JP2019066222A - 外観検査装置および外観検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】欠陥ではない比較的浅いキズを有する表面において、比較的深い欠陥キズの有無を好適に検査する技術を提供する。【解決手段】外観検査装置１０は、環状光源３０、遮光部４０、開口幅変更機構５０およびカメラ６０を備える。環状光源３０は、ステージ２０に保持された検査試料９の観察対象面９Ｓの外周に配されており、観察対象面の外周側から観察対象面９Ｓに対して全周方向から光を照射する。遮光部４０は、環状光源３０と観察対象面９Ｓとの間に配されており、環状光源３０からの光を通過させるとともに観察対象面９Ｓに平行な方向に延びる開口４２を有し、かつ、当該開口４２以外の領域において環状光源３０から観察対象面９Ｓへ向かう光を遮蔽する。開口幅変更機構５０は、開口４２の幅を変更する。カメラ６０は、観察対象面９Ｓで反射した光を結像させる結像光学系６２を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、検査試料の表面について外観検査する技術に関し、特に、表面に形成された欠陥キズの有無を検査する技術に関する。

金属部品などでは、欠陥キズ（ひっかき傷、打痕などの凹状または凸状のキズ）の有無を検査する外観検査が行われる場合がある（特許文献１）。金属部品などの表面を観察した場合、暗視野観察によって欠陥キズが鮮明化された観察像を取得することができる。

特開２００３−０８３９０８号公報

しかしながら、たとえば、金属部品には、切削または旋削などの加工処理により、加工面に上記欠陥キズよりも比較的浅い加工キズが形成される場合がある。このような加工面の暗視野観察の観察像では、図９に示すように、欠陥キズを明るくすることで欠陥ではない加工キズ９０も明るくなってしまう。このため、観察像において、欠陥キズ９２の像が加工キズ９０に隠れてしまい、欠陥キズ９２の有無を検査することが困難な場合があった。

そこで、本発明は、欠陥ではない比較的浅いキズを有する表面において、比較的深い欠陥キズの有無を好適に検査する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、第１態様は、検査試料の観察対象面の観察に適用される外観検査装置であって、検査試料を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記検査試料における前記観察対象面の外周に配されており、前記観察対象面の外周側から前記観察対象面に対して複数の方向から光を照射する光源と、前記光源と前記観察対象面との間に配されており、前記光源からの光を通過させるとともに前記観察対象面に平行な方向に延びる開口を有し、かつ、前記開口以外の領域において前記光源から前記観察対象面へ向かう光を遮蔽する遮蔽部と、前記開口の幅を変更する開口幅変更機構と、前記観察対象面で反射した光を結像させる結像光学系とを備える。

第２態様は、第１態様の外観検査装置であって、前記観察対象面に垂直な高さ方向に関して、前記開口の下端が、前記観察対象面よりも低い位置に配される。

第３態様は、第１態様または第２態様の外観検査装置であって、前記開口幅変更機構は、開口の上端を、前記観察対象面の高さに接近する方向に移動させることにより、前記開口の幅を変更する。

第４態様は、第１態様から第３態様のいずれか１つの外観検査装置であって、前記結像光学系により結像された画像を撮像する撮像素子をさらに備える。

第５態様は、第１態様から第４態様のいずれか１つの外観検査装置であって、前記光源が、前記観察対象面の外周において線状に延びる線光源を含む。

第６態様は、第５態様の外観検査装置であって、前記光源が、前記観察対象面を取り囲む環状に形成されており、前記遮蔽部が、前記観察対象面を取り囲む環状に延びる開口を形成している。

第７態様は、検査試料の観察対象表面を外観検査する外観検査方法であって、（ａ）検査試料を保持部で保持する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）にて前記保持部に保持された前記検査試料の前記観察対象面の外周に配された光源により、前記観察対象面の外周側から前記観察対象面に対して複数の方向から光を照射する工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）にて、前記光源と前記観察対象面との間において、前記光源からの光を通過させる前記観察対象面に平行な開口を形成するととともに、前記開口以外の領域で前記光源から前記観察対象面へ向かう光を遮蔽する工程と、（ｄ）前記工程（ｃ）にて前記開口を通過した光で照明された前記観察対象面からの光を結像させる工程と、（ｅ）前記工程（ｄ）において、前記開口の幅を変更する工程とを含む。

第１態様の外観検査装置によると、開口の幅を変更することにより、観察対象面の外周側から照射される光の照射立体角を限定することができる。これにより、観察対象面のキズのない部分および、比較的浅いキズでの光の反射を減少させることができる。したがって、観察像において、比較的深い欠陥キズを鮮明化することができる。また、複数の方向から光を照射するため、比較的深い欠陥キズを、その延びる方向の如何を問わず、鮮明化することができる。

第２態様の外観検査装置によると、開口の下端が観察対象面の高さよりも低い位置に合わされるため、観察対象面の平坦な部分および比較的浅い加工キズで反射する光をさらに減少させることができる。これにより、観察像において、比較的深い欠陥キズを鮮明化することができる。

第３態様の外観検査装置によると、開口の上端を観察対象面の高さに接近させることにより、観察対象面に対する光源からの光の入射角を０°に近づけることができる。これにより、観察対象面および観察対象面に形成された比較的浅いキズで反射する光を低減できる。したがって、観察像において、比較的深い欠陥キズを鮮明化することができる。

第４態様の外観検査装置によると、画像を撮像して保存することができる。

第５態様の外観検査装置によると、線光源により、所定幅の領域を均一な光で照明できる。このため、欠陥キズの有無を好適に検査できる。

第６態様の外観検査装置によると、３６０°の各方向から照明できる。このため、比較的深い欠陥キズを、その延びる方向の如何を問わず、鮮明化することができる。

第７態様の外観検査方法によると、開口の幅を変更することにより、観察対象面の外周側から照射される光の照射範囲が絞られる。これにより、観察対象面のキズのない部分および、比較的浅い加工キズでの光の反射を減少させることができる。したがって、観察像において、比較的深い欠陥キズを鮮明化することができる。また、複数の方向から光を照射するため、比較的深い欠陥キズを、その延びる方向の如何を問わず、鮮明化することができる。

第１実施形態の外観検査装置１０を示す概略側面図である。 第１実施形態の外観検査装置１０を示す概略平面図である。 観察対象面９Ｓの断面プロファイルを示す図である。 開口幅Ｗ１が異なる２つの状態における観察対象面９Ｓの観察像Ｉ１，Ｉ２を示す図である。 深さ推定部７０３が傾斜面９２Ｓの深さを推定する原理について説明する図である。 第１実施形態の外観検査装置１０において実施される検査フローを示す図である。 第２実施形態の外観検査装置１０Ａを示す図である。 第２実施形態の外観検査装置１０Ａを示す概略平面図である。 加工キズ９０および欠陥キズ９２を有する加工面９００の観察像を示す図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張又は簡略化して図示されている場合がある。

本願において、「一方向に延びる」とは、「一方向に平行に延びる」だけでなく、「一方向に平行な方向とその一方向に垂直な方向との合成方向に延びる」ことも含む。

＜１． 第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の外観検査装置１０を示す概略側面図である。図２は、第１実施形態の外観検査装置１０を示す概略平面図である。図１においては、環状光源３０および遮蔽部４０については、断面のみで図示している。また、図２においては、カメラ６０を二点鎖線で示している。また、制御部７０などの図示を省略している。

外観検査装置１０は、検査試料９の観察対象面９Ｓの外観検査に適用される装置である。検査試料９は、たとえば金属部品であり、具体的には車載用の鍛造部品または鋳造部品である。ただし、検査試料９は、これらの部品に限定されるものではない。

観察対象面９Ｓは、たとえば切削や旋削などの加工処理によりできた、比較的浅い筋状凹部である加工キズ９０（図９参照）を有する検査試料９の表面である。外観検査装置１０は、加工キズ９０を有する観察対象面９Ｓにおいて、加工によりできた加工キズ９０とは異なる欠陥キズ９２（図９参照）を観察するのに適した装置である。

ここでは、検査試料９は、直方体の形状に形成されており、観察対象面９Ｓは、その直方体の一面である。観察対象面９Ｓは、加工キズ９０および欠陥キズ９２といった筋状部を除けば、ほぼ平坦な面である。なお、検査試料９の形態は、直方体に限定されるものではない。

図１および図２に示すように、外観検査装置１０は、ステージ２０、環状光源３０、遮蔽部４０、開口幅変更機構５０、カメラ６０および制御部７０を備える。

ステージ２０は、検査試料９を保持する保持部の一例である。ここでは、ステージ２０は、直方体状に形成されており、その平坦に形成された上面に検査試料９が載置される。ステージ２０は、検査試料９の観察対象面９Ｓが上方に配置されたカメラ６０を向く姿勢で検査試料９を保持する。以下、観察対象面９Ｓに垂直な方向を高さ方向Ｄ１とする。また、観察対象面９Ｓに平行な方向を面内方向Ｄ２とする。面内方向Ｄ２は、高さ方向Ｄ１に直交する水平方向である。

なお、検査試料９を保持する保持部は、ステージ２０のような形態に限定されるものではない。たとえば、検査試料９を複数の部材で挟み込むことにより保持する保持部を採用してもよい。この場合、検査試料９が任意の立体的形状を有する場合でも、略平面状の観察対象面９Ｓが面内方向Ｄ２に平行となるように、保持部で保持するとよい。

ステージ２０には、昇降機構２２が設けられている。昇降機構２２は、高さ方向Ｄ１にステージ２０を移動させる。昇降機構２２は、リニアモータ機構またはボールネジ機構などの直動駆動機構により構成されうる。

環状光源３０は、ステージ２０に保持された検査試料９における観察対象面９Ｓの外周に配置されている。より詳細には、環状光源３０は、観察対象面９Ｓの外側、すなわち、観察対象面９Ｓに対してその観察対象面９Ｓの法線方向に対向しない位置に配されている。環状光源３０は、観察対象面９Ｓを取り囲む環状に形成されている。環状光源３０の内側の孔は、観察対象面９Ｓが通過できる大きさを有しており、ここではステージ２０も通過可能な大きさを有している。

環状光源３０は、環状に延びる線光源の一種である。環状光源３０は、たとえば、環状の線に沿って配列された複数の白色ＬＥＤ（不図示）を含む。環状光源３０は、環状光源３０の内側に向けて白色光を発する。

遮蔽部４０は、環状光源３０と観察対象面９Ｓとの間に配されている。遮蔽部４０は、線光源である環状光源３０から発せられた光を通過させる開口４２を有する。開口４２は、観察対象面９Ｓを取り囲む環状に形成されている。ここでは、遮蔽部４０は、一対の遮光部材４４，４６を有している。一対の遮光部材４４，４６各々は、観察対象面９Ｓに平行に延びる環状に形成された板状部材である。一対の遮光部材４４，４６は、高さ方向Ｄ１に均一な幅の隙間をあけて上下に配設されている。すなわち、上側の遮光部材４４の下端部４４０、および、下側の遮光部材４６の上端部４６０が、間に均一な隙間を形成しつつ対向することにより、開口４２が形成されている。この隙間により形成される開口４２は、面内方向Ｄ２に貫通する孔である。ここでは、開口４２の高さ方向Ｄ１の中心が、環状光源３０の高さ方向Ｄ１の中心に一致するように、開口形成部４０が設けられている。

遮光部材４４，４６は、開口４２を除く領域において、環状光源３０から観察対象面９Ｓに向かう光を遮蔽する。ここでは、遮光部材４４，４６の高さ方向Ｄ１の幅は、環状光源３０における発光面（光を発する面）の高さ方向Ｄ１の幅よりも大きくなっている。

開口幅変更機構５０は、遮蔽部４０における開口４２の開口幅Ｗ１（高さ方向Ｄ１の幅）を変更する。開口幅変更機構５０は、ここでは、一対の遮光部材４４，４６の一方もしくは双方を、高さ方向Ｄ１に移動させることにより、互いに接近する方向、および、離隔する方向に移動させる。開口幅変更機構５０は、ボールネジ機構、リニアモータ機構などの直動駆動系により構成される。

カメラ６０は、結像光学系６２と撮像素子６４とを含む。結像光学系６２は、レンズなどで構成されており、観察対象面９Ｓからの光（散乱光、反射光）を結像させる。撮像素子６４は、結像光学系６２によって結像された画像を撮像する。結像光学系６２を構成するレンズの焦点位置に配されている。撮像素子６４は、ＣＣＤなどのイメージセンサで構成されている。撮像素子６４は、その受光面に入射した光を電気信号に変換することにより、制御部７０に送信する。

制御部７０のハードウェアとしての構成は、一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部７０は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭ、及び、制御用アプリケーションまたはデータ等を記憶する記憶部を備えている。また、制御部７０には、画像を表示する液晶ディスプレイなどからなる表示部７２、および、キーボードおよびマウスなどの入力デバイスからなる操作部７４などが接続されている。

制御部７０は、開口幅変更機構５０を制御することにより、開口４２の開口幅Ｗ１を変更する。開口幅Ｗ１の変更は、オペレータによる操作部７４を介した所定の操作入力に基づいて行われてもよい。あるいは、制御部７０のＣＰＵが、制御用アプリケーションに記録されたアルゴリズムにしたがって、開口幅Ｗ１の変更を行ってもよい。

また、制御部７０は、カメラ６０の撮像素子６４に接続されている。制御部７０は、撮像素子６４が出力した電気信号に基づいて生成した画像を、表示部７２に表示する。

図１に示す画像処理部７０１は、制御部７０のＣＰＵが制御用アプリケーションに従って動作することにより実現される機能である。なお、画像処理部７０１は、専用の電子回路によって構成されていてもよい。画像処理部７０１は、カメラ６０が撮像することにより得られた画像を処理する。たとえば、画像処理部７０１は、解像度を低下させる処理を行う。

＜開口幅Ｗ１の変更について＞
ここで、開口幅Ｗ１を変更する目的について説明する。図３は、観察対象面９Ｓの断面プロファイル（山谷の高低差）を示す図である。図３において、横軸は観察対象面９Ｓに平行な面内方向Ｄ２の位置を示しており、縦軸は表面の高さを示している。観察対象面９Ｓには、図９に示すような、所定の加工により形成された加工キズ９０と、欠陥キズ９２とが存在する。図３に示すように、加工キズ９０のプロファイル９０Ｐは加工キズ９０が比較的浅い凹部であることを示しており、欠陥キズ９２のプロファイル９２Ｐは欠陥キズ９２が比較的深い凹部であることを示している。また、加工キズ９０の傾斜面の傾斜角はおよそ１０°未満であるのに対して、欠陥キズ９２の傾斜面の傾斜角は３０°〜６０°と急である。なお、傾斜面の傾斜角は、観察対象面９Ｓの加工キズ９０及び欠陥キズ９２などの凹部を除いた比較的平坦な平面部分に対して、各キズ９０，９２における凹部の内側面のなす角度をいう。外観検査装置１０では、この加工キズ９０と欠陥キズ９２の深さの違いを利用して、観察像において、より深い筋状凹部である欠陥キズ９２を鮮明化させる。

図４は、開口幅Ｗ１が異なる２つの状態における観察対象面９Ｓの観察像Ｉ１，Ｉ２を示す図である。図４中、観察像Ｉ２は、観察像Ｉ１よりも開口幅Ｗ１が小さい状態のものである。

ここでは、線光源である環状光源３０を観察対象面９Ｓの外周に配置している。環状光源３０の発光面が、観察対象面９Ｓと同じ高さに交差する配置されている。さらに、遮蔽部４０が形成する開口４２を通過した光が、観察対象面９Ｓに照射される。この遮蔽部４０が形成する開口４２を絞ることによって、照射立体角を限定して観察対象面９Ｓに平行に近い角度で入射することとなる。より詳細には、開口４２の上端（上側の遮光部材４４の下端部４４０）を、観察対象面９Ｓよりも高い位置から観察対象面９Ｓの高さに近づくにつれて、観察対象面９Ｓに入射する光の入射角が０°に近づく。

このように、開口幅Ｗ１を狭めることにより、上側の遮光部材４４の下端部４４０を観察対象面９Ｓの高さに近づけると、観察対象面９Ｓに入射する光の入射角が０°に近づく。すると、観察像においては、観察対象面９Ｓでの光の反射が減少し、加工キズ９０などの比較的浅い筋状凹部も暗くなる。このため、欠陥キズ９２などの比較的深い凹部は、観察像において、鮮明化される。

図４に示すように、欠陥キズ９２ａ〜９２ｃは縦方向に延びる筋状凹部となっており、欠陥キズ９２ｄ〜９２ｆは横方向に延びる筋状凹部である。このように、本実施形態では、環状光源３０を採用することによって、観察対象面９Ｓに対して２方向以上の角度（３６０°）の各方向から光を照射できるため、観察対象面９Ｓ上のあらゆる方向に延びるキズを観察像において鮮明化できる。

図１に示す深さ推定部７０３は、制御部７０のＣＰＵが制御用アプリケーションに従って動作することにより実現される機能である。なお、深さ推定部７０３は、専用の電子回路によって構成されていてもよい。深さ推定部７０３は、画像解析により凹部の深さを算出する。深さ推定部７０３は、外観検査装置１０において、特異的に光らせることが可能な傾斜面の傾斜角度と、そのときの開口幅Ｗ１との関係を示す対応情報を利用する。この対応情報は、外観検査装置１０において、様々な傾斜角度の傾斜面をもつ凹部が形成された試料を用いて、開口幅Ｗ１を変更しながら観察像を観察することにより取得しうる。

図５は、深さ推定部７０３が傾斜面９２Ｓの深さを推定する原理について説明する図である。たとえば、対応情報において、図５に示すように、傾斜角度が４５°±５°である傾斜面９２Ｓを光らせることが可能な開口幅Ｗ１が特定されている場合を考える。すると、開口幅Ｗ１で光る部分が観察像において３ピクセルである場合、１ピクセルが約７５μｍであるとすると、図５に示す傾斜面９２Ｓの推定幅が２２５μｍとなる。したがって、深さ推定部７０３は、この推定幅に傾斜角度（４５°±５°）の正接値（tan（４５°±５°））を掛けることにより、傾斜面９２Ｓの深さ（１６８．８μｍ〜２６８．２μｍ）を算出する。このように算出された値は、表示部７２などに表示されるとよい。

＜検査フロー＞
図６は、第１実施形態の外観検査装置１０において実施される検査フローを示す図である。図６に示す各工程は、特に断らない限り、制御部７０の制御下で行われるものとする。

まず、ステージ２０上に検査試料９が搬入され、ステージ２０が検査試料９を保持する（ステップＳ１１）。ステージ２０上への検査試料９の搬入は、オペレータが手作業で行ってもよいし、図示しない搬送装置が行ってもよい。ステージ２０は、観察対象面９Ｓを上方へ向けた姿勢で検査試料９を保持する。

続いて、ステージ２０の高さ変更が行われる（ステップＳ１２）。詳細には、制御部７０が昇降機構２２を制御することにより、ステージ２０を昇降させる。具体的には、検査試料９の観察対象面９Ｓを遮蔽部４０における開口４２の下端（下側の遮光部材４４の上端）と、開口４２の上端（上側の遮光部材４４の下端）の間の高さ位置に配される。

また、制御部７０が演算により観察対象面９Ｓの配置されるべき位置を求め、その位置に合わせてステージ２０を移動させてもよい。たとえば、制御部７０に対して検査試料９の厚みを与えると、制御部７０が、その厚みから逆算してステージ２０の配されるべき高さ位置を割り出してもよい。

また、観察対象面９Ｓが、上記テレセントリックレンズ５２の焦点位置に移動したことを位置検出センサーで検出するとよい。位置検出センサーは、非接触式センサー（光学式センサーなど）または接触式センサーなどで構成されうる。

続いて、制御部７０が環状光源３０を制御して、光照射を開始する（ステップＳ１３）。これにより、開口４２を通過した環状光源３０からの光が、観察対象面９Ｓに対して側方から入射する。

続いて、制御部７０が、開口幅変更機構５０を制御して、開口４２の開口幅Ｗ１を変更する（ステップＳ１４）。制御部７０は、最初に開口幅Ｗ１を変更する場合、開口幅Ｗ１を既定の初期値に変更する。この初期値は任意に設定されうる値であるが、ここでは、後述するように、欠陥キズ９２を検出するために開口幅Ｗ１が所定のピッチで小さく変更される。このため、初期値は、十分に大きい値であることが望ましい。

続いて、制御部７０が、カメラ６０よって撮像されて得られた画像を、表示部７２に表示する（ステップＳ１５）。当該画像は、適宜記憶部に保存される。

続いて、制御部７０が、開口幅Ｗ１の変更の要否を判定する（ステップＳ１６）。詳細には、制御部７０が、カメラ６０によって取得された画像に基づいて判定を行う。たとえば、図４に示すように、開口幅Ｗ１が比較的大きい場合の観察像Ｉ１では、開口幅Ｗ１を比較的小さくした場合よりも観察像Ｉ２よりも明るい部分が多い。そこで、制御部７０が、観察像全体の明るさを、適切に設定された閾値と比較するとよい。たとえば、観察像全体の明るさが所定の閾値よりも大きい場合、加工キズ９０が十分に消えていないと考えられるため、制御部７０は開口幅Ｗ１の変更が必要と判定する（ステップＳ１６においてＹＥＳ）。また、制御部７０が、観察像において、所定の輝度値を超える明るさの画素の数を、適宜に設定された閾値と比較してもよい。この場合、所定の輝度値を超える画素の数が、既定の閾値を超える場合、加工キズ９０が十分に消えていないと考えられるため、制御部７０は開口幅Ｗ１の変更が必要と判定するとよい。

制御部７０が開口寸法Ｗ１の変更が必要と判定すると（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、制御部制御部７０は、ステップＳ１４に戻って、開口幅Ｗ１を変更する。ここでは、制御部７０は、開口幅変更機構５０を制御して、開口幅Ｗ１を既定の大きさ分だけ変更する。そして、制御部７０は、ステップＳ１５およびステップＳ１６を再度実行する。

ステップＳ１６において、開口幅Ｗ１の変更が不要と判定された場合（ステップＳ１６においてＮＯ）、制御部７０は、環状光源３０をオフにして、光の照射を停止させる（Ｓ１７）。これにより、検査試料９における観察対象面９Ｓについての検査が終了する。

以上のように、外観検査装置１０によると、開口４２の開口幅Ｗ１を変更することにより、観察対象面９Ｓの外周側から照射される光の照射範囲が絞られる。これにより、観察対象面のキズのない部分および、比較的浅い加工キズでの光の反射を減少させることができる。したがって、観察像において、比較的深い欠陥キズを鮮明化することができる。

また、開口４２の下端（下側の遮光部材４４の上端部４６０）が観察対象面９Ｓの高さよりも低い位置に合わされるため、観察対象面９Ｓの平坦な部分および比較的浅い加工キズ９０で反射する光をさらに減少させることができる。これにより、観察像において、比較的深い欠陥キズ９２をさらに鮮明化することができる。

また、開口４２の上端（上側の遮光部材４４の下端部４４０）を、観察対象面９Ｓの高さに接近させていくことにより、開口４２を通過する光の観察対象面９Ｓに対する入射角度を０°に近づけることができる。これにより、観察対象面９Ｓにおいて、比較的浅い加工キズ９０での光の反射が起きにくくなるため、加工キズ９０を目立たなくすることができる。したがって、比較的深い欠陥キズ９２を相対的に鮮明化することができる。

なお、ステップＳ１６における開口幅Ｗ１の変更要否の判定は、オペレータの判断に基づいて行われてもよい。たとえば、オペレータが表示部７２に表示された画像を確認して、加工キズ９０が十分に消えていないと判断した場合、オペレータが操作部７４を介して開口幅Ｗ１を変更する入力を行う。また、制御部７０が、この操作入力に基づき、開口寸法Ｗ１の変更が必要であると判定するとよい（ステップＳ１６においてＹＥＳ）。そして、制御部制御部７０は、ステップＳ１４に戻って、開口４２の開口幅Ｗ１を変更するとよい。

また、開口４２の開口幅Ｗ１が手動で変更可能な場合、ステップＳ１４においてオペレータが手動で開口幅Ｗ１を変更してもよい。

＜２． 第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。なお、以降の説明において、既に説明した要素と同様の機能を有する要素については、同じ符号又はアルファベット文字を追加した符号を付して、詳細な説明を省略する場合がある。

図７は、第２実施形態の外観検査装置１０Ａを示す概略側面図である。図８は、第２実施形態の外観検査装置１０Ａを示す概略平面図である。図８においては、カメラ６０を二点鎖線で示している。また、制御部７０などの図示を省略している。

外観検査装置１０Ａは、環状光源３０および遮蔽部４０の代わりに、線光源３０Ａおよび遮蔽部４０Ａを備える点で外観検査装置１０とは相違する。

線光源３０Ａは、２つの第１および第２線光源部３００，３０２を含む。第１および第２線光源部３００，３０２は、観察対象面９Ｓに平行な方向であって、互いに交差する（ここでは直交する）第１方向および第２方向に延びている。

第１および第２線光源部３００，３０２は、第１方向または第２方向に沿って配列された複数のＬＥＤを備えている。また、第１および第２線光源部３００，３０２は、観察対象面９Ｓの外周に配置されている。ここでは、第１および第２線光源部３００，３０２は、同じ高さに配置されている。

遮蔽部４０Ａは、第１遮蔽部４００および第２遮蔽部４０２を含む。第１遮蔽部４００は、第１線光源部３００と観察対象面９Ｓとの間に配されており、第１線光源部３００と平行に延びる。第２遮蔽部４０２は、第２線光源部３０２と観察対象面９Ｓとの間に配されており、第２線光源部３０２と平行に延びる。第１および第２遮蔽部４００，４０２は、それぞれ、一対の遮光部材４４Ａ，４６Ａを含む。一対の遮光部材４４Ａ，４６Ａは、板状に形成された部材である。一対の遮光部材４４Ａ，４６Ａは、高さ方向Ｄ１に均一な隙間をあけて上下に配設されている。すなわち、上側の遮光部材４４Ａの下端部４４０Ａ、および、下側の遮光部材４６Ａの上端部４６０Ａが、間に均一に隙間をあけつつ対向することにより、開口４２Ａが形成されている。第１および第２遮蔽部４００，４０２の開口４２Ａ，４２Ａ各々は、面内方向Ｄ２に貫通する孔であり、第１および第２線光源部３００，３０２からの光を通過させる。

外観検査装置１０Ａにおいても、開口幅変更機構５０が、第１および第２遮蔽部４００，４０２それぞれの開口４２Ａ，４２Ａの開口幅Ｗ１を変更する。たとえば、開口幅変更機構５０は、開口４２Ａの上端（上側の遮光部材４４Ａの下端部４４０Ａ）を、高さ方向Ｄ１に移動させる。これにより、開口４２Ａの上端の高さを、ステージ２０に保持された検査試料９の観察対象面９Ｓの高さに接近させることができる。これにより、観察対象面９Ｓに対する光の入射角を０°に近づけることができる。

このように、光の入射角を０°に近づけることにより、観察対象面９Ｓにおいて、欠陥でない比較的浅い加工キズ９０での光の反射が減少させることができる。これにより、カメラ６０により取得される観察像において、加工キズ９０の像を目立たなくでき、比較的深い欠陥キズ９２を鮮明化できる。このため、欠陥キズ９２の有無の検査を好適に行うことができる。

また、本実施形態では、第１および第２線光源部３００，３０２が、観察対象面９Ｓを２方向から照明する。このため、観察対象面９Ｓにおいて、欠陥キズ９２を、その延びる方向の如何を問わず、鮮明化することができる。たとえば、第２線光源部３０２と平行に延びる欠陥キズ９２については、第１線光源部３００からの光では鮮明化が困難であるが、第２線光源部３０２からの光によって、この欠陥キズ９２を鮮明化することが可能である。

なお、開口幅Ｗ１を変更する操作によっても、比較的浅い加工キズ９０を十分に消失させることが困難な場合には、画像処理部７０１が、観察像の解像度を低下させる処理を実施するようにしてもよい。観察像の解像度を低下させることにより、加工キズ９０の輪郭をぼかすことができるため、相対的に欠陥キズ９２が強調された画像を取得できる。なお、一般的に解像度を低下させると、欠陥キズ９２も輪郭がぼけるおそれがある。しかしながら、予め、開口幅Ｗ１調節によって欠陥キズ９２を鮮明化させた画像を得ることができるため、解像度を低下させても欠陥キズ９２の有無の検査を好適に実施可能な画像を取得できる。

また、カメラ６０に倍率（横倍率）を変更する機構を設けてもよい。具体的には、結像光学系６２のレンズを光軸方向に移動させる移動機構を設けるとよい。この場合、倍率を低下させることによっても、観察像における加工キズ９０の輪郭をぼかすことができる。このため、相対的に欠陥キズ９２が強調された画像を取得できる。

＜３． 変形例＞
以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記のようなものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、環状光源３０または線光源３０Ａのように、線状に延びる光源が採用されている。しかしながら、光源は線状に延びていることは必須ではない。たとえば、点状の光源を採用することができる。

この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。

９ 検査試料
９Ｓ 観察対象面
１０，１０Ａ 外観検査装置
２０ ステージ（保持部）
３０ 環状光源
３０Ａ 線光源
３００ 第１線光源部
３０２ 第２線光源部
４０，４０Ａ 遮蔽部
４００ 第１遮蔽部
４０２ 第２遮蔽部
４２，４２Ａ 開口
４４，４４Ａ 遮光部材
４４０，４４０Ａ 下端部（開口の上端）
４６，４６Ａ 遮光部材
４６０，４６０Ａ 上端部（開口の下端）
５０ 開口幅変更機構
６０ カメラ
６２ 結像光学系
６４ 撮像素子
７０ 制御部
７２ 表示部
９０ 加工キズ
９２ 欠陥キズ
Ｄ１ 高さ方向
Ｄ２ 面内方向
Ｉ１，Ｉ２ 観察像
Ｗ１ 開口幅

Claims (7)

1. 検査試料の観察対象面の外観検査に適用される外観検査装置であって、
   検査試料を保持する保持部と、
   前記保持部に保持された前記検査試料における前記観察対象面の外周に配されており、前記観察対象面の外周側から前記観察対象面に対して複数の方向から光を照射する光源と、
   前記光源と前記観察対象面との間に配されており、前記光源からの光を通過させるとともに前記観察対象面に平行な方向に延びる開口を有し、かつ、前記開口以外の領域において前記光源から前記観察対象面へ向かう光を遮蔽する遮蔽部と、
   前記開口の幅を変更する開口幅変更機構と、
   前記観察対象面で反射した光を結像させる結像光学系と、
   を備える、外観検査装置。
2. 請求項１の外観検査装置であって、
   前記観察対象面に垂直な高さ方向に関して、前記開口の下端が、前記観察対象面よりも低い位置に配される、外観検査装置。
3. 請求項１または請求項２の外観検査装置であって、
   前記開口幅変更機構は、開口の上端を、前記観察対象面の高さに接近する方向に移動させることにより、前記開口の幅を変更する、外観検査装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項の外観検査装置であって、
   前記結像光学系により結像された画像を撮像する撮像素子、
   をさらに備える、外観検査装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項の外観検査装置であって、
   前記光源が、前記観察対象面の外周において延びる線状に形成されている、外観検査装置。
6. 請求項５の外観検査装置であって、
   前記光源が、前記観察対象面を取り囲む環状に形成されており、
   前記遮蔽部が、前記観察対象面を取り囲む環状に延びる開口を形成している、外観検査装置。
7. 検査試料の観察対象表面を外観検査する外観検査方法であって、
   （ａ）検査試料を保持部で保持する工程と、
   （ｂ）前記工程（ａ）により前記保持部に保持された前記検査試料の前記観察対象面の外周に配された光源により、前記観察対象面の外周側から前記観察対象面に対して複数の方向から光を照射する工程と、
   （ｃ）前記工程（ｂ）にて、前記光源と前記観察対象面との間において、前記光源からの光を通過させる前記観察対象面に平行な開口を形成するととともに、前記開口以外の領域で前記光源から前記観察対象面へ向かう光を遮蔽する工程と、
   （ｄ）前記工程（ｃ）にて前記開口を通過した光で照明された前記観察対象面からの光を結像させる工程と、
   （ｅ）前記工程（ｄ）において、前記開口の幅を変更する工程と、
   を含む、外観検査方法。