[发明专利]外观检查装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及检查对象物的外观检查装置和方法，更详细而言涉及将激光等点光源光(照射光)通过具有多角镜(以下称作旋转多面镜)和扫描聚光透镜的焦点位置形成用光学系统而照射到检查对象物进而对其进行直线扫描，由检查对象物反射的经由焦点位置形成用光学系统而由旋转多面镜的镜面所偏转(偏向)的反射光(落射反射光：incident reflected light)的光强度被光电转换，根据共焦法的原理求得外观的位置坐标，由此对检查对象物的外观进行检查的装置。

尤其涉及一种当高速进行检查对象物的外观检查时，由于在基于旋转多面镜的旋转的直线扫描动作中可变更检查对象物的共焦关系，因此无需将光学系统或检查对象物在高度方向上移动，就以简单的结构实现对检查对象物的高速检查。

背景技术

以往，作为对立体形状以几何光学的方式进行测定并检查的方法，大致分为两种方法：将各种光投影到物体后，将其反射光用光检测器进行测定且检查的方法；和在自然光或一般的照明下对物体从多个方向用相机进行测定而根据多个图像间的相关来将立体形状求得且检查的方法。

而且，前者通过光的投影方法、光检测器的种类及其之间的位置关系等又被分为多个类型，这些分类中有如图11A所示那样的检测出共焦光学系统的反射光的聚光状态，并找出焦点重合位置(聚焦点：focal position)来获得检查对象物的高度信息而进行检查的方式。

在图11A中从光源101射出的照射光如点划线所示那样向检查对象物103也就是沿照射方向射出，并透过光分离镜104，且通过聚光透镜121在检查对象物103上的聚光点Pa被聚光。检查对象物103的表面的聚光点Pa所反射的反射光中的、沿与照射方向相反的方向所反射的反射光(落射反射光)再次入射到聚光透镜121，并通过光分离镜104沿与照射方向正交的方向反射而入射到反射光聚光透镜105，且经由反射光聚光透镜105在遮蔽板106的微小孔内形成聚光点Qa后通过遮蔽板106的微小孔，入射到光检测器107，光强度由光检测器107光电转换为光电转换信号输出Ia。这里，照射光聚光透镜121的聚光点Pa和反射光聚光透镜105的聚光点Qa(也就是遮蔽板106的微小孔)在光学上满足共焦关系。

当检查对象物103从照射光聚光点Pa在照射方向上移动移动量z而位于检查对象物103-1的位置时，由检查对象物103-1的表面反射的反射光就如虚线所示，反射光的聚光点从点Qa移动到沿靠近反射光聚光透镜105的方向离开的点Qa-1。因此，遮蔽板106上的反射光的像的尺寸变大，从而由反射光聚光透镜105聚光的反射光通过遮蔽板106的微小孔的光量减少，而使光检测器107的光电转换信号输出Ia减少。

图11B表示检查对象物103的移动量za与光检测器107的光电转换信号输出Ia之间的关系。光电转换信号输出Ia在检查对象物103的反射点与照射光聚光点Pa一致的za＝0位置上变得最大，如果从za为0处远离则光电转换信号输出Ia变小。即，通过使检查对象物103在照射方向或与照射方向相反的方向(以下称作Z方向)上移动，来求得光电转换信号输出Ia为最大的移动量za，从而得到检查对象物103在照射光聚光点Pa中的高度信息来进行外观检查。

在图11A中表示了仅移动检查对象物103的方式的示例，但是如果变更照射光的聚光点Pa和检查对象物103的Z方向的位置(以下称作Z扫描)，则得到同样的效果。显然，作为这种Z扫描方式即固定检查对象物103并使光学系统全体移动的方式，与仅移动检查对象物103的方式具有同等的效果。图12A和图12B表示这些方式以外的Z扫描方式。

图12A表示通过仅使光学系统中的照射光聚光透镜121在Z方向上移动，而将照射光聚光点Pa移动到点Pa-1，来实现Z扫描的方式。该方式在入射到照射光聚光透镜121的照射光接近于平行光的情况下有效，由于移动物仅仅是照射光聚光透镜121，而且照射光聚光透镜121通常很轻，因此可实现高速测定和机构简化(例如参照专利文献1)。

图12B表示在照射光聚光透镜121与检查对象物103之间插入厚度为ta、折射率为n_n的平行玻璃110，而使照射光聚光透镜121与检查对象物103之间的光学距离da变化且使照射光聚光点Pa移动到Pa-2，来实现Z扫描的方式。在该方式中，按照在照射光聚光透镜121与检查对象物103之间依次插入厚度或折射率不同的多个平行玻璃的方式配置有所述多个平行玻璃的圆盘被高速旋转，由此可实现Z扫描的高速化(例如参照专利文献2)。