(57)【要約】【課題】本発明は被検物の膨らみ、うねり、へこみ等の凹凸を伴う欠陥だけでなく、汚れ、色ムラ等の凹凸差を伴わない欠陥をも検出する表面検査装置及び表面検査方法を提供する。【解決手段】表面検査装置１は、光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃの検出するモアレ縞強度から円筒状被検物３０の表面形状を形状演算部２１で算出して、当該算出結果から円筒状被検物３０の表面の凹凸欠陥を第１欠陥検出部２２で検出し、反射光強度演算部２３で、予め用意されている基準のモアレ縞リファレンス強度に基づいて形状演算部２１の算出した形状データをモアレ縞リファレンス強度に換算し、換算したモアレ縞リファレンス強度を、光電変換素子Ｂの検出するモアレ縞強度から減算して反射光強度データを算出し、算出した反射光強度データに基づいて汚れ、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２欠陥検出部２４で検出する。【選択図】          図１
2004219312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査装置において、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出手段と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出手段と、予め用意されている基準モアレ縞リファレンス強度に基づいて前記形状算出手段の算出した形状データをモアレ縞リファレンス強度に換算するモアレ縞リファレンス強度演算手段と、当該換算されたモアレ縞リファレンス強度を前記光電変換素子の検出する複数のモアレ縞のうち所定のモアレ縞強度から減算して、反射光強度データを算出する反射光強度演算手段と、当該算出された反射光強度データに基づいて汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出手段と、を備えていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
前記表面検査装置は、前記基準モアレ縞リファレンス強度が、前記被検物の検査前に、前記光源から所定の光量の光を出射させた状態で測定して保存されており、前記被検物の検査時に、前記光源の光量を、当該基準モアレ縞リファレンス強度測定時の光量に設定する光量調整手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の表面検査装置。
【請求項３】
格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査方法において、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出処理と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出処理と、予め用意されている基準モアレ縞リファレンス強度に基づいて前記形状算出処理で算出された形状データをモアレ縞リファレンス強度に換算するモアレ縞リファレンス強度演算処理と、当該換算されたモアレ縞リファレンス強度を前記光電変換素子の検出する複数のモアレ縞のうち所定のモアレ縞強度から減算して、反射光強度データを算出する反射光強度演算処理と、当該算出された反射光強度データに基づいて汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出処理と、を行うことを特徴とする表面検査方法。
【請求項４】
前記表面検査装置は、前記基準モアレ縞リファレンス強度が、前記被検物の検査前に、前記光源から所定の光量の光を出射させた状態で測定して保存されており、前記被検物の検査時に、前記光源の光量を、当該基準モアレ縞リファレンス強度測定時の光量に設定することを特徴とする請求項３記載の表面検査方法。
【請求項５】
格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査装置において、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出手段と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出手段と、前記被検物面上の格子パターンの影の形成されていない部分の反射光強度を測定する反射光強度測定用光電変換素子と、前記反射光強度測定用光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて前記被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出手段と、を備えていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項６】
格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査方法において、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出処理と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出処理と、反射光強度測定用光電変換素子で前記被検物面上の格子パターンの影の形成されていない部分の反射光強度を測定して、当該反射光強度測定用光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて前記被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出処理と、を行うことを特徴とする表面検査方法。
【請求項７】
格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査装置において、前記格子パターンを前記光電変換素子の測定点部分と当該測定点以外の部分とに移動させる移動手段と、当該移動手段で前記格子パターンを前記測定点部分に位置させた状態で、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出手段と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出手段と、前記移動手段で前記格子パターンを前記測定点以外の部分に移動させた状態で、前記光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて前記被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出手段と、を備えていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項８】
格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査方法において、前記格子パターンを前記光電変換素子の測定点部分と当該測定点以外の部分とに移動可能とし、当該格子パターンが当該測定点部分に位置する状態で、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出処理と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出処理と、前記格子パターンが前記測定点以外の部分に位置する状態で、前記光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて前記被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出処理と、を備えていることを特徴とする表面検査方法。
【請求項９】
格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査装置において、前記格子パターンが、パターン形成状態と透過状態とに変化する液晶格子パターンであり、当該液晶格子パターンがパターン形成状態のときに、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出手段と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出手段と、前記液晶格子パターンが透過状態のときに、前記光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて前記被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出手段と、を備えていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項１０】
格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査装置において、前記格子パターンが、光の透過部と非透過部を有し、当該非透過部が所定波長の光のみを吸収する波長選択型格子パターンであり、前記光源からの光を当該波長選択型格子パターンの当該非透過部で吸収される波長の光として出射した状態のときに、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出手段と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出手段と、前記光源からの光を前記波長選択型格子パターンの前記非透過部を透過する波長の光として出射した状態のときに、前記光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて前記被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出手段と、を備えていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項１１】
格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査方法において、前記格子パターンが、光の透過部と非透過部を有し、当該非透過部が所定波長の光のみを吸収する波長選択型格子パターンであり、前記光源からの光を当該波長選択型格子パターンの当該非透過部で吸収される波長の光として出射した状態のときに、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出処理と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出処理と、前記光源からの光を前記波長選択型格子パターンの前記非透過部を透過する波長の光として出射した状態のときに、前記光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて前記被検物の表面の汚れ、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出処理と、を行うことを特徴とする表面検査方法。
【請求項１２】
格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査装置において、前記格子パターンが、光の透過部と非透過部を有し、当該非透過部が所定波長の光のみを吸収する波長選択型格子パターンであり、前記光電変換素子に入射される光の波長を前記格子パターンの非透過部を透過する光の波長と当該非透過部で吸収される光の波長とに切り換える波長切換手段と、前記波長切換手段が、前記光電変換手段に入射される光の波長を前記格子パターンの非透過部で吸収される光の波長としている状態のときに、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出手段と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出手段と、前記波長切換手段が、前記光電変換手段に入射される光の波長を前記格子パターンの非透過部を透過する光の波長としている状態のときに、前記光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて前記被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出手段と、を備えていることを特徴とする表面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面検査装置及び表面検査方法に関し、詳細には、被検物の表面形状、膨らみ、うねり、へこみ等の凹凸を伴う欠陥だけでなく、汚れ、傷、色ムラ等の凹凸差を伴わない欠陥の検出をも行う表面検査装置及び表面検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特許第２８８７５１７号公報
【特許文献２】
特開平７−３３２９５６号公報
【特許文献３】
特開平１０−５４７１１号公報
【特許文献４】
特開２００２−２６７４２９号公報
感光体ドラム等の円筒状被検物の欠陥を検査する方法としては、従来、モアレ縞を利用したモアレ三次元測定法が用いられている。
【０００３】
このモアレ三次元測定法は、図１８に示すように、被検物に対して、光源Ｓ１と観察点Ｓ２が距離ｄをおいて設定されている場合、光源Ｓ１側と観察点Ｓ２側にそれぞれ格子Ｇ１、Ｇ２を配置し、観察点Ｓ２に入力されるモアレ縞に基づいて被検物を検査する。
【０００４】
この場合、格子Ｇ１、Ｇ２のピッチをｓ、光源Ｓ１と観察点Ｓ２との距離をｄ、光源Ｓ１、観察点Ｓ２と格子面との距離をｌとし、同一平面内にある格子Ｇ１と格子Ｇ２は何れもピッチｓをもつが、格子Ｇ１，Ｇ２は、面内で互いにεだけずれている（格子ピッチの位相でいえば、２πε／ｓ）ものとすると、形成されるモアレ縞は、次式で表される。
【０００５】
ｃｏｓ（２π／ｓ）［｛ｄｈ−ε（ｈ＋１）｝／（ｈ＋１）］・・・（１）
ここで形成されるモアレ縞（等高線）は、格子面を基準（０次）として、格子面から離れるに従って、順に１次、２次とカウントされる縞次数を持つ。そこで、縞次数Ｎのモアレ縞をｃｏｓ２πＮとすると、第Ｎ次のモアレ縞の等高線は、基準面から次式で示すｈＮだけ離れた位置に形成されることになる。
【０００６】
ｈＮ＝｛（Ｎｓ＋ε）ｌ｝／（ｄ−Ｎｓ−ε）・・・（２）
これは、測定面上の位置の座標ｘを含んでおらず、縞次数Ｎによって（ｘに関わり無く）定める固有の値となっている。すなわち、等高線が形成されていることを示している。
【０００７】
そこで、図１９に示すような構成をとった場合、Ｓ１を点光源として、Ｓ２の位置に観察点をおき、また、１枚の連続した格子パターンＧ（従って、ε＝０となる）を配したものに相当する（実体格子型という）。
【０００８】
いま、ε＝０であるので、上記（２）式から、ｈＮは、次式で示される。
【０００９】
ｈＮ＝Ｎｓｌ／（ｄ−Ｎｓ）・・・（３）
この場合、等高線は、その間隔ΔｈＮが、ΔｈＮ＝ｈＮ＋１−ｈＮとなり、一定ではなく、縞次数Ｎによって異なってしまう。
【００１０】
したがって、モアレ法による３次元形状測定法は対象物を直観的に把握することはできるが、凹凸の判定が難しく、高感度の３次元測定には不向き（現時点ではモアレ縞等高線の間隔は１０μｍ程度が限界とされている）であり、また、モアレ縞のビジビリティーが縞ごとに均一でないためモアレ像を画像処理の対象として扱い難い等の問題が指摘されている。
【００１１】
このような問題点に対して、従来、平面状のワークに対して実体格子型の位相シフトモアレ法を応用して、その平面度検査を行う技術が提案されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【００１２】
これらの従来技術は、実体格子型のモアレ法に位相シフト法を組み合わせて、平面状のワークの平坦度の検査に応用している。
【００１３】
例えば、特許文献１記載の従来技術では、格子面の垂直移動と光源または観察点の水平移動を同時に行うことにより、各次数のモアレ縞の位相に大きな変化をきたすことなく、各次数の縞の位相がほぼ揃った状態で測定対象に対する縞位相のシフトを行えるようにしている。
【００１４】
そして、この位相シフト法では、位相変調された縞画像は、光の強度Ｉにより、次式で表される。
【００１５】
Ｉ＝Ｉ（θ）＝ａ（ｘ、ｙ）＋ｂ（ｘ、ｙ）ｃｏｓ（Φ（ｘ、ｙ）＋θ））・・・（４）
なお、ａは、オフセットバイアス、ｂは、振幅、θは、操作可能な位相、Φは、高さｈに相当する位相値である（図２０参照）。
【００１６】
そして、ここで求めたいのは、各点（ｘ、ｙ）における位相Φ（ｘ、ｙ）である。バイアスや振幅は、表面の反射率や汚れなどで変化する未知数成分であるため、位相θを０、π／２、πと変化させた３つの縞強度を以下のように生成する。
【００１７】
Ｉ１＝Ｉ（０）＝ａ（ｘ、ｙ）＋ｂ（ｘ、ｙ）ｃｏｓ（Φ（ｘ、ｙ）＋θ））
Ｉ２＝Ｉ（π／２）＝ａ（ｘ、ｙ）−ｂ（ｘ、ｙ）ｓｉｎ（Φ（ｘ、ｙ）＋θ））
Ｉ３＝Ｉ（π）＝ａ（ｘ、ｙ）−ｂ（ｘ、ｙ）ｃｏｓ（Φ（ｘ、ｙ）＋θ））
Φ（ｘ、ｙ）＝ｔａｎ−１｛（Ｉ３−Ｉ２）／（Ｉ１−Ｉ２）＋π／４｝・・・（５）
この（５）式により位相Φ（ｘ、ｙ）を算出すると、反射率や汚れ成分を除去して、各点（ｘ、ｙ）における位相Φ（ｘ、ｙ）を求めることができる。
【００１８】
ところが、実体格子型のモアレ法に対して、特許文献１記載のような位相シフト法を適用する上で、全縞次数をほぼ正確にシフトさせるために格子面の垂直移動と光源または観察点の水平移動との２方向の移動を同時に行っているため、その移動機構等の装置構成が複雑になるだけでなく、対象物を少なくとも３回以上撮像する必要があり、測定に時間がかかる等の問題があるとともに、平面状のワークを対象としており、感光体ドラム等の円筒状被検物の検査には、そのまま適用することができない。
【００１９】
そこで、本出願人は、先に、ローラ部品等の円柱状被検物を対象として、実体格子型のモアレ法に位相シフト法を適用し、部品を１回転させるだけで、位相シフトした画像を得ることにより、高速に形状測定を行って、その定量的な形状データから被検物表面の検査を行う表面形状測定方法及び表面形状測定装置を提案している（特許文献４参照）。
【００２０】
すなわち、この特許文献４記載の方法は、図２１に基づいて説明すると、ラインセンサ等の光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃを備えた撮像カメラ１００をΔ１／４ずつの段差のある段付格子パターン１０１と組み合わせて用い、光源１０２から出射され円筒状被検物１０３上に形成される異なる稜線位置に形成されるモアレ縞を、段付格子パターン１０１及び受光レンズ１０４を通して撮像カメラ１００の各光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃで光電変換する。
【００２１】
そして、段付格子パターン１０１を、図２２に示すように、円筒状被検物１０３上で形成されるモアレ縞の位相がπ／４ずつシフトするように、段差（Δｌ／４）を調整する。
【００２２】
この状態で、円筒状被検物１０３の回転速度と光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃの走査速度を調整し、時刻ｔ１〜ｔ２の間に、図２３に示すような位相シフトデータを得る。例えば、領域３の位相を算出するには、図２３にハッチング部分として示すように、ｔ１での光電変換素子ＡのデータをＩ２、ｔ２での光電変換素子ＢのデータをＩ１、ｔ３での光電変換素子ＣのデータをＩ３、として、（５）式を用いることで、求めることができる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような位相シフトモアレ法にあっては、凹凸等の欠陥については、適切に検出することはできるが、（５）式の算出方法のところでも説明したが、汚れや色むら等による表面反射率の違いはキャンセルされてしまい、汚れや色むら等の凹凸差を伴わないが色合いの異なる欠陥については検出することができず、改良の必要があった。
【００２４】
そこで、本発明は、位相シフトモアレ法による凹凸欠陥の検出及び高さ測定を行う機能に、外観検査を行う機能を加えて、汚れや色ムラ等の欠陥検出をも同時に行うことのできる表面検査装置及び表面検査方法を提供することを目的としている。
【００２５】
具体的には、請求項１記載の発明は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を形状算出手段で算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を第１の欠陥検出手段で検出し、モアレ縞リファレンス強度演算手段で、予め用意されている基準モアレ縞リファレンス強度に基づいて形状算出手段の算出した形状データをモアレ縞リファレンス強度に換算し、当該換算されたモアレ縞リファレンス強度を、反射光強度演算手段で、光電変換素子の検出する複数のモアレ縞のうち所定のモアレ縞強度から減算して、反射光強度データを算出し、当該算出された反射光強度データに基づいて汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２の欠陥検出手段で検出することにより、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を同時に検出し、検出処理効率を向上させることのできる表面検査装置を提供することを目的としている。
【００２６】
請求項２記載の発明は、基準モアレ縞リファレンス強度を、被検物の検査前に、光源から所定の光量の光を出射させた状態で測定して保存し、被検物の検査時に、光源の光量を、当該基準モアレ縞リファレンス強度測定時の光量に光量調整手段で設定することにより、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を同時に検出するとともに、欠陥の検出精度を向上させることのできる表面検査装置を提供することを目的としている。
【００２７】
請求項３記載の発明は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を検出し、予め用意されている基準モアレ縞リファレンス強度に基づいて形状算出処理で算出された形状データをモアレ縞リファレンス強度に換算し、当該換算されたモアレ縞リファレンス強度を光電変換素子の検出する複数のモアレ縞のうち所定のモアレ縞強度から減算して、反射光強度データを算出し、当該算出された反射光強度データに基づいて汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出することにより、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を同時に検出し、検出処理効率を向上させることのできる表面検査方法を提供することを目的としている。
【００２８】
請求項４記載の発明は、基準モアレ縞リファレンス強度を、被検物の検査前に、光源から所定の光量の光を出射させた状態で測定して保存し、被検物の検査時に、光源の光量を、当該基準モアレ縞リファレンス強度測定時の光量に設定することにより、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を同時に検出するとともに、欠陥の検出精度を向上させることのできる表面検査方法を提供することを目的としている。
【００２９】
請求項５記載の発明は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を形状算出手段で算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を第１の欠陥検出手段で検出し、被検物面上の格子パターンの影の形成されていない部分の反射光強度を反射光強度測定用光電変換素子で測定して、当該反射光強度測定用光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２の欠陥検出手段で検出することにより、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単な構成で同時に検出し、安価に検出処理効率を向上させることのできる表面検査装置を提供することを目的としている。
【００３０】
請求項６記載の発明は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を検出し、反射光強度測定用光電変換素子で被検物面上の格子パターンの影の形成されていない部分の反射光強度を測定して、当該反射光強度測定用光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出することにより、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単かつ同時に検出し、安価に検出処理効率を向上させることのできる表面検査方法を提供することを目的としている。
【００３１】
請求項７記載の発明は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、格子パターンを光電変換素子の測定点部分と当該測定点以外の部分とに移動させる移動手段で、格子パターンを測定点部分に位置させた状態で、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を形状算出手段で算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を第１の欠陥検出手段で検出し、移動手段で格子パターンを測定点以外の部分に移動させた状態で、光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２の欠陥検出手段で検出することにより、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単な構成で同時に検出し、安価に検出処理効率を向上させることのできる表面検査装置を提供することを目的としている。
【００３２】
請求項８記載の発明は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、格子パターンを光電変換素子の測定点部分と当該測定点以外の部分とに移動可能とし、当該格子パターンが当該測定点部分に位置する状態で、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を検出し、格子パターンが測定点以外の部分に位置する状態で、光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出することにより、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単かつ同時に検出し、安価に検出処理効率を向上させることのできる表面検査方法を提供することを目的としている。
【００３３】
請求項９記載の発明は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、格子パターンが、パターン形成状態と透過状態とに変化する液晶格子パターンであり、当該液晶格子パターンがパターン形成状態のときに、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を形状算出手段で算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を第１の欠陥検出手段で検出し、液晶格子パターンが透過状態のときに、光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２の欠陥検出手段で検出することにより、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥をより一層簡単な構成で同時に検出し、より一層安価に検出処理効率を向上させることのできる表面検査装置を提供することを目的としている。
【００３４】
請求項１０記載の発明は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、格子パターンを、光の透過部と非透過部を有し、当該非透過部が所定波長の光のみを吸収する波長選択型格子パターンとして、光源からの光を当該波長選択型格子パターンの当該非透過部で吸収される波長の光として出射した状態のときに、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を形状算出手段で算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を第１の欠陥検出手段で検出し、光源からの光を波長選択型格子パターンの非透過部を透過する波長の光として出射した状態のときに、光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２の欠陥検出手段で検出することにより、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単な構成で同時に検出し、安価に検出処理効率を向上させることのできる表面検査装置を提供することを目的としている。
【００３５】
請求項１１記載の発明は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、格子パターンを、光の透過部と非透過部を有し、当該非透過部が所定波長の光のみを吸収する波長選択型格子パターンとして、光源からの光を当該波長選択型格子パターンの当該非透過部で吸収される波長の光として出射した状態のときに、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を検出し、光源からの光を波長選択型格子パターンの非透過部を透過する波長の光として出射した状態のときに、光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出することにより、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単な構成で同時に検出し、安価に検出処理効率を向上させることのできる表面検査方法を提供することを目的としている。
【００３６】
請求項１２記載の発明は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、格子パターンを、光の透過部と非透過部を有し、当該非透過部が所定波長の光のみを吸収する波長選択型格子パターンとして、光電変換素子に入射される光の波長を格子パターンの非透過部を透過する光の波長と当該非透過部で吸収される光の波長とに切り換える波長切換手段が、光電変換手段に入射される光の波長を格子パターンの非透過部で吸収される光の波長としている状態のときに、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を形状算出手段で算出し、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を第１の欠陥検出手段で検出し、波長切換手段が、光電変換手段に入射される光の波長を格子パターンの非透過部を透過する光の波長としている状態のときに、光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２の欠陥検出手段で検出することにより、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥をより一層簡単な構成で同時に検出し、より一層安価に検出処理効率を向上させることのできる表面検査装置を提供することを目的としている。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の表面検査装置は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査装置において、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出手段と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出手段と、予め用意されている基準モアレ縞リファレンス強度に基づいて前記形状算出手段の算出した形状データをモアレ縞リファレンス強度に換算するモアレ縞リファレンス強度演算手段と、当該換算されたモアレ縞リファレンス強度を前記光電変換素子の検出する複数のモアレ縞のうち所定のモアレ縞強度から減算して、反射光強度データを算出する反射光強度演算手段と、当該算出された反射光強度データに基づいて汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出手段と、を備えることにより、上記目的を達成している。
【００３８】
上記構成によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を形状算出手段で算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を第１の欠陥検出手段で検出し、モアレ縞リファレンス強度演算手段で、予め用意されている基準モアレ縞リファレンス強度に基づいて形状算出手段の算出した形状データをモアレ縞リファレンス強度に換算し、当該換算されたモアレ縞リファレンス強度を、反射光強度演算手段で、光電変換素子の検出する複数のモアレ縞のうち所定のモアレ縞強度から減算して、反射光強度データを算出し、当該算出された反射光強度データに基づいて汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２の欠陥検出手段で検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を同時に検出することができ、検出処理効率を向上させることができる。
【００３９】
この場合、例えば、請求項２に記載するように、前記表面検査装置は、前記基準モアレ縞リファレンス強度が、前記被検物の検査前に、前記光源から所定の光量の光を出射させた状態で測定して保存されており、前記被検物の検査時に、前記光源の光量を、当該基準モアレ縞リファレンス強度測定時の光量に設定する光量調整手段を備えているものであってもよい。
【００４０】
上記構成によれば、基準モアレ縞リファレンス強度を、被検物の検査前に、光源から所定の光量の光を出射させた状態で測定して保存し、被検物の検査時に、光源の光量を、当該基準モアレ縞リファレンス強度測定時の光量に光量調整手段で設定しているので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を同時に検出することができるとともに、欠陥の検出精度を向上させることができる。
【００４１】
請求項３記載の発明の表面検査方法は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査方法において、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出処理と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出処理と、予め用意されている基準モアレ縞リファレンス強度に基づいて前記形状算出処理で算出された形状データをモアレ縞リファレンス強度に換算するモアレ縞リファレンス強度演算処理と、当該換算されたモアレ縞リファレンス強度を前記光電変換素子の検出する複数のモアレ縞のうち所定のモアレ縞強度から減算して、反射光強度データを算出する反射光強度演算処理と、当該算出された反射光強度データに基づいて汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出処理と、を行うことにより、上記目的を達成している。
【００４２】
上記構成によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を検出し、予め用意されている基準モアレ縞リファレンス強度に基づいて形状算出処理で算出された形状データをモアレ縞リファレンス強度に換算し、当該換算されたモアレ縞リファレンス強度を光電変換素子の検出する複数のモアレ縞のうち所定のモアレ縞強度から減算して、反射光強度データを算出し、当該算出された反射光強度データに基づいて汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を同時に検出することができ、検出処理効率を向上させることができる。
【００４３】
この場合、例えば、請求項４に記載するように、前記表面検査装置は、前記基準モアレ縞リファレンス強度が、前記被検物の検査前に、前記光源から所定の光量の光を出射させた状態で測定して保存されており、前記被検物の検査時に、前記光源の光量を、当該基準モアレ縞リファレンス強度測定時の光量に設定するものであってもよい。
【００４４】
上記構成によれば、基準モアレ縞リファレンス強度を、被検物の検査前に、光源から所定の光量の光を出射させた状態で測定して保存し、被検物の検査時に、光源の光量を、当該基準モアレ縞リファレンス強度測定時の光量に設定しているので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を同時に検出することができるとともに、欠陥の検出精度を向上させることができる。
【００４５】
請求項５記載の発明の表面検査装置は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査装置において、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出手段と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出手段と、前記被検物面上の格子パターンの影の形成されていない部分の反射光強度を測定する反射光強度測定用光電変換素子と、前記反射光強度測定用光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて前記被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出手段と、を備えていることにより、上記目的を達成している。
【００４６】
上記構成によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を形状算出手段で算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を第１の欠陥検出手段で検出し、被検物面上の格子パターンの影の形成されていない部分の反射光強度を反射光強度測定用光電変換素子で測定して、当該反射光強度測定用光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２の欠陥検出手段で検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単な構成で同時に検出することができ、安価に検出処理効率を向上させることができる。
【００４７】
請求項６記載の発明の表面検査方法は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査方法において、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出処理と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出処理と、反射光強度測定用光電変換素子で前記被検物面上の格子パターンの影の形成されていない部分の反射光強度を測定して、当該反射光強度測定用光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて前記被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出処理と、を行うことにより、上記目的を達成している。
【００４８】
上記構成によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を検出し、反射光強度測定用光電変換素子で被検物面上の格子パターンの影の形成されていない部分の反射光強度を測定して、当該反射光強度測定用光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単かつ同時に検出することができ、安価に検出処理効率を向上させることができる。
【００４９】
請求項７記載の発明の表面検査装置は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査装置において、前記格子パターンを前記光電変換素子の測定点部分と当該測定点以外の部分とに移動させる移動手段と、当該移動手段で前記格子パターンを前記測定点部分に位置させた状態で、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出手段と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出手段と、前記移動手段で前記格子パターンを前記測定点以外の部分に移動させた状態で、前記光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて前記被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出手段と、を備えていることにより、上記目的を達成している。
【００５０】
上記構成によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、格子パターンを光電変換素子の測定点部分と当該測定点以外の部分とに移動させる移動手段で、格子パターンを測定点部分に位置させた状態で、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を形状算出手段で算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を第１の欠陥検出手段で検出し、移動手段で格子パターンを測定点以外の部分に移動させた状態で、光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２の欠陥検出手段で検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単な構成で同時に検出することができ、安価に検出処理効率を向上させることができる。
【００５１】
請求項８記載の発明の表面検査方法は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査方法において、前記格子パターンを前記光電変換素子の測定点部分と当該測定点以外の部分とに移動可能とし、当該格子パターンが当該測定点部分に位置する状態で、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出処理と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出処理と、前記格子パターンが前記測定点以外の部分に位置する状態で、前記光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて前記被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出処理と、を備えることにより、上記目的を達成している。
【００５２】
上記構成によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、格子パターンを光電変換素子の測定点部分と当該測定点以外の部分とに移動可能とし、当該格子パターンが当該測定点部分に位置する状態で、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を検出し、格子パターンが測定点以外の部分に位置する状態で、光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単かつ同時に検出することができ、安価に検出処理効率を向上させることができる。
【００５３】
請求項９記載の発明の表面検査装置は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査装置において、前記格子パターンが、パターン形成状態と透過状態とに変化する液晶格子パターンであり、当該液晶格子パターンがパターン形成状態のときに、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出手段と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出手段と、前記液晶格子パターンが透過状態のときに、前記光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて前記被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出手段と、を備えることにより、上記目的を達成している。
【００５４】
上記構成によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、格子パターンが、パターン形成状態と透過状態とに変化する液晶格子パターンであり、当該液晶格子パターンがパターン形成状態のときに、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を形状算出手段で算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を第１の欠陥検出手段で検出し、液晶格子パターンが透過状態のときに、光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２の欠陥検出手段で検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥をより一層簡単な構成で同時に検出することができ、より一層安価に検出処理効率を向上させることができる。
【００５５】
請求項１０記載の発明の表面検査装置は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査装置において、前記格子パターンが、光の透過部と非透過部を有し、当該非透過部が所定波長の光のみを吸収する波長選択型格子パターンであり、前記光源からの光を当該波長選択型格子パターンの当該非透過部で吸収される波長の光として出射した状態のときに、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出手段と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出手段と、前記光源からの光を前記波長選択型格子パターンの前記非透過部を透過する波長の光として出射した状態のときに、前記光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて前記被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出手段と、を備えることにより、上記目的を達成している。
【００５６】
上記構成によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、格子パターンを、光の透過部と非透過部を有し、当該非透過部が所定波長の光のみを吸収する波長選択型格子パターンとして、光源からの光を当該波長選択型格子パターンの当該非透過部で吸収される波長の光として出射した状態のときに、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を形状算出手段で算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を第１の欠陥検出手段で検出し、光源からの光を波長選択型格子パターンの非透過部を透過する波長の光として出射した状態のときに、光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２の欠陥検出手段で検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単な構成で同時に検出することができ、安価に検出処理効率を向上させることができる。
【００５７】
請求項１１記載の発明の表面検査方法は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査方法において、前記格子パターンが、光の透過部と非透過部を有し、当該非透過部が所定波長の光のみを吸収する波長選択型格子パターンであり、前記光源からの光を当該波長選択型格子パターンの当該非透過部で吸収される波長の光として出射した状態のときに、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出処理と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出処理と、前記光源からの光を前記波長選択型格子パターンの前記非透過部を透過する波長の光として出射した状態のときに、前記光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて前記被検物の表面の汚れ、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出処理と、を行うことにより、上記目的を達成している。
【００５８】
上記構成によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、格子パターンを、光の透過部と非透過部を有し、当該非透過部が所定波長の光のみを吸収する波長選択型格子パターンとして、光源からの光を当該波長選択型格子パターンの当該非透過部で吸収される波長の光として出射した状態のときに、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を検出し、光源からの光を波長選択型格子パターンの非透過部を透過する波長の光として出射した状態のときに、光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単な構成で同時に検出することができ、安価に検出処理効率を向上させることができる。
【００５９】
請求項１２記載の発明の表面検査装置は、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して前記被検物の表面形状を測定する表面検査装置において、前記格子パターンが、光の透過部と非透過部を有し、当該非透過部が所定波長の光のみを吸収する波長選択型格子パターンであり、前記光電変換素子に入射される光の波長を前記格子パターンの非透過部を透過する光の波長と当該非透過部で吸収される光の波長とに切り換える波長切換手段と、前記波長切換手段が、前記光電変換手段に入射される光の波長を前記格子パターンの非透過部で吸収される光の波長としている状態のときに、前記光電変換素子の検出するモアレ縞強度から前記被検物の表面形状を算出する形状算出手段と、当該算出結果に基づいて前記被検物の表面の凹凸欠陥を検出する第１の欠陥検出手段と、前記波長切換手段が、前記光電変換手段に入射される光の波長を前記格子パターンの非透過部を透過する光の波長としている状態のときに、前記光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて前記被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する第２の欠陥検出手段と、を備えることにより、上記目的を達成している。
【００６０】
上記構成によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、格子パターンを、光の透過部と非透過部を有し、当該非透過部が所定波長の光のみを吸収する波長選択型格子パターンとして、光電変換素子に入射される光の波長を格子パターンの非透過部を透過する光の波長と当該非透過部で吸収される光の波長とに切り換える波長切換手段が、光電変換手段に入射される光の波長を格子パターンの非透過部で吸収される光の波長としている状態のときに、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を形状算出手段で算出し、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を第１の欠陥検出手段で検出し、波長切換手段が、光電変換手段に入射される光の波長を格子パターンの非透過部を透過する光の波長としている状態のときに、光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２の欠陥検出手段で検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥をより一層簡単な構成で同時に検出することができ、より一層安価に検出処理効率を向上させることができる。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００６２】
図１〜図９は、本発明の表面検査装置及び表面検査方法の第１の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、請求項１から請求項４に対応するものである。
【００６３】
図１は、本発明の表面検査装置及び表面検査方法の第１の実施の形態を適用した表面検査装置１の概略構成図であり、図１において、表面検査装置１は、検査光学機構部１０と検査処理部２０を備えている。
【００６４】
検査光学機構部１０は、検査対象の感光体ドラム等の円筒状被検物３０に検査光を照射する光源１１、格子パターン１２、受光レンズ１３、光電変換素子部１４、光量測定部１５及び光量調整部１６等を備えており、検査処理部２０は、形状演算部２１、第１欠陥検出部２２、反射光強度演算部２３及び第２欠陥検出部２４等を備えている。
【００６５】
検査光学機構部１０は、検査対象の感光体ドラム等の円筒状被検物３０に格子パターンの影を投影させる光源１１の出射する光量を光量測定部１５で測定し、当該光量測定部１５の測定結果に基づいて、光量調整部１６が光源１１の光量を調整する。これら光量測定部１５及び光量調整部１６は、全体として、光量調整手段として機能している。
【００６６】
検査光学部１０は、光源１１から出射した検査光で格子パターンの影を検査対象の円筒状被検物３０に投影し、円筒状被検物３０に投影された格子パターンの影を格子パターン１２及び受光レンズ１３を通して光電変換素子１４に入射する。
【００６７】
そして、格子パターン１２としては、上記図２１及び図２２の場合と同様に、段付格子パターンが用いられており、段付格子パターンである格子パターン１２は、その段差がΔ１／４となるように調整されている。
【００６８】
光電変換素子部１４は、ラインセンサ等の３つの光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃを備えており、この光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃで、π／４ずつ位相の異なるモアレ縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３（図３〜図５参照）を検出して、検査処理部２０の形状演算部２１に出力する。
【００６９】
検査処理部２０は、図２に示すように機能構成されており、光電変換素子部１４の各光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃの検出（測定）したモアレ縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３が形状演算部２１に入力される。形状演算部（形状算出手段）２１は、各光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃから入力されるモアレ縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３から形状（位相φ）を算出し、算出結果を第１欠陥検出部２２及び反射高強度演算部２３に出力する。
【００７０】
第１欠陥検出部（第１の欠陥検出手段）２２は、形状演算部２１の算出した形状（位相φ）に基づいてうねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥の検出を行う。
【００７１】
反射光強度演算部（モアレ縞リファレンス強度演算手段、反射光強度演算手段）２３には、予めモアレ縞リファレンス強度ＩＲが保存されており、反射光強度演算部２３は、モアレ縞リファレンス強度ＩＲに基づいて形状演算部２１の算出した形状（位相φ）データをモアレ縞リファレンス強度ＩＲＷに換算する。反射光強度演算部２３は、さらに、このモアレ縞リファレンス強度ＩＲＷをモアレ縞強度Ｉ１から減算（モアレ縞強度Ｉ１−モアレ縞リファレンス強度ＩＲＷ）して、反射光強度データを算出し、算出した反射光強度データを第２欠陥検出部２４に出力する。
【００７２】
第２欠陥検出部（第２の欠陥検出手段）２４は、反射光強度演算部２３から入力される反射光強度データに基づいて汚れ、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出する。
【００７３】
次に、本実施の形態の作用を説明する。本実施の形態の表面検査装置１は、凹凸差を伴う欠陥とともに凹凸差を伴わないが色合いの異なる欠陥を１回の撮像で行う。
【００７４】
すなわち、表面検査装置１は、位相シフトモアレ式の検査光学機構部１０で検査対象の円筒状被検物３０に光源１１により格子パターンを投影して、その格子パターンの影をπ／４の段差を有する格子パターン１２及び受光レンズ１３を通して光電変換素子部１４の３つの光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃに入射し、円筒状被検物３０のモアレ縞を撮像する。
【００７５】
各光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃは、例えば、図３〜図５に示すように、それぞれπ／４ずつ位相の異なるモアレ縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を検出して、検査処理部２０の形状演算部２１に出力する。
【００７６】
形状演算部２１は、上記位相シフト法の演算式（５）を用いて、これらのモアレ縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３から、例えば、図６に示すような形状データ（位相φ）を算出し、算出した形状データ（位相φ）を第１欠陥検出部２２及び反射高強度演算部２３に出力する。
【００７７】
第１欠陥検出部２２は、この形状データ（位相φ）に基づいて、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥を検出する。
【００７８】
そして、反射高強度演算部２３は、予め保存されているモアレ縞リファレンス強度ＩＲに基づいて形状演算部２１の算出した形状（位相φ）データをモアレ縞リファレンス強度ＩＲＷに換算し、このモアレ縞リファレンス強度ＩＲＷをモアレ縞強度Ｉ１から減算（モアレ縞強度Ｉ１−モアレ縞リファレンス強度ＩＲＷ）して、反射光強度データを算出する。
【００７９】
すなわち、表面検査装置１で円筒状被検物３０の検査を行うのに先立って、色ムラや汚れのない正常なワークを用い、ワークの位置を動かす等の動作を行ってモアレ縞の位相φを変化させて、例えば、図７に示すようなモアレ縞の強度を測定し、基準のモアレ縞リファレンス（基準モアレ縞リファレンス）ＩＲとして内部メモリに保存する。
【００８０】
すなわち、このモアレ縞リファレンスＩＲは、上記（１）式に示したように、その形状がＣＯＳ  カーブになっており、周期は光学的なパラメータから算出することができるが、バイアスと振幅に関しては計算では算出できないため、正常なワークを利用して求めている。
【００８１】
したがって、光源１１の光量は、モアレ縞リファレンスＩＲを作成したときと、円筒状被検物３０を検査するときで同じにしておく必要がある。
【００８２】
そこで、本実施の形態の表面検査装置１は、光量測定１５で光源１１の光量を測定し、その値に応じて光量調整部１６を用いて、検査時の光源１１の光量をモアレ縞リファレンスＩＲの作成時と同じ値に保っている。
【００８３】
そして、反射高強度演算部２３は、形状演算部２１の算出した形状データ（位相φ）（図６参照）を、上記予め保存されているモアレ縞リファレンスＩＲ（図７参照）を用いることにより、その位相に対応したモアレ縞強度に換算し、図８に示すようなモアレ縞リファレンス強度ＩＲＷを求める。
【００８４】
ところが、形状データ（位相φ）には、上記位相シフト法の演算式（５）の説明で述べたように、汚れや色ムラによる反射光強度の違いが除去されており、その位相に応じた図８のモアレ縞リファレンス強度ＩＲＷは、円筒状被検物３０の表面形状のみに対応したモアレ縞強度分布を示していることになる。一方、図３のモアレ縞強度Ｉ１には、円筒状被検物３０の表面形状に対応したモアレ縞強度に汚れや色ムラによる反射光強度変化が含まれている。したがって、図３のモアレ縞強度Ｉ１から図７のモアレ縞リファレンス強度ＩＲＷを差し引くことにより、ワークの表面の汚れや色ムラによる反射光強度変化のみを抽出することができる。
【００８５】
そこで、反射高強度演算部２３は、上記求めたモアレ縞リファレンス強度ＩＲＷをモアレ縞強度Ｉ１から減算（モアレ縞強度Ｉ１−モアレ縞リファレンス強度ＩＲＷ）して、例えば、図９に示すような反射光強度データを算出し、算出した反射光強度データを第２欠陥検出部２４に出力する。
【００８６】
第２欠陥検出部２４は、この反射光強度データから汚れ、傷、色ムラ等の凹凸差を伴わないが色合いが異なる欠陥を検出する。
【００８７】
このように、本実施の形態の表面検査装置１は、光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃの検出するモアレ縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３から円筒状被検物３０の表面形状（形状データ）を形状演算部２１で算出して、当該算出結果に基づいて円筒状被検物３０の表面の凹凸欠陥を第１欠陥検出部２２で検出し、反射光強度演算部２３で、予め用意されている基準のモアレ縞リファレンス強度ＩＲに基づいて形状演算部２１の算出した形状データをモアレ縞リファレンス強度ＩＲＷに換算し、当該換算したモアレ縞リファレンス強度ＩＲＷを、光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃの検出する複数のモアレ縞のうちモアレ縞強度Ｉ１から減算して、反射光強度データを算出し、当該算出された反射光強度データに基づいて汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２欠陥検出部２４で検出している。
【００８８】
したがって、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、傷、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を同時に検出することができ、検出処理効率を向上させることができる。
【００８９】
また、本実施の形態の表面検査装置１は、基準のモアレ縞リファレンス強度ＩＲを、円筒状被検物３０の検査前に、光源１１から所定の光量の光を出射させた状態で測定して保存し、円筒状被検物３０の検査時に、光源１１の光量を、光量測定部１５の測定結果に基づいて、光量調整部１６が、当該基準モアレ縞リファレンス強度ＩＲの測定時の光量に設定している。
【００９０】
したがって、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を同時に検出することができるとともに、欠陥の検出精度を向上させることができる。
【００９１】
図１０は、本発明の表面検査装置及び表面検査方法の第２の実施の形態を適用した表面検査装置４０の概略構成図であり、本実施の形態は、請求項５及び請求項６に対応するものである。
【００９２】
なお、本実施の形態は、上記第１の実施の形態の表面検査装置１と同様の表面検査装置に適用したものであり、上記第１の実施の形態の表面検査装置１と同様の構成部分には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００９３】
本実施の形態の表面検査装置４０は、汚れ、色むら等の凹凸差を伴わない欠陥をモアレ縞の形成されていない部分での反射光強度に基づいて検出する。
【００９４】
すなわち、表面検査装置４０は、検査光学部４１と検査処理部４２を備えており、その検査光学部４１に、上記第１の実施の形態の検査光学部１０と同様の光源１１、格子パターン１２及び受光レンズ１３等を備えているとともに、光電変換素子部４３を備えており、その検査処理部４２に、上記第１の実施の形態の検査処理部２０と同様の形状演算部２１と第１欠陥検出部２２を備えているとともに、第２欠陥検出部４４等を備えている。
【００９５】
光電変換素子部４３は、上記第１の実施の形態の光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃからなる光電変換素子部１４と光電変換素子Ｄを備えており、光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃは、格子パターン１２を通して円筒状被検物３０を測定するが、光電変換素子（反射光強度測定用光電変換素子）Ｄは、格子パターン１２を通さずに円筒状被検物３０を測定できる位置に配置されている。この格子変換素子部４２としては、上記第１の実施の形態の光電変換素子部１４としてエリアカメラを用いていると、物理的に光電変換素子を追加することなく、データを読み出す列を１列増やすことで、光電変換素子部１４を、光電変換素子Ｄを備えた光電変換素子部４３とすることができる。
【００９６】
光電変換素子部４３の光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃは、円筒状被検物３０が１回転する間に位相の異なるモアレ縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を測定し、測定したモアレ縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を形状演算部２１に出力する。光電変換素子部４３の光電変換素子Ｄは、円筒状被検物３０が１回転する間に光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃがモアレ縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を測定するのと同時に、円筒状被検物３０の反射光強度を測定し、測定した反射光強度を検査処理部４２の第２欠陥検出部４４に出力する。
【００９７】
形状演算部２１は、上記第１の実施の形態と同様に、光電変化素子部４２の各光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃから入力されるモアレ縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３から形状（位相φ）を算出し、算出結果を検査処理部４２の第１欠陥検出部２２に出力する。
【００９８】
第１欠陥検出部２２は、形状演算部２１の算出した形状（位相φ）に基づいてうねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥の検出を行う。
【００９９】
第２欠陥検出部４４は、光電変換素子Ｄから入力される反射光強度に基づいて汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を検出する。
【０１００】
また、キズ、異物等の凹凸差を伴い、かつ、色合いも異なるような欠陥については、第１欠陥検出部２２と第２欠陥検出部４４の両方で検出する。
【０１０１】
このように、本実施の形態の表面検査装置４０は、光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃの検出するモアレ縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３から円筒状被検物３０の表面形状を形状演算部２１で算出して、当該算出結果に基づいて円筒状被検物３０の表面の凹凸欠陥を第１欠陥検出部２２で検出し、円筒状被検物３０の面上の格子パターンの影の形成されていない部分の反射光強度を反射光強度測定用光電変換素子である光電変換素子Ｄで測定して、当該光電変換素子Ｄの測定する反射光強度に基づいて円筒状被検物３０の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２欠陥検出部４４で検出している。
【０１０２】
したがって、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単な構成で同時に検出することができ、安価に検出処理効率を向上させることができる。
【０１０３】
なお、本実施の形態の場合、図１１に示すような表面検査装置５０を用いてもよい。すなわち、表面検査装置５０は、検査光学部５１と検査処理部５２を備えており、検査光学部５１は、上記同様の光源１１と受光レンズ１３を備えているとともに、光電変換素子部５３と格子パターン５４を備え、検査処理部５２は、上記同様の第２欠陥検出部４４を備えているとともに、形状演算部５５と第１欠陥検出部５６を備えている。
【０１０４】
検査光学部５１の光電変換素子部５３は、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥の検出用の光電変換素子Ａと、汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥の検出用の光電変換素子（反射光強度測定用光電変換素子）Ｄと、の２つの光電変換素子を備えており、格子パターン５３は、段差を有しない格子パターンが用いられている。光電変換素子部５３は、円筒状被検物３０が１回転する間に、光電変換素子Ａが、モアレ縞強度を測定して、測定したモアレ縞強度を形状演算部５５に出力すると同時に、光電変換素子Ｄが、円筒状被検物３０の反射光強度を測定して、測定した反射光強度を検査処理部５２の第２欠陥検出部４４に出力する。
【０１０５】
第２欠陥検出部４４は、上記同様に、光電変換素子Ｄから入力される反射光強度に基づいて汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を検出する。
【０１０６】
形状演算部（形状算出手段）５５は、１つの光電変換素子Ａで測定されたモアレ縞強度から形状（位相φ）を算出し、算出結果を第１欠陥検出部５６に出力する。
【０１０７】
第１欠陥検出部（第１の欠陥犬種手段）５６は、形状演算部５５の算出した形状（位相φ）に基づいてうねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥の検出を行う。
【０１０８】
そして、図１０の表面検査装置４０ではモアレ縞強度を３つの光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃで測定して、位相シフト法を適用することによりサブミクロンレベルの形状測定を行うことができるのに対して、この表面検査装置５０では、モアレ縞強度を１つの光電変換素子Ａで測定しているため、１０ミクロンレベルの形状測定を行うことができる。
【０１０９】
したがって、欠陥検査で要求される仕様のレベルが１０ミクロンレベルで十分な場合は、本実施の形態の表面検査装置５０を用いて、モアレ縞強度測定用の１つの光電変換素子Ａを備えた光電変換素子部５３の光電変換素子Ａでモアレ縞強度を測定し、そのデータから第１欠陥検出部５６を用いてうねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥を検出する。
【０１１０】
そして、同時に円筒状被検物３０の反射光強度を光電変換素子部５３の光電変換素子Ｄにより測定し、第２の欠陥検出手段を用いて、汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を検出する。
【０１１１】
また、上記同様に、キズ、異物等の凹凸差を伴い、かつ、色合いも異なるような欠陥については、第１欠陥検出部５と第２欠陥検出部４４の両方で検出する。このようにすると、表面検査装置５０を簡単な構成で安価なものとすることができる。
【０１１２】
図１２は、本実施の形態の表面検査装置及び表面検査方法の第３の実施の形態を適用した表面検査装置６０の概略構成図であり、本実施の形態は、請求項７から請求項９に対応するものである。
【０１１３】
なお、本実施の形態は、上記第２の実施の形態の表面検査装置４０と同様の表面検査装置に適用したものであり、上記第２の実施の形態の表面検査装置４０と同様の構成部分には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１１４】
本実施の形態の表面検査装置６０は、汚れ、色むら等の凹凸差を伴わない欠陥をモアレ縞の形成されていない部分での反射光強度に基づいて検出する。
【０１１５】
すなわち、表面検査装置６０は、検査光学部６１と検査処理部６２を備えており、その検査光学部６１に、上記第２の実施の形態の検査光学部４０と同様の光源１１、格子パターン１２及び受光レンズ１３等を備えているとともに、光電変換素子部６３及び格子パターン移動部６４を備えており、その検査処理部６２に、上記第２の実施の形態の検査処理部４２と同様の形状演算部２１、第１欠陥検出部２２及び第２欠陥検出部４４等を備えている。
【０１１６】
検査光学部６１の光電変換素子部６３は、上記第２の実施の形態の光電変換素子部４３の光電変換素子部１４と同様の光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃを備えており、各光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃは、検査処理部６２の形状演算部２１に接続されているとともに、その光電変換素子Ｂが、検査処理部６２の第２欠陥検出部４４に接続されている。
【０１１７】
検査光学部６１の格子パターン１２は、図示しない保持機構により図１２に両矢印で示す円筒状被検物３０の軸方向と直交する方向に移動可能に保持されており、格子パターン１２には、格子パターン移動部６４が連結されている。これら保持機構と格子パターンに胴部６４は、全体として、移動手段として機能している。
【０１１８】
格子パターン移動部６４は、格子パターン１２が光電変換素子部６３の全ての光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃに対してそのモアレ縞の観察位置となるモアレ縞測定位置と、格子パターン１２光電変換素子部６３の光電変換素子Ｂに対してそのモアレ縞測定位置から待避して反射光強度の観察位置となる反射光強度測定位置と、に格子パターン１２を移動させる。
【０１１９】
したがって、本実施の形態の表面検査装置６０は、まず、格子パターン移動部６４により格子パターン１２をモアレ縞測定位置に位置させた状態で、円筒状被検物３０を１回転させ、円筒状被検物３０が１回転する間に、光電変換素子部１４の光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃで位相の異なるモアレ縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を測定して、検査処理部６２の形状演算部２１に出力する。形状演算部２１は、各光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃの測定した位相の異なるモアレ縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３から形状（位相φ）を算出し、算出結果を検査処理部６２の第１欠陥検出部２２に出力する。第１欠陥検出部２２は、形状演算部２１の算出した形状（位相φ）に基づいてうねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥の検出を行う。
【０１２０】
次に、格子パターン移動部６４により格子パターン１２を反射光強度測定位置に移動させ、この状態で、円筒状被検物３０を１回転させて、円筒状被検物３０が１回転する間に、光電変換素子部１４の光電変換素子Ｂで反射光強度を測定して、検査処理部６２の第２欠陥部４４に出力する。第２欠陥検出部４４は、光電変換素子Ｂから入力される反射光強度に基づいて汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を検出する。
【０１２１】
また、キズ、異物等の凹凸差を伴い、かつ、色合いも異なるような欠陥については、第１欠陥検出部２２と第２欠陥検出部４４の両方で検出する。
【０１２２】
このように、本実施の形態の表面検査装置６０は、格子パターン１２を光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃの測定点部分であるモアレ縞測定位置と当該モアレ縞測定位置以外の部分である反射光強度測定位置とに移動させる格子パターン移動部６４で、格子パターン１２をモアレ縞測定位置に位置させた状態で、光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃの検出するモアレ縞強度から円筒状被検物３０の表面形状を形状演算部２１で算出して、当該算出結果に基づいて円筒状被検物３０の表面の凹凸欠陥を第１欠陥検出部２２で検出し、格子パターン移動部６４で格子パターン１２を反射光強度測定位置に移動させた状態で、光電変換素子Ｂの測定する反射光強度に基づいて円筒状被検物３０の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２欠陥検出部４４で検出している。
【０１２３】
したがって、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単な構成で同時に検出することができ、安価に検出処理効率を向上させることができる。
【０１２４】
なお、本実施の形態の場合、格子パターン１２を格子パターン移動部６４で移動させているが、格子パターン１２をパターン形成状態と透過状態とに変化する格子パターン、例えば、液晶格子パターンを用いてもよい。この場合、液晶格子パターンがパターン形成状態のときに、光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃの検出するモアレ縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３から円筒状被検物３０の表面形状を形状演算部２１で算出して、当該算出結果に基づいて円筒状被検物３０の表面の凹凸欠陥を第１欠陥検出部２２で検出し、液晶格子パターンが透過状態のときに、光電変換素子Ｂの測定する反射光強度に基づいて円筒状被検物３０の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２欠陥検出部４４で検出する。
【０１２５】
このようにすると、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥をより一層簡単な構成で同時に検出することができ、より一層安価に検出処理効率を向上させることができる。
【０１２６】
図１３〜図１７は、本発明の表面検査装置及び表面検査方法の第４の実施の形態を示す図である。
【０１２７】
なお、本実施の形態は、上記第３の実施の形態の表面検査装置６０と同様の表面検査装置に適用したものであり、上記第３の実施の形態の表面検査装置６０と同様の構成部分には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１２８】
図１３は、本発明の表面検査装置及び表面検査方法の第４の実施の形態を適用した表面検査装置７０の概略構成図であり、本実施の形態は、請求項１０から請求項１２に対応するものである。
【０１２９】
本実施の形態の表面検査装置７０は、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色むら等の凹凸差を伴わない欠陥を、波長選択性を有する格子パターンとフィルタの組み合わせを利用して検出する。
【０１３０】
すなわち、表面検査装置７０は、検査光学部７１と検査処理部７２を備えており、その検査光学部７１に、上記第３の実施の形態の検査光学部６１と同様の光源１１、受光レンズ１３及び光電変換素子部６３等を備えているとともに、格子パターン７３と切換可能なフィルタ７４ａ、７４ｂを備えており、その検査処理部７２に、上記第３の実施の形態の検査処理部６２と同様の形状演算部２１、第１欠陥検出部２２及び第２欠陥検出部４４等を備えている。
【０１３１】
検査光学部７１の光電変換素子部６３は、上記第３の実施の形態の場合と同様に、光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃを備えており、各光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃは、検査処理部７２の形状演算部２１に接続されているとともに、その光電変換素子Ｂが、検査処理部７２の第２欠陥検出部４４に接続されている。
【０１３２】
検査光学部７１の格子パターン７３は、図１４に示すように、透過部７３ａと非透過部７３ｂを有しており、非透過部７３ｂに、例えば、誘電体多層膜コーディング等により波長選択性を有するもの（波長選択型格子パターン）が用いられている。そして、この非透過部７３ｂは、その波長特性として、例えば、図７に示したモアレ縞リファレンス強度ＩＲの波長特性を有するものを用いる。
【０１３３】
検査光学部７１のフィルタ７４ａ、７４ｂは、光源１１から出射される白色光と円筒状被検物３０との間に配置され、図１３に両矢印で示すように、フィルタ７４ａとフィルタ７４ｂを切り換えることができる。
【０１３４】
フィルタ７４ａとしては、例えば、図１５に示すように、波長λが４００ｎｍ〜４５０ｎｍで大きな光透過率を示し、その後、急激に光透過率が低下するフィルタ、すなわち、格子パターン７３の非透過部７３ｂで吸収される波長の光を透過して、モアレ縞測定用として利用するものを用い、フィルタ７４ｂとしては、例えば、図１６に示すように、５５０ｎｍ程度から急激に光透過率が上昇して、その後大きな光透過率を示すフィルタ、すなわち、格子パターン７３の非透過部７３ｂを透過する波長の光を透過して反射光強度測定用として利用するものを用いる。
【０１３５】
そして、本実施の形態の表面検査装置７０は、まず、フィルタ７４ａを光源１１と円筒状被検物３０との間に位置させて、白色の光源１１からの光をフィルター７４ａを通して格子パターン７３に照射すると、フィルタ７４ａを透過した光は、格子パターン７３の非透過部７３ｂを透過する波長の光は含まれていないため、格子パターン７３は、通常の格子パターンとして機能する。この状態で円筒状被検物３０を１回転させ、光電変換素子部６３の全ての光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃにより位相の異なるモアレ縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を測定して、測定結果のモアレ縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を検査処理部７２の形状演算部２１に出力する。形状演算部２１は、各光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃの測定した位相の異なるモアレ縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３から形状（位相φ）を算出し、算出結果を第１欠陥検出部２２に出力する。第１欠陥検出部２２は、形状演算部２１の算出した形状（位相φ）に基づいてうねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥の検出を行う。  次に、フィルター７４ｂを、フィルター７４ａから切り換えて、光源１１と円筒状被検物３０との間に配置させる。このフィルター７４ｂを通して照射された光源１１からの光は、格子パターン７３の非透過部７３ｂも透過し、格子パターン７３が存在しない状態と同じになる。
【０１３６】
この状態で、円筒状被検物３０を１回転させ、光電変換素子部６３の光電変換素子Ｂにより円筒状被検物３０の反射光強度を測定して、検査処理部７２の第２欠陥部４４に出力する。第２欠陥検出部４４は、光電変換素子Ｂから入力される反射光強度に基づいて汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を検出する。
【０１３７】
また、キズ、異物等の凹凸差を伴い、かつ、色合いも異なるような欠陥については、第１欠陥検出部２２と第２欠陥検出部４４の両方で検出する。
【０１３８】
このように、本実施の形態の表面検査装置７０は、格子パターン７３を、光の透過部７３ａと非透過部７３ｂを有し、非透過部７３ｂが所定波長の光のみを吸収する波長選択型格子パターンとして、光源１１からの光を波長選択型格子パターンである格子パターン７３の非透過部７３ｂで吸収される波長の光として出射した状態のときに、光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃの検出するモアレ縞強度から円筒状被検物３０の表面形状を形状演算部２１で算出して、当該算出結果に基づいて円筒状被検物３０の表面の凹凸欠陥を第１欠陥検出部２２で検出し、光源１１からの光を波長選択型格子パターン７３の非透過部７３ｂを透過する波長の光として出射した状態のときに、光電変換素子Ｂの測定する反射光強度に基づいて円筒状被検物３０の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２欠陥検出部４４で検出している。
【０１３９】
したがって、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単な構成で同時に検出することができ、安価に検出処理効率を向上させることができる。
【０１４０】
なお、本実施の形態の場合、フィルタ７４ａ、７４ｂは、光源１１側に配置しているが、図１７に示すように、格子パターン７３と受光レンズ１３との間に配置してもよい。
【０１４１】
すなわち、光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃに入射される光の波長を格子パターン７３の非透過部７３ｂを透過する光の波長と非透過部７３ｂで吸収される光の波長とに切り換えるフィルタ７４ａとフィルタ７４ｂが、光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃに入射される光の波長を格子パターン７３の非透過部７３ｂで吸収される光の波長としている状態、すなわち、フィルタ７４ａが位置している状態のときに、光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃの検出するモアレ縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３から円筒状被検物３０の表面形状を形状演算部２１で算出し、当該算出結果に基づいて円筒状被検物３０の表面の凹凸欠陥を第１欠陥検出部２２で検出し、フィルタ７４ａとフィルタ７４ｂが、光電変換素子Ａ、Ｂ、Ｃに入射される光の波長を格子パターン７３の非透過部７３ｂを透過する光の波長としている状態、すなわち、フィルタ７４ｂが位置している状態のときに、光電変換素子Ｂの測定する反射光強度に基づいて円筒状被検物３０の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２欠陥検出部４４で検出している。
【０１４２】
このようにすると、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥をより一層簡単な構成で同時に検出することができ、より一層安価に検出処理効率を向上させることができる。
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１４３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の表面検査装置によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を形状算出手段で算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を第１の欠陥検出手段で検出し、モアレ縞リファレンス強度演算手段で、予め用意されている基準モアレ縞リファレンス強度に基づいて形状算出手段の算出した形状データをモアレ縞リファレンス強度に換算し、当該換算されたモアレ縞リファレンス強度を、反射光強度演算手段で、光電変換素子の検出する複数のモアレ縞のうち所定のモアレ縞強度から減算して、反射光強度データを算出し、当該算出された反射光強度データに基づいて汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２の欠陥検出手段で検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を同時に検出することができ、検出処理効率を向上させることができる。
【０１４４】
請求項２記載の発明の表面検査装置によれば、基準モアレ縞リファレンス強度を、被検物の検査前に、光源から所定の光量の光を出射させた状態で測定して保存し、被検物の検査時に、光源の光量を、当該基準モアレ縞リファレンス強度測定時の光量に光量調整手段で設定しているので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を同時に検出することができるとともに、欠陥の検出精度を向上させることができる。
【０１４５】
請求項３記載の発明の表面検査方法によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を検出し、予め用意されている基準モアレ縞リファレンス強度に基づいて形状算出処理で算出された形状データをモアレ縞リファレンス強度に換算し、当該換算されたモアレ縞リファレンス強度を光電変換素子の検出する複数のモアレ縞のうち所定のモアレ縞強度から減算して、反射光強度データを算出し、当該算出された反射光強度データに基づいて汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を同時に検出することができ、検出処理効率を向上させることができる。
【０１４６】
請求項４記載の発明の表面検査方法によれば、基準モアレ縞リファレンス強度を、被検物の検査前に、光源から所定の光量の光を出射させた状態で測定して保存し、被検物の検査時に、光源の光量を、当該基準モアレ縞リファレンス強度測定時の光量に設定しているので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を同時に検出することができるとともに、欠陥の検出精度を向上させることができる。
【０１４７】
請求項５記載の発明の表面検査装置によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を形状算出手段で算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を第１の欠陥検出手段で検出し、被検物面上の格子パターンの影の形成されていない部分の反射光強度を反射光強度測定用光電変換素子で測定して、当該反射光強度測定用光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２の欠陥検出手段で検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単な構成で同時に検出することができ、安価に検出処理効率を向上させることができる。
【０１４８】
請求項６記載の発明の表面検査方法によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を検出し、反射光強度測定用光電変換素子で被検物面上の格子パターンの影の形成されていない部分の反射光強度を測定して、当該反射光強度測定用光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単かつ同時に検出することができ、安価に検出処理効率を向上させることができる。
【０１４９】
請求項７記載の発明の表面検査装置によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、格子パターンを光電変換素子の測定点部分と当該測定点以外の部分とに移動させる移動手段で、格子パターンを測定点部分に位置させた状態で、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を形状算出手段で算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を第１の欠陥検出手段で検出し、移動手段で格子パターンを測定点以外の部分に移動させた状態で、光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２の欠陥検出手段で検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単な構成で同時に検出することができ、安価に検出処理効率を向上させることができる。
【０１５０】
請求項８記載の発明の表面検査方法によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、格子パターンを光電変換素子の測定点部分と当該測定点以外の部分とに移動可能とし、当該格子パターンが当該測定点部分に位置する状態で、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を検出し、格子パターンが測定点以外の部分に位置する状態で、光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単かつ同時に検出することができ、安価に検出処理効率を向上させることができる。
【０１５１】
請求項９記載の発明の表面検査装置によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、格子パターンが、パターン形成状態と透過状態とに変化する液晶格子パターンであり、当該液晶格子パターンがパターン形成状態のときに、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を形状算出手段で算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を第１の欠陥検出手段で検出し、液晶格子パターンが透過状態のときに、光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２の欠陥検出手段で検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥をより一層簡単な構成で同時に検出することができ、より一層安価に検出処理効率を向上させることができる。
【０１５２】
請求項１０記載の発明の表面検査装置によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、格子パターンを、光の透過部と非透過部を有し、当該非透過部が所定波長の光のみを吸収する波長選択型格子パターンとして、光源からの光を当該波長選択型格子パターンの当該非透過部で吸収される波長の光として出射した状態のときに、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を形状算出手段で算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を第１の欠陥検出手段で検出し、光源からの光を波長選択型格子パターンの非透過部を透過する波長の光として出射した状態のときに、光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２の欠陥検出手段で検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単な構成で同時に検出することができ、安価に検出処理効率を向上させることができる。
【０１５３】
請求項１１記載の発明の表面検査方法によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、格子パターンを、光の透過部と非透過部を有し、当該非透過部が所定波長の光のみを吸収する波長選択型格子パターンとして、光源からの光を当該波長選択型格子パターンの当該非透過部で吸収される波長の光として出射した状態のときに、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を算出して、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を検出し、光源からの光を波長選択型格子パターンの非透過部を透過する波長の光として出射した状態のときに、光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥を簡単な構成で同時に検出することができ、安価に検出処理効率を向上させることができる。
【０１５４】
請求項１２記載の発明の表面検査装置によれば、格子パターンの影を光源から出射された光で被検物面上に投影して、当該被検物面上の影を元の格子パターンまたは他の格子パターンを通して光電変換素子で受光し、当該格子パターンの影により発生する位相の異なる複数のモアレ縞を利用して被検物の表面形状を測定するに際して、格子パターンを、光の透過部と非透過部を有し、当該非透過部が所定波長の光のみを吸収する波長選択型格子パターンとして、光電変換素子に入射される光の波長を格子パターンの非透過部を透過する光の波長と当該非透過部で吸収される光の波長とに切り換える波長切換手段が、光電変換手段に入射される光の波長を格子パターンの非透過部で吸収される光の波長としている状態のときに、光電変換素子の検出するモアレ縞強度から被検物の表面形状を形状算出手段で算出し、当該算出結果に基づいて被検物の表面の凹凸欠陥を第１の欠陥検出手段で検出し、波長切換手段が、光電変換手段に入射される光の波長を格子パターンの非透過部を透過する光の波長としている状態のときに、光電変換素子の測定する反射光強度に基づいて被検物の表面の汚れ、傷、色むら等の凹凸差は伴わないが色合いの異なる欠陥を第２の欠陥検出手段で検出するので、うねり欠陥やへこみ欠陥等の凹凸差を伴う欠陥と汚れ、色ムラ等の凹凸差は伴わないが色合いが異なる欠陥をより一層簡単な構成で同時に検出することができ、より一層安価に検出処理効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表面検査装置及び表面検査方法の第１の実施の形態を適用した表面検査装置の概略構成図。
【図２】図１の検査処理部の機能構成図。
【図３】図１の光電変換素子Ａで検出するモアレ縞強度Ｉ１の一例を示す図。
【図４】図１の光電変換素子Ｂで検出するモアレ縞強度Ｉ２の一例を示す図。
【図５】図１の光電変換素子Ｃで検出するモアレ縞強度Ｉ３の一例を示す図。
【図６】図１の形状演算部が図３〜図５のモアレ縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３から演算する形状データの一例を示す図。
【図７】色ムラや汚れのない正常なワークを測定した際のモアレ縞リファレンスＩＲの一例を示す図。
【図８】図１の反射高強度演算部が形状演算部の算出した形状データを、図６のモアレ縞リファレンスＩＲを用いて換算したモアレ縞リファレンス強度ＩＲＷの一例を示す図。
【図９】図１の反射高強度演算部が図８のモアレ縞リファレンス強度ＩＲＷを図３のモアレ縞強度Ｉ１から減算して求めた反射光強度データの一例を示す図。
【図１０】本発明の表面検査装置及び表面検査方法の第２の実施の形態を適用した表面検査装置の概略構成図。
【図１１】本発明の表面検査装置及び表面検査方法の第２の実施の形態を適用した表面検査装置の他の例の概略構成図。
【図１２】本発明の表面検査装置及び表面検査方法の第３の実施の形態を適用した表面検査装置の概略構成図。
【図１３】本発明の表面検査装置及び表面検査方法の第４の実施の形態を適用した表面検査装置の概略構成図。
【図１４】図１３の格子パターンの拡大平面図。
【図１５】図１３のフィルタ７４ａの波長透過率特性を示す図。
【図１６】図１３のフィルタ７４ｂの波長透過率特性を示す図。
【図１７】本発明の表面検査装置及び表面検査方法の第４の実施の形態を適用した表面検査装置の他の例の概略構成図。
【図１８】モアレ法による３次元計測法の原理を説明する模式図。
【図１９】実体格子型のモアレ法を説明する模式図。
【図２０】位相シフト法の説明図。
【図２１】従来の表面形状測定装置の概略構成図。
【図２２】図２１の表面形状測定装置の測定原理の説明図。
【図２３】図２２の各光電変換素子と読取タイミングの関係を示す図。
【符号の説明】
１  表面検査装置
１０  検査光学機構部
１１  光源
１２  格子パターン
１３  受光レンズ
１４  光電変換素子部
１５  光量測定部
１６  光量調整部
２０  検査処理部
２１  形状演算部
２２  第１欠陥検出部
２３  反射光強度演算部
２４  第２欠陥検出部
３０  円筒状被検物
４０  表面検査装置
４１  検査光学部
４２  検査処理部
４３  光電変換素子部
４４  第２欠陥検出部
５０  表面検査装置
５１  検査光学部
５２  検査処理部
５３  光電変換素子部
５４  格子パターン
５５  形状演算部
５６  第１欠陥検出部
６０  表面検査装置
６１  検査光学部
６２  検査処理部
６３  光電変換素子部
６４  格子パターン移動部
７０  表面検査装置
７１  検査光学部
７２  検査処理部
７３  格子パターン
７４ａ、７４ｂ  フィルタ
【図１】
2004219312.tif 000003
【図２】
2004219312.tif 000004
【図３】
2004219312.tif 000005
【図４】
2004219312.tif 000006
【図５】
2004219312.tif 000007
【図６】
2004219312.tif 000008
【図７】
2004219312.tif 000009
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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