表面缺陷的检测方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术的表面缺陷检查方法是：使偏振光照射在被检查表面上，求其反射光的椭圆偏振光参数（Ψ、Δ）；使光照射在与偏振光照射的同一部位，求其反射光强（Ⅰ）；根据上述参数（Ψ、Δ）和光强（Ⅰ），判定缺陷等级和种类。本发明专利技术的表面缺陷检测装置包括：使偏振光照射被检查表面，测定上述参数（Ψ、Δ）的装置；使光照射与偏振光照射的同一部位，测定上述光强（Ⅰ）的装置；将上述反射光的Ψ、Δ、Ⅰ的三维坐标位置划分成预定的范围并输出的装置。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及表面缺陷的光学检测方法及其装置。作为用光学方法检测薄钢板表面上的缺陷等钢板表面缺陷的装置，多半采用以激光为光源并利用光的散射或衍射图样变化的光学缺陷检测器。这种检测方式是利用由缺陷所引起的激光散射或衍射图样的变化来检测缺陷，在钢板表面上形成明显的凹凸缺陷时，这是一种有效的检测方法。可是，如果缺陷不是表面凹凸，而是物理参数不均匀、光洁度微小的分布不匀、局部存在薄氧化膜等，以及镀膜厚度不均等，在这些情况下采用上述观测方法就难以进行检测。例如在正常部分带有100左右氧化膜的钢板表面上，有氧化膜的厚度局部达到400左右的异常部分。以下把这种异常部分称为花纹形缺陷。这种区域在下一道工序中就会造成涂漆不良等，因此要求作为缺陷检测并除去，但由于与正常部分的氧化膜厚度的差别被钢板表面的光洁度所掩盖，所以利用光的散射或衍射方法完全不可能检测。检测对散射和衍射不具有灵敏度的缺陷时，有利用偏振光的表面检查方法。例如在特公平5-23620号公报中提出了用于查找半导体片上的异物的方法。这种方法是求取偏振光参数中的ψ即求P偏振光和S偏振光的振幅比(tanψ)而检测缺陷的方法。(所谓P偏振光是指反射光的电矢量中平行于光的入射面方向的分量，所谓S偏振光是指垂直于入射面方向的分量。)可是偏振光分量比恒定、而且正常和异常部分有变化的表面缺陷，对于上述目的来说，这种方法就不能适用。同时测定偏振光的P、S分量比和相位差的方法有椭圆偏光法。在特公平4-78122号公报及特开平1-211937号公报中提出了利用椭圆偏光法对材料表面的特性值进行测试的方法。可是，如上所述，这些方法用于检测材料表面缺陷时过于灵敏，可以认为不可能用于检测钢板上的缺陷。这样，以往用光学方法检测钢板上的花纹形缺陷是不可能的，也不存在这种装置。本专利技术的目的是扩大能够检测及辨别的缺陷种类的数量、检测用现有方法不能检测的花纹形表面缺陷。为了达到上述目的，第一，本专利技术提供一种由以下工序构成的表面缺陷检测方法(a)用偏振光照射有表面缺陷的试样，预先求出表面反射光的椭圆偏振光参数(ψ、Δ)特性的工序；(b)用偏振光照射应检查的试样的被检查表面，求出表面反射光的椭圆偏振光参数(ψ、Δ)的工序；(c)将在工序(b)中获得的椭圆偏振光参数(ψ、Δ)特性和工序(a)中的椭圆偏振光参数(ψ、Δ)特性进行比较的工序；(d)根据工序(c)中获得的结果，判定表面缺陷等级的工序。第二，本专利技术提供一种由以下工序构成的表面缺陷检测方法(a)用偏振光照射应检查试样的被检查表面，求出表面反射光的椭圆偏振光参数(ψ、Δ)的工序；(b)将光照射在与在工序(a)中用偏振光照射的同一部位，求出表面反射光强度(I)的工序；(c)根据工序(a)中得到的椭圆偏振光参数(ψ、Δ)和工序(b)中得到的反射光强度(I)，判定表面缺陷等级及种类的工序。第三，本专利技术提供一种由以下装置构成的表面缺陷检测装置(a)预先存储表面缺陷的椭圆偏振光参数(ψ、Δ)特性的装置；(b)用偏振光照射被检查表面、测定表面反射光的椭圆偏振光参数(ψ、Δ)的装置；(c)比较所测定的表面反射光的椭圆偏振参数(ψ、Δ)和存储装置中的椭圆偏振光参数(ψ、Δ)特性、并输出该比较结果的装置。第四，本专利技术提供一种由以下装置构成的表面缺陷检测装置(a)用偏振光照射被检查表面，测定表面反射光的椭圆偏振光参数(ψ、Δ)的装置；(b)用光照射与用偏振光照射过的同一被检查表面上的部位，测定表面反射光强度(I)的装置；(c)按预先确定的范围划分并输出该被检查表面的反射光所属的ψ、Δ、I三维坐标位置的装置。第五，本专利技术提供一种由以下装置构成的表面缺陷检测装置(a)将平行光束的偏振光入射到被检查表面上的光投射装置；(b)分别设置在被检查表面反射光的不同光路上、使来自被检查表面的反射光入射、并变换为图像信号的光接收装置；(c)该光接收装置由分别具有不同方位角的三个检偏振器和接收各检偏振器的透过光的三个线性阵列传感器构成；(d)用于处理来自该三个线性阵列传感器的图像信号的信号处理装置、该信号处理装置对振幅反射率比tanψ表示、相位差Δ的COSΔ和被检查表面的反射光强度I0进行计算，生成tanψ图像、COSΔ图像和I0图像，并根据所生成的tanψ图像、COSΔ图像和I0图像的各象素浓度，评价表面特性。第六，本专利技术提供一种由以下装置构成的表面缺陷检测装置(a)将偏振光入射到被检查表面的整个宽度方向上的光投射装置；(b)设置在被检查表面反射光的镜面反射光光路上的镜面反射光检测装置；(c)设置在被检查表面反射光的散射光光路上的散射光检测装置；(d)镜面反射光检测装置和散射光检测装置中至少一种装置具有将入射光分离成三条光束的光学系统和分别设置在被分离的三条光束的光路上且分别具有不同方位角的检偏振器、以及接收各检偏振器透过光的摄像装置；(e)对来自镜面反射光检测装置和散射光检测装置的图像信号进行比较、且对来自接收检偏振器透过光的该三个摄象装置的图像信号进行处理、并对被检查表面反射光的椭圆偏振光参数即振幅反射率比tanψ、表示相位差Δ的COSΔ进行计算的信号处理装置，根据镜面反射光和散射光的比较结果及振幅反射率比tanψ和COSΔ，评价被检查表面的表面特性。第七，本专利技术提供一种由以下装置构成的表面缺陷检测装置(a)将偏振光入射到被检查表面的整个宽度方向上的光投射装置；(b)设置在被检查表面反射光中的散射光光路上的散射光接收光接收装置；(c)该光接收装置具有将入射光分离成三条光束的光学系统、分别设置在被分离的三条光束的光路上且分别具有不同方位角的检偏振器、以及接收各检偏振器透过光的摄象装置；(d)对来自接收各检偏振器透过光的三个摄象装置的图像信号进行处理、且对被检查表面反射光的椭圆偏振参数即振幅反射率比tanψ、表示相位差Δ的COSΔ进行计算的信号处理装置，根据计算的振幅反射率比tanψ和COSΔ，评价被检查表面的表面特性。第8，本专利技术提供一种由以下装置构成的表面缺陷检测装置(a)将偏振光入射到被检查表面上的光投射装置；(b)使来自被检查表面的反射光入射、并输出不同的三种偏振光图像信号的三镜片式线性陈列摄象机；(c)三镜片式线性阵列摄象机由将入射的光束分离成三条光束的光束分离器、分别设置在被分离的三条光束的光路上且其方位角按O、π/4、一π/4配置的检偏振器、以及接收各检偏振器透过光的线性阵列传感器构成；(d)处理从三镜片式线性阵列摄象机输出的偏振图像信号的信号处理装置，对被检查表面反射光的椭圆偏振参数即振幅反射率比tanψ、表示相位差Δ的COSΔ及被检查表面的反射光强度I0进行计算，根据计算的振幅反射率比tanψ、COSΔ和表面反射光强度I0，判定被检查表面有无表面缺陷。第九，本专利技术提供一种由以下装置构成的表面缺陷检测装置；(a)将沿被检查表面宽度方向分布的偏振光束入射到被检查表面上的光投射装置；(b)使来自被检查表面的反射光入射，并变换成图像信号的光接收装置；该光接收装置具有设置在被检查表面反射光光路上且分别具有不同方位角的三个检偏振器、以及接收各检偏振器透过光的线性阵列传感器；(c)使来自各线性阵列传感器的输出图像信号标准化、平坦化、并根据平坦化后的图像信号，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面缺陷的检测方法，包括以下工序：（ａ）使偏振光照射在有表面缺陷的试样上，预先求取表面反射光的椭圆偏振光参数（ψ、Δ）特性的工序；（ｂ）使偏振光照射在欲检查试样的被检查表面上，求取表面反射光的椭圆偏振光参数（ψ、Δ）的工序； （ｃ）将在工序（ｂ）中获得的椭圆偏振光参数（ψ、Δ）和在工序（ａ）中获得的随圆偏振光参数（ψ、Δ）特性进行比较的工序；（ｄ）根据在工序（ｃ）中获得的结果，确定表面缺陷等级的工序。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：风间彰，大重贵彦，河村努，的场有治，
申请(专利权)人：日本钢管株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]