JP2000009453A - 光センサおよび表面状態検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検査装置の表面粗さの測定精度を向上させ
る光センサおよび表面状態検査装置を提供する。 【解決手段】 検査物の被検査端部にコヒーレント光
束を照射する方向に向けた光源を設け、内面が略半球状
に形成され、その内面を対向させ、その端縁を略平行に
して間隙をあけた２つの光反射体を、前記間隙が前記被
検査端部から反射されるコヒーレント光束の正反射方向
に位置するように配設し、前記間隙により形成される円
盤状空間、またはその放射方向に拡張された空間内、も
しくはその近傍に、前記被検査端部を見込むことができ
る方向に受光面を向けた正反射方向への反射光受光側の
検出手段を配設し、前記２つの光反射体の少なくとも一
方に前記被検査端部から反射した散乱光を実質的に受光
する散乱光受光側の検出手段を配設するように構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はハードディスク等の
板状に形成された被検査物の表面または端部の表面状態
を光学的に検査するための光センサおよび表面状態検査
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ハードディスクの外周エッジ部の
ように狭く長い端部の欠け、または研磨傷等のような端
部における欠陥として認定されるような大きな傷の有
無、および端部の表面粗さ等を検査する場合、楕円鏡面
を使用するＴＩＳ（Total Integrated Scatter）法が適
用されていた。また、ハードディスクの表面粗さを検査
する場合には球面（積分球）を利用して検査する方法が
適用される場合もある。

【０００３】ハードディスク１の外周エッジ部を検査す
る場合では、図１６に示すように、光源２から照射され
たレーザ光３が測定端部で反射して、傷のない場合にお
ける正反射方向に向けて傷から反射する散乱光（本明細
書中これを略して正反射方向への反射光という）４を第
１の検出器５で受光し、また正反射方向への反射光以外
の散乱光６を楕円鏡７を用いて第２の検出器８に集光さ
せて受光させることにより行っていた。

【０００４】また、ハードディスク１の表面粗さの測定
に球面を利用する場合には、図１７に示すように、光源
２から照射されたレーザ光３が測定面で反射して生じる
正反射方向への反射光４を第１の検出器５で受光し、ま
た正反射方向への反射光以外の散乱光６を球面鏡９の壁
面に設けた孔から外部に出る光量を第２の検出器８で受
光することにより行っていた。

【０００５】ハードディスク１の端面を正面にして見た
場合、その端面に傷があり、その傷がハードディスク１
の回転方向に対して直角方向に延びる縦傷であれば、入
射されたレーザ光３は回転方向と平行な方向へより強く
散乱するようになるから、端面の位置を第１焦点とする
楕円鏡７を用いて、第２焦点の位置に配設した検出器８
に左右方向への散乱光６を集光させ、その光量を測定す
ることにより、縦傷を検出して特定する。

【０００６】同様に、端面に生じた傷がハードディスク
１の回転方向と平行な方向に延びる横傷であれば、入射
されたレーザ光３が上下方向へより強く散乱するように
なるから、第１の検出器５により上下方向への散乱光を
受光させ、その光量より横傷を検出して特定する。

【０００７】また、表面粗さについては、球面鏡９の側
面に設けた孔を介して第２の検出器８によって受光した
散乱光量に基づき、受光量を球面全体について積分して
散乱光量の全量を求めて、表面粗さを特定する。

【０００８】〔問題点〕楕円鏡７を散乱光６の集光に用
いた場合、被検査端部と受光素子を楕円の２つの焦点に
それぞれ位置合わせをしなければならない。したがっ
て、振動や位置変動などの多いインラインあるいは汎用
の検査装置などに楕円鏡７を集光器として使用すること
が困難である。

【０００９】また、ハードディスク１の端面等は、鏡面
の仕上げに近くなりつつあり、その表面粗さは年々小さ
くなってきているため、大部分の散乱光６はほとんど正
反射方向からわずかにずれた位置に散乱されるので、従
来のような光学系では楕円鏡内部で反射されず、開口側
から大半が逃げてしまい、表面粗さが小さく成形された
端部の表面粗さ検査が実質的にできなかった。

【００１０】球面鏡９を用いた場合には散乱光６を逃が
すことがない点で優れているが、逆に、不要な正反射方
向への反射光４を球面鏡９の外部へ逃がすことができ
ず、孔を穿設して逃がすにしても、表面状態の全てに対
応させることが困難で、測定精度を低下させる原因とな
っている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
における問題点に鑑みて成されたものであり、この問題
点を解決するため具体的に設定された課題は、正反射方
向への反射光を略半球状反射体間の間隙の方向に反射さ
せるとともに正反射方向以外への反射光を略半球状反射
体により集光させることにより、表面粗さの測定精度を
向上させる光センサおよび表面状態検査装置を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明における請求項１
に係る光センサは、検査物の被検査端部にコヒーレント
光束を照射する方向に向けた光源を設け、内面が略半球
状に形成され、その内面を対向させ、その端縁を略平行
にして間隙をあけた２つの光反射体を、前記間隙が前記
被検査端部から反射されるコヒーレント光束の正反射方
向に位置するように配設し、前記間隙により形成される
円盤状空間、またはその放射方向に拡張された空間内、
もしくはその近傍に、前記被検査端部を見込むことがで
きる方向に受光面を向けた正反射方向への反射光受光側
の検出手段を配設し、前記２つの光反射体の少なくとも
一方に前記被検査端部から反射した散乱光を実質的に受
光する散乱光受光側の検出手段を配設したことを特徴と
するものである。

【００１３】請求項２に係る光センサは、前記正反射方
向への反射光受光側の検出手段が、前記間隙の外周側ま
たは前記被検査端部の直近に間欠的に複数個配設された
受光素子であることを特徴とする。

【００１４】請求項３に係る光センサは、前記散乱光受
光側の検出手段が、前記光反射体の任意箇所の内壁面ま
たは前記光反射体の任意の部分に設けた開口もしくはそ
の開口の外側に配設された受光素子であることを特徴と
する。

【００１５】請求項４に係る表面状態検査装置は、請求
項１〜３のいずれかに係る光センサと、被検査端部の測
定位置を変えるための移動手段と、前記光センサからの
出力信号を処理する信号処理手段とを備えたことを特徴
とするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
的に説明する。ただし、この実施の形態は、発明の趣旨
をより良く理解させるため具体的に説明するものであ
り、特に指定のない限り、発明内容を限定するものでは
ない。また、従来技術と同一の部分は同一の符号を付し
て説明を省略する。

【００１７】〔検査方法〕適用する表面状態の検査方法
は、被検査物としてのハードディスクの被検査端部にコ
ヒーレント光束としてレーザ光を照射し、このレーザ光
が被検査端部で反射し、正反射方向への反射光について
は鏡面側を対向させて間隙を開け縦割り状態に配設した
２つの略半球面鏡（以下、分割反射体という）の間の間
隙を含む平面上に設けられた検出器により受光し、正反
射方向への反射光以外の散乱光については分割反射体に
より集光して、分割反射体の少なくとも一方に設けられ
た検出器により受光して、得られた各光量に基づき、縦
傷、横傷、あるいは斜め傷の有無や、表面粗さ等を求め
て被検査端部の表面状態を評価する解析を行う。

【００１８】〔光センサ〕このような検査方法を適用す
る光センサとしては、図１，２に示すように、レーザ光
源２と、レーザ光源２から出射するレーザ光３と、分割
反射体１１，１２と、正反射方向への反射光４を検出す
るため分割反射体１１，１２の間隙１３から放射方向外
側へ離れた位置で円周上等ピッチに配置された複数個の
受光素子１４ａ，…，１４ａからなる正反射方向への反
射光受光側の検出器１４と、分割反射体１１，１２の少
なくとも一方に開けた開口１５より散乱光６を検出する
ため開口１５に受光素子１６ａを取り付けた検出器１６
とによって構成される。

【００１９】ハードディスク１の被検査端部と分割反射
体１１，１２との位置関係は、図１，２に示されるよう
に、レーザ光３が照射される被検査端部を分割反射体１
１，１２の中心付近に位置させ、間隙１３により形成さ
れる円盤状空間、またはその放射方向に拡張された空
間、もしくはその近傍に、ハードディスク１の被検査端
部を見込むことができる方向に受光面を向けた複数個の
受光素子１４ａ，…，１４ａを配設する。

【００２０】分割反射体１１，１２は、アルミ等の加工
し易い金属を鋳造、鍛造、プレス加工もしくは削りだし
等の方法で略半球状の形に加工した後、内面をサンドブ
ラストにより一様な粗い面に仕上げ、その上に金を蒸着
メッキして、拡散反射面を形成する。金は幅広い波長域
で高い光反射率を誇り、耐食性にも優れているので、分
割反射体１１，１２の内面には金メッキを施すことが望
ましいが、他のメッキを施しても良い。

【００２１】光源２は、例えば、波長 633ｎｍのＨｅ−
Ｈｅレーザ光または波長 685ｎｍの半導体レーザ光を被
検査端部側に照射するが、他のコヒーレント光源を使用
しても良いことは言うまでもない。レーザ光３の波長
は、赤外領域の波長であっても良いが、調整し易さ等の
点から可視光波長のものが望ましい。また、レーザ光３
は、ハードディスク１の端面に照射した場合のビーム径
が、ハードディスク回転時の振れを考慮して、ハードデ
ィスク１の厚みよりも若干大きめにすることが望まし
い。

【００２２】正反射方向への反射光４を受光する検出器
１４は、例えば図３のように、長方形のＰＤ（フォトダ
イオード）からなる受光素子１４ａ，…，１４ａを帯状
の取付具（図示せず）に等間隔に配置し、それを図１，
２で示すように、被検査端部が分割反射体１１，１２の
中心に位置する場合、前記分割反射体１１，１２の間に
形成された間隙１３の外周側に受光面を中心に向けて等
間隔に配置する。

【００２３】散乱光６を受光するための検出器１６は、
散乱光６が分割反射体１１，１２の内面で拡散反射して
おり、内面上では一様な光強度を保つため、２分割され
た分割反射体の少なくとも一方の任意の場所に穿設した
開口１５にＰＤからなる受光素子１６ａ（図中の斜線
部）を取り付ければ充分である。

【００２４】このように構成した光センサでは、被検査
端部に照射したレーザ光が被検査端部で反射したとき、
正反射方向への反射光４を分割反射体１１，１２が形成
した間隙１３もしくはその延長線上に設けた検出器１４
によって受光し、正反射方向への反射光４以外の散乱光
６を分割反射体１１，１２で集光して検出器１６により
受光するので、散乱光６の検出もれがなく、したがって
正確な表面状態の評価が可能となる。しかも、散乱光６
が分割反射体１１，１２の内部で拡散反射しているた
め、被検査端部と検出器１６との配設位置は制限を受
ず、したがって、振動や位置変動に強い検査装置が実現
できる。

【００２５】〔別態様〕この実施の形態は、別態様を制
限するものではなく、同様の機能を果たす他の形態を形
成することが可能である。すなわち、図４に示すよう
に、正反射方向への反射光４を受光する検出器として
は、それぞれ分割反射体１１，１２の内部に、被検査端
部直近の位置に受光面を正反射方向への反射光４を見込
む方向に向けて小さな受光素子を複数個連設した受光素
子アレイ１４ｂを複数個配設すると、少数もしくは微小
な受光素子１４ｂにより正反射方向への反射光の測定が
可能となり、装置を効果的に小型化、簡素化することが
できる。

【００２６】また、図５〜７に示すように、分割反射体
１１，１２の間隙１３に沿って多数個の受光素子１７
ａ，…，１７ａを並べた検出器１７を設けると、受光素
子１７ａを配置できる領域が広がるため、小さな受光素
子１７ａを多数個配置すれば空間分解能の高い正反射方
向への反射光の測定が可能となり、少数もしくは微小な
受光素子１７ａにより正反射方向への反射光の測定が可
能であるため、装置の簡素化に有効である。

【００２７】検出器１７は、例えば図７に示すように、
長方形のＰＤからなる受光素子１７ａ，…，１７ａを帯
状の金具１７ｂに等間隔に配置し、それを図５，６に示
すように、分割反射体１１，１２の間に形成された間隙
１３の外周に沿わせ、受光面を中心に向けて配置するよ
うにしても良い。その外、例えば、図１，５に示したよ
うに、被検査端部を分割反射体１１，１２の中心付近に
位置させたが、中心付近でなく、端部に寄っていても良
く、測定に支障のないかぎり実用上利用しやすい位置を
選択して配置して良い。

【００２８】

【実施例】ここでは、表面状態検査装置のうち、実施例
１としてディスク端面の状態を検査する表面状態検査装
置を図８〜１２に、また実施例２として平板の表面状態
を検査する平板表面状態検査装置を図１３〜１５に基づ
き具体的に説明する。

【００２９】〔実施例１〕 〔表面状態検査装置〕上記の光センサを備えた表面状態
検査装置は、図８，９に示すように、ハードディスク１
を回転させるための回転移動手段である回転テーブル２
１ａおよびモータ２１ｂと、ハードディスク１を回転テ
ーブル２１ａに固定するための真空チャック２２ａおよ
び真空ポンプ２２ｂと、ハードディスク１を水平移動さ
せるための並進移動手段であるスライドステージ２３
と、ハードディスク１の端部を検査するための光センサ
２４と、表面状態検査装置全体を駆動するための駆動回
路２６と、光センサ２４からの検査信号を演算処理する
信号処理回路２７と、表面状態検査装置全体を制御する
パーソナルコンピュータ２８と、これらを支持するとと
もにコンパクトにまとめて収容する筐体２９とからな
る。

【００３０】検査の開始から終了までの過程はパーソナ
ルコンピュータ２８にプログラムを組むことによって決
めることができるが、例えば、ハードディスク１は検査
者が検査開始直前に回転テーブル２１ａに乗せるものと
し、検査開始命令を下すと、真空ポンプ２２ｂが作動し
て、ディスクを真空チャック２２ａに固定し、ハードデ
ィスク１が回転を始めると同時にスライドステージ２３
が光センサ２４の方に移動して、ハードディスク１の端
部が光センサ２４に挿入され、挿入が完了するとそこか
らハードディスク１が１回転する間に端部の状態の計測
がなされ、計測が終わると前記とは逆の手順で再び検査
開始直前の状態に戻って待機する、という検査過程をパ
ーソナルコンピュータ２８にプログラムし、自動検査す
ることができる。

【００３１】〔信号の処理と検査結果の評価〕表面状態
検査装置の信号処理回路２７は、図１０に示すように、
散乱光測定系と正反射方向への反射光測定系とに分けら
れ、その各々がＤＣ（直流信号）量測定系とＡＣ（交流
信号）量測定系に分けられている。

【００３２】表面粗さについては、ＤＣ測定系で得られ
た信号の、散乱光６と正反射方向への反射光４とを比較
することにより被検査物の表面粗さを検出することがで
きる。傷については、欠陥とされる傷の種類により傷を
検出する検出器の信号強度が異なるが、ＡＣ量測定系で
得た信号の、散乱光６と正反射方向への反射光４のいず
れかの強度を検出することにより傷の有無が判定でき
る。

【００３３】〔表面粗さ測定〕散乱光測定系のＤＣ量測
定系は、検出器１６の出力をＩ−Ｖ変換して増幅するア
ンプ３１と、増幅された信号の高周波ノイズをカットす
るローパスフィルタ３２と、アナログ信号をデジタル信
号に変換するＡＤ変換ボード３３と、ＡＤ変換ボード３
３からの信号を入力して信号処理するパーソナルコンピ
ュータ２８とからなる。

【００３４】正反射方向への反射光測定系のＤＣ量測定
系は、検出器１４に組み込まれた各ＰＤ１４ａ，…，１
４ａの出力をすべて合計した出力をＩ−Ｖ変換して増幅
するアンプ３４と、増幅された信号の高周波ノイズをカ
ットするローパスフィルタ３５と、アナログ信号をデジ
タル信号に変換するＡＤ変換ボード３３と、ＡＤ変換ボ
ード３３からの信号を入力して信号処理するパーソナル
コンピュータ２８とからなる。

【００３５】表面粗さの程度は、検出器１６によって受
光され、ＤＣ量測定系によって得られた散乱光の受光量
Ｓ、及び検出器１４における各ＰＤ１４ａ，…，１４ａ
のＤＣ量測定系によって得られた総受光量Ｔに基づき、
端部の表面粗さが粗いほど検出器１４で受光した正反射
方向への反射光量が少なくなり、検出器１６で受光した
散乱光量が大きくなるから、ＳまたはＴ、あるいはＳ／
Ｔ，Ｓ／Ｔ等で粗さの程度を算出することができる。

【００３６】全散乱光量を合計した値で算出した受光量
Ｓの場合、そのハードディスク１の平均的な表面粗さが
表され、一周回転させた場合の各角度ごとに算出すれ
ば、そのハードディスク１の周上における表面粗さの分
布状況が得られるから、これらのデータに基づき容易に
表面粗さの判定ができる。

【００３７】また、表面粗さの分布状況がわかることに
より、その表面粗さの程度を傷検出の閾値に反映させて
傷の有無の誤判定を防ぐことができる。例えば、表面粗
さが粗い位置では、傷判定の閾値を高くして、表面粗さ
による信号を傷として検出しないように自動的に閾値を
変更し、表面粗さが小さい位置では、自動的にしきい値
を低くして、傷の取り逃がしがないようにすることもで
きる。

【００３８】〔傷の有無の判定〕散乱光測定系のＡＣ量
測定系は、ＤＣ量測定系と同様の、受光量に応じて出力
された信号をＩ−Ｖ変換して増幅するアンプ３６と、増
幅された信号の高周波ノイズをカットするローパスフィ
ルタ３７の後に、信号の大きなうねりや直流成分をカッ
トするハイパスフィルター３８を加えたものである。

【００３９】また，正反射方向への反射光測定系のＡＣ
量測定系は、検出器１４の出力信号を受光素子アレイに
組み込まれた各ＰＤ１４ａ，…，１４ａごとに個別に対
応させて入力するＩ−Ｖ変換して増幅するアンプ４１，
…，４１と、増幅された信号の高周波ノイズをカットす
るローパスフィルタ４２，…，４２と、信号の大きなう
ねりや直流成分をカットするハイパスフィルター４３，
…，４３と、その各出力信号を一定時間ごとに切り替え
て順に取り込むマルチプレクサ４４と、取り込んだ各Ａ
Ｃ信号を０〜５Ｖのレンジで信号処理するために各信号
にバイアス電圧2.5Ｖを加えるバイアス回路４５と、一
律に 2.5Ｖ加えられたアナログ信号をデジタル信号に変
換するＡＤ変換ボード３３と、ＡＤ変換ボード３３から
の信号を入力して信号処理するパーソナルコンピュータ
２８とからなる。

【００４０】傷の有無の判定は，検出器１６もしくは検
出器１４により得られた信号を表示した図１１(a) に示
すように、上限値を閾値として、その値以上になる信号
がある場合にはその信号に応じた角度に傷が存在すると
判定する。また、検出器１４の各ＰＤ１４ａ，…，１４
ａにより得られた信号を表示した図１１(b) に示すよう
に、信号の平均値から一定の幅で設定した上限値、下限
値を閾値として入力された信号を評価し、その閾値の範
囲内から逸脱する信号がある場合には、その逸脱した信
号に応じた傷が逸脱した信号のある位置に存在すると判
定する。

【００４１】〔傷の種類の選別〕ＡＣ量測定系で得た信
号は、欠陥とされる傷の種類により、傷を検出する検出
器１４または検出器１６およびそれぞれの出力信号の強
度が異なるから、これを利用して傷の種類の選別を行う
ことができる。特に、検出器１６のみで検出された傷は
縦傷となり、検出器１６ではほとんど検出されないで、
検出器１４の各ＰＤ１４ａ，…，１４ａのいずれかで検
出された傷は横傷と判定する。

【００４２】また、表面の粗さや研磨跡を傷として検出
するＰＤ１４ａ，…，１４ａがある場合は、同じ角度で
検出したＰＤが幾つあるかによって、傷の検出感度を設
定することもできる。例えば、ある角度で検出した傷の
検出ＰＤ数が６つの場合には横傷と判断し、５つの場合
には表面粗さや研磨跡であるとして傷とは判定しない
等。

【００４３】また、検出器１４，１６でいずれも同じ角
度で傷を検出した場合、斜め傷あるいはチップと呼ばれ
る欠け傷と判定することができる。特に、チップの場合
は、検出器１６での出力が大きいため、検出器１６での
出力が小さいものは斜め傷として判定し、大きいものは
チップと判定する。

【００４４】〔別態様〕前記表面状態検査装置は、装置
の簡素化および小型化を考慮し、ハードディスク１の並
進移動手段を用いずに回転移動手段のみを用いた形態も
有効である。図１２には、回転移動手段のみを用いた表
面状態検査装置を示すが、分割反射体１１，１２と回転
テーブル２１ａの相対位置はあらかじめ固定されてお
り、検査者がハードディスク１を斜めにして光センサの
検査口に差込みながら、回転テーブル２１ａに乗せるよ
うに構成しても良い。

【００４５】〔実施例２〕 〔平板表面状態検査装置〕光センサを備えた平板の表面
状態検査装置は、平板表面の傷の有無および表面粗さを
測定する装置であり、図１３に示すように、平板４６
と、この平板４６をＸ軸およびＹ軸方向に並進移動させ
るＸＹステージ５１と、以下に述べる光センサ５２と、
表面状態検査装置全体を駆動する駆動回路５３と、光セ
ンサ５２からの信号を処理する信号処理回路５４と、表
面状態検査装置全体を制御するパーソナルコンピュータ
５５とからなる。

【００４６】光センサ５２の構成は、実施例１における
光センサ１４とほぼ同一の構成であるが、被検査物であ
る平板４６と光センサ５２内の分割反射体１１，１２と
の位置関係は、実施例１におけるハードディスク１と光
センサ２４との位置関係とは異なり、図１４に示すよう
に、平板４６と分割反射体１１，１２とを離して配置す
るため、平板４６が分割反射体１１，１２の中に入り込
まない点で異なる。

【００４７】平板４６の位置を移動させる装置は、ベー
ス部材５１ａに対してＸ軸方向へ移動可能に組み付けた
可動支持部材５１ｂ，５１ｂと、この可動支持部材５１
ｂ，５１ｂにＹ軸方向へ移動可能に組み付けた可動平板
支持部材５１ｃ，５１ｃとを有し、取り付けた平板４６
を互いに直交する方向へ並進移動させるＸＹステージ５
１と、このＸＹステージ５１を駆動する駆動回路５３
と、ＸＹステージ５１の制御を行うパーソナルコンピュ
ータ５５とによって構成され、光センサ５２の下方に位
置して平板４６を直交方向へ並進移動させることにより
平板の表面全体を検査する。

【００４８】前記の相違点を除けば、光センサ５２、駆
動回路５３、信号処理回路５４、パーソナルコンピュー
タ５５の機能は、それぞれ実施例１における光センサ２
４、駆動回路２２ｂ、信号処理回路２７、パーソナルコ
ンピュータ２８と同一であるので、これらの機能の説明
は省略する。

【００４９】この平板表面状態検査装置を使用すること
により、平板４６の表面粗さが実施例１と同様にパーソ
ナルコンピュータ５５の画面上にグラフとして表示さ
れ、このグラフから傷の有無も確認できる。

【００５０】〔傷または表面粗さの方向性の判別〕この
平板表面状態検査装置により傷および表面粗さの方向性
が識別できる。すなわち、図１５(a),(b) に示すよう
に、光センサ５２に組み込まれた分割反射体１１，１２
の間隙１３を通過してレーザ光２が平板４６の表面に照
射され、傷の向きによって散乱光の強度分布に方向性が
現れることになる。

【００５１】図１４に示すように、その傷ＡまたはＢ
は、その方向によって、分割反射体１１，１２の間隙１
３に設けた検出器１４の各ＰＤ１４ａ，…，１４ａによ
る散乱光の受光量に強弱が生じ、各ＰＤ１４ａ，…，１
４ａが受光した値によって傷ＡまたはＢの方向を検知
し、識別する。

【００５２】この場合、全散乱光量は一定のため、検出
器１４によって受光される散乱光量が多ければ、分割反
射体１１または１２側に設けられた検出器１６により受
光される散乱光量が少なくなる。つまり、検出器１４
は、ある方向の散乱光の強度を検出するための検出器と
して機能する。

【００５３】同様にして、表面粗さについても、その表
面状態により、散乱光の強度分布に方向性が現れ、検出
器１４がその強度分布を検出することによって方向性を
識別できるようになる。

【００５４】

【発明の効果】以上のように本発明では、請求項１に係
る光センサでは、検査物の被検査端部にコヒーレント光
束を照射する方向に向けた光源を設け、内面が略半球状
に形成され、その内面を対向させ、その端縁を略平行に
して間隙をあけた２つの光反射体を、前記間隙が前記被
検査端部から反射されるコヒーレント光束の正反射方向
に位置するように配設し、前記間隙により形成される円
盤状空間、またはその放射方向に拡張された空間内、も
しくはその近傍に、前記被検査端部を見込むことができ
る方向に受光面を向けた正反射方向への反射光受光側の
検出手段を配設し、前記２つの光反射体の少なくとも一
方に前記被検査端部から反射した散乱光を実質的に受光
する散乱光受光側の検出手段を配設したことによって、
被検査物の表面に２つの反射体の間隙を通過させて照射
したコヒーレント光束が前記表面で反射したとき、正反
射方向への反射光を間隙によって逃がすことができ、正
反射方向以外への散乱光を２つの反射体で集光するの
で、散乱光の検出もれがなく、正確な表面状態の検出が
でき、さらに、散乱光が２つの反射体の内部で拡散反射
しているため、被検査面と受光素子の配設位置が制限を
受けず、振動や位置変動に強い検査装置を実現すること
ができる。

【００５５】また、請求項２に係る光センサでは、前記
正反射方向への反射光受光側の検出手段が、前記間隙の
外周側または前記被検査端部の直近に間欠的に複数個配
設された受光素子であることによって、間欠的に複数個
配設された各受光素子の受光量によって正反射方向の散
乱光の散乱状態を正確に検出でき、傷または表面粗さの
方向性を検出することができるようになり、従来よりも
さらに詳しく物体の表面形状を識別することができる。
また、少ない受光素子によって被検査端部の表面状態の
検査を精度良く実行できるとともに検査装置の簡素化お
よび小型化を効果的に実現することができる。

【００５６】また、請求項３に係る光センサでは、前記
散乱光受光側の検出手段が、前記光反射体の任意箇所の
内壁面または前記光反射体の任意の部分に設けた開口も
しくはその開口の外側に配設された受光素子であること
によって、球面鏡を利用した光センサを用いて空間分解
能の高い測定を可能とし、傷や表面粗さの方向性を含め
た表面状態を検出することができる自動検査装置を容易
に実現することができる。２つの反射体の内面で拡散反
射した一様な光強度を受光でき、小さな受光素子であっ
ても正確に散乱光量を測定することができる。また、受
光素子の取り付けが容易となり、取付精度および製作性
が向上して、製品品質を向上させるとともにコスト低減
に寄与することができる。

【００５７】また、請求項４に係る光センサでは、請求
項１〜３のいずれかに係る光センサと、被検査端部の測
定位置を変えるための移動手段と、前記光センサからの
出力信号を処理する信号処理手段とを備えたことによっ
て、球面鏡を利用した光センサを用いて空間分解能の高
い測定を可能とし、傷や表面粗さの方向性を含めた表面
状態を検出することができる自動検査装置を容易に実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における光センサを示す正
面方向断面説明図である。

【図２】図１に対する平面説明図である。

【図３】実施の形態における光センサの正反射方向の受
光用に配置された検出器を示す平面説明図である。

【図４】実施の形態における被検査面直近の位置に配置
された検出器を有する光センサを示す説明図である。

【図５】実施の形態における正反射方向の受光用に間隙
に沿って配置された検出器を有する光センサを示す断面
説明図である。

【図６】図５に対する平面説明図である。

【図７】実施の形態における光センサの正反射方向の受
光用に配置された検出器を示す平面説明図である。

【図８】実施例１における表面状態検査装置を示す斜視
図である。

【図９】実施例１における光センサを示す概略説明図で
あり、（ａ）は正面方向断面説明図、（ｂ）は平面説明
図である。

【図１０】実施例１における信号処理系を示すブロック
図である。

【図１１】実施例１における傷検査評価法の説明用グラ
フである。

【図１２】実施例１に対する別形態を示す説明図であ
る。

【図１３】実施例２における平板表面状態検査装置を示
す斜視図である。

【図１４】実施例２における光センサを示す斜視説明図
である。

【図１５】実施例２における光センサの機能を示す斜視
説明図であり、（ａ）は縦傷Ａに対する反射方向を示す
斜視説明図、（ｂ）は横傷Ｂに対する反射方向を示す正
面説明図である。

【図１６】従来のハードディスク端部の傷検査を示す説
明図であり、（ａ）は楕円鏡を用いた表面状態検査装置
を示す正面説明図、（ｂ）は平面説明図である。

【図１７】従来のディスク表面状態検査装置を示す側面
説明図である。

【符号の説明】

１ ハードディスク ２ レーザ光源 ３ レーザ光 ４ 正反射方向への反射光 ６ 散乱光 １１，１２ 分割反射体 １３ 間隙 １４，１６，１７ 検出器（検出手段） １４ａ，１６ａ，１７ａ 受光素子 １４ｂ 受光素子アレイ １５ 開口 ２１ａ 回転テーブル（移動手段） ２１ｂ 回転モータ ２２ａ 真空チャック ２２ｂ 真空ポンプ ２３ スライドステージ（移動手段） ２４ 光センサ ２６ 駆動回路 ２７ 信号処理回路（信号処理手段） ２８ パーソナルコンピュータ ２９ 筐体 ３１，３４，３６，４１ Ｉ−Ｖ変換アンプ ３２，３５，３７，４２ ローパスフィルター ３３ ＡＤ変換ボード ３８，４３ ハイパスフィルター ４４ マルチプレクサ ４５ バイアス回路 ４６ 平板 ５１ ＸＹステージ ５１ａ ベース部材 ５１ｂ 可動支持部材 ５１ｃ 可動平板支持部材 ５２ 光センサ ５３ 駆動回路 ５４ 信号処理回路（信号処理手段） ５５ パーソナルコンピュータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検査物の被検査端部にコヒーレント光束を
   照射する方向に向けた光源を設け、内面が略半球状に形
   成され、その内面を対向させ、その端縁を略平行にして
   間隙をあけた２つの光反射体を、前記間隙が前記被検査
   端部から反射されるコヒーレント光束の正反射方向に位
   置するように配設し、前記間隙により形成される円盤状
   空間、またはその放射方向に拡張された空間内、もしく
   はその近傍に、前記被検査端部を見込むことができる方
   向に受光面を向けた正反射方向への反射光受光側の検出
   手段を配設し、前記２つの光反射体の少なくとも一方に
   前記被検査端部から反射した散乱光を実質的に受光する
   散乱光受光側の検出手段を配設したことを特徴とする光
   センサ。
2. 【請求項２】前記正反射方向への反射光受光側の検出手
   段が、前記間隙の外周側または前記被検査端部の直近に
   間欠的に複数個配設された受光素子であることを特徴と
   する請求項１記載の光センサ。
3. 【請求項３】前記散乱光受光側の検出手段が、前記光反
   射体の任意箇所の内壁面または前記光反射体の任意の部
   分に設けた開口もしくはその開口の外側に配設された受
   光素子であることを特徴とする請求項１記載の光セン
   サ。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに係る光センサ
   と、被検査端部の測定位置を変えるための移動手段と、
   前記光センサからの出力信号を処理する信号処理手段と
   を備えたことを特徴とする表面状態検査装置。