JP2002257718A - 光ビーム走査磁区検出装置 - Google Patents
光ビーム走査磁区検出装置Info
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- JP2002257718A JP2002257718A JP2001053734A JP2001053734A JP2002257718A JP 2002257718 A JP2002257718 A JP 2002257718A JP 2001053734 A JP2001053734 A JP 2001053734A JP 2001053734 A JP2001053734 A JP 2001053734A JP 2002257718 A JP2002257718 A JP 2002257718A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 直線偏光ビームで試料表面を二次元走査して
磁区検出を行う、カー効果やファラデー効果を利用した
光学的磁区検出装置において、機械的可動部を用いずに
高速で、信頼性が高く、繰り返し位置決め精度が良く、
簡便に直線偏光ビームを走査すること。 【解決手段】 測定対象に直線偏光を走査しながら照射
する光源部と、測定対象に磁場を印加する手段と、測定
対象からの反射光を検出する偏光検出器と、該偏光検出
器の偏光強度出力信号から磁区構造を可視化する画像化
信号処理器とを備えた磁性材料の磁区検出装置におい
て、前記光源部が、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子２ま
たは半導体レーザー素子の配列もしくは、強力な光源と
液晶パネルで構成されて、電子的に直線偏光の走査を行
うことを特徴とする光ビーム走査磁区検出装置。
磁区検出を行う、カー効果やファラデー効果を利用した
光学的磁区検出装置において、機械的可動部を用いずに
高速で、信頼性が高く、繰り返し位置決め精度が良く、
簡便に直線偏光ビームを走査すること。 【解決手段】 測定対象に直線偏光を走査しながら照射
する光源部と、測定対象に磁場を印加する手段と、測定
対象からの反射光を検出する偏光検出器と、該偏光検出
器の偏光強度出力信号から磁区構造を可視化する画像化
信号処理器とを備えた磁性材料の磁区検出装置におい
て、前記光源部が、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子２ま
たは半導体レーザー素子の配列もしくは、強力な光源と
液晶パネルで構成されて、電子的に直線偏光の走査を行
うことを特徴とする光ビーム走査磁区検出装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁性材料製造およ
び磁性材料応用装置の開発あるいは製造において、当該
材料の性能評価や当該装置の動作試験のために、磁性材
料表面近傍の磁区パタ−ンを検出する光ビーム走査磁区
検出装置に関するものである。
び磁性材料応用装置の開発あるいは製造において、当該
材料の性能評価や当該装置の動作試験のために、磁性材
料表面近傍の磁区パタ−ンを検出する光ビーム走査磁区
検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁性材料は、民生用，産業用を問わずそ
のままの形態で、また機械装置や電気，電子機器におい
ては種々に応用加工（用途加工）された形態で、多用さ
れている。強磁性やフェリ磁性の磁性材料は磁化の並び
方を反映した磁区構造、すなわち磁区パタ−ンを有して
いる。磁区パタ−ンは、材料物性，形状や利用方法など
で決まり、材料表面の磁区パタ−ンの検出は、磁性材料
の研究，製造の分野から、応用分野に至るまで欠かせな
いものであり、広く行なわれている。
のままの形態で、また機械装置や電気，電子機器におい
ては種々に応用加工（用途加工）された形態で、多用さ
れている。強磁性やフェリ磁性の磁性材料は磁化の並び
方を反映した磁区構造、すなわち磁区パタ−ンを有して
いる。磁区パタ−ンは、材料物性，形状や利用方法など
で決まり、材料表面の磁区パタ−ンの検出は、磁性材料
の研究，製造の分野から、応用分野に至るまで欠かせな
いものであり、広く行なわれている。
【０００３】該磁区パタ−ンの検出には、簡便で、磁性
材料を汚染又は破壊せず、しかも比較的小規模な装置で
可能な磁気光学効果的方法がしばしば用いられる。この
方法は、偏光に対する磁性材料の磁気カ−効果やファラ
デ−効果（文献、佐藤勝昭；”光と磁気”（朝倉書店、
１９８８）１２頁）を利用するものである。従来の磁気
光学的検出装置の基本的構成を、図３を用いて説明す
る。
材料を汚染又は破壊せず、しかも比較的小規模な装置で
可能な磁気光学効果的方法がしばしば用いられる。この
方法は、偏光に対する磁性材料の磁気カ−効果やファラ
デ−効果（文献、佐藤勝昭；”光と磁気”（朝倉書店、
１９８８）１２頁）を利用するものである。従来の磁気
光学的検出装置の基本的構成を、図３を用いて説明す
る。
【０００４】図３において、紙面と平行な方向に偏光面
（電場ベクトル２５）を有する直線偏光２４を磁性材料
２８の表面に照射すると、磁性材料２８の磁化２９の向
きによって反射光２６の偏光面（電場ベルトル２７）
が、進行方向に見て正または負方向に回転する。
（電場ベクトル２５）を有する直線偏光２４を磁性材料
２８の表面に照射すると、磁性材料２８の磁化２９の向
きによって反射光２６の偏光面（電場ベルトル２７）
が、進行方向に見て正または負方向に回転する。
【０００５】この反射光２６を、検光子３０を通して見
ると、磁区パタ−ンが明暗画像として観察することがで
きる。これをテレビカメラ（撮像素子）３１で撮影して
画像データを得ることができる。磁区には１μｍにも満
たない小さなものから１ｃｍ以上の大きなものまであ
り、その大きさによっては拡大光学系が用いられる。
ると、磁区パタ−ンが明暗画像として観察することがで
きる。これをテレビカメラ（撮像素子）３１で撮影して
画像データを得ることができる。磁区には１μｍにも満
たない小さなものから１ｃｍ以上の大きなものまであ
り、その大きさによっては拡大光学系が用いられる。
【０００６】表面に研磨等の平滑化処理を施こしていな
い多くの磁性材料においては、その表面は光学的にみて
粗面である。すなわち表面には０．５μｍ程度以上の凹
凸がある為に、入射した光は乱反射される。また磁性材
料の表面には１０μｍ，１００μｍさらにそれ以上のう
ねりを伴うこともあり、この場合には反射する光は不均
一となる。これら粗面を持つ磁性材料の表面又は表層部
の磁区検出を磁気光学的方法で行なったとき、撮像素子
３１に入射する反射光が安定していないため、鮮明な磁
区パタ−ンを得ることがむずかしいことが多かった。そ
こで特開平０７−２８７０５９号公報や特開平０９−２
１８５２号公報には、粗面でも使用可能な磁性材料の磁
区検出装置について開示されている。その概要を図４、
図５に示す。
い多くの磁性材料においては、その表面は光学的にみて
粗面である。すなわち表面には０．５μｍ程度以上の凹
凸がある為に、入射した光は乱反射される。また磁性材
料の表面には１０μｍ，１００μｍさらにそれ以上のう
ねりを伴うこともあり、この場合には反射する光は不均
一となる。これら粗面を持つ磁性材料の表面又は表層部
の磁区検出を磁気光学的方法で行なったとき、撮像素子
３１に入射する反射光が安定していないため、鮮明な磁
区パタ−ンを得ることがむずかしいことが多かった。そ
こで特開平０７−２８７０５９号公報や特開平０９−２
１８５２号公報には、粗面でも使用可能な磁性材料の磁
区検出装置について開示されている。その概要を図４、
図５に示す。
【０００７】図４、図５に示す磁区検出装置は、直線偏
光３２をレンズ３３で試料面の一点に集光し、試料表面
を光スポットにて走査する装置を有する。試料３４から
の反射光の一部または全部をレンズ３５で略平行光に
し、この平行光をウォラストンプリズムまたは偏光ビ−
ムスプリッタ等の偏光子３６を使用して、偏光面が互い
に直交する２本のビ−ムに分割し、それぞれのビ−ム強
度を２個の光検知器（フォトディテクタ）３７，３８で
検出する光学系を有する。以上は、反射型配置の場合の
説明であるが、透過型配置でも同様な原理で、偏光面が
互いに直交する２本のビ−ムを２個のフォトディテクタ
で検出すればよい。
光３２をレンズ３３で試料面の一点に集光し、試料表面
を光スポットにて走査する装置を有する。試料３４から
の反射光の一部または全部をレンズ３５で略平行光に
し、この平行光をウォラストンプリズムまたは偏光ビ−
ムスプリッタ等の偏光子３６を使用して、偏光面が互い
に直交する２本のビ−ムに分割し、それぞれのビ−ム強
度を２個の光検知器（フォトディテクタ）３７，３８で
検出する光学系を有する。以上は、反射型配置の場合の
説明であるが、透過型配置でも同様な原理で、偏光面が
互いに直交する２本のビ−ムを２個のフォトディテクタ
で検出すればよい。
【０００８】前置信号処理部３９において、２個のフォ
トディテクタ３７，３８で検出した光強度信号電圧のレ
ベル差（差信号）を減算器４２によって求め、また加算
器４３によってレベル和（和信号）を求める。次に除算
器４４で、差信号を和信号で除し、規格化偏光強度（規
格化偏光強度信号＝差信号／和信号）を求める。
トディテクタ３７，３８で検出した光強度信号電圧のレ
ベル差（差信号）を減算器４２によって求め、また加算
器４３によってレベル和（和信号）を求める。次に除算
器４４で、差信号を和信号で除し、規格化偏光強度（規
格化偏光強度信号＝差信号／和信号）を求める。
【０００９】この規格化偏光強度信号は、画像化処理器
４５でマッピングし画像デ−タＡを得て画像メモリ−４
６に記録する。次に磁場印加機構４１を用いて試料を磁
化して、試料中の磁化ベクトルを一方向に揃えて単一磁
区構成にし、再び規格化偏光強度信号（基準強度信号）
を測定して画像デ−タＢを得る。画像デ−タＢには、磁
区パタ−ンによる信号以外の偏光特性を有するノイズが
空間的交流成分として直流と共に含まれている。そして
差分演算部で、Ｂを基準画像として画像デ−タＡから画
像デ−タＢを減算して画像デ−タＣを得る。該減算にお
いて画像デ−タＡおよびＢのノイズ成分はほとんど相殺
されるので、結局画像Ｃには磁区パタ−ンによる偏光強
度信号のみが含まれる。差分演算部４７は、この画像デ
−タＣ（差分信号）を濃淡画像デ−タに変換して、ディ
スプレイ又はプリンタに出力して二次元表示又は記録す
る。
４５でマッピングし画像デ−タＡを得て画像メモリ−４
６に記録する。次に磁場印加機構４１を用いて試料を磁
化して、試料中の磁化ベクトルを一方向に揃えて単一磁
区構成にし、再び規格化偏光強度信号（基準強度信号）
を測定して画像デ−タＢを得る。画像デ−タＢには、磁
区パタ−ンによる信号以外の偏光特性を有するノイズが
空間的交流成分として直流と共に含まれている。そして
差分演算部で、Ｂを基準画像として画像デ−タＡから画
像デ−タＢを減算して画像デ−タＣを得る。該減算にお
いて画像デ−タＡおよびＢのノイズ成分はほとんど相殺
されるので、結局画像Ｃには磁区パタ−ンによる偏光強
度信号のみが含まれる。差分演算部４７は、この画像デ
−タＣ（差分信号）を濃淡画像デ−タに変換して、ディ
スプレイ又はプリンタに出力して二次元表示又は記録す
る。
【００１０】前記特開平０７−２８７０５９号公報、特
開平０９−２１８５２号公報では、試料表面を光スポッ
トで二次元的に走査するために、自動ＸＹステージ面上
に試料を固定しステージを二次元的に動かして、光スポ
ットをラスタースキャンする方法が実施例として示され
ている。
開平０９−２１８５２号公報では、試料表面を光スポッ
トで二次元的に走査するために、自動ＸＹステージ面上
に試料を固定しステージを二次元的に動かして、光スポ
ットをラスタースキャンする方法が実施例として示され
ている。
【００１１】その他、光ビームの方向を連続的に変化さ
せて、一次元的に光スポットを走査する方法としては、
単一面鏡が回転するガルバノメーターや、多面鏡が回転
するポリゴンミラーで機械式にビームを偏向する方法が
よく用いられる。また、超音波を媒質中に伝播させ、光
弾性効果により生じた屈折率の周期的変化を回折格子と
して用いる音響光学偏向器が知られている。二次元的に
光スポットを走査するときには、これらの方法を組み合
わせて用いられる。
せて、一次元的に光スポットを走査する方法としては、
単一面鏡が回転するガルバノメーターや、多面鏡が回転
するポリゴンミラーで機械式にビームを偏向する方法が
よく用いられる。また、超音波を媒質中に伝播させ、光
弾性効果により生じた屈折率の周期的変化を回折格子と
して用いる音響光学偏向器が知られている。二次元的に
光スポットを走査するときには、これらの方法を組み合
わせて用いられる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】磁区検出において光ス
ポットを二次元的に走査するとき、前記のように試料を
二次元的に動かしたり、ガルバノメーター、ポリゴンミ
ラーで鏡の回転を用いる方法では機械的運動を用いるの
で、走査機構が複雑であり、高速走査、長期使用での信
頼性、光スポットの繰り返し位置決め精度の点で問題が
あった。
ポットを二次元的に走査するとき、前記のように試料を
二次元的に動かしたり、ガルバノメーター、ポリゴンミ
ラーで鏡の回転を用いる方法では機械的運動を用いるの
で、走査機構が複雑であり、高速走査、長期使用での信
頼性、光スポットの繰り返し位置決め精度の点で問題が
あった。
【００１３】また、音響光学偏向器のみで二次元走査を
するためには、音響光学素子を大きくする必要があり、
高価格となり、回折効率が低下するといった問題があっ
た。
するためには、音響光学素子を大きくする必要があり、
高価格となり、回折効率が低下するといった問題があっ
た。
【００１４】さらに、光学的に磁区検出するときには、
被測定対象に入射する入射光として通常は直線偏光を用
いるために、光源部は偏光光学系を用いることがほとん
どである。偏光光学系で光スポットの二次元走査を高速
・安定かつ簡便に行うのは、従来の方法では難しかっ
た。
被測定対象に入射する入射光として通常は直線偏光を用
いるために、光源部は偏光光学系を用いることがほとん
どである。偏光光学系で光スポットの二次元走査を高速
・安定かつ簡便に行うのは、従来の方法では難しかっ
た。
【００１５】従って、本発明は、直線偏光ビームで試料
表面を二次元走査して磁区検出を行う磁区検出装置にお
いて、機械的可動部を用いずに高速で、信頼性が高く、
繰り返し位置決め精度が良く、簡便に直線偏光ビームを
走査することを課題とする。
表面を二次元走査して磁区検出を行う磁区検出装置にお
いて、機械的可動部を用いずに高速で、信頼性が高く、
繰り返し位置決め精度が良く、簡便に直線偏光ビームを
走査することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、測定対象に直
線偏光を走査しながら照射する光源部と、測定対象に磁
場を印加する手段と、測定対象からの反射光を検出する
偏光検出器と、該偏光検出器の偏光強度出力信号から磁
区構造を可視化する画像化信号処理器とを備えた磁性材
料の光ビーム走査磁区検出装置において、前記光源部が
電子的に直線偏光の走査を行うことを特徴とする。
線偏光を走査しながら照射する光源部と、測定対象に磁
場を印加する手段と、測定対象からの反射光を検出する
偏光検出器と、該偏光検出器の偏光強度出力信号から磁
区構造を可視化する画像化信号処理器とを備えた磁性材
料の光ビーム走査磁区検出装置において、前記光源部が
電子的に直線偏光の走査を行うことを特徴とする。
【００１７】前記電子的に直線偏光の走査を行う光源部
の第一の手段は、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子または
半導体レーザー素子を二次元的、または一次元的に配列
した構造の発光部を持ち、各素子が順次発光して、測定
対象上を光ビームが走査するものである。このとき発光
ダイオードで構成するときには、発光部と被測定対象の
間に偏向子を置いて直線偏光化する。
の第一の手段は、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子または
半導体レーザー素子を二次元的、または一次元的に配列
した構造の発光部を持ち、各素子が順次発光して、測定
対象上を光ビームが走査するものである。このとき発光
ダイオードで構成するときには、発光部と被測定対象の
間に偏向子を置いて直線偏光化する。
【００１８】前記電子的に直線偏光の走査を行う光源部
の第二の手段は、単一または複数個の発光ダイオードま
たはレーザーからなる、総光強度が１００ｍＷ以上の発
光部と、発光部からの光ビーム径を拡大するビームエキ
スパンダーと、偏光板を付加した液晶パネルとで構成さ
れ、液晶パネルの画素（セル）を順次透過状態にして測
定対象上を光ビームが走査するものである。
の第二の手段は、単一または複数個の発光ダイオードま
たはレーザーからなる、総光強度が１００ｍＷ以上の発
光部と、発光部からの光ビーム径を拡大するビームエキ
スパンダーと、偏光板を付加した液晶パネルとで構成さ
れ、液晶パネルの画素（セル）を順次透過状態にして測
定対象上を光ビームが走査するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の光ビーム走査磁区検出装
置の実施の形態を、前記第一の手段について図１に基づ
き説明する。電子回路配線を設けた基板１の面上に発光
素子（発光ダイオードまたは半導体レーザー）２を二次
元的または一次元的に配列する。各発光素子は発光素子
制御電子回路１１によって順次発光するようにする。発
光素子配列に面して、コリメーターレンズアレー３を置
き、各発光素子から放射された光を平行ビーム４にす
る。発光素子の間隔は通常０．５ｍｍ程度以上であるた
め、レンズ５とレンズ６で構成するビームエキスパンダ
ー７を通常と逆の向きに使用して（以後ビームコントラ
クターと記載する）平行ビームを入射して、平行ビーム
間隔を縮めて必要な分解能の磁区検出パターンが得られ
るようにする。さらに偏向子９で直線偏光ビーム１０を
作り試料に入射させる。発光素子が半導体レーザーで直
線偏光が出射されるときには、偏向子は不要である。
置の実施の形態を、前記第一の手段について図１に基づ
き説明する。電子回路配線を設けた基板１の面上に発光
素子（発光ダイオードまたは半導体レーザー）２を二次
元的または一次元的に配列する。各発光素子は発光素子
制御電子回路１１によって順次発光するようにする。発
光素子配列に面して、コリメーターレンズアレー３を置
き、各発光素子から放射された光を平行ビーム４にす
る。発光素子の間隔は通常０．５ｍｍ程度以上であるた
め、レンズ５とレンズ６で構成するビームエキスパンダ
ー７を通常と逆の向きに使用して（以後ビームコントラ
クターと記載する）平行ビームを入射して、平行ビーム
間隔を縮めて必要な分解能の磁区検出パターンが得られ
るようにする。さらに偏向子９で直線偏光ビーム１０を
作り試料に入射させる。発光素子が半導体レーザーで直
線偏光が出射されるときには、偏向子は不要である。
【００２０】前記第二の手段について図２に基づき説明
する。１００ｍＷ以上の光出力強度の発光素子（発光ダ
イオードまたはレーザー）１２から放射される光をコリ
メーターレンズ１４で平行ビーム１５にする。なお、半
導体レーザー以外のレーザー光源では平行ビームが出射
されるためにコリメーターレンズは不要である。このと
き通常は平行ビーム１５の直径は５ｍｍ程度以下である
ために、ビームエキスパンダー１６で平行ビーム直径を
２０ｍｍ程度以上に拡大する。２枚の偏光板の間に液晶
板をはさみ、分割された透明電極を設けた各画素（セ
ル）１９の光ビームの透過・遮断を制御できるようにし
た液晶パネル１８に拡大平行ビーム１７を入射させる。
なお、レーザーを発光素子とするときには、前記偏光板
は液晶パネルの出射側に設置するだけで十分である。各
セルを順次透過／遮断させて、平行ビーム２１を移動さ
せて走査する。隣接するセルを透過する平行ビームの間
隔が０．１ｍｍ程度以上であり、分解能を増すために前
記ビームコントラクター２２で平行ビーム径２３を縮小
する。
する。１００ｍＷ以上の光出力強度の発光素子（発光ダ
イオードまたはレーザー）１２から放射される光をコリ
メーターレンズ１４で平行ビーム１５にする。なお、半
導体レーザー以外のレーザー光源では平行ビームが出射
されるためにコリメーターレンズは不要である。このと
き通常は平行ビーム１５の直径は５ｍｍ程度以下である
ために、ビームエキスパンダー１６で平行ビーム直径を
２０ｍｍ程度以上に拡大する。２枚の偏光板の間に液晶
板をはさみ、分割された透明電極を設けた各画素（セ
ル）１９の光ビームの透過・遮断を制御できるようにし
た液晶パネル１８に拡大平行ビーム１７を入射させる。
なお、レーザーを発光素子とするときには、前記偏光板
は液晶パネルの出射側に設置するだけで十分である。各
セルを順次透過／遮断させて、平行ビーム２１を移動さ
せて走査する。隣接するセルを透過する平行ビームの間
隔が０．１ｍｍ程度以上であり、分解能を増すために前
記ビームコントラクター２２で平行ビーム径２３を縮小
する。
【００２１】平行ビーム１５のビーム断面の形状がスト
ライプ状で円形から大きく歪んでいるときには、ビーム
エキスパンダー１６の前に、ビーム形状を矯正する光学
系を挿入しても良い。
ライプ状で円形から大きく歪んでいるときには、ビーム
エキスパンダー１６の前に、ビーム形状を矯正する光学
系を挿入しても良い。
【００２２】鉄鋼製造ライン内の鋼板の磁区検出を行う
場合ように、被測定対象が一次元的に動く時には、前記
第一の手段の発光素子や第二の手段の液晶パネルのセル
は一次元配列で良い。
場合ように、被測定対象が一次元的に動く時には、前記
第一の手段の発光素子や第二の手段の液晶パネルのセル
は一次元配列で良い。
【００２３】
【実施例】以下で本発明の実施例を示す。
【００２４】（第一実施例） 図１に即して説明する。
発光部２として、電気配線パターンしたＳｉ基板上に、
Ｘ方向に１．２ｍｍ間隔で７０個、Ｙ方向に２．０ｍｍ
間隔で４０個、光出力１００ｍｃｄのオレンジ色ＬＥＤ
をマトリクス状に配置した。コリメーターレンズ３は、
焦点距離０．７ｍｍの凸レンズのマイクロレンズアレー
を用いた。ビームコントラクター７は、焦点距離２５０
ｍｍの凸レンズと焦点距離−２５ｍｍの凹レンズを組み
合わせて構成して、ビーム直径を１０分の１に縮小し
た。偏光子９は偏光板を用いて、縮小平行ビームを直線
偏光にした。こうして、Ｘ方向には０．１２ｍｍ間隔で
８．２８ｍｍの走査幅、Ｙ方向には０.２０ｍｍ間隔で
７．８ｍｍの走査幅とし、離散的に直線偏光を二次元的
に走査する光源部を試作した。その結果、試料（鋼板
面）上の直線偏光スポットを、高速かつ位置精度良く二
次元走査することができた。
発光部２として、電気配線パターンしたＳｉ基板上に、
Ｘ方向に１．２ｍｍ間隔で７０個、Ｙ方向に２．０ｍｍ
間隔で４０個、光出力１００ｍｃｄのオレンジ色ＬＥＤ
をマトリクス状に配置した。コリメーターレンズ３は、
焦点距離０．７ｍｍの凸レンズのマイクロレンズアレー
を用いた。ビームコントラクター７は、焦点距離２５０
ｍｍの凸レンズと焦点距離−２５ｍｍの凹レンズを組み
合わせて構成して、ビーム直径を１０分の１に縮小し
た。偏光子９は偏光板を用いて、縮小平行ビームを直線
偏光にした。こうして、Ｘ方向には０．１２ｍｍ間隔で
８．２８ｍｍの走査幅、Ｙ方向には０.２０ｍｍ間隔で
７．８ｍｍの走査幅とし、離散的に直線偏光を二次元的
に走査する光源部を試作した。その結果、試料（鋼板
面）上の直線偏光スポットを、高速かつ位置精度良く二
次元走査することができた。
【００２５】（第二実施例） 図２に即して説明する。
複数の発光素子を基板上に並列させた、最大光出力強度
が５Ｗで波長が６８０ｎｍの半導体レーザーバーを発光
部１２とした。半導体レーザーバーとしては、出射され
る光の発散角が大きい方向について平行ビーム化するコ
リメーターレンズが組み込まれているものを用いた。コ
リメータレンズ１４としては、発散角が小さい方向につ
いて平行ビーム化するために、焦点距離１２ｍｍのシリ
ンドリカルレンズを用いた。その後に光ビーム絞りを挿
入して、直径約５ｍｍの略平行ビーム１５を得た。パネ
ル両側に偏光板を組み込んだ、光ビームを走査する液晶
パネル１８は、有効画素数４８０×４８０で対角方向サ
イズが１．０型である。上記平行ビームをビームエキス
パンダー１６で６倍拡大して、ビーム直径を約３０ｍｍ
にした。液晶パネルの各画素（セル）１９は光透過状態
を液晶パネル制御電子回路で電子的に切り換えられるよ
うにした。液晶パネル１８を透過した平行ビームは、ビ
ームエキスパンダーを逆方向にセットしたビームコント
ラクター２２で１０分の１にビーム直径を縮小した。こ
うして、走査範囲をＸ、Ｙ方向に約１．８ｍｍとして、
離散的に偏光ビームを走査した。なお、レーザー光の照
射により液晶パネルの温度が上がるので強制空冷した。
その結果、試料（鋼板面）上の直線偏光スポットを、高
速かつ位置精度良く二次元走査することができた。
複数の発光素子を基板上に並列させた、最大光出力強度
が５Ｗで波長が６８０ｎｍの半導体レーザーバーを発光
部１２とした。半導体レーザーバーとしては、出射され
る光の発散角が大きい方向について平行ビーム化するコ
リメーターレンズが組み込まれているものを用いた。コ
リメータレンズ１４としては、発散角が小さい方向につ
いて平行ビーム化するために、焦点距離１２ｍｍのシリ
ンドリカルレンズを用いた。その後に光ビーム絞りを挿
入して、直径約５ｍｍの略平行ビーム１５を得た。パネ
ル両側に偏光板を組み込んだ、光ビームを走査する液晶
パネル１８は、有効画素数４８０×４８０で対角方向サ
イズが１．０型である。上記平行ビームをビームエキス
パンダー１６で６倍拡大して、ビーム直径を約３０ｍｍ
にした。液晶パネルの各画素（セル）１９は光透過状態
を液晶パネル制御電子回路で電子的に切り換えられるよ
うにした。液晶パネル１８を透過した平行ビームは、ビ
ームエキスパンダーを逆方向にセットしたビームコント
ラクター２２で１０分の１にビーム直径を縮小した。こ
うして、走査範囲をＸ、Ｙ方向に約１．８ｍｍとして、
離散的に偏光ビームを走査した。なお、レーザー光の照
射により液晶パネルの温度が上がるので強制空冷した。
その結果、試料（鋼板面）上の直線偏光スポットを、高
速かつ位置精度良く二次元走査することができた。
【００２６】さらに、第一実施例および第二実施例の光
源部を用いて、図４、図５で説明したものと同様な、偏
光検出光学系、光検出器、前置信号処理器および画像化
処理器としてパーソナルコンピュータを用いたシステム
を構築して、高速磁区検出装置を試作した。
源部を用いて、図４、図５で説明したものと同様な、偏
光検出光学系、光検出器、前置信号処理器および画像化
処理器としてパーソナルコンピュータを用いたシステム
を構築して、高速磁区検出装置を試作した。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、発光部を構成する個々
の発光ダイオードを順次発光させることによって、試料
（鋼板面）上の直線偏光スポットを二次元走査すること
ができた。
の発光ダイオードを順次発光させることによって、試料
（鋼板面）上の直線偏光スポットを二次元走査すること
ができた。
【００２８】また、本発明によれば、液晶パネルの各画
素（セル）を順次透過状態にすることによって、試料
（鋼板面）上の直線偏光スポットを二次元走査すること
ができた。
素（セル）を順次透過状態にすることによって、試料
（鋼板面）上の直線偏光スポットを二次元走査すること
ができた。
【００２９】本発明により、従来の方法のような機械的
可動部が無い為に、高速に光スポットの走査が可能とな
るとともに、故障に対する信頼性が向上した。さらに、
試料面上の光スポット位置の再現精度が向上したため
に、磁区画像を得るときの二枚の画像間の差分処理に際
してノイズが低減できて、試料面が製造されたままの粗
面であるにもかかわらず、検出した磁区画像がより鮮明
にすることができた。
可動部が無い為に、高速に光スポットの走査が可能とな
るとともに、故障に対する信頼性が向上した。さらに、
試料面上の光スポット位置の再現精度が向上したため
に、磁区画像を得るときの二枚の画像間の差分処理に際
してノイズが低減できて、試料面が製造されたままの粗
面であるにもかかわらず、検出した磁区画像がより鮮明
にすることができた。
【図1】 本発明の第一の方法である微小発光素子配列
型の磁区検出装置の光源部のブロック図である。
型の磁区検出装置の光源部のブロック図である。
【図２】 本発明の第二の方法である液晶パネル走査型
の磁区検出装置の光源部のブロック図である。
の磁区検出装置の光源部のブロック図である。
【図３】 光学的磁区検出装置の原理を説明するための
図である。
図である。
【図４】 従来の磁区検出装置の主要部を示すブロック
図である。
図である。
【図５】 図４に示す前置信号処理器３９および画像化
処理器４０の構成を示すブロック図である。
処理器４０の構成を示すブロック図である。
１：基板 ２：発光素子 ３：コリメーターレンズ ４：平行ビーム ５：入射レンズ ６：出射レンズ ７：ビームコントラクター ８：縮小平行ビ
ーム ９：偏光子 １０：偏光平行
ビーム １１：発光素子制御電子回路 １２：発光部 １３：発散光 １４：コリメー
ターレンズ １５：平行ビーム １６：ビームエ
キスパンダー １７：拡大平行ビーム １８：液晶パネ
ル １９：画素（セル） ２０：液晶パネ
ル制御電子回路 ２１：透過平行ビーム ２２：ビームコ
ントラクター ２３：走査ビーム ２４：入射光 ２５：入射光の電場ベクトル ２６：反射光 ２７：反射光の電場ベクトル ２８：磁性材料 ２９：磁化の向き ３０：偏光子 ３１：テレビカメラ ３２：入射光 ３３：集光レンズＡ ３４：磁性材料 ３５：集光レンズＢ ３６：偏光子 ３７：光検出器 ３８：光検出器 ３９：前置信号処理器 ４０：画像化デ
ータ処理器 ４１：磁場発生器 ４２：減算器 ４３：加算器 ４４：除算器 ４５：画像化処理器 ４６：画像メモ
リ ４７：差分演算部
ーム ９：偏光子 １０：偏光平行
ビーム １１：発光素子制御電子回路 １２：発光部 １３：発散光 １４：コリメー
ターレンズ １５：平行ビーム １６：ビームエ
キスパンダー １７：拡大平行ビーム １８：液晶パネ
ル １９：画素（セル） ２０：液晶パネ
ル制御電子回路 ２１：透過平行ビーム ２２：ビームコ
ントラクター ２３：走査ビーム ２４：入射光 ２５：入射光の電場ベクトル ２６：反射光 ２７：反射光の電場ベクトル ２８：磁性材料 ２９：磁化の向き ３０：偏光子 ３１：テレビカメラ ３２：入射光 ３３：集光レンズＡ ３４：磁性材料 ３５：集光レンズＢ ３６：偏光子 ３７：光検出器 ３８：光検出器 ３９：前置信号処理器 ４０：画像化デ
ータ処理器 ４１：磁場発生器 ４２：減算器 ４３：加算器 ４４：除算器 ４５：画像化処理器 ４６：画像メモ
リ ４７：差分演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G017 AA08 AB07 AD11 AD15 BA05 BA18 CA12 CA14 CB15 CC01 2G053 AA07 AB10 AB13 BA02 BA15 BB11 CA09 CA20 2G059 AA03 BB08 DD00 EE02 EE05 FF01 GG03 JJ11 JJ19 KK04
Claims (2)
- 【請求項１】 測定対象に直線偏光を走査しながら照射
する光源部と、測定対象に磁場を印加する手段と、測定
対象からの反射光を検出する偏光検出器と、該偏光検出
器の偏光強度出力信号から磁区構造を可視化する画像化
信号処理器とを備えた磁性材料の光ビーム走査磁区検出
装置において、前記光源部が、発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）素子または半導体レーザー素子を一次元的、または
二次元的に配列した構造で、各素子が順次発光して、測
定対象を走査することを特徴とする光ビーム走査磁区検
出装置。 - 【請求項２】 測定対象に直線偏光を走査しながら照射
する光源部と、測定対象に磁場を印加する手段と、測定
対象からの反射光を検出する偏光検出器と、該偏光検出
器の偏光強度出力信号から磁区構造を可視化する画像化
信号処理器とを備えた磁性材料の光ビーム走査磁区検出
装置において、前記光源部が、１００ｍＷ以上の光強度
出力の発光ダイオードまたはレーザーの光源と、光源か
らの光ビーム径を拡大するビームエキスパンダーと、偏
光板を具備した液晶パネルとで構成され、液晶パネルの
各画素（セル）を順次透過状態にして、測定対象を走査
することを特徴とする光ビーム走査磁区検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001053734A JP2002257718A (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | 光ビーム走査磁区検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001053734A JP2002257718A (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | 光ビーム走査磁区検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002257718A true JP2002257718A (ja) | 2002-09-11 |
Family
ID=18914163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001053734A Withdrawn JP2002257718A (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | 光ビーム走査磁区検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002257718A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100424492C (zh) * | 2006-05-26 | 2008-10-08 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 窄带双波段扫描型红外焦平面探测器 |
| WO2014050907A1 (ja) | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼板検査装置、鋼板検査方法、および鋼板製造方法 |
| WO2014050906A1 (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 電子銃異常検出装置および電子銃異常検出方法 |
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| CN115291149A (zh) * | 2022-10-08 | 2022-11-04 | 赫智科技(苏州)有限公司 | 线阵扫描装置及控制方法 |
-
2001
- 2001-02-28 JP JP2001053734A patent/JP2002257718A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080513 |