KR20140011258A

KR20140011258A - 결함 검사 방법 및 결함 검사 장치

Info

Publication number: KR20140011258A
Application number: KR1020130068212A
Authority: KR
Inventors: 코이치 에카와; 마사히로 나카타
Original assignee: 오므론 가부시키가이샤
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2014-01-28
Also published as: JP5673621B2; TW201411120A; CN103575737A; TWI498544B; JP2014020910A; CN103575737B

Abstract

과제
결함의 검출 정밀도를 향상시킨다.
해결 수단
광원으로부터 피검사물에 대해, 가시광과, 비가시광을 조사하는 조사 공정과, 피검사물에서 반사하든지 또는 피검사물을 투과하는 가시광 및 비가시광을 각각 수광하고, 각각의 수광량에 응한 촬상 데이터를 각각 생성하는 데이터 생성 공정과, 촬상 데이터가 변동한 영역에서의 그 촬상 데이터가 변동한 정도를, 가시광과, 비가시광으로 비교한 결과가, 미리 기억되어 있는 결함이 되는 범위 내에 속하고 있는 경우에는, 결함으로 판정하는 판정 공정을 포함한다.

Description

결함 검사 방법 및 결함 검사 장치{METHOD OF DETECTION OF DEFECTS AND DEFECTS DETECTION DEVICE}

본 발명은, 피검사물의 결함을 검사하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

시트형상 물품을 카메라로 촬상하여 얻은 RGB 화상을 사용하여, 시트형상 물품의 결함을 판정할 수 있다. 그리고, 복수의 다른색 영역을 갖는 검사판상(檢査板上)을 통과시킨 시트형상 물품의 RGB 화상 데이터로부터, R성분 화상, G성분 화상, B성분 화상을 합성한 합성 화상을 취득하고, 당해 합성 화상의 변색 영역의 색이 미리 기억한 결함 종별(種別)의 설정 파라미터의 범위에 속하는지에 의해 결함 종별을 판정하는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이 기술에 의하면, 색의 재현성에 폭(편차, 색얼룩 및/또는 퇴색)이 있는 시트형상 물품에서의 오염, 깨짐, 형상불량 등의 결함 검사에서, 모양(模樣)을 결함으로 판정하지 않고, 또한, 흑오염, 비흑오염 및 깨짐의 판별이 가능해진다.

그러나, 가시광 영역의 RGB 화상 데이터로 결함을 판정하고 있기 때문에, 시트재와 색이 유사한 결함이나, 투명한 결함은 검출이 곤란해진다. 예를 들면, 어두운 색의 종이의 위에 부착하여 있는 금속분의 검출이나, 물이나 기름 등 투명한 액체의 검출은 곤란하다.

또한, 가시광 영역의 RGB 화상 데이터로 결함을 판정하면, 색이 유사한 결함을 종별하는 것이 곤란해진다. 예를 들면, 철 등의 검은 금속분과, 진한 색의 기름을 판별하는 것은 곤란하다. 또한, 알루미늄 등의 밝은 금속분과, 엷은 색의 기름과의 판별도 곤란하다. 또한, 물과, 투명한 기름과의 판별도 곤란해진다.

한편, 외관이 유사한 경우라도, 피검사물의 기능에 주는 영향이 다른 경우도 있다. 예를 들면 2차전지에 사용된 세퍼레이터에서는, 다소의 오염이 있어도 문제로는 되지 않지만, 금속이 혼입되어 있으면 전기가 도통할 우려가 있다. 이 때문에, 오염은 결함으로 판정할 필요는 없지만, 금속은 결함으로 판정할 필요가 있다. 따라서 색이 유사한 금속분과 오염을 판별할 요구가 있다. 또한, 피검사물에 물이 부착하여 있어도, 그 후에 증발하면 문제가 되지 않는 경우에는, 물이 부착하여 있어도 결함으로 판정할 필요는 없다. 그러나, 피검사물에 증발하기 어려운 기름이 부착하여 있는 경우에는, 결함으로 판정할 필요가 생긴다. 따라서 색이 유사한 물과 투명한 기름을 판별할 요구도 있다.

이와 같이, 피검사물의 결함의 종류에 의해서는 허용되는 경우도 있기 때문에, 결함의 종류를 판별하는 것이 바람직하다. 그러나, 가시광 영역의 RGB 화상 데이터만으로는, 이 판별은 곤란하다. 따라서 결함으로서 검출하지 않아도 좋은 경우라도, 결함으로서 검출될 우려가 있다.

특허 문헌 1 : 일본국 특개2008-256402호 공보

본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적은, 결함의 검출 정밀도를 향상시키는 것에 있다.

상기 과제를 달성하기 위해 본 발명에 의한 결함 검사 방법은,

광원으로부터 피검사물에 대해, 가시광과, 비가시광을 조사하는 조사 공정과,

피검사물에서 반사하든지 또는 피검사물을 투과하는 가시광 및 비가시광을 각각 수광하고, 각각의 수광량에 응한 촬상 데이터를 각각 생성하는 데이터 생성 공정과,

상기 촬상 데이터가 변동한 영역에서의 그 촬상 데이터가 변동한 정도를, 가시광과, 비가시광으로 비교한 결과가, 미리 기억되어 있는 결함이 되는 범위 내에 속하고 있는 경우에는, 결함으로 판정하는 판정 공정을 포함하여 구성된다.

여기서, 물질에 가시광 영역의 파장의 광, 및 비가시광 영역의 파장의 광을 조사하는 때의 각 파장의 광의 흡수률은, 물질마다 다르다. 이 때문에, 가시광 영역의 파장의 광과, 비가시광 영역의 파장의 광을 물질에 조사한 때의 반사광 또는 투과광의 강도는, 물질마다 및 광의 파장마다 다르다. 즉, 가시광 영역의 파장의 광과, 비가시광 영역의 파장의 광을 피검사물에 대해 조사한 때의 반사광 또는 투과광의 강도는, 결함이 존재하고 있을 때에는, 그 결함에 응한 강도가 된다. 이 때문에, 피검사물에 결함이 존재하지 않는 경우의 촬상 데이터와, 피검사물에 결함이 존재하는 경우의 촬상 데이터에는, 차가 생긴다. 즉, 피검사물에 결함이 존재하면, 촬상 데이터가 변동한다. 그리고, 이 촬상 데이터의 변동의 정도는, 물질마다 및 광의 파장마다 다르다. 이 때문에, 가시광 영역의 파장의 광의 촬상 데이터의 변동의 정도와, 비가시광 영역의 파장의 광의 촬상 데이터의 변동의 정도를 비교한 결과는, 결함의 유무 및 결함의 종류에 응하여 변한다. 따라서 각 파장의 광의 촬상 데이터의 변동의 정도를 비교한 결과를, 결함의 종류에 응하여 미리 기억하여 두면, 결함의 유무 및 결함의 종류의 판별이 가능해진다. 또한, 예를 들면, 피검사물의 색과 유사한 색의 결함으로 가시광만으로는 판별할 수가 없는 결함의 종류를, 비가시광을 병용함으로써 판별할 수 있다. 따라서 결함이 있다고 하여도 허용되는 결함의 경우에는, 결함이 존재하지 않는다고 판정할 수도 있다.

또한, 본 발명에서는, 상기 비가시광은, 적외광 또는 자외광의 적어도 한쪽이라도 좋다. 이들 파장의 광을 이용하면, 물질의 종류에 의해서는 촬상 데이터가 보다 현저하게 변동하기 때문에, 외관으로는 판단할 수가 없는 결함을 보다 정확하게 검출하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에서는, 상기 데이터 생성 공정에서 생성된 촬상 데이터를, 미리 촬상한 결함이 없는 피검사물의 촬상 데이터로 제산한 값인 제산치(除算値)를, 상기 촬상 데이터가 변동한 정도로서 가시광 및 비가시광에서 각각 구하고,

상기 판정 공정에서, 가시광의 상기 제산치와, 비가시광의 상기 제산치와의 차를, 미리 기억되어 있는 결함의 종류마다의 값과 비교함으로써, 결함의 종류를 판별하여도 좋다.

이와 같이 결함이 없는 촬상 데이터를 기준으로 하여 구한 각각의 비(제산치)를 비교함에 의해, 광원의 광량의 변동, 결함마다의 투과률 또는 반사률의 차이(違), 피검사물의 투과률 또는 반사률의 차이에 의한 오차를 저감할 수 있다. 이에 의해, 외란의 영향이나, 결함 또는 피검사물의 변화의 영향을 받기 어렵다 할 수 있기 때문에, 결함의 판정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 상기 조사 공정에서 상기 적외광을 조사하는 경우에는, 장파장측보다도 단파장측의 가시광을 조사하여도 좋다.

또한, 본 발명에서는, 상기 조사 공정에서 상기 자외광을 조사하는 경우에는, 단파장측보다도 장파장측의 가시광을 조사하여도 좋다.

즉, 파장의 차가 보다 큰 광에 의하면, 결함에 대한 촬상 데이터의 변동의 정도의 차가 보다 현저하게 나타나기 때문에, 결함의 판정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 장파장측보다도 단파장측의 가시광이란, 가시광 영역의 중심이 되는 파장보다도 짧은 파장의 가시광으로 하여도 좋고, 가시광중의 B성분으로 하여도 좋다. 또한, 단파장측보다도 장파장측의 가시광이란, 가시광 영역의 중심이 되는 파장보다도 긴 파장의 가시광으로 하여도 좋고, 가시광중의 R성분으로 하여도 좋다.

또한, 본 발명에서는, 가시광의 상기 제산치와, 비가시광의 상기 제산치와의 차가 임계치 이하인 경우에는, 금속을 포함한 결함으로 판정하여도 좋다.

여기서, 조사된 광이 가시광 영역 또는 비가시광 영역의 파장의 광이라도, 금속이라면, 촬상 데이터가 같게 변동한다. 즉, 촬상 데이터의 변동의 정도의 차가 작다. 이 때문에, 촬상 데이터의 변동의 정도의 차가 임계치 이하인 경우에는, 금속을 포함한 결함으로 판정할 수 있다. 이 임계치는, 결함에 금속이 포함되어 있을 때의 촬상 데이터의 변동의 정도의 차의 상한치이다. 또한, 금속의 종류에 의해, 촬상 데이터의 변동의 정도가 변하기 때문에, 촬상 데이터의 변동의 정도에 응하여, 금속의 종류를 판별할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, Si계의 반도체 수광 소자로 가시광 및 비가시광을 각각 수광할 수 있다. Si계의 반도체 수광 소자에 의하면, 적외광, 가시광, 자외광을 수광할 수 있다. 또한, 염가로 다화소(多畵素)가 가능해지기 때문에, 광범위한 계측이나 고속으로의 계측이 가능해진다.

또한, 본 발명에서는, 1대의 카메라에, 가시광 및 비가시광을 수광하는 소자를 각각 구비하여도 좋다. 이와 같이 함으로써, 장치의 소형화가 가능해진다.

또한, 본 발명에서는, 가시광과 비가시광을 분광 소자로 분광하여, 가시광 및 비가시광을 각각 수광하여도 좋다. 이와 같이 함으로써, 각 파장의 광의 촬상 위치의 차를 수정하기 위한 위치맞춤이 불필요하다게 되기 때문에, 처리의 간소화가 가능해진다.

또한, 본 발명에서는, 상기 광원이, 파장 영역에 제한이 있는 광원이라도 좋다.

또한, 본 발명에서는, 상기 광원으로부터 조사하는 광을 파장 필터에 통하여, 파장 영역을 제한하여도 좋다.

이와 같이, 파장 영역을 제한함에 의해, 물질과의 상호작용이 보다 현저한 파장의 광을 이용할 수 있기 때문에, 결함의 판정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 과제를 달성하기 위해 본 발명에 의한 결함 검사 장치는,

광원으로부터 피검사물에 대해, 가시광과, 비가시광을 조사하는 조사부와,

피검사물에서 반사하든지 또는 피검사물을 투과하는 가시광 및 비가시광을 각각 수광하고, 각각의 수광량에 응한 촬상 데이터를 각각 생성하는 데이터 생성부와,

상기 촬상 데이터가 변동한 영역에서의 그 촬상 데이터가 변동한 정도를, 가시광과, 비가시광으로 비교한 결과가, 미리 기억되어 있는 결함이 되는 범위 내에 속하고 있는 경우에는, 결함으로 판정하는 판정부를 구비한다.

본 발명에 의하면, 결함의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 실시례 1에 관한 결함 검사 장치의 블록도.
도 2는 각 신호 처리부에서 처리된 후의 화소와 반사비와의 관계를 도시한 도면.
도 3은 도 2에 도시한 각 신호를 서로 겹친 도면.
도 4는 결함이 물인 경우의 화소와 반사비와의 관계를 도시한 도면.
도 5는 결함이 금속인 경우의 화소와 반사비와의 관계를 도시한 도면.
도 6은 실시례 1에 관한 결함의 종류를 판별하는 플로를 도시한 플로 차트.
도 7은 실시례 2에 관한 결함 검사 장치의 블록도.
도 8은 실시례 3에 관한 결함 검사 장치의 블록도.
도 9는 실시례 3에 관한 센서의 배치를 도시한 도면.
도 10은 실시례 4에 관한 결함 검사 장치의 블록도.
도 11은 실시례 4에 관한 카메라의 내부 구조를 도시한 도면.

이하에 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태를, 실시례에 의거하여 예시적으로 상세히 설명한다. 단, 이 실시례에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은, 특히 기재가 없는 한은, 본 발명의 범위를 그들만으로 한정하는 취지의 것은 아니다.

(실시례 1)

도 1은, 본 실시례에 관한 결함 검사 장치(1)의 블록도이다. 결함 검사 장치(1)는, 피검사물(2)에 가시광을 조사하는 가시광원(31)과, 피검사물(2)에 자외광 또는 적외광의 적어도 한쪽을 조사하는 IR/UV광원(32)과, 피검사물(2)에서 반사한 가시광을 수광하는 가시광 카메라(41)와, 피검사물(2)에서 반사한 자외광 또는 적외광을 수광하는 IR/UV광 카메라(42)와, 가시광 카메라(41) 및 IR/UV광 카메라(42)가 수광한 광을 처리하여 결함의 검출 및 결함의 종류를 판별하는 처리 장치(5)를 구비하여 구성되어 있다.

피검사물(2)은, 예를 들면 시트형상으로 형성되어 있고, 도 1의 화살표 방향으로 반송되고 있다. 또한, 피검사물(2)은, 시트형상일 필요는 없다. 피검사물(2)로는, 종이, 필름, 수지, 셀룰로오스 등을 예시할 수 있다. 또한, 피검사물(2)은, 2차전지에 사용하는 세퍼레이터, 액정에 사용되는 광학 시트 등이라도 좋다. 또한, 본 실시례에서는, 광원(3) 및 카메라(4)를 고정하고, 피검사물(2)을 이동시키고 있지만, 이에 대신하여, 피검사물(2)을 고정하고, 광원(3) 및 카메라(4)를 이동시켜도 좋다.

결함 검사 장치(1)는, 가시광원(31) 및 IR/UV광원(32)으로부터 피검사물(2)에 조사된 광의 반사광을 가시광 카메라(41) 및 IR/UV광 카메라(42)에서 수광함에 의해 얻어지는 화상에 의거하여 결함을 추출한다. 또한, 결함의 종류를 판별한다. 결함 검사 장치(1)는, 이물, 구멍, 주름, 얼룩 등을 결함으로서 검출할 수 있다.

또한, 가시광원(31)과 IR/UV광원(32)을 구별하지 않는 경우에는, 단지 「광원(3)」이라고 칭한다. 또한, 가시광 카메라(41)와 IR/UV광 카메라(42)를 구별하지 않는 경우에는, 단지 「카메라(4)」라고 칭한다. 광원(3)에는, LED 등의 파장 영역이 제한된 것을 이용하든지, 또는, 파장 필터를 이용하여 파장 영역을 제한한 것을 이용할 수 있다. 그리고, 물질과의 상호작용이 보다 현저한 파장을 이용함으로써 결함의 검출이나 결함 종별의 판정 정밀도를 향상시킨다. 또한, 본 실시례에서는, 가시광원(31)과 IR/UV광원(32)이, 본 발명에서 조사부(照射釜)에 상당한다. 또한, 본 실시례에서는, 가시광원(31)과 IR/UV광원(32)에 의해 피검사물(2)에 광을 조사하는 것이, 본 발명에서의 조사 공정에 상당한다.

카메라(4)는, 예를 들면 4096개의 수광 소자를 직렬로 배치한 CCD 이미지 센서를 구비하여 구성되어 있다. 각각의 수광 소자에서는, 수광량에 응하여 광이 전하로 변환된다. 이 때문에, 결함에서 반사한 광이 결상하는 개소의 수광 소자에서는, 다른 수광 소자에 대해, 전하의 양이 작아진다. 또한, 본 실시례에서는, 가시광 카메라(41)는, R, G, B의 각 성분용의 3개의 CCD 이미지 센서를 구비하고 있다. 또한, IR/UV광 카메라(42)는, 적외광 또는 자외광의 적어도 한쪽을 검출하는 CCD 이미지 센서를 구비하고 있다. 각 수광 소자로부터 출력되는 전하는, 촬상 데이터로서 처리 장치(5)에 입력된다. 그리고, 본 실시례에서는, 가시광 카메라(41), IR/UV광 카메라(42)가, 본 발명에서의 데이터 생성부에 상당한다. 또한, 본 실시례에서는, 가시광 카메라(41), IR/UV광 카메라(42)에 의해 촬상 데이터를 생성하는 것이, 본 발명에서의 데이터 생성 공정에 상당한다.

또한, 본 실시례에서는, 피검사물(2)의 폭 전체를 카메라(4)로 촬상 가능하게, 피검사물(2)의 폭에 맞추어서, 피검사물(2)의 폭방향으로 복수의 카메라(4)를 구비할 수 있다. 또한, 가시광 카메라(41)와 IR/UV광 카메라(42)는, 반송 방향으로 어긋내여 배치되어 있다.

또한, 처리 장치(5)에는, 가시광 카메라(41)로부터 출력되는 촬상 데이터를 RGB의 성분마다 각각 처리하는, R신호 처리부(51), G신호 처리부(52), B신호 처리부(53)와, IR/UV광 카메라(42)로부터 출력되는 촬상 데이터를 처리하는 IR/UV신호 처리부(54)가 구비된다. R신호 처리부(51)는 R성분의 신호(R신호)를 처리하고, G신호 처리부(52)는 G성분의 신호(G신호)를 처리하고, B신호 처리부(53)는 B성분의 신호(B신호)를 처리하고, IR/UV신호 처리부(54)는 적외광 또는 자외광의 신호(IR/UV광신호)를 처리한다. 이 처리에 의해, 수광 소자(화소)마다의 반사비가 구하여진다.

여기서, 반사비(反射比)란, 각 수광 소자의 전하(촬상 데이터)를, 미리 구하여 둔 결함이 없을 때의 각 수광 소자의 전하(촬상 데이터)로 제산(除算)한 값이다. 즉, 결함이 없는 피검사물(2)의 촬상 데이터를 미리 구하여 두고, 이 값에 대한, 결함 판정시의 촬상 데이터의 비를, 반사비로 한다. 「미리 구하여 둔 결함이 없을 때의 각 수광 소자의 전하」는, 촬상을 복수회 행한 때의 각 수광 소자의 전하의 평균치로 하여도 좋다. 이 반사비는, 수광량의 감소 정도가 클수록, 작은 값이 되고, 촬상 데이터가 변동한 정도와 상관 관계에 있다. 그리고, 결함이 없는 경우에는, 반사비는 1에 가까운 값이 된다. 반사비는, R신호, G신호, B신호, IR/UV광신호의 각각에 관해 산출된다. 또한, 본 실시례에서는 반사비가, 본 발명에서의 제산치(除算値)에 상당한다.

여기서, 도 2는, 각 신호 처리부(51, 52, 53, 54)에서 처리된 후의 화소와 반사비와의 관계를 도시한 도면이다. 횡축은 화소이고, 종축은 반사비이다. 결함이 결상한 부분의 화소에서는, 반사비가 저하된다. 그리고, 이 저하의 정도는, R신호, G신호, B신호, IR/UV광신호에서 각각 다르다. 또한, 피검사물(2)에 결함이 존재하지 않는 경우라도, 피검사물(2)의 표면의 요철 등의 영향에 의해, 반사비는 각 화소에서 약간 다르다.

또한, 처리 장치(5)는, 가시광 카메라(41)로부터 얻어지는 반사비와, IR/UV광 카메라(42)로부터 얻어지는 반사비와의 위치맞춤을 행하는 위치맞춤 처리부(55)를 구비하고 있다. 여기서, 가시광 카메라(41)와, IR/UV광 카메라(42)는, 피검사물(2)의 반송 방향으로 어긋내여 배치되어 있기 때문에, 가시광 카메라(41)에서 촬상된 개소가, IR/UV광 카메라(42)에서 촬상된 위치에 도달하기 까지는 시간이 걸린다. 가시광 카메라(41)와 IR/UV광 카메라(42)로부터 얻어지는 같은 장소의 반사비를 비교하기 위해, 위치맞춤 처리부(55)는, 가시광 카메라(41)의 반사비와, IR/UV광 카메라(42)의 반사비와의 위치맞춤을 행한다.

여기서, 피검사물(2)의 반송 속도와, 가시광 카메라(41)로부터 IR/UV광 카메라(42)까지의 거리는 미리 설정되어 있기 때문에, 이들의 값에 의거하여, 가시광 카메라(41)에서 촬상된 개소가, IR/UV광 카메라(42)에서 촬상 되기까지의 시간 지연을 산출할 수 있다. 즉, 이 시간 지연분만큼 데이터를 비켜놓음에 의해, 위치맞춤을 행할 수가 있다. 마찬가지로, R신호, G신호, B신호에서 각각 다른 개소를 촬상하고 있는 경우나, 자외광 및 적외광에서 각각 다른 개소를 촬상하고 있는 경우에는, 이들의 위치맞춤을 행한다.

또한, 처리 장치(5)는, 결함을 검출하는 결함 검출부(56)와, 결함의 크기의 임계치를 기억하는 검출 임계치 기억부(56A)를 구비하고 있다. 이 임계치는, 결함으로서 검출할 필요가 있는 크기의 하한치로서 미리 기억되어 있다. 이 임계치는, 피검사물(2)의 종류나 유저의 요구 등에 의해 결정된다.

여기서, 결함이 있다고 하여도 결함이 작은 경우에는, 허용되는 경우도 있다. 이 허용된 범위를 초과할 때의 결함의 크기를 임계치로서 설정한다. 즉, 결함 검출부(56)는, 결함의 크기가 임계치 이상인 경우에 결함이 존재한다고 판정하고, 결함의 크기가 임계치 미만인 경우에는 결함이 없는 것으로 판정한다. 결함의 크기는, 반사비의 저하량이나, 반사비가 저하된 화소수가 되어 나타난다. 예를 들면, 도 2에 도시한 파형에 의거하여 결함의 크기를 구할 수 있다. 또한, 어느 하나의 반사비가 임계치 이하로 된 경우에, 결함으로서 검출하여도 좋다. 또한, 어느 하나의 반사비가 임계치 이하로 된 화소가 임계치 이상인 경우에, 결함으로서 검출하여도 좋다.

또한, 처리 장치(5)는, 결함이 검출된 때에 결함의 종류를 판별하는 판정부(57)와, 결함의 종류를 판별하기 위한 임계치를 기억하는 판정 임계치 기억부(57A)를 구비하고 있다. 판정부(57)는, 각 신호 처리부(51, 52, 53, 54)에서 처리된 화소와 반사비와의 관계에 의거하여, 결함의 종류를 판별한다. 그리고, 결함의 유무 및 결함의 종류가 출력부(58)로부터 출력된다. 또한, 본 실시례에서는, 판정부(57)에 의해 결함의 종류를 판별하는 것이, 본 발명에서의 판정 공정에 상당한다.

여기서, 도 3은, 도 2에 도시한 각 신호를 서로 겹친 도면이다. 이와 같이, 각 신호의 반사비의 저하의 정도는 각각 다르다. 그리고, 각 신호의 반사비의 저하의 정도는, 물질마다 특유한 값으로 된다. 여기서, 예를 들면, 자외광의 파장은, 분자나 원자의 결합 에너지와 가깝기 때문에 물질에 흡수되기 쉽다. 또한, 자외광의 파장은 비교적 짧기 때문에 산란되기 쉽다. 한편, 적외광의 파장은, 분자의 진동 에너지와 가깝기 때문에 물질에 흡수되기 쉽다. 또한, 적외광의 파장은 비교적 길기 때문에, 산란되기 어렵다. 이들 각 파장의 광과 물질과의 상호작용을 이용함으로써, 결함의 종류를 판별할 수 있다.

예를 들면, 도 4는, 결함이 물(水)인 경우의 화소와 반사비와의 관계를 도시한 도면이다. 결함이 결상(結像)하는 화소의 반사비는, 다른 화소의 반사비와 비교하여 낮아지지만, 이 저하량(저하률로 하여도 좋다)은, 가시광과 적외광 또는 자외광(이하, IR/UV광이라고도 한다)에서 다르다. 따라서 물이 결상한 화소에서는, 가시광의 반사비와, 적외광(IR 광)의 반사비에서 차가 생긴다.

이 가시광의 반사비와, IR/UV광의 반사비와의 차는, 물질에 특유한 것이다. 즉, 물질에 가시광과 IR/UV광을 각각 조사한 때에는, 각각의 광의 흡수률이 물질마다 다르기 때문에, 각각의 광이 물질에서 반사한 비율, 및, 각각의 광이 물질을 투과하는 비율이 물질마다 다르다. 이 때문에, 결함이 결상하는 화소에서는, 가시광 및 IR/UV광의 반사비가, 결함을 형성하고 있는 물질에 응한 값으로 된다.

따라서 가시광의 반사비와, IR/UV광의 반사비와의 차를, 혼입될 우려가 있는 물질마다 미리 실험 또는 계산 등에 의해 구하여 두면, 이 반사비의 차에 의거하여, 결함의 종류를 판별할 수 있다.

또한, 도 5는, 결함이 금속인 경우의 화소와 반사비와의 관계를 도시한 도면이다. 결함이 금속의 경우에는, 가시광의 반사비와 IR/UV광의 반사비가 거의 같아지기 때문에, 양 반사비의 차가 작다. 이 때문에, 가시광의 반사비와 IR/UV광의 반사비와의 차(차의 절대치로 하여도 좋다)가 임계치 이하인 경우에는, 결함이 금속이라고 판별할 수가 있다. 이 임계치는, 미리 실험 등에 의해 구할 수 있다. 또한, 금속의 종류에 의해 반사비가 변하기 때문에, 반사비에 의거하여 금속의 종류를 판별할 수 있다. 예를 들면, 피검사물(2)이 전기를 절연하는 시트인 경우에는, 오염이 있어도 전기의 도통을 차단할 수 있다면 문제는 없지만, 시트에 금속이 혼입되어 있으면 전기가 도통하기 때문에 문제가 된다. 따라서 결함이 금속인지의 여부를 판정할 수 있으면, 오염을 허용할 수 있고, 금속만을 결함으로서 검출할 수 있다.

이와 같이, 가시광의 반사비와 IR/UV광의 반사비와의 차에 응하여 결함의 종류를 판별할 수 있다. 여기서, 반사비의 차를 이용함에 의해, 피검사물(2)이나 결함의 상태의 영향이나, 광량의 변동의 영향을 작게 할 수 있다. 예를 들면, 피검사물(2)의 색이나 결함의 색에 의해, 수광 소자의 수광량이 변한다. 또한, 광량이 변동하면, 수광 소자의 수광량이 변하기 때문에, 결함이 없어도 반사비가 변동한다. 이와 같이, 가시광 및 IR/UV광의 반사비는, 결함이 없어도 변화할 수 있다. 이에 대해, 가시광의 반사비와 IR/UV광의 반사비와의 차를 취함에 의해, 광량의 변동 등에 의한 각 수광 소자의 수광량의 변화분을 지울 수 있다. 즉, 피검사물(2)의 색이나 표면의 상태의 영향, 및 광량의 변동의 영향을 작게 할 수 있기 때문에, 결함의 검출 정밀도 및 결함의 종별의 판별 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 가시광의 반사비와 IR/UV광의 반사비의 차(差)에 대신하여, 비(比)를 이용하여, 결함의 종류를 판별하여도 좋다.

또한, 가시광은, R성분, G성분, B성분중의 어느 하나 또는 2개만을 이용하여 결함의 종류를 판별하여도 좋다. 또한, 적외광 또는 자외광의 한쪽 또는 양쪽을 이용하여 결함의 종류를 판별하여도 좋다. 또한, R성분, G성분, B성분중의 어느 하나와, 적외광 또는 자외광의 한쪽을 선택할 때에, 파장의 차가 커지는 조합을 선택하면 좋다. 예를 들면, 파장이 짧은 자외광과 조합시키는 것은, 가시광중에서도 파장이 긴 R성분으로 하고, 파장이 긴 적외광과 조합시키는 것은, 가시광중에서도 파장이 짧은 B성분으로 한다. 이에 의해, 결함의 반사비의 차가 보다 현저하게 나타나기 때문에, 판정 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 카메라(4)의 수광 소자에는, Si(실리콘)계의 반도체를 이용하면 좋다. Si계의 반도체 수광 소자를 이용하면, 자외광, 가시광, 적외광을 어느 것이나 검출할 수 있다. 또한, 다화소화(多畵素化)가 가능하고, 광범위 또는 고속의 계측이 가능해지고, 비용도 낮게 억제할 수도 있다.

다음에, 도 6은, 본 실시례에 관한 결함의 종류를 판별하는 플로를 도시한 플로 차트이다.

스텝 S101에서는, 카메라(4)에 의해 피검사물(2)이 촬상되고, 이 데이터가 처리 장치(5)에 받아들여진다.

스텝 S102에서는, 카메라(4)로부터 출력된 신호가, R신호 처리부(51), G신호 처리부(52), B신호 처리부(53), IR/UV신호 처리부(54)의 각각에서 처리된다. 그리고, 각 신호 처리부는, 각 화소에 대한 반사비를 산출한다.

스텝 S103에서는, 각 신호 처리부에 의해 처리된 데이터의 위치맞춤이 행하여진다. 위치맞춤 처리부(55)는, 피검사물(2)의 반송 속도, 각 카메라(4)의 거리에 의거하여, 위치맞춤을 행한다.

스텝 S104에서는, 결함 검출부(56)에 의한 결함의 검출이 행하여진다. 예를 들면, 결함검출부(56)는, 결함의 크기가, 검출 임계치 기억부(56A)에 의해 기억되어 있는 임계치 이상일 때에, 결함으로서 검출한다. 또한, 예를 들면, 어느 하나의 반사비가 검출 임계치 기억부(56A)에 의해 기억되어 있는 임계치 이하일 때에, 결함으로서 검출하여도 좋다.

스텝 S105에서는, 스텝 S104에서 결함이 검출되었는지의 여부가 판정된다. 스텝 S105에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는, 스텝 S106으로 진행한다. 한편, 스텝 S105로 부정 판정 이루어진 경우에는, 결함이 없는 것으로 하여 본 루틴을 종료시킨다.

스텝 S106에서는, 판정부(57)에 의해 결함의 종류가 판별된다. 판정부(57)는, 가시광의 반사비와, IR/UV광의 반사비와의 차와, 판정 임계치 기억부(57A)에 기억되어 있는 임계치를 비교함에 의해, 결함을 종별(種別)한다. 예를 들면, 가시광의 반사비와, IR/UV광의 반사비와의 차가 임계치 이하인 경우에는, 결함이 금속이라고 판정한다. 그리고, 미리 기억되어 있는 금속마다의 반사비에 의거하여, 금속의 종류를 판별한다. 또한, 예를 들면, 기름에 대해 물은, 적외광을 흡수하기 쉽기 때문에, 가시광의 B성분의 반사비와 적외광의 반사비와의 차가 비교적 커지는 것을 이용하여, 기름과 물을 판별할 수 있다. 또한, 판정 임계치 기억부(57A)에, 가시광과 IR/UV광과의 반사비의 차와, 물질과의 관계를 기억시켜 두고, 이 관계에 따라 물질을 특정하여도 좋다.

스텝 S107에서는, 결함을 검출한 것 및 결함의 종류가 출력부(58)로부터 출력된다. 이 때에는, 예를 들면, 결함의 화상을 출력하여도 좋다. 또한, 결함이 존재하는 위치 및 결함의 종류를 기억하거나, 결함이 존재한 위치에 표시를 하거나 하여도 좋다. 또한, 결함이 존재할 때에 경보를 발하거나, 결함이 존재하는 것이나 결함의 종류를 디스플레이에 표시하거나 하여도 좋다. 또한, 스텝 S106에서 판별된 결함의 종류가, 허용되는 것이면, 결함이 없다고 출력된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시례에 의하면, 피검사물(2)의 결함을 검출하고, 또한, 결함의 종류를 판별할 수 있다. 그리고, 가시광만으로는 검출할 수가 없는 결함을, 자외광 또는 적외광에 의한 물질과의 상호작용을 이용하여 검출할 수 있다. 또한, 피검사물(2)라고 유사한 색의 결함으로서 가시광만으로는 판별할 수 없는 결함의 종류를, 비가시광을 병용함으로써 판별할 수 있다. 또한, Si계의 반도체 수광 소자를 이용함에 의해, 자외광, 가시광, 적외광을 어느 것이나 검출할 수 있다. 또한, 다화소화가 가능하고, 광범위 또는 고속의 계측이 가능해지고, 비용도 낮게 억제할 수도 있다. 또한, 정상적인 부분을 기준으로 하여 반사비를 산출하고, 이 반사비를 가시광과 IR/UV광으로 비교함에 의해, 광량의 변동이나 결함마다의 반사비의 차이(違)에 의한 오차를 저감할 수 있다. 따라서 외란이나 결함의 상태의 변화에 영향받기 어렵다.

(실시례 2)

도 7은, 본 실시례에 관한 결함 검사 장치(1)의 블록도이다. 본 실시례는, 광원(3)이, 카메라(4)에 대해 피검사물(2)의 반대측에 구비되는 점에서, 실시례 1과 상위하다. 기타의 장치 등은 실시례 1과 같기 때문에, 설명을 생략한다.

본 실시례에서는, 피검사물(2)에서의 가시광과, 자외광 또는 적외광과의 투과비에 의거하여, 결함의 검출 및 결함 종별의 판정을 실시한다. 여기서, 투과비란, 각 수광 소자의 전하(촬상 데이터)를, 미리 구하여 둔 결함이 없을 때의 각 수광 소자의 전하(촬상 데이터)로 제산한 값이다. 즉, 결함이 없는 피검사물(2)의 촬상 데이터를 미리 구하여 두고, 이 값에 대한, 결함 판정시의 촬상 데이터의 비를, 투과비로 한다. 「미리 구하여 둔 결함이 없을 때의 각 수광 소자의 전하」는, 촬상을 복수회 행한 때의 각 수광 소자의 전하의 평균치로 하여도 좋다. 이 투과비는, 수광량의 감소 정도가 클수록, 작은 값이 되어, 촬상 데이터가 변동한 정도와 상관 관계에 있다. 그리고, 결함이 없는 경우에는, 투과비는 1에 가까운 값인 된다. 투과비는, R신호, G신호, B신호, IR/UV광신호의 각각에 관해 산출된다. 또한, 본 실시례에서는 투과비가, 본 발명에서의 제산치에 상당한다.

가시광, 자외광, 적외광의 투과비는, 실시례 1에서 설명한 반사비와 마찬가지로, 물질마다 다르다. 이 때문에, 결함이 결상하는 개소의 화소에서는, 가시광과 IR/UV광에서 투과비에 차가 생긴다. 이 차는, 물질에 특유한 값으로 된다. 즉, 물질에 가시광과 IR/UV광을 조사한 때에는, 그 물질에서의 각각의 광의 흡수률이 물질마다 다르기 때문에, 각각의 광이 물질을 빠져 나가는 비율이 물질마다 다르다.

따라서 가시광의 투과비와, IR/UV광의 투과비와의 차를, 혼입될 우려가 있는 물질마다 미리 실험 또는 계산 등에 의해 구하여 두면, 이 투과비의 차에 의거하여, 결함의 종류를 판별할 수 있다.

또한, 피검사물(2)의 종류나 혼입될 수 있는 물질의 종류에 응하여, 투과비 또는 반사비의 어느쪽으로 결함의 종류를 판별하는지 결정하여도 좋다. 예를 들면, 어느쪽을 이용한 것이 보다 적당한 것인지를, 실험 등에 의해 구하여도 좋다. 또한, 예를 들면, 피검사물(2)이 얇은 경우에는 투과비를 이용하고, 두꺼운 경우에는 반사비를 이용하다는 것과 같이, 피검사물(2)의 두께에 응하여 선택하여도 좋다. 또한, 투과광 및 반사광의 양쪽을 이용하여도 좋다.

(실시례 3)

도 8은, 본 실시례에 관한 결함 검사 장치(1)의 블록도이다. 본 실시례에서는, 카메라(4)가 1대만 구비된다. 이 1대의 카메라(4)로, 실시례 1에 관한 가시광 카메라(41)와, IR/UV광 카메라(42)를 겸하고 있다. 즉, 본 실시례에 관한 카메라(4)는, R, G, B의 적어도 1성분을 계측하는 수광 소자 및 적외광 또는 자외광의 적어도 한쪽을 계측하는 수광 소자를 구비하고 있다. 그리고, 가시광원(31)과, IR/UV광원(32)은, 동일한 장소에 광을 조사한다. 기타의 장치 등은 실시례 1과 같기 때문에, 설명을 생략한다.

여기서, 도 9는, 센서의 배치를 도시한 도면이다. R은, 가시광중의 R성분을 검출하고, G는, 가시광중의 G성분을 검출하고, B는, 가시광중의 B성분을 검출하고, IR/UV는, 적외광 또는 자외광을 검출한 센서이다. R, G, B, IR/UV의 각 센서는, 반송 방향으로 어긋내여 배치된다. 이 때문에, 실시례 1과 마찬가지로, 각 센서의 출력 신호의 위치맞춤이 필요해진다. 이와 같은 카메라(4)를 사용함에 의해, 장치의 소형화가 가능해진다.

(실시례 4)

도 10은, 본 실시례에 관한 결함 검사 장치(1)의 블록도이다. 또한, 도 11은, 카메라(4)의 내부 구조를 도시한 도면이다. R은, 가시광중의 R성분을 검출하고, G는, 가시광중의 G성분을 검출하고, B는, 가시광중의 B성분을 검출하고, IR/UV는, 적외광 또는 자외광을 검출하는 센서이다. 본 실시례는, 카메라(4)가 1대 구비되는 점에서 실시례 3과 같지만, 분광 소자(43)를 이용하여 가시광 및 IR/UV광을 분광한 후에, 각각의 수광 소자로 계측하는 점에서 실시례 3과 상위하다.

즉, 본 실시례에서는, 같은 방향으로 진행된 광을 분광 소자(43)로 분광하여 각 센서에서 수광시키기 때문에, 피검사물(2)의 동일한 위치로부터 반사한 가시광 및 IR/UV광을 1대의 카메라(4)로 촬상할 수 있다. 그리고, 동일한 위치의 데이터를 동시에 얻을 수 있기 때문에, 위치맞춤이 필요없다. 이 때문에, 상기 실시례 1 내지 3에서 필요하게 되는 위치맞춤 처리부(55)가 필요없다. 기타의 장치 등은 실시례 3과 같기 때문에, 설명을 생략한다.

이와 같은 카메라(4)를 사용함에 의해, 위치맞춤의 필요가 없어지기 때문에, 처리의 간략화가 가능해진다. 또한, 위치맞춤의 정밀도의 영향을 받는 일이 없다.

1 : 결함 검사 장치
2 : 피검사물
5 : 처리 장치
31 : 가시광원
32 : IR/UV광원
41 : 가시광 카메라
42 : IR/UV광 카메라
43 : 분광 소자
51: R신호 처리부
52: G신호 처리부
53: B신호 처리부
54 : IR/UV신호 처리부
55 : 위치맞춤 처리부
56 : 결함 검출부
56A : 검출 임계치 기억부
57 : 판정부
57A : 판정 임계치 기억부
58 : 출력부

Claims

광원으로부터 피검사물에 대해, 가시광과, 비가시광을 조사하는 조사 공정과,
피검사물에서 반사하든지 또는 피검사물을 투과하는 가시광 및 비가시광을 각각 수광하고, 각각의 수광량에 응한 촬상 데이터를 각각 생성하는 데이터 생성 공정과,
상기 촬상 데이터가 변동한 영역에서의 그 촬상 데이터가 변동한 정도를, 가시광과, 비가시광으로 비교한 결과가, 미리 기억되어 있는 결함이 되는 범위 내에 속하고 있는 경우에는, 결함으로 판정하는 판정 공정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
제1항에 있어서,
상기 비가시광은, 적외광 또는 자외광의 적어도 한쪽인 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 데이터 생성 공정에서 생성된 촬상 데이터를, 미리 촬상한 결함이 없는 피검사물의 촬상 데이터로 제산한 값인 제산치를, 상기 촬상 데이터가 변동한 정도로서 가시광 및 비가시광에서 각각 구하고,
상기 판정 공정에서, 가시광의 상기 제산치와, 비가시광의 상기 제산치와의 차를, 미리 기억되어 있는 결함의 종류마다의 값과 비교함으로써, 결함의 종류를 판별하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
제2항에 있어서,
상기 조사 공정에서 상기 적외광을 조사하는 경우에는, 장파장측보다도 단파장측의 가시광을 조사하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
제2항에 있어서,
상기 조사 공정에서 상기 자외광을 조사하는 경우에는, 단파장측보다도 장파장측의 가시광을 조사하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
제3항에 있어서,
가시광의 상기 제산치와, 비가시광의 상기 제산치와의 차가 임계치 이하인 경우에는, 금속을 포함한 결함으로 판정하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
제2항에 있어서,
Si계의 반도체 수광 소자로 가시광 및 비가시광을 각각 수광하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
제2항에 있어서,
1대의 카메라에, 가시광 및 비가시광을 수광하는 소자를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
제2항에 있어서,
가시광과 비가시광을 분광 소자로 분광하여, 가시광 및 비가시광을 각각 수광하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
제2항에 있어서,
상기 광원이, 파장 영역에 제한이 있는 광원인 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
제2항에 있어서,
상기 광원으로부터 조사하는 광을 파장 필터에 통하여, 파장 영역을 제한하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
광원으로부터 피검사물에 대해, 가시광과, 비가시광을 조사하는 조사부와,
피검사물에서 반사하든지 또는 피검사물을 투과하는 가시광 및 비가시광을 각각 수광하고, 각각의 수광량에 응한 촬상 데이터를 각각 생성하는 데이터 생성부와,
상기 촬상 데이터가 변동한 영역에서의 그 촬상 데이터가 변동한 정도를, 가시광과, 비가시광으로 비교한 결과가, 미리 기억되어 있는 결함이 되는 범위 내에 속하고 있는 경우에는, 결함으로 판정하는 판정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.