(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査対象物の表面を照明手段により照明し、前記表面からの反射光を撮像手段で撮像し、該撮像手段から出力される画像を画像処理装置で演算処理して前記表面の凹凸欠陥を検査する表面検査装置であって、前記照明手段として暗視野となる方向・角度から投射する暗視野用の光源と明視野となる方向・角度から投射する明視野用の光源であり、かつ異なる位置から投射する複数の光源を設け、前記撮像手段として1台のラインセンサカメラを設けるとともに、前記被検査対象物の移動中に、前記ラインセンサカメラが１ラインのスキャンを行うごとに、前記暗視野用の光源と前記明視野用の光源を交互に切り換えることにより1台のラインセンサカメラで複数の異なる光源の照射により撮影された画像を得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】
本発明は板や条もしくはディスク等の表面の画像を、撮像装置を用いて撮像し、これを解析することによって板や条もしくはディスク等の表面に存在する傷等の欠陥を検査する検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
板や条もしくはディスク等の製品を製造するに当たって、その製造工程中に前記製品の表面に傷等の欠陥が形成されることがあり、これらの傷等の欠陥を持った仕掛り品が後工程に送られることを防ぐために、検査を行うことが必要になる。以下、板や条もしくはディスク等の製品のうち、ディスクを例にとって説明する。
【０００３】
ハードディスク駆動装置等の情報記憶装置に用いられるディスク基板には、アルミ基板が多く用いられ、その製造は次のような工程で行われる。すなわち圧延工程で圧延されたアルミ板をブランク工程で打抜き、サブストレート工程において内外周の形状加工と表面の研磨を行った後、表面にニッケル−リンめっきを施し、その上からメディア層をスパッタリングにより成膜してアルミディスク基板が形成されている。
【０００４】
ブランク工程において、所定の内外径に合わせて打抜かれたディスク基板は、続くサブストレート工程において内外周を加工するとともに表面の研磨が行なわれ、ディスク表面の平面度を５μｍ以下に維持している。ところが、ブランク工程で打ち抜かれたアルミディスクの表面に深い傷や大きな錆び等の欠陥があると、サブストレート工程での研磨作業によっても取ることができず、不良品となるという問題があり、これを防ぐために、ブランク工程の最終工程において、寸法や形状の検査に加えてディスク基板表面の傷等の欠陥の検査が行われる。
【０００５】
例えば、ブランク工程における検査装置としては、一般的に図８に示すような撮像装置１１と照明装置１２とからなる光学的な検査装置が知られている。搬送装置７によって搬送されるアルミディスク基板Ｄを照明装置１２でもって照明し、アルミディスク基板Ｄの画像をアルミディスク上方に配置された撮像装置１１によって取り込み、デイスク表面の傷等の欠陥の有無の判定が行われている。
【０００６】
しかし、ディスク基板の表面上の表面欠陥には、点傷、線傷、打痕、油やゴミ等の付着物やその他の欠陥等の多種類にわたり（以降これらのデイスク表面の傷等の欠陥を総称して表面欠陥と呼ぶ）、上記の検査装置においては照明手段は照明装置１２の１台のみの照明であるので、被測定物であるディスク基板への投射方向によっては認識できない表面欠陥の種類があるという問題がある。例えば、撮像装置にとって明視野領域になるように照明装置１２を配置した場合に、暗視野領域でないと認識できない種類の表面欠陥がディスク表面に存在すると、上記の表面検査装置による検査では表面欠陥の存在に気付かないという問題がある。
【０００７】
また、ブランク工程の検査装置に搬送されてくるディスク基板Ｄの表面には光の反射に影響を与える微小凹凸が一定方向に形成されており（以降この凹凸を「ヘヤライン」と呼ぶ）、このヘヤラインの方向はディスク基板Ｄが検査装置に送られてくる際には、必ずしも一定していないため、上記の光学的検査装置では、アルミディスクのヘヤラインの方向によっては照明による反射光が散乱反射となり、コントラストが確保出来ず、その結果、ディスク基板上の表面欠陥の存在が確認できないという問題がある。
【０００８】
上記の撮像装置１１の撮像素子としてエリアセンサ（２次元）あるいはラインセンサ（１次元）が用いられるが、エリアセンサを撮像素子としている撮像装置の場合については、ディスク基板Ｄを一時停止して撮像を行うため、複数の照明を切換えて複数の画像を撮像することによって上記の問題を解決することができるが、ディスク基板Ｄを停止させる必要があるため、生産性を悪くするという不具合がある。一方、ラインセンサを撮像素子としている撮像装置の場合には、連続移動中に撮像を行うので、生産性を悪くすることはないが、複数の画像を得るには、複数の検査ステーションを設ける必要があるという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題に鑑み、本発明は、表面欠陥の種類に関わらず、確実に表面欠陥を認識できる画像を撮像できるとともに、ディスク基板を停止させることなく検査することにより検査時間の短縮を計ることが可能であるとともに、構成が簡単でコスト負担が少なくて済む検査装置を提供することを課題とする。
【００１０】
さらに、搬送されてくるアルミディスクのヘヤライン方向にかかわらず、表面欠陥の有無を判定することができる表面検査システムを提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面検査装置は、被検査対象物の表面を照明手段により照明し、前記表面からの反射光を撮像手段で撮像し、該撮像手段から出力される画像を画像処理装置で演算処理して前記表面の凹凸欠陥を検査する表面検査装置であって、前記照明手段として暗視野となる方向・角度から投射する暗視野用の光源と明視野となる方向・角度から投射する明視野用の光源であり、かつ異なる位置から投射する複数の光源を設け、前記撮像手段として1台のラインセンサカメラを設けるとともに、前記被検査対象物の移動中に、前記ラインセンサカメラが１ラインのスキャンを行うごとに、前記暗視野用の光源と前記明視野用の光源を交互に切り換えることにより1台のラインセンサカメラで複数の異なる光源の照射により撮影された画像を得ることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図に基づいて説明する。なお本実施例により本発明が限定されるものではない。
【００１６】
図１は本実施例の装置の撮像ステーションにおける撮像装置の構成を示す説明図である。ディスク基板Ｄは搬送装置７によって水平を維持された状態で一定速度で搬送されており、照明ランプ２ａ、２ｂがディスク基板Ｄの表面を異なる方向から照明するように配置される。さらに、ディスク基板Ｄの画像を取り込むためのラインセンサカメラ１が搬送装置の上方に設けられており、照明ランプ２ａ、２ｂによって照明されたディスク基板Ｄの表面の画像をラインセンサカメラ１で撮像して制御装置３に出力する。制御装置３には画像処理ユニット４が内蔵されており、ラインセンサカメラ１から出力された画像信号を画像処理した後、予め設定された判定基準に基づいて表面欠陥の有無が判定される。また、照明ランプ２ａ、２ｂの照明の具合やディスク基板Ｄの表面の状態を観察できるようにモニタ６が制御装置３に接続されている。
【００１７】
ラインセンサカメラ１は撮像素子として１次元の撮像素子であるラインセンサを組み込んだ撮像装置であり、ディスク基板搬送装置７の上方でディスク基板搬送装置３上の所定位置に配置され、通過するディスク基板の表面を像を１ライン単位のスキャンを繰り返して撮像する。
【００１８】
照明ランプ２ａ、２ｂはディスク基板を照明する照明装置であり、照明電源５によって駆動され、制御装置３によって点灯および消灯の制御がなされる。図１には２個の照明ランプが示されているが、照明ランプの数は２個に限るものではなく多数個のランプをそれぞれ異なる方向からディスク基板を照明するように配置してもよい。照明ランプ２ａ、２ｂはディスク基板搬送装置上の所定位置を異なる方向から照明するように位置および方向が調整されて配置される。また、照明ランプ２ａ、２ｂは、所定位置のディスク基板上を可能な限り均一な照度で照明するものが望ましく、さらに点灯と消灯を高速にかつ高頻度に繰り返す必要があることから、立ち上がりおよび立ち下がり特性のよいランプを用いるのが望ましい。
【００１９】
制御装置３は、内蔵する画像処理ユニット４にラインセンサカメラ１の出力を取り込んで画像処理を行い、ディスク基板表面の画像を形成するものであり、この画像に基づき予め設定されている表面欠陥の判定基準に従って表面欠陥の判定を行う。また、照明ランプ２ａ、２ｂの切り替えとラインセンサカメラ１の画像スキャンのタイミングとを制御することにより、異なる照明による画像を１台のラインセンサカメラで撮像することが可能になる。制御装置３にはモニタ６が接続されており、照明ランプ２ａ、２ｂの照明の具合やディスク基板Ｄの表面の状態を確認して、照明の調整や撮像の調整を行う上で助けとなる。
【００２０】
図２は本発明にかかる表面検査装置を明視野画像と暗視野画像とを同時に撮像する目的に用いた例を示す説明図である。２台の照明ランプのうち一方の照明ランプ２ａを明視野光源となるように、即ち照明ランプ２ａの投射した光の全反射光が多くラインセンサカメラ１に達するように照明ランプ２ａを配置している。もう一方の照明ランプ２ｂは、暗視野光源となるように、即ち照明ランプ２ｂの投射した光の全反射光が殆どラインセンサカメラ１に達しないように照明ランプ２ｂを配置している。
【００２１】
図４ないし図６は本発明にかかる表面検査装置を、方向性のあるヘヤラインの方向に関わらずにディスクの表面欠陥を認識する目的に用いた例を示す説明図である。照明ランプ２ａ、２ｂは、斜め上方から、かつ、各々の水平方向の向きが互いに約９０度異なる向きに配置される。即ち、照明ランプ２ａは搬送装置の搬送方向に対して斜め４５度右の方向からディスク基板Ｄを照明し、照明ランプ２ｂは斜め４５度左の方向からディスク基板Ｄを照明する。
【００２２】
上記の配置方法は、照明光の方向が異なる角度になるように配置することによって、どちらか一方の照明による画像がヘヤラインによる縞状の影の影響の少ない画像を得ることを目的としているので、一対の照明ランプ２ａ、２ｂの配置は、上記の目的に適えばよく、上記の配置に限るものではない。
【００２３】
次に本実施例の動作について説明する。ブランク打抜きステーションから送出されたディスク基板Ｄは、ディスク基板搬送装置７によって一定の速度で搬送され、撮像位置Ａに到達すると、ラインセンサカメラ１はディスク基板Ｄの画像を画像処理ユニット４に出力する。
【００２４】
ラインセンサカメラ１に内蔵されているラインセンサは１次元の撮像素子であるから、１ラインずつスキャンを繰り返してディスク基板の画像を形成している。従来の表面欠陥検査装置では、１個の照明を用いているが、本実施例の検査装置においては、照明ランプ２ａ、２ｂを交互に点灯させてラインセンサのスキャンを行う。即ち、最初に一方の照明ランプ、例えば照明ランプ２ａを点灯してディスク基板の表面を照明し、１ラインのスキャンを行い、照明ランプ２ａを消灯する。次に照明ランプ２ｂを点灯し、ディスク基板の表面を照明して１ラインのスキャンを行い、照明ランプ２ｂを消灯する。この手順をを繰り返すことによって一定速度で搬送されるディスク基板Ｄの全面にわたる画像を画像処理ユニットに出力し、これを画像処理することで照明ランプ２ａによる画像と照明ランプ２ｂによる画像を得ることができる。
【００２５】
図２に示した実施例では、照明ランプ２ａを明視野光源となるように配置し、もう１台の照明ランプ２ｂは暗視野光源となるように配置してあるので、照明ランプ２ａと照明ランプ２ｂを交互に点灯することによって明視野光源を点灯したときのディスク表面の画像と暗視野光源を点灯したときのディスク表面の画像を１台のラインカメラでもって撮像することができる。従って、明視野光源または暗視野光源のいずれか一方でのみ確認できる表面欠陥に対しても、上記の撮像した画像のいずれかによって表面欠陥の有無を確実に認識することができる。
【００２６】
また、図３ないし図５はに示した実施例は、２台の照明ランプをともに明視野光源または暗視野光源となるような領域であって、かつディスクの搬送方向に対して異なる方向からディスクを照明するように配置した検査装置について説明するものである。上記の検査装置によれば、ディスク表面の状態に方向性のある場合に、方向性に関わらず表面欠陥を認識し検査することができる。以下、ディスク表面に方向性のあるヘヤラインが存在し、ヘヤラインの方向が一定しない状態で搬送されるディスクの表面検査をする例に即して説明をする。
【００２７】
いま、ディスク基板Ｄのヘヤラインの方向が照明ランプ２ａの方向と直交する向きで搬送されているとすると、照明ランプ２ａの光がディスク基板Ｄのヘヤラインで乱反射して縞状の影が画像として取り込まれる。この際にディスク基板Ｄの表面に傷等の表面欠陥があっても、前記の縞状の影と重なると表面欠陥を見い出すことができない。一方、照明ランプ２ｂの照明によれば、照明の方向とディスク基板Ｄ状のヘヤラインの方向とがほぼ同方向なので乱反射の影響が少なくなり、表面欠陥の観察に不具合な縞状の影が発生しにくく、表面欠陥を認識することが可能となる。
【００２８】
照明ランプ２ａ，２ｂを交互に点灯してラインセンサのスキャンを行って得られた画像は、照明ランプ２ａの照明によるライン画像と照明ランプ２ｂの照明によるライン画像とが交互に出力され画像処理されて、照明ランプ２ａによる画像と照明ランプ２ｂによる画像が得られるが、上記のディスクの例では照明ランプ２ｂの画像によって表面欠陥の有無を判別することが可能となる。
【００２９】
制御装置３は、上記の２つの実施例のようにして得られた２つの画像を分析し、予め設定されている判定条件に基づいて表面欠陥の有無を判定する。ラインセンサの主走査方向は連続した画像情報が得られるが、ディスク基板の搬送方向（副走査方向）には、１ライン飛ばしでしか表面欠陥の情報が得られないことを考慮して表面欠陥の判定条件を設定することが必要となる。
【００３０】
次に本発明の検査装置による表面欠陥の種類の識別について説明する。上記の実施例による説明からディスク表面にある傷には、照明の投射方向によって認識できる傷の種類と明瞭には認識できない傷の種類が存在することがわかる。実例を挙げると、凹凸の大きな傷については、明視野の画像にはほとんど現われないが、暗視野の画像には明瞭に現われる。また比較的凹凸の少ない打痕等については、明視野の画像では現われるが暗視野画面ではほとんど識別できない。さらに、ディスク表面に付着した汚れについては、明視野では明瞭に認識できるが、暗視野の画像では認識するのが困難であることが多い。
【００３１】
本発明による検査装置においては、ディスク表面を異なる方向から照明した複数の画像を得ることができるので、これらの画像による表面の凹凸欠陥の現われ方を比較することにより表面の凹凸欠陥の種類を識別することが可能となる。
【００３２】
次に本発明にかかる表面検査システムについて、図６および図７によって説明する。図６に示すように搬送装置７の方向性検知ステーション２０と撮像ステーション２１が設けられている。方向性検知ステーション２０には、方向性検知センサ２２を備え、搬送されてくるディスクＤの表面状態の方向性を検知する。ここで言う表面状態の方向性とは、ディスク表面のヘヤラインのように撮像手段によって撮像する際にその方向が問題となる直線状の凹凸等の方向のことを意味する。
【００３３】
撮像ステーション２１には、撮像手段としてラインセンサカメラ１を搬送装置上方に配置し、さらに照明ランプ２ａ、照明ランプ２ｂ−Ｌおよび照明ランプ２ｂ−Ｒを設ける。ここで、照明ランプ２ｂ−Ｌおよび照明ランプ２ｂ−Ｒは表面状態検知ステーション２０の検知センサ２２の出力に応じて適切な画像が撮像できるようにそれぞれ異なる方向からディスク表面を照明するように配置されており、検知センサ２２の出力に対応して、いずれか一方の照明ランプを点灯するように選択される。また、照明ランプ２ａは照明ランプ２ｂ−Ｌおよび照明ランプ２ｂ−Ｒによる照明では認識できない表面欠陥を撮像するように設けるものであり、照明ランプ２ｂ−Ｌと照明ランプ２ｂ−Ｒとのうち、選択された方の照明ランプと照明ランプ２ａとを交互に点灯することによって、ディスク表面に存在する多様な表面欠陥を認識可能なように撮像する。
【００３４】
上に述べた表面検査システムの説明では方向性検知センサ２２と連動している照明ランプ以外の照明ランプを照明ランプ２ａの１台のみ使用した例で説明をしてきたが、複数個のランプを配置して交互に点灯し複数個の画像を得るように構成してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
従来の表面検査装置では、被測定物であるディスク基板へ投射方向によっては認識できない表面欠陥の種類があるという問題があり、また、ヘヤラインの方向によってディスク基板上の表面欠陥の存在が確認できないという問題がある。本発明では、投射方向が異なる複数の照明を設け、これらを順次に前記照明を点灯することによって、異なる複数の画像を得る。複数の画像のうちいずれかの照明によって傷等の表面欠陥の像を撮像することができる結果、検査漏れの発生を無くすることができる。
【００３６】
また、本発明の表面検査装置においては、検査の結果得られた異なる画像の情報を比較することによって、表面欠陥の種類を知ることができる結果、製造工程における表面欠陥の発生箇所や発生原因をしる一助となり、製造工程における品質の向上に寄与することができる。
【００３７】
一方、本発明の表面検査システムにおいては、デイスク基板の表面状態の方向性を方向性検知ステーションにおいて検知し、その方向性に対応した撮像ステーションにおける照明装置のみ動作させるように制御している。その結果所望の表面欠陥の画像が得られないことが明らかな画像を撮像することがなく、画像の精度を向上させるとともに、制御装置の負担を軽減できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表面検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の表面検査装置の一実施例を示す説明図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す平面図である。
【図４】図３においてＩ−Ｉ方向からみた側面図である。
【図５】図３においてＩＩ−ＩＩ方向からみた側面図である。
【図６】本発明の表面検査システムの一実施例を示す平面図である。
【図７】本発明の表面検査システムの一実施例を示す側面図である。
【図８】従来の表面検査装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１  ラインセンサカメラ
２ａ  照明ランプ
２ｂ  照明ランプ
２ａ−Ｌ  照明ランプ
２ｂ−Ｒ  照明ランプ
３  制御装置
４  画像処理ユニット
５  照明用電源
６  モニタ
７  搬送装置
１１  撮像装置
１２  照明装置
２０  方向性検知ステーション
２１  撮像ステーション
２２  方向性検知センサ
Ｄ  ディスク基板
【図１】
0004190636.tif 000002
【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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