(57)【要約】【課題】テレセントリック光学系を用いた検査光学系において、うねりや微妙な凹凸や異物、傷のような欠陥と同時に、色むら欠陥も同時に感度良く検出できる検査装置及び検査方法を提供する。【解決手段】白色点光源からの照射光を検査対象物に導き、検査対象物表面から戻って来た反射光を集束するための光学素子と、光学素子の後像空間焦平面位置に配設される開口絞りと、開口絞りを通過した反射光の像を検出する像検出手段と、を備えた検査装置において、開口絞りは、透過波長帯域の異なる複数のカラーフィルターを同心円状に配置した構成であり、像検出手段は、複数のカラーフィルターを透過した光を分離した状態で受光し、像検出手段によって得られた単独の画像及び組み合わせた画像から欠陥を検出する欠陥検出手段を有する。【選択図】図１
2009063383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色点光源からの照射光を検査対象物に導き、該検査対象物表面から戻って来た反射光を集束するための光学素子と、該光学素子の後像空間焦平面位置に配設される開口絞りと、該開口絞りを通過した前記反射光の像を検出する像検出手段と、を備えた検査装置において、
前記開口絞りは、透過波長帯域の異なる複数のカラーフィルターを同心円状に配置した構成であり、
前記像検出手段は、前記複数のカラーフィルターを透過した光を分離した状態で受光し、
前記像検出手段によって得られた単独の画像及び組み合わせた画像から欠陥を検出する欠陥検出手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
白色点光源からの照射光を検査対象物に導き、該検査対象物表面から戻って来た反射光を集束するための光学素子と、該光学素子の後像空間焦平面位置に配設される第１の開口絞りと、該第１の開口絞りを通過した前記反射光の像を検出する像検出手段と、を備えた検査装置において、
前記第１の開口絞りと共役関係にある点光源位置に、透過波長帯域の異なる複数のカラーフィルターを同心円状に配置した構成の第２の開口絞りを置き、
前記像検出手段は、前記複数のカラーフィルターを透過した光を分離した状態で受光し、
前記像検出手段によって得られた単独の画像及び組み合わせた画像から欠陥を検出する欠陥検出手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項３】
前記複数のカラーフィルターは、Ｒ色のみを通すカラーフィルターと、Ｇ色のみを通すカラーフィルターと、Ｂ色のみを通すカラーフィルターと、から構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の検査装置。
【請求項４】
前記欠陥検出手段は、
最初に、前記像検出手段で検出されたＧ画像のみを用いて欠陥検出を行い、
次に、前記像検出手段で検出されたＢ画像と、前記Ｇ画像とを足し合わせたＧ＋Ｂ画像を生成し、該Ｇ＋Ｂ画像を用いて欠陥検出を行い、
次に、前記像検出手段で検出されたＲ画像と、前記Ｇ＋Ｂ画像とを足し合わせたＧ＋Ｂ＋Ｒ画像を生成し、該Ｇ＋Ｂ＋Ｒ画像を用いて欠陥検出を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記欠陥検出手段で検出された欠陥の種類を識別する識別手段を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項６】
前記欠陥検出手段による検出結果を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項７】
前記像検出手段は、単板式カラーＣＣＤまたは３ＣＣＤカラーカメラのいずれかであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項８】
光源からの照射光を検査対象物に導き、該検査対象物表面から戻って来た反射光を集束するための光学素子と、該光学素子の後像空間焦平面位置に配設される開口絞りと、該開口絞りを通過した前記反射光の像を検出する像検出手段と、を備えた検査装置において、
束光の光路を偏光状態により分岐する光路分岐手段を有し、
前記開口絞りは、複数の偏光状態の異なる偏光フィルターを同心円状に配置した構成であり、
前記検出手段は、前記光路分岐手段により分岐された光をそれぞれ受光し、
前記像検出手段によって得られた単独の画像及び組み合わせた画像から欠陥を検出する欠陥検出手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項９】
前記複数の偏光フィルターは、前記光源の第１の直線偏光を透過させる第１の偏光フィルターと、前記光源の第２の直線偏光を透過させる第２の偏光フィルターと、から構成されていることを特徴とする請求項８記載の検査装置。
【請求項１０】
前記欠陥検出手段は、
最初に、前記像検出手段で検出された第１の偏光画像のみを用いて欠陥検出を行い、
次に、前記像検出手段で検出された第２の偏光画像と、前記第１の偏光画像とを足し合わせた第１＋第２の偏光画像を生成し、該第１＋第２の偏光画像を用いて欠陥検出を行うことを特徴とする請求項８又は９記載の検査装置。
【請求項１１】
前記欠陥検出手段で検出された欠陥の種類を識別する識別手段を有することを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１２】
前記欠陥検出手段による検出結果を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１３】
白色点光源からの照射光を検査対象物に導き、該検査対象物表面から戻って来た反射光を集束させ、透過波長帯域の異なる複数のカラーフィルターを同心円状に配置した構成を持ち、後像空間焦平面の位置に設置された開口絞りを透過させ、
前記複数のカラーフィルターを透過した光を分離した状態で受光し、前記複数のカラーフィルターによって得られた単独の画像及び組み合わせた画像から欠陥を検出することを特徴とする検査方法。
【請求項１４】
白色点光源からの照射光を、透過波長帯域の異なる複数のカラーフィルターを同心円状に配置した絞りを通して検査対象物に導き、前記検査対象物表面から戻って来た反射光を集束させ、後像空間焦平面の位置に設置された開口絞りを通し、前記複数のカラーフィルターから照射された光を分離した状態で受光し、前記複数のカラーフィルターによって得られた単独の画像及び組み合わせた画像から欠陥を検出することを特徴とする検査方法。
【請求項１５】
光源からの照射光を検査対象物に導き、該検査対象物表面から戻って来た反射光を集束させ、偏光状態の異なる複数の偏光フィルターを同心円状に配置した構成を持ち、後像空間焦平面の位置に設置された開口絞りを透過させ、偏光状態の違いにより光路を分離した後受光し、各偏光フィルターによって得られた単独の画像及び組み合わせた画像から欠陥を検出することを特徴とする検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物表面の凹凸や異物、傷、あるいは濃淡むら等を検出する検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
〔従来技術の概要〕
図１５を参照して、特許文献１に開示されている従来技術について説明する。
光源装置６０は、ハロゲンランプ６１を発光源としている。このハロゲンランプ６１からの出射光は、ダイクロイックミラーからなる楕円リフレクタ６２で反射された後、熱線吸収フィルター６３を透過し、直径２ｍｍのピンホール６４に集光される。このピンホール６４は、試料表面７４ａを照明するため照射光の点光源となる。ピンホール６４の前方には、複数の干渉フィルターを備えるターレット状の波長選択フィルター６５が設けられており、試料表面を照明する照射光の波長を適宜変更することを可能にする。この波長選択フィルター６５は検査装置の光学系部分の感度調節に用いられ、試料表面７４ａの凹凸のピークツーバレーが小さい場合には波長の短い領域が選択される。光源装置６０からの照射光は、ハーフミラー７５で反射された後コリメートレンズ７３に入射する。このコリメートレンズ７３は、特殊低分散ガラスを用いた直径６インチ（Ｆ７．１）のアポクロマートレンズであり、光源装置５０のピンホール６４から拡散する照射光を平行光束に変換して試料表面７４ａに入射させる。すなわち、このコリメートレンズ７３は、その前像空間焦平面の位置にピンホール６４が位置するように設置されている。コリメートレンズ７３からの平行光束が入射する試料７４は、チルトステージ７７上に載置されている。このチルトステージ７７は、照射光の平行光束が試料表面７４ａに垂直に入射するように、試料７４の傾きを微調整する。試料表面７４ａからの反射光は、再度コリメートレンズ７３に入射してビーム径を絞られる。コリメートレンズ７３でビーム径を絞られた反射光は、ハーフミラー７５を透過して、入射光の光路から分岐される。ハーフミラー７５は、平板ビームスプリッターであるが、その２平面間に所定の微小角が設けられたウェッジ付きのハーフミラーである。したがって、その上側の透過面での反射に起因して発生する不要なゴースト光は、反射光の光路、すなわちコリメートレンズ７３の光軸から外れる。この結果、ゴースト光は検出装置７０で検出されなくなる。ハーフミラー７５に設けられる微小角は、例えばゴースト光が検出装置７０に入射しないように（ゴースト光が検出装置７０のカメラレンズ７２の入射瞳によって遮られるように）設定する。ハーフミラー７５で照射光の光路から分岐された必要な反射光は、検出装置７に設けられたズームタイプのカメラレンズ７２に入射する。カメラレンズ７２内部の集光位置には、開口絞り７６が配置されている。すなわち、開口絞り７６はコリメートレンズ７３の後像空間焦平面に対応する位置に配置されていることになる。したがって、試料表面７４ａで散乱された散乱光のほとんどがこの開口絞り７６で遮断される。この開口絞り７６は１０枚羽根からなるアイリス絞りで、可動調節部を動かすことによりその円形開口の直径を連続的に変化できるようになっている。この円形開口の直径を変化させることにより、検査の種別（うねりの検査、ディンプルの検査、傷の検査など）に適した光像が得られる。カメラレンズ７２を通過した試料表面７４ａからの反射光は、１／２インチタイプのＣＣＤカメラ７１の検出面７１ａ上に投影される。ＣＣＤカメラ７１からの画像信号は、一旦電気信号に変換され、適当な信号処理装置で処理された後、再構成された画像としてモニタ（図示せず）に逐次表示される。この場合、ＣＣＤカメラ７１の検出面７１ａ上に投影される画像は、試料表面７４ａの状態に対応する２次元的な明暗パターンとなっている。詳細に説明すると、ＣＣＤカメラ７１の検出面７１ａ上に投影される画像の明暗パターンは、試料表面７４ａからの反射光のうち、開口絞り７６を通過したもののみによって構成される。すなわち、試料表面７４ａでその法線方向に反射されなかった散乱光のほとんどは、開口絞り７６によって遮断され、試料表面７４ａでその法線方向に反射された戻り光は、この開口絞り７６を通過する。しかも、かかる戻り光によって構成される明暗パターン中の各位置に投影される光は、試料表面７４ａの各位置に１対１で対応したものとなっている。したがって、ＣＣＤカメラ７１の検出面７１ａ上に投影される画像の明暗パターンは試料表面７４ａの凹凸等の微小な変化を反映したものとなっており、ＣＣＤカメラ７１の画像出力を観察することにより、試料表面７４ａの状態の微小な変化の２次元的分布を正確に観測することができる。
【０００３】
〔従来技術の問題点〕
以上のようなテレセントリック光学系を用いた従来の光学系では、検出したい欠陥種が多くなると、開口絞りの大きさを変えて複数回の撮像を行う必要が生じてくる。例えば、光ディスク検査を考えてみる。従来、反射型の光ディスクの層構造を図１に示す。図１において、光ディスク１は、円形状の基板２と、この基板２の下面に形成された記録層３と、記録層３の表面に例えば金を蒸着して形成された反射層４とから構成され、基板２の素材としては主としてガラス或いはポリカーボネイト等の透光性部材が使用されている。また、記録層３は、有機色素がスピンコート法によって基板２上に塗布されて形成される。さらに、記録層３の表面に保護膜５、或いはその他の機能を有する膜を形成する場合もある。このような光ディスクの検査においては、基板２の表面や、反射層４の表面の凹凸や傷、混入した異物といった欠陥を検出する必要性がある。このような検査に従来技術を適用した場合、開口絞りを小さく絞ることのより、凹凸や傷、異物に対して検出感度を上げることが可能である。しかし一方で、記録層３は色素から形成されており、濃さの違いによるムラ状の欠陥が存在する。このような色彩情報（色の濃さ）は通常、拡散光を受光することにより得られる。つまり、開口絞りを大きく開けた方が、拡散光を受光し易くなるので、色彩の変化に敏感になる。よって、対象物表面の凹凸欠陥と色彩の違いを同時に検査したい場合には、開口絞りの大きさを変えて、複数回撮像しなければならなくなる。
【０００４】
次に感光体（Organic Photo Conductor）ドラム１７の構造を図７に示す。円筒状のアルミ素管１８上にアンダーコート層（UC層:Under Coat Layer）１９が塗装され、さらに電荷発生層（CG層：Charge carrier Generation Layer）２０、電荷輸送層（CT層：Charge carrier Transfer Layer）２１が塗膜された３層構造が一般的である。発生する欠陥の種類は、図８に示すように、３層構造の内部に発生した異物２７、塗布むらによる濃淡色むら２８、ドラム表面層での接触による傷２６や付着した異物、CT層２１の厚みが正常部と異なる場合に発生する膜厚むら２５等である。このような感光体ドラム１７の検査に従来技術を適用した場合も、膜厚むら２５、傷２６、異物２７は、開口絞りを小さくする程、検出感度を上げることができる反面、濃淡色むら２８に対しては逆に感度が低下してしまう。
【特許文献１】特許第３３８５４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、テレセントリック光学系を用いた検査光学系において、うねりや微妙な凹凸や異物、傷のような欠陥と同時に、色むら欠陥も同時に感度良く検出できる検査装置及び検査方法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】
かかる目的を達成するために、本発明の第１の検査装置は、白色点光源からの照射光を検査対象物に導き、検査対象物表面から戻って来た反射光を集束するための光学素子と、光学素子の後像空間焦平面位置に配設される開口絞りと、開口絞りを通過した反射光の像を検出する像検出手段と、を備えた検査装置において、開口絞りは、透過波長帯域の異なる複数のカラーフィルターを同心円状に配置した構成であり、像検出手段は、複数のカラーフィルターを透過した光を分離した状態で受光し、像検出手段によって得られた単独の画像及び組み合わせた画像から欠陥を検出する欠陥検出手段を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の検査装置は、本発明の第１の検査装置において、白色点光源からの照射光を検査対象物に導き、検査対象物表面から戻って来た反射光を集束するための光学素子と、光学素子の後像空間焦平面位置に配設される第１の開口絞りと、第１の開口絞りを通過した反射光の像を検出する像検出手段と、を備えた検査装置において、第１の開口絞りと共役関係にある点光源位置に、透過波長帯域の異なる複数のカラーフィルターを同心円状に配置した構成の第２の開口絞りを置き、像検出手段は、複数のカラーフィルターを透過した光を分離した状態で受光し、像検出手段によって得られた単独の画像及び組み合わせた画像から欠陥を検出する欠陥検出手段を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の第３の検査装置は、本発明の第１又は第２の検査装置において、複数のカラーフィルターは、Ｒ色のみを通すカラーフィルターと、Ｇ色のみを通すカラーフィルターと、Ｂ色のみを通すカラーフィルターと、から構成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第４の検査装置は、本発明の第１から第３のいずれか１つの検査装置において、欠陥検出手段は、最初に、像検出手段で検出されたＧ画像のみを用いて欠陥検出を行い、次に、像検出手段で検出されたＢ画像と、Ｇ画像とを足し合わせたＧ＋Ｂ画像を生成し、Ｇ＋Ｂ画像を用いて欠陥検出を行い、次に、像検出手段で検出されたＲ画像と、Ｇ＋Ｂ画像とを足し合わせたＧ＋Ｂ＋Ｒ画像を生成し、Ｇ＋Ｂ＋Ｒ画像を用いて欠陥検出を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第５の検査装置は、本発明の第１から第４のいずれか１つの検査装置において、欠陥検出手段で検出された欠陥の種類を識別する識別手段を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第６の検査装置は、本発明の第１から第５のいずれか１つの検査装置において、欠陥検出手段による検出結果を表示する表示手段を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第７の検査装置は、本発明の第１から第６のいずれか１つの検査装置において、像検出手段は、単板式カラーＣＣＤまたは３ＣＣＤカラーカメラのいずれかであることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第８の検査装置は、光源からの照射光を検査対象物に導き、検査対象物表面から戻って来た反射光を集束するための光学素子と、光学素子の後像空間焦平面位置に配設される開口絞りと、開口絞りを通過した反射光の像を検出する像検出手段と、を備えた検査装置において、束光の光路を偏光状態により分岐する光路分岐手段を有し、開口絞りは、複数の偏光状態の異なる偏光フィルターを同心円状に配置した構成であり、検出手段は、光路分岐手段により分岐された光をそれぞれ受光し、像検出手段によって得られた単独の画像及び組み合わせた画像から欠陥を検出する欠陥検出手段を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の第９の検査装置は、本発明の第８の検査装置において、複数の偏光フィルターは、光源の第１の直線偏光を透過させる第１の偏光フィルターと、光源の第２の直線偏光を透過させる第２の偏光フィルターと、から構成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第１０の検査装置は、本発明の第８又は第９の検査装置において、欠陥検出手段は、最初に、像検出手段で検出された第１の偏光画像のみを用いて欠陥検出を行い、次に、像検出手段で検出された第２の偏光画像と、第１の偏光画像とを足し合わせた第１＋第２の偏光画像を生成し、第１＋第２の偏光画像を用いて欠陥検出を行うことを特徴とする。
【００１６】
本発明の第１１の検査装置は、本発明の第８から第１０のいずれか１つの検査装置において、欠陥検出手段で検出された欠陥の種類を識別する識別手段を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の第１２の検査装置は、本発明の第８から第１３のいずれか１つの検査装置において、欠陥検出手段による検出結果を表示する表示手段を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の第１の検査方法は、白色点光源からの照射光を検査対象物に導き、検査対象物表面から戻って来た反射光を集束させ、透過波長帯域の異なる複数のカラーフィルターを同心円状に配置した構成を持ち、後像空間焦平面の位置に設置された開口絞りを透過させ、複数のカラーフィルターを透過した光を分離した状態で受光し、複数のカラーフィルターによって得られた単独の画像及び組み合わせた画像から欠陥を検出することを特徴とする。
【００１９】
本発明の第２の検査方法は、白色点光源からの照射光を、透過波長帯域の異なる複数のカラーフィルターを同心円状に配置した絞りを通して検査対象物に導き、検査対象物表面から戻って来た反射光を集束させ、後像空間焦平面の位置に設置された開口絞りを通し、複数のカラーフィルターから照射された光を分離した状態で受光し、複数のカラーフィルターによって得られた単独の画像及び組み合わせた画像から欠陥を検出することを特徴とする。
【００２０】
本発明の第３の検査方法は、光源からの照射光を検査対象物に導き、検査対象物表面から戻って来た反射光を集束させ、偏光状態の異なる複数の偏光フィルターを同心円状に配置した構成を持ち、後像空間焦平面の位置に設置された開口絞りを透過させ、偏光状態の違いにより光路を分離した後受光し、各偏光フィルターによって得られた単独の画像及び組み合わせた画像から欠陥を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、後像空間焦平面位置に透過波長帯域の異なる複数のカラーフィルターを同心円状に配置した構成の開口絞りを配置し、各カラーフィルターを透過した光を分離した状態で受光しているため、複数の大きさの開口による撮像を同時に行うことができ、つまりは種類の異なる欠陥を１度の撮像で同時に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
本発明の実施例１として、光ディスクの欠陥等を検出するための検査装置及び検査方法について説明する。
図２において、白色光源６からの光はコンデンサレンズ７により照明光絞り８に集光され、ハーフミラー９で反射される。照明光絞り８は、コリメートレンズ１０の焦点に配置されるので、コリメートレンズ１０で平行光束にされて光ディスク１に照射される。光ディスク１からの反射光は、コリメートレンズ１０、ハーフミラー９を通過してカラーフィルター開口絞り１１を通り、単板式カラーＣＣＤ１２の素子面上に結像される。図２に示したように、カラーフィルター開口絞り１１は、コリメートレンズ１０の後側焦点位置に配置され、撮像光学系が光ディスク１側でテレセントリックになっている。単板式カラーＣＣＤ１２で撮像された光ディスク１の画像は画像入力部１３に取り込まれ、画像処理部１４で画像処理される。画像処理部１４で得られた検査結果は、モニタ１５上に表示される。
【００２４】
単板式カラーＣＣＤ１２では、図４に示すようなカラーフィルターが用いられている。輝度信号の寄与する割合の大きいＧを市松上に配置し、残りの箇所にＲ，Ｂを更に市松上に配置したベイヤ配列になっている。このようなベイヤ配列等のカラーフィルターを被せたＣＣＤから信号が出力された時点では、画素毎にＲＧＢの色成分の中で１色分の情報しか得られていない。そこで通常の撮像では、画像処理部において各画素に残り２色分の情報を周辺画素の色信号値から推定することにより、残りの色情報を得る補間処理が行われる。
【００２５】
カラーフィルター開口絞り１１は図３のような構成になっている。つまり、同心円状に、中心からＧのみを通すカラーフィルター１１（ａ）、Ｂのみを通すカラーフィルター１１（ｂ）、Ｒのみを通すカラーフィルター１１（ｃ）によって、構成されている。
【００２６】
以上のようなカラーフィルター開口絞り１１と単板式カラーＣＣＤ１２によって得られた画像から、欠陥部を検出する方法に関して図６を用いて説明する。画像入力部１３で得られたＲ，Ｇ，Ｂの各画像２９，３０，３１を画像処理部１４に送る。画像処理部１４では、まず、Ｇ画像２９のみを使用して欠陥検出処理を行う。すなわち、光ディスク１上に何も欠陥部がなければ、その反射光はカラーフィルター開口絞り１１（ａ）を通過できる。しかし表面にうねり等による凹凸があると反射光が法線方向からずれるため、カラーフィルター開口絞り１１（ａ）を通過できない。また、異物や傷によって光が散乱された場合も、その散乱光はカラーフィルター開口絞り１１（ａ）を通過できない。その結果、単板式カラーＣＣＤ１２によって得られるＧ画像２９の明暗パターンは、光ディスク１の凹凸等の微小な変化を反映したものとなっている。欠陥検出処理１（３４）では、例えば、Ｇ画像２９に含まれる映像信号（原映像信号）を微分する、矩形領域に区切って平均や標準偏差を算出する、ヒストグラムを解析する等の処理によって欠陥部を検出できる。Ｇ画像２９は最も開口が小さい状態で得られた画像である為、凹凸に対する検出感度が最も高い。
【００２７】
次に、画像入力部１４で得られたＧ画像２９とＢ画像３０を足し合わせＧ＋Ｂ画像３２を生成する。そのＧ＋Ｂ画像３２は、図３のカラーフィルター開口絞り１１（ａ）と１１（ｂ）を通過できた反射光と通過できなかった反射光による明暗パターンを表している。欠陥検出処理部２（３５）では欠陥検出処理部１（３４）と同様の方法で欠陥部を検出する。この場合、開口部は１１（ａ）と（ｂ）を合わせた大きさになるため、Ｇ画像２９単独の時よりは凹凸に対する検出感度は低くなる。さらに、このＧ＋Ｂ画像３２に画像入力部１４で得られたＲ画像３１を足し合わせＧ＋Ｂ＋Ｒ画像３３を生成する。このＧ＋Ｂ＋Ｒ画像３３から、欠陥検出処理部３（３６）により、欠陥検出処理部１（３４）と同様の方法で欠陥部を検出する。ここで、カラーフィルター開口絞り１１（ｃ）の大きさは、光ディスク１の記録層３による散乱光が十分受光できるレベルの大きさに設定しておく。ここでは、凹凸に対する検出感度を低め、記録層３の濃淡むらを感度良く検出できる。
【００２８】
次に識別部３７の動作に関して説明する。入射した光は散乱されずに、その反射方向が変化するだけのへこみ欠陥と、入射光が散乱されてしまう異物、傷を識別する場合を考える。開口絞りの大きさを広げて行ったとき、へこみ欠陥の方が先に検出できなくなる。入射光が散乱されてしまう異物、傷の場合、散乱されてしまった光は開口部を多少広げたとしても通過することはできないため暗いままである。そこで、開口部は１１（ａ）の大きさを目標とするへこみ欠陥を検出できる限界の大きさに設定しておけば、Ｇ画像２９と欠陥検出処理部１（３４）でへこみ、異物、傷の検出、Ｇ＋Ｂ画像３２と欠陥検出処理部２（３５）で異物、傷の検出を行うことができる。
【００２９】
識別部３７では、両方で検出されたものは異物や傷等の散乱性の欠陥であり、欠陥検出処理部１（３４）だけで検出されたのはへこみのような欠陥であると判断することにより両者を識別して、判定結果を保存し、色分け等を施してモニタ１５上に結果を表示する。同様に欠陥検出処理部３（３６）のみで検出された欠陥は、濃淡むら欠陥であると判断することができる。以上の様に、へこみ、異物、傷、濃淡むら等の性質や発生原因の異なる欠陥種を識別することができる。
【実施例２】
【００３０】
本発明の実施例２として、感光体ドラムの欠陥等を検出するための検査装置及び検査方法について説明する。
図９において、白色光源６から出射された光は、コンデンサレンズ７によって、照明光絞り８の位置に集光して白色光源６の像を形成し、照明光絞り８を通過した光は実質的に点光源からのものとみなされる照明光となる。この照明光は照明用レンズ（シリンドリカルレンズ）２２を介してハーフミラー９に入射し、ハーフミラー９において反射した後、感光体ドラム１７に向けて照射される。
【００３１】
感光体ドラム１７で反射された反射光はハーフミラー９を透過して結像レンズ２３によって集光され、単板式カラーＣＣＤ１２に結像する。ここで、円筒状である感光体ドラム１７の中心２４が、光軸上に存在するように感光体ドラム１７を配置し、さらに、感光体ドラム１７と光軸とが交わる点３８と中心２４との中点（球面の焦点）３９が照明光の感光体ドラム１７がない場合の集光点とほぼ一致するように感光体ドラム１７を配置する。
【００３２】
このように感光体ドラム１７を配置することにより、反射光はほぼ平行光となって光軸に沿って結像レンズ２３に入射し、単板式カラーＣＣＤ１２上に感光体ドラム１７の像を形成する。カラーフィルター開口絞り１１は結像レンズ２３の後像空間焦点位置に配置される。感光体ドラム１７上に微小な凹凸や傷、異物などが存在する場合、その微小な凹凸や傷、異物などに対応して、単板式カラーＣＣＤ１２上に明暗の模様が現れる。
【００３３】
カラーフィルター開口絞り１１の構成は、上述した実施例１のもの（図３参照）と同じである。また、単板式カラーＣＣＤ１２によって得られたＲ、Ｇ、Ｂ画像から欠陥部を検出する処理方法に関しても、上記実施例１と同様である。
【実施例３】
【００３４】
実施例１、２では単板式カラーＣＣＤ１２を用いたが、図５に示す３ＣＣＤカラーカメラを用いても良い。この場合、図４のようなカラーフィルターは無く、色分解プリズム１６によりＲ，Ｇ，Ｂ画像に分割され、それそれがＣＣＤで受光されることになる。
【００３５】
以上説明したように、上記実施例１〜３によれば、後像空間焦平面位置に、透過波長帯域の異なる複数のカラーフィルターを同心円状に配置した構成の開口絞りを配置し、各カラーフィルターを透過した光を分離した状態で受光しているため、複数の大きさの開口による撮像を同時に行うことができ、つまりは種類の異なる欠陥を１度の撮像で同時に行うことが可能となる。
【実施例４】
【００３６】
本発明の実施例４として、照明側にカラーフィルター開口絞りを設置した構成の検査装置について説明する。
本実施例の検査装置は、図１１に示すように、実施例１（図２参照）の構成において、カラーフィルター開口絞り（第２の開口絞り）１１を照明光絞り８の位置に設置し、結像レンズ２３の後像空間側焦点位置に開口絞り（第１の開口絞り）５７を設置した構成である。この構成では、カラーフィルター開口絞り１１の大きさにより照明光の平行度が異なってくる。その照射光の平行度によっても検出感度が異なってくる。
【００３７】
その理由について、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、カラーフィルター開口絞り１１の大きさが小さい場合で、光ディスク１の表面が正常面４２の場合、入射光４０は法線方向に入射し、反射光４１も法線方向に反射していく。ここで、光ディスク１表面に凹凸欠陥が有り、傾斜面４３のようになっていた場合（図１０（ｂ））、入射光４０は法線方向に入射するが、反射光４１は図１０（ａ）の方向とは異なり、開口絞り５７を通過することはできなくなり、単板式カラーカメラ１２で暗くなる画像が得られる。
【００３８】
次に、カラーフィルター開口絞り１１を大きくしていくと、入射光４０の平行度が乱れ、図１０（ｃ）、（ｅ）のように、法線方向以外から入射してくる光も混ざってくる。この状態で、傾斜面４３を照射すると、図１０（ｆ）のように、傾斜面４３からの反射光４１が法線方向に反射して行ってしまうため、開口絞り４４を通過し、正常面４２と同じような明るさになってしまう場合がある。つまり、カラーフィルター開口絞り１１を大きくしていくと、凹凸に対する感度が低下し、一方で、検査対象物に色々な角度で照射し拡散した光を受光できるため、色彩情報を得ることができる。よって、実施例１と同じように、最も絞りの小さいＧ画像２９によりへこみのような欠陥と異物、傷等の散乱性欠陥を、Ｇ＋Ｂ画像３２で異物、傷等の散乱性欠陥を、Ｇ＋Ｂ＋Ｒ画像３３で濃淡むら欠陥を検出することができる。
【００３９】
以上説明したように、上記実施例４によれば、開口絞りと共役関係にある点光源位置に透過波長帯域の異なる複数のカラーフィルターを同心円状に配置した構成の絞りを置き、各カラーフィルターを透過した光を分離した状態で受光しているため、平行度の異なる照射光を同時に照射し受光することができ、つまりは種類の異なる欠陥を１度の撮像で同時に行うことが可能となる。
【実施例５】
【００４０】
本発明の実施例５の検査装置及び検査方法について説明する。
図１２において、レーザ光源４４からの光はコリメートレンズ１（４５）とコリメートレンズ２（５８）によって広げられまた平行光化されて光ディスク１に照射される。レーザ光源４４はランダム偏光のものを使用し、偏光面が直行する２つの直線偏光（直線偏光１、直線偏光２）が１：１の割合で混合しているものとする。光ディスク１からの反射光は、コリメートレンズ２（５８）、ハーフミラー９を通過して偏光フィルター開口絞り４６を通った後、偏光ビームスプリッター４７で分割され、ＣＣＤ１（４８）とＣＣＤ２（４９）にそれぞれに結像される。
【００４１】
ここで、偏光フィルター開口絞り４６の構成に関して図１３を参照して説明する。同心円状に中心からレーザ光源４４の直線偏光１が透過するように偏光フィルター１（４６（ａ））が、直線偏光２が透過するように偏光フィルター２（４６（ｂ））で開口絞りが形成されている。図１２に示したように、偏光フィルター開口絞り４６は、コリメートレンズ２（５８）の後側焦点位置に配置されている。偏光フィルター１（４６（ａ））を通過した直線偏光１は、偏光ビームスプリッター４７を通り抜けＣＣＤ１上に結像する。一方、偏光フィルター２（４６（ｂ））を通過した直線偏光２は、偏光ビームスプリッター４７で折り曲げられＣＣＤ２に結像する。
【００４２】
図１４に示すように、画像入力部５０で得られた偏光１画像５２と偏光２画像は画像処理部５１に送られる。画像処理部５１では、まず、偏光１画像５２のみを使用して欠陥検出処理を行う。すなわち、光ディスク１上に何も欠陥部がなければ、その反射光は偏光フィルター開口絞り４６（ａ）を通過できる。しかし表面にうねり等による凹凸があると反射光が法線方向からずれるため偏光フィルター開口絞り４６（ａ）を通過できない。また、異物や傷によって光が散乱された場合も、その散乱光は偏光フィルター開口絞り４６（ａ）を通過できない。その結果、偏光１画像５２の明暗パターンは、光ディスク１の凹凸等の微小な変化を反映したものとなっている。
【００４３】
欠陥検出処理４（５５）では、例えば、偏光１画像５２に含まれる映像信号（原映像信号）を微分する、矩形領域に区切って平均や標準偏差を算出する、ヒストグラムを解析する等の処理によって欠陥部を検出できる。偏光１画像５２は開口が小さい状態で得られた画像である為、凹凸に対する検出感度が最も高い。次に、画像入力部５０で得られた偏光１画像５２と偏光２画像５３を足し合わせ偏光１＋偏光２画像５４を生成する。
【００４４】
その偏光１＋偏光２画像５４は、偏光フィルター開口絞り４６（ａ）と４６（ｂ）を通過できた反射光と通過できなかった反射光による明暗パターンを表している。欠陥検出処理部５（５６）では欠陥検出処理部４（５５）と同様の方法で欠陥部を検出する。この場合、開口部は４６（ａ）と４６（ｂ）を合わせた大きさになるため、偏光１画像５２の時よりは凹凸に対する検出感度は低くなるが、光ディスク１の記録層３による散乱光が十分受光できるレベルの大きさに設定しておく。つまり、ここでは、凹凸に対する検出感度を低め、記録層３の濃淡むらを感度良く検出できる。
【００４５】
次に識別部５９では、欠陥検出処理部４（５５）のみで検出された欠陥はへこみ欠陥である、欠陥検出処理部５（５６）のみで検出された欠陥は濃淡むらである、両方で検出された欠陥は異物、傷等の欠陥であるというように、欠陥種の識別を行い、その結果を保存し、色分け等を施してモニタ１５上に結果を表示する。
【００４６】
以上説明したように、上記実施例５によれば、後像空間焦平面位置に偏光状態の異なる複数の偏光フィルターを同心円状に配置した構成の開口絞りを配置し、各偏光フィルターを透過した光を分離した状態で受光しているため、複数の大きさの開口による撮像を同時に行うことができ、つまりは種類の異なる欠陥を１度の撮像で同時に行うことが可能となる。
【００４７】
以上、本発明の各実施例について説明したが、上記各実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、光ディスクや感光体ドラムの欠陥検査方法及び装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の検査装置の検査対象となる光ディスクの構成を示す側断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る検査装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る検査装置のカラーフィルター開口絞りを示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る検査装置のベイヤ配列のカラーフィルターを示す図である。
【図５】３ＣＣＤカラーカメラの一例を示す図である。
【図６】本発明の実施例１に係る検査装置の画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図７】感光体（Organic Photo Conductor）ドラム１７の構造を示す図である。
【図８】感光体ドラムに発生する欠陥の種類を示す図である。
【図９】本発明の実施例２に係る検査装置の構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施例４に係る検査装置の原理を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施例４に係る検査装置の構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施例５に係る検査装置の構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施例５に係る検査装置のカラーフィルター開口絞りを示す図である。
【図１４】本発明の実施例５に係る検査装置の画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図１５】従来技術の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    光ディスク（検査対象物）
２    基板
３    記録層
４    反射層
５    保護層
６    白色光源（白色点光源）
７    コンデンサレンズ
８    照明光絞り
９    ハーフミラー
１０    コリメートレンズ
１１    カラーフィルター開口絞り
１１（ａ）    Ｇのみを通すカラーフィルター
１１（ｂ）    Ｂのみを通すカラーフィルター
１１（ｃ）    Ｃのみを通すカラーフィルター
１２    単板式カラーＣＣＤ（像検出手段）
１３    画像入力部
１４    画像処理部（欠陥検出手段）
１５    モニタ（表示手段）
１７    感光体ドラム（検査対象物）
１８    アルミ素管
１９    ＵＣ層
２０    ＣＧ層
２１    ＣＴ層
２２    照明用レンズ
２３    結像レンズ
２４    感光体ドラム１７の中心
２５    膜厚むら（欠陥の一例）
２６    傷（欠陥の一例）
２７    異物（欠陥の一例）
２８    濃淡色むら（欠陥の一例）
２９    Ｇ画像
３０    Ｂ画像
３１    Ｒ画像
３２    Ｇ＋Ｂ画像
３３    Ｇ＋Ｂ＋Ｒ画像
３４    欠陥検出処理１
３５    欠陥検出処理２
３６    欠陥検出処理３
３７    識別部（識別手段）
３８    感光体ドラム１７と光軸とが交わる点
３９    感光体ドラム１７の中心２４との中点（球面の焦点）
４０    入射光
４１    反射光
４２    正常面
４３    傾斜面
４４    レーザ光源
４５    コリメートレンズ１
４６    偏光フィルター開口絞り
４６（ａ）    偏光フィルター１（第１の偏光フィルター）
４６（ｂ）    偏光フィルター２（第２の偏光フィルター）
４７    偏光ビームスプリッター（光路分岐手段手段）
４８    ＣＣＤ１（像検出手段）
４９    ＣＣＤ２（像検出手段）
５０    画像入力部
５１    画像処理部（欠陥検出手段）
５２    偏光１画像（第１の偏光画像）
５３    偏光２画像（第２の偏光画像）
５４    偏光１＋偏光２画像（第１＋第２の偏光画像）
５５    欠陥検出処理４
５６    欠陥検出処理５
５７    開口絞り（第１の開口絞り）
５８    コリメートレンズ２
５９    識別部（識別手段）
６０    光源装置
６１    ハロゲンランプ
６２    楕円リフレクタ
６３    熱線吸収フィルター
６４    ピンホール
６５    波長選択フィルター
７０    検出装置
７１    ＣＣＤカメラ
７１ａ    ＣＣＤカメラ７１の検出面
７２    カメラレンズ
７３    コリメートレンズ
７４    試料
７４ａ    試料表面
７５    ハーフミラー
７６    開口絞り
７７    チルトステージ
【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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【図１４】
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【図１５】
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