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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine optische Untersuchungsvorrichtung,
die das Vorliegen oder die Abwesenheit von Löchern in dem untersuchten Objekt
optisch erfasst.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Bei
der Herstellung von Dünnschichten
wie Metallschichten, Magnetschichten, Überzugsschichten, Aufdampfschichten
usw. hat das Vorliegen von Löchern
(Durchgangslöchern)
eine große
Auswirkung auf die Qualität,
und somit ist es wichtig, die untersuchte Dünnschicht auf das Vorliegen
von Löchern
hin zu untersuchen. Bei herkömmlichen
optischen Untersuchungsvorrichtungen, die das Vorliegen von Löchern in
dem untersuchten Objekt erfassen, sind auf beiden Seiten des untersuchten
Objektes eine Lichtquelle und ein Photodetektor angeordnet, und
ein optischer Detektor erfasst den Lichtstrahl von den von der Lichtquelle
emittierten Lichtstrahlen, der durch die Löcher (Durchgangslöcher) in
dem untersuchten Objekt hindurchtritt, und ermittelt dadurch auf
der Grundlage seines Ausgangswertes, ob in dem untersuchten Gegenstand
Löcher
vorhanden sind oder nicht. Außerdem
legt die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. H 5-281156
eine optische Untersuchungsvorrichtung offen, die das zu untersuchende
Objekt beleuchtet, während
das Licht die Abtastung durchführt,
und ein lichtbündelndes optisches
System dazu benutzt, das Licht zu bündeln, das durch das zu untersuchende
Objekt hindurchtritt, um mithilfe eines Photodetektors das so gebündelte Licht
zu erfassen.
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In
Laguesse, M.: IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement,
New York, USA, Bd. 39, Nr. 1, Seite 242–246, 1990, wird ein berührungsfreier
Sensor beschrieben, der Defekte in Folienstreifen erfasst, auf die
Opazitätsschwankungen oder
fehlendes Material wie Löcher
zurückzuführen sind.
Der Sensor verwendet eine fluoreszierende optische Kunststofffaser
und eine große
Lumineszenzquelle.
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OFFENLEGUNG
DER ERFINDUNG
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Die
oben beschriebene konventionelle optische Untersuchungsvorrichtung
wies jedoch die folgenden Probleme auf: Bei einer Untersuchungsvorrichtung,
bei der die Löcher
(Durchgangslöcher)
in dem zu untersuchenden Objekt ganz einfach dadurch erfasst werden,
dass eine Lichtquelle wie beispielsweise eine Leuchtdiode gegenüber einem
Photodetektor wie beispielsweise einem Photoelektronenvervielfacher
und dann das zu untersuchende Objekt zwischen den beiden angeordnet
wird, können
Löcher
nur dann erfasst werden, wenn sich diese auf einer geraden Linie
zwischen der Lichtquelle und dem Photodetektor befinden. Aus diesem
Grund ist der Bereich, in dem das Vorliegen oder die Abwesenheit
von Löchern
bestätigt
werden kann, begrenzt, und eine Bestätigung dazu, ob in dem gesamten
Bereich des zu untersuchenden Objekts Löcher vorliegen oder nicht,
erfordert eine Operation, bei der das zu untersuchende Objekt bewegt
werden muss usw.
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Des
Weiteren wurde bei der in der oben genannten offengelegten japanischen
Patentanmeldung Nr. H 5-281156 offengelegten optischen Untersuchungsvorrichtung
mit einem Laserstrahl, der von einer punktförmigen Quelle emittiert wird,
mithilfe eines Abtastmechanismus das zu untersuchende Objekt überstrichen
(wie in 1 der veröffentlichten Anmeldung verdeutlicht
wird), und somit fällt
der Laserstrahl zum Beispiel an den Außenkanten des zu untersuchenden
Objektes in einem Winkel ein. In einem solchen Fall tritt das Laserlicht,
wenn es ein Durchgangsloch mit einem Durchmesser gibt, der ungefähr so groß wie oder
größer als
die Dicke der Schicht des zu erfassenden Objekts ist, durch dieses Durchgangsloch
hindurch, wodurch das Vorliegen des Durchgangsloches nachgewiesen
werden kann. Bei Durchgangs löchern
mit Durchmessern, die kleiner als die Dicke der Schicht sind, ist
der Laserstrahl jedoch nicht in der Lage, durch dieses Durchgangsloch
hindurchzutreten, und zu den Gründen
dafür zählt beispielsweise,
dass der Laserstrahl von der Oberfläche der Innenwand des Durchgangsloches blockiert
wird, was die Erfassung des Lochabschnittes erschwert.
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In
der Praxis können
jedoch zu erfassende Objekte, die in Form von Dünnschichten vorliegen, manchmal
selbst das Vorhandensein von winzigen Löchern mit Durchmessern, die
kleiner als die Schichtdicke sind, nicht tolerieren. Bei einem zu
erfassenden Objekt mit einer Schichtdicke von 500 μm kann es
beispielsweise notwendig sein, Durchgangslöcher mit Durchmessern um 20 μm zu erfassen. Trotzdem
ist es äußerst schwierig,
solche Durchgangslöcher
mit sehr kleinen Durchmessern mithilfe konventioneller optischer
Untersuchungsvorrichtungen, zu denen die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung
Nr. H 5-281156 offengelegte Vorrichtung gehört, zu erfassen.
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Die
vorliegende Erfindung entstand zu dem Zweck, solche konventionellen
Probleme zu lösen, und
ihre Aufgabe als solche besteht darin, eine optische Untersuchungsvorrichtung
bereitzustellen, die selbst das Vorliegen von Löchern mit kleinen Durchmessern
problemlos bestätigen
kann, und zwar für alle
gleichzeitig und über
einen großen
Bereich hinweg.
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Gemäß der Erfindung
wird eine optische Untersuchungsvorrichtung mit den Merkmalen von
Anspruch 1 bereitgestellt.
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Bei
dieser optischen Untersuchungsvorrichtung fällt, wenn in dem zu untersuchenden
Objekt ein Loch (Durchgangsloch) vorliegt, der Teil des von der Lichtquelle
emittierten Beleuchtungslichts, der durch ein Loch in dem zu untersuchenden
Objekt hindurchtritt, nachdem er durch das Loch in dem zu untersuchenden
Objekt hindurchgetreten ist, auf die Einfallsfläche des fluoreszierenden Elements.
Bei dem fluoreszierenden Element wird durch das Einfallen des Beleuchtungslichts
Fluoreszenzlicht erzeugt, woraufhin das Fluoreszenzlicht von der
Erfassungsfläche des
fluoreszierenden Elements emittiert wird und auf den Photodetektor
fällt,
von dem es erfasst wird. Anders ausgedrückt basiert die Erfassung des
Vorliegens oder der Abwesenheit eines Loches in dem zu untersuchenden
Objekt darauf, ob das Fluoreszenzlicht von dem Photodetektor erfasst
wird oder nicht. Bei der vorliegenden Erfindung ist ein fluoreszierendes
Element zwischen der Lichtquelle und dem Photodetektor angeordnet,
wodurch es möglich
wird, das Vorliegen eines Loches zu bestätigen, wenn das Licht, das
durch das Loch hindurchtritt, auf das fluoreszierende Element fällt, und
somit sind die Löcher, die
erfasst werden können,
nicht auf die beschränkt, die
auf der geraden Linie vorliegen, die die Lichtquelle mit dem Photodetektor
verbindet, sondern es können über einen
großen
Bereich hinweg Löcher
erfasst werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird des Weiteren
eine Lichtquelle mit lichtemittierenden Punkten in einem linearen
oder Planaren Muster verwendet, so dass es möglich ist, sofort zu bestätigen, ob
in einem großen
Bereich ein Loch vorliegt oder nicht, und darüber hinaus wird im Vergleich
zu einer Vorrichtung, bei der ein von einer punktförmigen Quelle
emittierter Laserstrahl die Abtastung durchführt, das Problem gelöst, dass
das Beleuchtungslicht wie oben beschrieben nur in einem Winkel einfällt, wodurch
es ohne Weiteres möglich
wird, Löcher mit
kleinen Durchmessern zu erfassen.
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Des
Weiteren ist bei einer Ausführungsform der
optischen Untersuchungsvorrichtung die Einfallsfläche des
fluoreszierenden Elements vorzugsweise größer als der Öffnungsteil.
In diesem Fall deckt das fluoreszierende Element den Untersuchungsbereich des
zu untersuchenden Objektes ab, wodurch es möglich wird, den größten Teil
des Beleuchtungslichts zu erfassen, das durch die Löcher in
dem zu untersuchenden Objekt hindurchtritt.
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Außerdem handelt
es sich vorzugsweise um eine Lichtquelle, bei der das lichtemittierende
Element entweder in einem linearen oder in einem planaren Muster
angeordnet ist.
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Des
Weiteren wird vorzugsweise eine Diffusionsplatte zur Verfügung gestellt,
die das zu untersuchende Objekt beleuchtet, indem sie das Beleuchtungslicht
streut, das von der Lichtquelle emittiert wird. In diesem Fall wird
das Vorliegen oder die Abwesenheit von Löchern selbst dann erfasst,
wenn die Löcher
in dem zu untersuchenden Objekt in einem Winkel liegen, da das von
der Diffusionsplatte gestreute Beleuchtungslicht durch die Löcher hindurchtritt.
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Des
Weiteren wird vorzugsweise an einer Fläche neben der Einfallsfläche des
fluoreszierenden Elements ein lichtabschirmendes Element zur Verfügung gestellt,
das das Beleuchtungslicht nicht durchdringen darf. In diesem Fall
wird kein Störlicht
erzeugt, das auf das Einfallen von Außenlicht auf das fluoreszierende
Element zurückzuführen wäre. Des Weiteren
wird bei der optischen Untersuchungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise ein reflektierendes Element zur Verfügung gestellt,
das das Fluoreszenzlicht auf Flächen
neben der Erfassungsfläche
des fluoreszierenden Elements reflektiert. In diesem Fall fällt das
in dem fluoreszierenden Element erzeugte Fluoreszenzlicht auf effiziente
Weise auf den Photodetektor.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1A ist
eine Querschnittszeichnung einer ersten Ausführungsform einer optischen
Untersuchungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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1B ist
eine Draufsicht auf eine fluoreszierende Platte und einen Photodetektor
bei der in 1A gezeigten optischen Untersuchungsvorrichtung.
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1C ist
eine Draufsicht auf eine Lichtquelle, bei der ein lichtemittierendes
Element in einem Planaren Muster angeordnet ist.
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1D ist
eine Draufsicht auf eine Lichtquelle, bei der ein lichtemittierendes
Element in einem linearen Muster angeordnet ist.
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2A ist
eine Querschnittszeichnung einer zweiten Ausführungsform einer optischen
Untersuchungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2B ist
eine weitere Querschnittszeichnung einer zweiten Ausführungsform
einer optischen Untersuchungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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BESTE ART
DER AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es sei
angemerkt, dass gleiche Elemente in den Beschreibungen der Zeichungen
mit den gleichen Zeichen versehen worden sind und auf überflüssige Beschreibungen
verzichtet wird.
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Erste Ausführungsform
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Eine
erste Ausführungsform
wird unter Bezugnahme auf die 1A bis 1D erläutert. Eine optische
Untersuchungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
umfasst einen Tisch (Stützteil) 31,
der das zu untersuchende Objekt abstützt, eine Lichtquelle 41,
eine Diffusionsplatte 51, eine fluoreszierende Platte 61 und
einen Photodetektor 71 in einem lichtabschirmenden Gehäuse 21. 1A ist
eine Querschnittszeichnung dieser optischen Untersuchungsvorrichtung
und 1B eine Draufsicht auf die fluoreszierende Platte 61 und
den Photodetektor 71.
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Das
lichtabschirmende Gehäuse 21 soll
dafür sorgen,
dass kein Licht von außen
nach innen eindringen kann. Der Tisch 31 ist so eingerichtet,
dass er das lichtabschirmende Gehäuse 21 innen in zwei
Teile unterteilt, und der Außenumfang
davon berührt
die Innenwand des lichtabschirmenden Gehäuses 21, wobei in
dem mittleren Teil davon ein Öffnungsteil 31o ausgebildet
ist. Ein zu untersuchendes Objekt 11 wird so auf den Tisch 31 gelegt,
dass es den Öffnungsteil 31o abdeckt.
Außerdem
ist eine Abdeckung 91 vorgesehen, die die Kanten des zu
untersuchenden Objektes 11 abdeckt, das auf den Tisch 31 gelegt
worden ist. Diese Abdeckung 91 soll dafür sorgen, dass kein Störlicht durch
Spalten zwischen dem Tisch 31 und dem zu untersuchenden
Objekt 11 hindurchtreten kann.
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Unter
dem Öffnungsteil 31o des
Tisches 31 befindet sich eine Lichtquelle 41 in
dem lichtabschirmenden Gehäuse 21.
Bei dem von der Lichtquelle 41 emittierten Beleuchtungslicht
handelt es sich um Licht mit einer Wellenlänge, die die fluoreszierenden Materialien
erregen kann, die sich in der fluoreszierenden Platte 61 befinden.
Außerdem
wird eine Lichtquelle mit lichtemittierenden Punkten in einem linearen
oder planaren Muster als Lichtquelle 41 verwendet. Bei
der vorliegenden Ausführungsform
sind lichtemittierende Elemente 41a, wie Leuchtdioden oder Halbleiterlaser,
wie beispielsweise die in der Draufsicht in 1C gezeigten
in einem planaren Muster angeordnet. Andererseits können die
lichtemittierenden Elemente 41a, wie Leuchtdioden oder
Halbleiterlaser, wie beispielsweise in der Draufsicht in 1D gezeigt
auch in mehreren Zeilenmustern angeordnet sein. Es können auch
lichtemittierende Punkte in einem linearen Muster wie bei Fluoreszenzlicht
und dergleichen verwendet werden. Insbesondere handelt es sich bei
der Lichtquelle 41 bevorzugt um eine flächenförmige Lichtquelle, bei der
die lichtemittierenden Punkte in einem kontinuierlichen oder gestreuten
Flächenmuster
vorliegen, das im Wesentlichen die gleiche Form aufweist wie der Öffnungsteil 31o des
Tisches 31.
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Die
Diffusionsplatte 51 wird über der Lichtquelle 41 und
unter dem Öffnungsteil 31o des
Tisches 31 in dem lichtabschirmenden Gehäuse 21 bereitgestellt.
Die Diffusionsplatte 51 streut das Beleuchtungslicht, das
von der Lichtquelle 41 emittiert wird, woraufhin das gestreute
Beleuchtungslicht in Richtung des zu untersuchenden Objekts 11 scheint und
es von allen Seiten beleuchtet.
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Die
fluoreszierende Platte 61 wird auf dem Öffnungsteil 31o des
Tisches 31 in dem lichtabschirmenden Gehäuse 21 so
bereitgestellt, dass sie das zu untersuchende Objekt 11 abdeckt.
Außerdem
ist die Einfallsfläche 61A der
fluoreszierenden Platte 61 breiter als die Öffnungsfläche des Öffnungsteils 31o. Bei
der fluoreszierenden Platte 61 handelt es sich beispielsweise
um eine Harzplatte aus Acryl, Vinyl oder dergleichen, das ein fluoreszierendes
Material enthält,
und wenn in dem zu untersuchenden Objekt 11 ein Loch (Durchgangsloch)
vorliegt, trifft das Beleuchtungslicht, das durch das genannte Loch
hindurchtritt, [auf der fluoreszierenden Platte 61] auf, und
die fluoreszierenden Materialien werden durch das Auftreffen dieses
Beleuchtungslichts erregt, wodurch Fluoreszenzlicht erzeugt wird.
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Bei
der fluoreszierenden Platte 61 kann es sich um eine einzelne
ebene Platte handeln, oder sie kann, wie in der Figur gezeigt ist,
in Form eines Kastens vorliegen und zusammen mit dem Tisch 31 und dem
zu untersuchenden Objekt 11 eine Dunkelkammer bilden. Wenn
die fluoreszierende Platte 61 eine Kastenform aufweist,
wird ein transparenter Kon taktkleber oder dergleichen verwendet,
wenn die ebene Platte angeklebt wird, was dafür sorgt, dass das Beleuchtungslicht,
das durch die Löcher
in dem zu untersuchenden Objekt 11 hindurchtritt und sich
in alle Richtungen ausbreitet, auf die fluoreszierende Platte 61 fällt, wodurch
es möglich
wird, das dementsprechend erzeugte Fluoreszenzlicht zu erfassen,
was die Effizienz bei der Fluoreszenzlichterfassung beziehungsweise,
anders ausgedrückt,
die Effizienz bei der Löchererfassung
erhöht.
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Vorzugsweise
wird ein lichtabschirmendes Element zur Verfügung gestellt, um zu verhindern, dass
Beleuchtungslicht zu Flächen
neben der Einfallsfläche 61A der
fluoreszierenden Platte 61 hindurchdringt, auf die das
Licht einfällt,
das durch die Löcher
in dem zu untersuchenden Objekt 11 hindurchtritt. Wie in 1A gezeigt
ist die Einfallsfläche 61A der
fluoreszierenden Platte 61, wenn diese in Form eines Kastens
vorliegt, die Innenwandfläche des
Kastens, so dass das lichtabschirmende Element 65 auf der
Außenwandfläche des
Kastens angebracht ist. Dadurch wird es möglich, die Nachweisempfindlichkeit
für Fluoreszenzlicht
zu erhöhen
beziehungsweise, anders ausgedrückt,
die Nachweisempfindlichkeit für
Löcher,
da an der Einfallsfläche 61A der
fluoreszierenden Platte 61 kein Fluoreszenzlicht aufgrund
von Außenlicht
erzeugt wird, aus dem dann Störlicht
wird. Abgesehen davon erhöht
sich, wenn das auf die fluoreszierende Platte 61 fallende Beleuchtungslicht
von dem lichtabschirmenden Element 65 reflektiert wird
und sich wieder in der fluoreszierenden Platte 61 ausbreitet,
der Anteil des fluoreszierenden Materials, der in der fluoreszierenden
Platte 61 erregt wird, und auf diese Weise erhöht sich ebenfalls
die Nachweisempfindlichkeit für
Fluoreszenzlicht beziehungsweise, anders ausgedrückt, die Nachweisempfindlichkeit
für Löcher.
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Außerdem wird
bevorzugt ein reflektierendes Element, das das Fluoreszenzlicht
reflektiert, auf der Fläche
neben der Erfassungsfläche 61B der
fluoreszierenden Platte 61 bereitgestellt, die Fluoreszenzlicht
zu dem Photodetektor 71 emittiert. Wenn dies geschieht,
dann wird das Fluoreszenzlicht, das erzeugt wird, wenn Beleuchtungslicht
auf die fluoreszierende Platte 61 fällt, von dem reflektierenden
Element reflektiert, wodurch sich der Anteil, der aus der fluoreszierenden
Platte 61 nach außen
austritt, reduziert und die Effizienz bei der Löchererfassung aufgrund der
effizienten Erfassung durch den Photodetektor 71 erhöht wird.
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Es
sei angemerkt, dass das lichtabschirmende Element und das reflektierende
Element jeweils Mehrschichtfilme sein können, die auf der Oberfläche der
fluoreszierenden Platte 61 ausgebildet sind. Außerdem brauchen
das lichtabschirmende Element und das reflektierende Element nicht
unbedingt voneinander getrennte Teile zu sein. Zum Beispiel kann eine Überzugsschicht
oder eine Aufdampfschicht, wie beispielsweise Aluminium, oder ein
plattenförmiges
Element als lichtabschirmendes Element verwendet werden, das die
Transmission von Beleuchtungslicht verhindert, beziehungsweise als
reflektierendes Element, das Fluoreszenzlicht reflektiert. Wenn
das lichtabschirmende Element und das reflektierende Element auf
diese Weise kombiniert werden, werden sie auf den Flächen neben
der Einfallsfläche 61A und
der Erfassungsfläche 61B der
fluoreszierenden Platte 61 bereitgestellt. Es sei angemerkt,
dass das lichtabschirmende Element 65 in 1A ebenfalls
die Funktion des reflektierenden Elements übernimmt.
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Der
Photodetektor 71 erfasst das Fluoreszenzlicht, das von
der Erfassungsfläche 61B der
fluoreszierenden Platte 61 emittiert wird, und kann beispielsweise
ein Photoelektronenvervielfacher oder ein lichtempfangendes Halbleiterelement
(wie eine Photodiode) sein. Als Photodetektor 71 wird aufgrund
seiner hohen Empfindlichkeit bevorzugt ein Photoelektronenvervielfacher
verwendet. Des Weiteren wird als Photodetektor 71 aufgrund
seiner noch höheren
Empfindlichkeit, die auf eine hohe Quanteneffizienz auf einer großen lichtempfangenden
Fläche
zurückzuführen ist,
bevorzugt ein Side-on-Photoelektronenvervielfacher (side-on photomultiplier
tube) verwendet.
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Des
Weiteren ist die Größe der Erfassungsfläche 61B der
fluoreszierenden Platte 61, wenn der Querschnitt der fluoreszierenden
Platte 61 im Vergleich zu der lichtempfangenden Fläche des
Photodetektors 71 groß ist,
auf die Größe der lichtempfangenden
Fläche
des Photodetektors 71 abgestimmt. Zu diesem Zeitpunkt kann
der in 1B gezeigte Aufbau der fluoreszierenden
Platte 61 statt durch das Zusammenkleben zweier rechteckiger
fluoreszierender Platten mithilfe eines Klebers beispielsweise durch
Ausschneiden einer einzelnen fluoreszierenden Platte hergestellt
werden. Dadurch ist es möglich,
die Absorption des Fluoreszenzlichts durch den Kleber zu eliminieren,
wodurch sich eine Verringerung der Effizienz bei der Erfassung vermeiden
lässt.
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Die
optische Untersuchungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
funktioniert folgendermaßen.
Das Beleuchtungslicht, das von der Lichtquelle 41 emittiert
wird, wird durch die Diffusionsplatte 51 gestreut und beleuchtet
das zu untersuchende Objekt 11, das so angeordnet ist, dass
es den Öffnungsteil 31o auf
dem Tisch 31 abdeckt, von allen Seiten. Wenn in dem zu
untersuchenden Objekt 11 Löcher (Durchgangslöcher) vorliegen,
dann tritt das Beleuchtungslicht durch die Löcher hindurch und fällt auf
die Einfallsfläche 61A der fluoreszierenden
Platte 61. Bei der fluoreszierenden Platte 61 wird
durch die Erregung der fluoreszierenden Materialien, die mit dem
Auftreffen des Beleuchtungslichts einhergeht, Fluoreszenzlicht erzeugt. Dann
fällt das
Fluoreszenzlicht nach seiner Emission von der Erfassungsfläche 61B der
fluoreszierenden Platte 61 auf die lichtempfangende Fläche des
Photodetektors 71 und wird von dem Photodetektor 71 erfasst.
Anders ausgedrückt
erfolgt die Erfassung des Vorliegens oder der Abwesenheit von Löchern in dem
zu untersuchenden Objekt 11 auf der Grundlage der Erfassung
von Fluoreszenzlicht durch den Photodetektor 71.
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Bei
der optischen Untersuchungsvorrichtung 1 gemäß dieser
Ausführungsform
wird auf diese Weise das Beleuchtungslicht, das durch die Löcher in dem
zu untersuchenden Objekt 11 hindurchtritt, nicht direkt
erfasst, sondern es fällt
auf die fluoreszierende Platte 61, und das so erzeugte
Fluoreszenzlicht wird erfasst, und somit beschränken sich die Löcher, die erfasst
werden können,
nicht auf diejenigen, die sich auf einer direkten Linie zwischen
dem lichtemittierenden Element 41a und dem Photodetektor 71 befinden,
sondern es können
stattdessen in einem großen Bereich
Löcher
erfasst werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird außerdem eine
Lichtquelle 41 verwendet, bei der der lichtemittierende
Punkt in einem Flächenmuster
vorliegt, und somit kann sofort bestätigt werden, ob in einem großen Bereich
Löcher vorliegen
oder nicht, und darüber
hinaus wird im Vergleich zu Vorrichtungen, bei denen ein von einer punktförmigen Quelle
emittierter Laserstrahl die Abtastung durchführt, das Problem gelöst, dass
das Beleuchtungslicht nur in einem Winkel einfällt, wodurch es problemlos
möglich
wird, selbst Löcher
mit kleinen Durchmessern zu erfassen.
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Des
Weiteren ist die Fläche
der Einfallsfläche 61A der
fluoreszierenden Platte 61 genau so groß wie oder größer als
die Öffnungsfläche des Öffnungsteils 31o des
Tisches, und somit fällt
der größte Teil
des Beleuchtungslichts, das durch Löcher in dem zu untersuchenden
Objekt 11 hindurchtritt, auf die Einfallsfläche 61A.
Aus diesem Grund ist es möglich, mit
großer
Genauigkeit festzustellen, ob in dem zu untersuchenden Objekt 11 Löcher vorliegen
oder nicht.
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Des
Weiteren ist für
die optische Untersuchungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
kein großes
optisches System erforderlich, und sie ist einfach zu konstruieren
und optisch anzupassen, was die gesamte Ausrüstung klein und kostengünstig macht.
Zusätzlich
dazu ist es aufgrund der Verwendung der Diffusionsplatte 51 möglich, das
Vorliegen oder die Abwesenheit von Löchern selbst dann ohne Weiteres
zu erfassen, wenn die Durchmesser der Löcher kleiner sind als die Schichtdicke
des zu untersuchenden Objektes 11 und wenn sich die Löcher in
einem Winkel befinden.
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Da
das zu untersuchende Objekt 11, die Lichtquelle 41,
die Diffusionsplatte 51, die fluoreszierende Platte 61 und
der Photodetektor 71 in dem lichtabschirmenden Gehäuse 21 eingeschlossen sind,
fällt außerdem kein
Licht von außen
auf die fluoreszierende Platte 61 und verursacht Störlicht.
Des Weiteren fällt
dann auch in diesem Bereich, wenn ein lichtabschirmendes Element
auf Flächen
neben der Einfallsfläche 61A der
fluoreszierenden Platte 61 bereitgestellt wird, kein Licht
von außen
auf die fluoreszierende Platte 61 und verursacht die Emission
von Störlicht.
Wenn ein reflektierendes Element auf einer Fläche neben der Erfassungsfläche 61B der
fluoreszierenden Platte 61 bereitgestellt wird, dann fällt das Fluoreszenzlicht,
das an der fluoreszierenden Platte 61 erzeugt wird, auf
effiziente Weise auf die lichtempfangende Fläche des Photodetektors 71.
Infolgedessen ist es möglich,
mit hoher Empfindlichkeit zu erfassen, ob in dem zu untersuchenden
Objekt 11 Löcher
vorliegen oder nicht.
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Zweite Ausführungsform
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Als
Nächstes
wird unter Bezugnahme auf die 2A und 2B eine
zweite Ausführungsform
erläutert.
Eine optische Untersuchungsvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
umfasst einen Tisch 32, eine Lichtquelle 42, eine
fluoreszierende Platte 62, einen Photodetektor 72 und
eine Rolle 82 in einem lichtabschirmenden Gehäuse 22. Die
optische Untersuchungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform
untersucht fortlaufend ein zu untersuchendes Objekt 12,
das in einer Richtung in Form eines langen Bandes, wie beispielsweise
als Magnetband, vorliegt, während
sich dieses Objekt in dieser einen Richtung bewegt. 2A ist
eine schematische Querschnittsdarstellung der optischen Untersuchungsvorrichtung
in der Ebene, die parallel zur Bewegungsrichtung des zu untersuchenden
Objektes 12 verläuft
und senkrecht zu der Richtung, in der sich das zu untersuchende bandförmige Objekt 12 erstreckt,
und 2B ist eine schematische Querschnittsdarstellung
der optischen Untersuchungsvorrichtung in der Ebene, die senkrecht
zur Bewegungsrichtung des zu untersuchenden Objektes 12 verläuft.
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Ein
lichtabschirmendes Gehäuse 22 verhindert,
dass Licht von außen
nach innen eindringen kann, und das zu untersuchende bandförmige Objekt 12 wird
in die Zugangsöffnung 22A eingeführt und kommt
aus der Ausgangsöffnung 22B heraus.
Die Zugangsöffnung 22A und
die Ausgangsöffnung 22B des
lichtabschirmenden Gehäuses 22 sind
jeweils so aufgebaut, dass es für
Licht schwierig ist, von außen einzudringen.
Ein Tisch (Stützteil) 32 wird
so bereitgestellt, dass er das lichtabschirmende Gehäuse 22 innen
in zwei Teile unterteilt, und der Außenumfang davon berührt die
Innenwände
des lichtabschirmenden Gehäuses 22,
und im mittleren Bereich davon befindet sich ein Öffnungsteil 32o.
Ein Rolle 82 bewegt das zu untersuchende Objekt 12,
das durch die Zugangsöffnung 22A des
lichtabschirmenden Gehäuses 22 hereingekommen
ist, auf eine solche Art und Weise, dass dieses Objekt 12 den Öffnungsteil 32o auf
dem Tisch 32 abdeckt, während
es sich darüber
bewegt, und danach das lichtabschirmende Gehäuse 22 über die
Ausgangsöffnung 22B wieder
verlässt.
Die Rolle 82 dient auch dazu zu verhindern, dass Licht
von außen
eindringen kann. Des Weiteren wird am Kantenteil des zu untersuchenden
Objekts 12 auf dem Tisch 12 eine Abdeckung 92 bereitgestellt.
Diese Abdeckung 92 soll dafür sorgen, dass kein Störlicht durch
Spalten zwischen dem Tisch 32 und dem zu untersuchenden
Objekt 12 hindurchtreten kann.
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Eine
Lichtquelle 42 befindet sich unter dem Öffnungsteil 32o des
Tisches 32. Bei dem von der Lichtquelle 42 emittierten
Beleuchtungslicht handelt es sich um Licht mit einer Wellenlänge, die
das fluoreszierende Material erregen kann, das sich in der fluoreszierenden
Platte 62 befindet. Bei der vorliegenden Ausführungsform
wird als Lichtquelle 42 ein Fluoreszenzlicht verwendet,
bei dem sich die lichtemittierenden Punkte in einem linearen Muster
befinden, es können
jedoch stattdessen mehrere lichtemittierende Halbleiterelemente
verwendet werden, die in einem linearen oder einem flächenförmigen Muster
angeordnet sind. Es sei ebenso angemerkt, dass „die lichtemittierenden Punkte
befinden sich in einem linearen Muster" bedeutet, dass die lichtemittierenden
Punkte in einer Linie verlaufen, und dies schließt nicht aus, dass Licht durch
Abstrahlen von Fluoreszenzlicht und dergleichen erzeugt wird. Es kann
sich auch eine Diffusionsplatte zwischen dem Öffnungsteil 32o des
Tisches 32 und der Lichtquelle 42 befinden.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist das zu untersuchende Objekt 12 bandförmig und
bewegt sich, und somit besitzt der Öffnungsteil 32o in dem
Tisch 32 vorzugsweise eine Schlitzform, die quer zu dem
zu untersuchenden Objekt 12 verläuft. In diesem Fall handelt
es sich bei der Lichtquelle 42 bevorzugt um eine lineare
Lichtquelle, die kontinuierliche oder gestreute lichtemittierende
Punkte in einem linearen Muster aufweist, das der Form des Öffnungsteils 32o des
Tisches 32 entspricht.
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Die
fluoreszierende Platte 62 wird so bereitgestellt, dass
sie den Teil des zu untersuchenden Objekts 12 abdeckt,
der sich über
dem Öffnungsteil 32o des
Tisches 32 befindet. Die fluoreszierende Platte 62 ist
beispielsweise eine Harzplatte aus Acryl oder Vinyl und enthält fluoreszierende
Materialien, so dass, wenn in dem zu untersuchenden Objekt 12 über dem Öffnungsteil 32o des
Tisches 32 ein Loch vorliegt, das Beleuchtungslicht, das
durch das genannte Loch hindurchtritt, auf der fluoreszierenden Platte 62 auftrifft,
und durch das Auftreffen dieses Beleuchtungslichts werden die fluoreszierenden
Materialien erregt, wodurch Fluoreszenzlicht erzeugt wird. Des Weiteren
ist die Einfallsfläche 62A der
fluoreszierenden Platte 62 breiter gestaltet als die Öffnungsfläche des Öffnungsteils 32o.
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Wie
bei der ersten Ausführungsform
wird auch bei dieser Ausführungsform
vorzugsweise ein lichtabschirmendes Element zur Verfügung gestellt, das
verhindert, dass Beleuchtungslicht durch eine andere Fläche hindurchdringt
als durch die Einfallsfläche
der fluoreszierenden Platte 62, auf die das Beleuchtungslicht
einfällt,
das durch die Löcher
in dem zu untersuchenden Objekt 12 hindurchgetreten ist, und
vorzugsweise wird auch ein reflektierendes Element bereitgestellt,
das das Fluoreszenzlicht an einer anderen Fläche als der Erfassungsfläche der
fluoreszierenden Platte 62, die Fluoreszenzlicht zum Photodetektor 72 emittiert,
reflektiert.
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Der
Photodetektor 72 dient zum Erfassen des Fluoreszenzlichts,
das beispielsweise mithilfe eines Photoelektronenvervielfachers
oder eines lichtempfangenden Halbleiterelements von der Erfassungsfläche 62B der
fluoreszierenden Platte 62 emittiert wird. Der Photodetektor 72 befindet
sich in der Figur zwar außerhalb
des lichtabschirmenden Gehäuses 22,
kann aber auch in diesem installiert werden.
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Die
optische Untersuchungsvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
funktioniert folgendermaßen.
Das zu untersuchende bandförmige
Objekt 12 wird von der Rolle 82 durch die Zugangsöffnung 22A in
das lichtabschirmende Gehäuse 22 eingeführt, läuft dann über den Öffnungsteil 32o des
Tisches 32 und verlässt
das lichtabschirmende Gehäuse 22 über die
Ausgangsöffnung 22B. Das
Beleuchtungslicht, das von der Lichtquelle 42 emittiert
wird, beleuchtet den Teil des zu untersuchenden Objektes 12,
der sich über
dem Öffnungsteil 32o des
Tisches 32 befindet. Wenn sich in dem von dem Beleuchtungslicht
beleuchteten Teil des zu untersuchenden Objektes 12 ein
Loch befindet, dann tritt das Beleuchtungslicht durch dieses Loch
hindurch und fällt
auf die Einfallsfläche 62A der
fluoreszierenden Platte 62. Das fluoreszierende Material
in der fluoreszierenden Platte 62 wird durch das Einfallen
des Beleuchtungslichts erregt und erzeugt somit Fluoreszenzlicht.
Dieses Fluoreszenzlicht wird dann von der Erfassungsfläche der
fluoreszierenden Platte 62 emittiert und fällt auf
die lichtempfangende Fläche des
Photodetektors 72 und wird von dem Photodetektor 72 erfasst.
Anders ausgedrückt
basiert die Erfassung des Vorliegens oder der Abwesenheit von Löchern in
dem Teil des zu untersuchenden Objektes 12, der von dem
Beleuchtungslicht beleuchtet wird, darauf, ob Fluoreszenzlicht von
dem Photodetektor 72 erfasst wird oder nicht.
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Auf
diese Weise wird auch bei der optischen Untersuchungsvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
das Beleuchtungslicht, das durch ein Loch in dem zu untersuchenden
Objekt 12 hindurchtritt, nicht direkt erfasst, sondern
es fällt
auf die fluoreszierende Platte 62, und das somit erzeugte Fluoreszenzlicht
wird erfasst, wodurch es möglich wird,
in einem großen
Bereich Löcher
zu erfassen, statt die Löcher,
die erfasst werden können,
auf diejenigen zu beschränken,
die sich auf der direkten Linie befinden, die die Lichtquelle 42 mit
dem Photodetektor 72 verbindet. Bei der vorliegenden Ausführungsform
wird des Weiteren eine Lichtquelle 42 mit lichtemittierenden
Punkten in einem linearen Muster verwendet, wodurch es möglich wird,
sofort nachzuprüfen,
ob in einem großen
Bereich Löcher
vorliegen oder nicht, und darüber
hinaus wird im Vergleich zu Vor richtungen, bei denen ein von einer
punktförmigen
Quelle emittierter Laserstrahl die Abtastung durchführt, das
Problem gelöst,
dass das Beleuchtungslicht nur in einem Winkel einfällt, wodurch
es problemlos möglich
wird, selbst Löcher
mit kleinen Durchmessern zu erfassen.
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Da
die Fläche
der Einfallsfläche 62A der
fluoreszierenden Platte 62 größer als die Öffnungsfläche des Öffnungsteils 32o des
Tisches 32 ist, fällt
des Weiteren der größte Teil
des Beleuchtungslichts, das durch die Löcher in dem zu untersuchenden
Objekt 12 hindurchtritt, auf die Einfallsfläche 62A.
Aus diesem Grund ist es möglich,
mit großer
Genauigkeit einzuschätzen,
ob in dem zu untersuchenden Objekt 12 Löcher vorliegen oder nicht.
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Des
Weiteren ist auch für
die optische Untersuchungsvorrichtung 2 gemäß dieser
Ausführungsform
kein großes
optisches System erforderlich, und sie ist einfach zu konstruieren
und optisch anzupassen, was die gesamte Ausrüstung klein und kostengünstig macht.
Zusätzlich
dazu ist es aufgrund der Verwendung der Diffusionsplatte möglich, das
Vorliegen oder die Abwesenheit von Löchern selbst dann ohne Weiteres
zu erfassen, wenn die Durchmesser der Löcher kleiner sind als die Schichtdicke
des zu untersuchenden Objektes 12 und wenn sich die Löcher in
einem Winkel befinden.
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Außerdem sind
der Teil des zu untersuchenden Objektes 12, der von dem
Beleuchtungslicht beleuchtet wird, die Lichtquelle 42 und
die fluoreszierende Platte 62 in dem lichtabschirmenden
Gehäuse 22 eingeschlossen,
so dass kein Licht von außen
auf die fluoreszierende Platte 62 fällt und Störlicht verursacht. Des Weiteren
fällt auch
hier, wenn ein lichtabschirmendes Element auf einer Fläche neben
der Einfallsfläche
der fluoreszierenden Platte 62 bereitgestellt wird, kein
Licht von außen
auf die fluoreszierende Platte 62 und verursacht Störlicht.
Wenn ein reflektie rendes Element auf einer Fläche neben der Erfassungsfläche der
fluoreszierenden Platte 62 bereitgestellt wird, dann fällt das
Fluoreszenzlicht, das an der fluoreszierenden Platte 62 erzeugt
wird, auf effiziente Weise auf die lichtempfangende Fläche des Photodetektors 72.
Infolgedessen wird es möglich, mit
hoher Empfindlichkeit festzustellen, ob in dem zu untersuchenden
Objekt 12 Löcher
vorliegen oder nicht.
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Des
Weiteren wird bei der optischen Untersuchungsvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
die Untersuchung durchgeführt,
während
das zu untersuchende bandförmige
Objekt 12 in Längsrichtung
bewegt wird, so dass es möglich
ist, zu erfassen, ob in dem zu untersuchenden Objekt 12 in
Längsrichtung
Löcher
vorliegen, und die Position der Löcher in Längsrichtung zu erfassen.
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GEWERBLICHE
ANWENDBARKEIT
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Wie
oben erläutert
wird, erfasst die optische Untersuchungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
das Beleuchtungslicht, das durch Löcher in dem zu untersuchenden
Objekt hindurchtritt, nicht direkt, sondern sie erfasst stattdessen
das Fluoreszenzlicht, das erzeugt wird, wenn dieses Beleuchtungslicht
auf eine fluoreszierende Platte fällt, und somit sind die Löcher, die
erfasst werden können,
nicht nur auf diejenigen beschränkt,
die sich auf der direkten Linie befinden, die die Lichtquelle mit
dem Photodetektor verbindet, sondern es wird ein Erfassen von Löchern in
einem großen
Bereich möglich.
Da eine Lichtquelle benutzt wird, bei der die Lichtemission in einem
linearen Muster erfolgt, ist es außerdem in einem großen Bereich
sofort möglich
zu bestätigen,
ob Löcher
vorliegen oder nicht. Im Vergleich zu Vorrichtungen, bei denen ein
von einer punktförmigen
Quelle emittierter Laserstrahl die Abtastung durchführt, wird
das Problem gelöst,
dass das Beleuchtungslicht in einem Winkel einfällt, wodurch selbst Löcher mit kleinen
Durchmessern leicht erfasst werden können.