素位置の変化が所定の閾値以上であるか否かを調べる。そして、検出エリアＡ２，Ａ３の両方について画素位置の変化が閾値以下であった場合には、光軸のずれは無いと判定して、続いて異物検出処理を実行し、少なくともいずれか一方の検出エリアＡ２，Ａ３について、画素位置の変化が閾値以上であった場合には、光軸にずれが有ると判定して、出力回路５８を介してモニタ７０に報知信号を出力する。これにより、モニタ７０には光軸にずれがある旨を示す表示がなされる。
【００７２】
以上のように本実施形態によれば、受光量が最大となる位置を基準データと検出データとの間で比較することにより、光軸のずれの有無を判定することができる。
【００７３】
また、検出エリアが横方向に長い第１の検出エリアＡ２と縦方向に長い第２の検出エリアＡ３とからなり、両検出エリアＡ２，Ａ３の少なくとも一方において、基準データと検出データとの間で基準以上の差異があった場合に光軸のずれが有ると判定するため、判定の精度を高めることができる。
【００７４】
＜実施形態３＞
次に本発明の実施形態３について図１５を参照して説明する。
本実施形態では、ＦＦＴの対象となる検出エリアとして縦方向に延びる１つの検出エリアＡ４を一つ設けている。本実施形態では、光軸ずれ判定処理を行うに先立って、まず、検出エリアＡ４内における受光スポットの重心位置を求め、その重心位置を基準データとしてＲＡＭ５６上に記憶させる。本発明でいう重心位置とは、いわゆる面積重心位置、若しくは体積重心位置であり、それぞれ次の数式によって求めることができる。
【００７５】
＜面積重心位置＞
面積重心位置＝{Σ（ＭＩ）／ΣＭ}
Ｉ：受光部４１の撮像面４１Ａ上における、検出エリアＡ４内の各画素の位置ベクトル
Ｍ：上記各画素の受光量レベルが所定レベル以上であるときには例えば１、そうでないときには０
【００７６】
＜体積重心位置＞
体積重心位置＝{Σ（ｍＩ）／Σｍ}
Ｉ：上記面積重心位置の場合と同じ
ｍ：上記各画素の受光量レベルに応じた係数
【００７７】
ＣＰＵ５１は、光軸ずれ判定処理を開始すると、受光カメラ４０より出力された画像データに基づき、検出エリアＡ４内の重心位置を検出データとして求め、それを基準データと比較する。ここで、レーザ光源３５及び受光カメラ４０のスライダ２０に対する取付位置（取付姿勢）が調整時のままであった場合には、重心位置が初期の位置Ｇ１からほとんど変化しないが、図１５に示すように、光軸にずれが生じて受光スポットがＦ２に移動した場合には、重心位置がＧ２に移る。
【００７８】
そして、ＣＰＵ５１は、重心位置の変化が所定の閾値以下であった場合には、光軸のずれは無いと判定して、続いて異物検出処理を実行し、重心位置の変化が閾値以上であった場合には、光軸にずれが有ると判定して、出力回路５８を介してモニタ７０に報知信号を出力する。これにより、モニタ７０には光軸にずれがある旨を示す表示がなされる。
【００７９】
以上のように本実施形態によれば、受光スポットの重心位置を、基準データと検出データとの間で比較することにより、光軸のずれの有無を判定することができる。
【００８０】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、微小異物検出装置Ｓをガラス基板Ｗ上の異物検出に適用したが、用途はガラス基板等に限定されるものではなく、金属板上の異物検出等に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施形態１に係る微小異物検出装置の概観構成を示す斜視図
【図２】投光ユニットのレーザ光の光軸と、ガラス基板上との関係（上下方向の位置関係）を示す図
【図３】検出装置の電気的構成を示すブロック図
【図４】スライダの初期位置、並びに終端位置を示す平面図
【図５】受光カメラの受光画像（画像データ）を示す図
【図６】異物の位置により回折縞の模様が変わる様子を示す図
【図７】画像データをＦＦＴした結果（パワースペクトル分布）を示す図
【図８】パワースペクトル分布の時間的な推移を示す図
【図９】ＣＰＵによる異物の判定タイミングを示す図
【図１０】ガラス基板上に異物があった場合の画像データを示す図
【図１１】パワースペクトル分布の時間的な推移に変化のあった状態を示す図
【図１２】パワースペクトル分布の変化パターンを示す図
【図１３】実施形態２において光軸のずれがない状態での受光カメラの受光画像（画像データ）を示す図
【図１４】実施形態２において光軸のずれが生じた状態での受光カメラの受光画像（画像データ）を示す図
【図１５】実施形態３における受光カメラの受光画像（画像データ）を示す図
【図１６】従来例を示す図
【符号の説明】
【００８２】
Ｓ…微小異物検出装置
Ｄ…二次元画像データ取得手段
３０…投光ユニット（レーザ照射手段）
４０…受光カメラ（撮像手段）
４１Ａ…撮像面
５０…コントローラ
５１…ＣＰＵ（検出手段、判定手段）
５６…ＲＡＭ（記憶手段）
５８…出力回路（出力手段）
Ａ１〜Ａ４…検出エリア（検出領域）
Ｃ…受光中心（受光量が最大となる位置）
Ｇ１，Ｇ２…重心位置
Ｗ…ガラス基板（対象物）
Ｗ１…上面（検出面）
【図１】
2008032649.tif 000005
【図２】
2008032649.tif 000006
【図３】
2008032649.tif 000007
【図４】
2008032649.tif 000008
【図５】
2008032649.tif 000009
【図６】
2008032649.tif 000010
【図７】
2008032649.tif 000011
【図８】
2008032649.tif 000012
【図９】
2008032649.tif 000013
【図１０】
2008032649.tif 000014
【図１１】
2008032649.tif 000015
【図１２】
2008032649.tif 000016
【図１３】
2008032649.tif 000017
【図１４】
2008032649.tif 000018
【図１５】
2008032649.tif 000019
【図１６】
2008032649.tif 000020