JP2008014823A - 欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象となる球面上に形成されたキズ、クラックなどの欠陥の大きさが小さい場合であっても高精度に検出することができる欠陥検出装置を提供する。
【解決手段】欠陥検出装置は、ワークＷＫからの反射光をフーリエ変換するフーリエ変換レンズ２５と、フーリエ変換された反射光のうち正反射光ＤＲを遮光して散乱光ＳＬを抽出する空間フィルタ２６とを備えている。空間フィルタ２６は、フーリエ変換レンズ２５のフーリエ変換面に配置されるとともに、集光された正反射光ＤＲの光束径に応じた大きさの遮光部２６ｂを備えている。レーザ光源２１から出射されワークＷＫによって反射された反射光は、フーリエ変換レンズ２５によってフーリエ変換されて空間フィルタ２６に導かれる。空間フィルタ２６は、正反射光ＤＲを遮光部２６ｂにて遮光するとともに散乱光ＳＬをＣＣＤカメラ２９に導く。
【選択図】 図１

Description

本発明は、検査対象となる球面上に形成されたキズ、クラックなどの欠陥を光学的に検出する欠陥検出装置に関する。

従来から、検査対象となる球面にレーザ光を照射して、同球面からの反射光を用いて球面上に形成されたキズ、クラックなどの欠陥を光学的に検出する欠陥検出装置が知られている。例えば、下記特許文献１に記載の欠陥検出装置においては、検査対象となる球面にレーザ光を照射するとともに、同球面からの反射光を矩形状のスリットを介して受光素子に導いている。そして、受光素子によって受光される反射光の光量の変化によって球面上における欠陥の有無が判定される。具体的には、球面上における欠陥部分にレーザ光が照射された場合、同欠陥部分による散乱光により干渉縞が生じる。このため受光素子の受光面における前記スリットにて制限された領域に前記干渉縞の一部が位置すると、受光素子によって受光される反射光の受光量が減少する。この受光量の変化を用いて球面上における欠陥の有無が判定される。
特開平０７−３３３１５７号公報

しかしながら、このような欠陥検出装置においては、欠陥の無い面からの反射光が非常に大きいため、受光量の変化が小さい場合、すなわち欠陥の大きさが小さい場合には欠陥の検出が困難となり、欠陥の検出精度が悪いという問題がある。また、本発明者による実験によれば、検査対象となる球面にレーザ光を照射して同球面からの反射光をＣＣＤカメラなどにより撮像し、同撮像した画像を拡大表示して目視により欠陥の有無を判定しようとしても、上記と同様に、欠陥の無い面からの反射光が大きいため小さな欠陥の発見が困難であった。

本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、検査対象となる球面上に形成されたキズ、クラックなどの欠陥の大きさが小さい場合であっても高精度に検出することができる欠陥検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、検査対象となる球面にレーザ光を照射するレーザ光源部と、レーザ光源部から出射されたレーザ光を入射して平行光にするコリメーティングレンズと、コリメーティングレンズにより平行光にされたレーザ光を透過または反射させて前記球面に導くとともに、同球面からの反射光を反射または透過させるビームスプリッタと、前記球面に照射されるレーザ光の光束が同球面に対して略垂直に入射するように配置され、ビームスプリッタによって前記球面に導かれるレーザ光を前記球面に向けて集光する対物レンズと、ビームスプリッタによって導かれる前記球面からの反射光を集光する集光レンズと、集光レンズによって集光された前記反射光を受光して受光量に応じた電気信号を出力する受光器とを有するレーザ光照射受光装置を備え、受光器から出力される電気信号に基づいて前記球面上の欠陥を検出する欠陥検出装置において、レーザ光照射受光装置内に、前記球面からの反射光のうち、欠陥のない面からの反射光を減衰または除去して、前記球面上における欠陥からの反射光を抽出する欠陥反射光抽出手段を備えたことにある。

上記欠陥検出装置において、前記球面上における欠陥からの反射光が、前記欠陥にレーザ光が照射されることにより生じる散乱光である場合には、前記欠陥反射光抽出手段を、例えば、前記球面からの反射光をフーリエ変換するフーリエ変換レンズと、フーリエ変換レンズによってフーリエ変換された反射光から前記欠陥のない面からの反射光を減衰または除去する空間フィルタとで構成するとよい。また、上記欠陥検出装置において、前記対物レンズは、前記球面の曲率中心に焦点が位置するように配置するとよい。

このように構成した本発明の特徴によれば、球面からの反射光のうち、同球面における欠陥のない部分からの反射光を減衰または除去して、球面における欠陥の部分からの反射光を受光器に導いている。このため、受光器によって受光される反射光のうち、前記球面における欠陥部分からの反射光の割合が従来例に比べて大きくなる。この結果、球面に形成された欠陥の大きさが小さい場合であっても高精度に同欠陥を検出することができる。

また、本発明の他の特徴は、上記欠陥検出装置において、前記レーザ光源部は、互いに異なる複数の波長のレーザ光を出力するために、１つまたは複数のレーザ光源を備えたことにある。これによれば、欠陥に照射される１つの波長のレーザ光による反射光が、球面に形成されている欠陥の形状または欠陥に照射されるレーザ光の向きによって減衰する場合であっても、他の波長のレーザ光による反射光が受光器に導かれる。このため、１つの波長のレーザ光を球面に照射する場合に比べて、より高精度に欠陥の検出が行えるようになる。

また、本発明の他の特徴は、上記欠陥検出装置において、前記球面における互いに異なる複数の位置に同時にレーザ光を照射するために、レーザ光照射受光装置を前記複数の位置の数に応じて備えたことにある。これによれば、球面に照射されるレーザ光の照射領域がレーザ光照射受光装置の数に応じて増加するため、効率的に欠陥の検出が行える。

また、本発明の他の特徴は、上記欠陥検出装置において、さらに、前記球面の曲率中心を含む軸線回りに、前記球面を回転させる球面回転手段を備えたことにある。これによれば、球面を有する検査対象物が、例えば球体である場合、同球体を球面の曲率中心を含む軸線回りに回転させることにより効率的に欠陥の検出が行える。

以下、本発明に係る欠陥検出装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、球面上に形成されたキズ、クラックなどの欠陥を検出する欠陥検出装置の全体概略図である。この欠陥検出装置は、検査対象である球体状に形成されたワークＷＫを支持するワーク支持装置１０と、ワーク支持装置１０に支持されるワークＷＫにレーザ光を照射するとともに、同ワークＷＫからの反射光を受光するレーザ光照射受光装置２０とを備えている。

ワーク支持装置１０は、ワークＷＫを支持する支持リング１１を備えている。支持リング１１は、ワークＷＫの直径よりも小径な孔部を有するリング状の部材である。孔部の内周面は、ワークＷＫの球面と同一な球面に形成されており、ワークＷＫが嵌まり込むことによりワークＷＫを摺動可能な状態で支持する。この支持リング１１は、支持柱１２を介して基台１３上に水平に支持されている。基台１３は、板状に形成されており、その上面に前記支持リング１１のほかに、モータ１４および軸受け１５を備えている。モータ１４は、水平方向に延びる回転軸１６を回転させるための電動モータであり、後述するコントローラ３０によってその回転が制御される。

回転軸１６は、前記支持リング１１の下方に設けられており、その一端がモータ１４に接続されているとともに、他端が軸受け１５に回転可能な状態で支持されている。回転軸１６には、支持リング１１によって支持されたワークＷＫの底部と接触するローラ１７が設けられている。ローラ１７は、円柱状に形成されており、回転軸１６の回転とともに同方向に回転する。ローラ１７の表面は、摩擦係数が大きく、かつ弾力性のある材料（例えば、ゴム材）によって形成されている。したがって、ローラ１７と接触するワークＷＫは、ローラ１７の回転によりローラ１７の回転方向とは逆方向に回転する。

ワーク支持装置１０の上方には、レーザ光照射受光装置２０が設けられている。レーザ光照射受光装置２０は、レーザ光源２１を備えている。レーザ光源２１は、半導体レーザで構成されており、コントローラ３０により制御されて所定の波長（例えば、４０５ｎｍ）、かつ円偏光の偏光方向を有するレーザ光を出射する。このレーザ光源２１とワークＷＫとの間には、コリメーティングレンズ２２、ビームスプリッタ２３および対物レンズ２４が設けられている。コリメーティングレンズ２２は、レーザ光源２１から出射されたレーザ光（発散光）を平行光に変換する光学素子である。ビームスプリッタ２３は、入射したレーザ光の一部を透過させるとともに、他の一部を入射方向に直交する方向に反射させる光学素子である。具体的には、レーザ光源２１から出射されたレーザ光を入射して、入射方向に直交する方向（図示下側）に反射して対物レンズ２４を介してワークＷＫに導くとともに、同ワークＷＫからの反射光を透過させて後述するＣＣＤカメラ２９に導く。

対物レンズ２４は、ビームスプリッタ２３によって反射されたレーザ光を入射して、ワークＷＫに向けて集光する。この対物レンズ２４におけるワークＷＫ側の焦点は、ワーク支持装置１０によって支持されるワークＷＫの中心に位置するように配置されている。すなわち、対物レンズ２４によって集光されるレーザ光の光束がワークＷＫの球面に対して直交するように配置されている。ビームスプリッタ２３とＣＣＤカメラ２９との間には、フーリエ変換レンズ２５、空間フィルタ２６、リレーレンズ２７および集光レンズ２８が設けられている。フーリエ変換レンズ２５は、ワークＷＫからの反射光を光学的にフーリエ変換することで、レーザ光の光軸に平行な光をフーリエ変換面にてレーザ光の光軸上の点に集光し、これ以外の光をフーリエ変換面にてレーザ光の光軸上の点以外の点に集光する。

空間フィルタ２６は、フーリエ変換レンズ２５のフーリエ変換面に配置され、ワークＷＫからの反射光のうち、レーザ光の光軸に平行な光であるワークＷＫの表面における欠陥の無い部分からの反射光（以下、「正反射光ＤＲ」という）を遮光するとともに、ワークＷＫの表面における欠陥の部分からの反射光（以下、「散乱光ＳＬ」という）を透過させて集光レンズ２７に導く。この空間フィルタ２６は、具体的には、図２に示すように、光透過性を有する薄板材の上面を、光を透過させる部分である透過部２６ａを環状に残した状態で、その他の部分、具体的には透過部２６ａの内側および外側を光透過性を有しない材料によって覆ったものである。すなわち、透過部２６ａが前記散乱光ＳＬを透過させる部分であり、透過部２６ａの内側に形成された光を遮る部分である遮光部２６ｂが前記正反射光ＤＲを遮光する部分である。これらの透過部２６ａおよび遮光部２６ｂの各直径の設定は後述する。リレーレンズ２７は、空間フィルタ２６を透過した反射光、具体的には散乱光ＳＬを光学的に逆フーリエ変換するレンズである。図１では正反射光ＤＲもリレーレンズ２７に入射するように描かれているが、これは光路をわかりやすくするため正反射光ＤＲが空間フィルタ２６を透過した場合の光路を描いており、実際は正反射光ＤＲは空間フィルタ２６により遮光されるため、リレーレンズ２７に入射するのは散乱光ＳＬのみである。

集光レンズ２８は、リレーレンズ２７で光学的に逆フーリエ変換された反射光、具体的には散乱光ＳＬをＣＣＤカメラ２９の撮像面に集光する光学レンズである。ＣＣＤカメラ２９は、集光レンズ２８によって集光された散乱光ＳＬを受光して受光量に応じた電気信号をモニタ装置３１に出力する撮像器である。モニタ装置３１は、液晶ディスプレイまたはＣＲＴにより構成されており、ＣＣＤカメラ２９によって受光された受光像を表示する。

コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等からなり、キーボード、マウス等からなる入力装置３２を介して入力される作業者からの指示に従って、モータ１４、レーザ光源２１およびＣＣＤカメラ２９の作動をそれぞれ制御する。このコントローラ３０には、モニタ装置３１も接続されており、モータ１４、レーザ光源２１およびＣＣＤカメラ２９の各作動状態が表示される。

このように構成された欠陥検出装置を使用するに際しては、ワーク支持装置１０における支持リング１１内に検査対象となるワークＷＫをセットして、欠陥検出装置の図示しない電源を投入する。この場合、レーザ光照射受光装置２０の対物レンズ２４の位置は、ワーク支持機構１０にセットされるワークＷＫの中心に対物レンズ２４の焦点が位置するように予め調整されている。次に、作業者は、入力装置３２を操作してコントローラ３０に対してレーザ光源２１およびＣＣＤカメラ２９の作動の開始を指示する。

この指示に応答してコントローラ３０は、レーザ光源２１からレーザ光を出射させるとともに、ＣＣＤカメラ２９の作動を開始させる。レーザ光源２１から出射されたレーザ光（発散光）（図１において二点差線）は、コリメーティングレンズ２２により平行光に変換されてビームスプリッタ２３に導かれる。ビームスプリッタ２３に導かれたレーザ光の一部は、入射方向に直交する方向（図示下側）に反射され対物レンズ２４に導かれる。対物レンズ２４に導かれたレーザ光は、ワークＷＫに向けて集光される。ワークＷＫに照射されたレーザ光は、ワークＷＫの表面にて反射され反射光として対物レンズ２４に導かれる。この場合、ワークＷＫに照射されるレーザ光は、その光束がワークＷＫの表面に対して垂直に入射する。このため、ワークＷＫに照射されるレーザ光のうち、ワークＷＫの表面における欠陥のない部分に照射されたレーザ光は、入射光路をそのまま逆進して正反射光ＤＲとして対物レンズ２４に導かれる。一方、ワークＷＫに照射されるレーザ光のうち、ワークＷＫの表面における欠陥のある部分に照射されたレーザ光は、同欠陥によって散乱し散乱光ＳＬとして入射光路とは異なる光路を介して対物レンズ２４に導かれる。

対物レンズ２４に導かれたワークＷＫからの正反射光ＤＲおよび散乱光ＳＬは、その一部がビームスプリッタ２３を透過してフーリエ変換レンズ２５に導かれる。フーリエ変換レンズ２５に導かれた正反射光ＤＲおよび散乱光ＳＬは、フーリエ変換されて空間フィルタ２６に導かれる。空間フィルタ２６は、入射した反射光のうち、ワークＷＫの表面における欠陥の部分からの反射光、すなわち散乱光ＳＬのみを透過させる。この場合、ワークＷＫからの反射光のうち、ワークＷＫの表面における欠陥のない部分（表面形状の変化が少ない滑らかな形状）からの反射光である正反射光ＤＲの空間周波数は極めて低い（「０」に近い）。一方、ワークＷＫの表面における欠陥の部分（表面形状の変化が大きい凹凸の激しい形状）からの反射光である散乱光ＳＬの空間周波数は欠陥の形状に応じて正反射光ＤＲの空間周波数に比べて高い。

このため、フーリエ変換面に配置された空間フィルタ２６においては、正反射光ＤＲは集光し、散乱光ＳＬは空間周波数に応じて拡散する。すなわち、ワークＷＫからの反射光は、この空間周波数の違いにより互いに異なる位置に集光する。したがって、正反射光ＤＲの集光位置に、正反射光ＤＲの集光光束に対応する大きさの遮光部２６ｂを設けて同正反射光ＤＲを遮光すれば、散乱光ＳＬのみを抽出することができる。換言すれば、この空間フィルタ２６は、空間周波数におけるハイパスフィルタの機能を有する。

なお、空間フィルタ２６の遮光部２６ｂの大きさは、透過させる空間周波数の大きさによって設定される。すなわち、ワークＷＫの表面における欠陥の形状のうち、許容できる欠陥の形状（すなわち、空間周波数の大きさ）に応じて遮光部２６ｂの大きさが設定される。具体的には、形状の変化が小さい欠陥（例えば、凹み）を検出する場合には、遮光部２６ｂの大きさを小さく設定する。この場合、空間フィルタ２６を透過する反射光、具体的には正反射光ＤＲに近い反射光の光量が増えるため、空間フィルタ２６を透過する反射光における散乱光ＳＬの割合が小さくなる。すなわち、小さな欠陥の検出が困難となる。また、形状の変化が大きい欠陥（例えば、ピンホール）を検出する場合には、遮光部２６ｂの大きさを大きく設定する。この場合、空間フィルタ２６を透過する正反射光ＤＲおよび同正反射光ＤＲに近い反射光の光量が減るため、空間フィルタ２６を透過する反射光における散乱光ＳＬの割合が大きくなる。すなわち、小さな欠陥の検出が容易となる。本実施形態においては、透過部２６ａの直径を３．６ｍｍ、遮光部２６ｂの直径を２ｍｍに設定している。

空間フィルタ２６を透過した反射光、具体的には散乱光ＳＬは、リレーレンズ２７により逆フーリエ変換されて集光レンズ２８に導かれ、集光レンズ２８によってＣＣＤカメラ２９の撮像面に結像される。これにより、モニタ装置３１の表示画面には、ＣＣＤカメラ２９によって受光された受光像が表示される。具体的には、レーザ光の照射領域に欠陥がない場合には、ワークＷＫからの反射光は正反射光ＤＲのみとなり、モニタ装置３１の表示画面に表示される受光像はない。一方、レーザ光の照射領域に欠陥がある場合には、ワークＷＫからの反射光には散乱光ＳＬが含まれ、モニタ装置３１の表示画面に欠陥の形状に応じた受光像が表示される。この場合、ワークＷＫからの正反射光ＤＲは空間フィルタ２６にて遮光されるため、ワークＷＫの表面に存在する小さな欠陥による受光像であっても明瞭に表示される。

そして、作業者は、入力装置３２を操作してコントローラ３０に対してモータ１４の作動を指示する。この指示に応答してコントローラ３０は、モータ１４を駆動させ所定の速度で回転させる。モータ１４の駆動により回転軸１６を介してローラ１７が回転し、同ローラ１７に接触するワークＷＫが回転を開始する。この場合、ワークＷＫは、ワークＷＫの中心を含むローラ１７の回転軸と平行な軸線回りでローラ１７の回転方向とは逆方向に回転する。これにより、ワークＷＫにおけるレーザ光が照射される領域がワークＷＫの回転方向に沿って連続的に変化するとともに、レーザ光が照射されている領域の受光像がモニタ装置３１の表示画面に連続的に表示される。作業者は、モニタ装置３１の表示画面に表示される受光像を目視にて確認しながらワークＷＫの表面の欠陥の有無を判定する。このため、ワークＷＫの回転する速度、すなわちモータ１４の回転速度は、作業者がモニタ装置３１に表示される受光像を確認できる程度の速度である。

作業者は、ワークＷＫにおける１回転分の表面の検査が終了した場合には、入力装置３２を操作してコントローラ３０に対してモータ１４の作動停止を指示する。この指示に応答してコントローラ３０は、モータ１４の作動を停止させる。これにより、ワークＷＫの回転が停止する。作業者は、ワークＷＫにおける他の表面を検査する場合には、同検査する表面にレーザ光が照射される向きで、再度ワークＷＫをワーク支持装置１０にセットして、前記と同様にして、ワークＷＫの欠陥の有無を判定する。このようにして、ワークＷＫのすべての表面に対して欠陥の有無の判定を行い、ワークＷＫの検査を終了する。なお、他に検査対象となるワークＷＫがある場合には、前記と同様にして、ワークＷＫをワーク支持装置１０にセットして検査が行われる。

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、ワークＷＫからの反射光のうち、ワークＷＫの表面における欠陥のない部分からの反射光である正反射光ＤＲを空間フィルタ２６によって遮光して、ワークＷＫの表面における欠陥の部分からの反射光である散乱光ＳＬのみをＣＣＤカメラ２９に導いている。このため、モニタ装置３１の表示画面に表示される受光像は、前記散乱光ＳＬに基づいて形成される欠陥を表す受光像のみとなる。この結果、ワークＷＫの表面に形成された欠陥の大きさが小さい場合であっても容易に同欠陥を検出することができる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

上記実施形態においては、ワークＷＫからの散乱光ＳＬを受光する受光器としてＣＣＤカメラ２９を用いた。しかし、ワークＷＫからの散乱光ＳＬを受光する受光器であれば、これに限定されるものではない。例えば、ＣＣＤカメラ２９に代えて、受光した光の受光量を単に検出するフォトディテクタを用いてもよい。この場合、コントローラ３０は、フォトディテクタによって検出される受光量を数値化してモニタ装置３１に表示させるように構成してもよいし、同受光量が所定の受光量以上である場合に、欠陥を検出した旨をモニタ装置３１に表示させるように構成してもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。

また、上記実施形態においては、モータ１４、回転軸１６およびローラ１７によりワーク支持装置２０にセットされたワークＷＫを回転するように構成した。しかし、このようなワークＷＫを回転させる機構を用いなくても、作業者による手動操作によりワークＷＫを回転させる、またはワークＷＫの向きを調整することもできる。また、ワークＷＫの周面に沿って連続的に検査する必要がない場合には、ワークＷＫを回転させるための機構は不要である。すなわち、検査対象となる球面にレーザ光を照射できる構成であれば、上記実施形態と同様な効果が期待できる。

また、上記実施形態においては、レーザ光源２１から出射される１つの波長（４０５ｎｍ）のレーザ光のみをワークＷＫに照射するように構成した。しかし、ワークＷＫに照射されるレーザ光の波長によっては、ワークＷＫの表面に形成されている欠陥の形状または欠陥に照射されるレーザ光の向きによって散乱光ＳＬが減衰し、十分な光量の散乱光ＳＬがＣＣＤカメラ２９に導かれない場合がある。この場合、モニタ装置３１には明瞭な受光像が表示されないため、ワークＷＫの欠陥の検出が困難となる。これを防止するため、互いに異なる複数の波長のレーザ光をワークＷＫの表面に同時に照射することが考えられる。これによれば、ワークＷＫに照射した複数の波長のレーザ光のうち、欠陥によって減衰しない散乱光ＳＬを用いて欠陥の検出を行うことができる。

図３は、上記実施形態におけるレーザ光源２１に加えて、互いに異なる波長（例えば、６５９ｎｍ，７８０ｎｍ）のレーザ光をそれぞれ出射するレーザ光源４１，５１を設けた例を示している。なお、図３においては、コントローラ３０、モニタ装置３１および入力装置３２の各図は省略されている。この場合、レーザ光源４１，５１からそれぞれ出射されるレーザ光を平行光に変換するコリメーティングレンズ４２，５２と、コリメーティングレンズ４２，５２を透過したレーザ光の一部をそれぞれ入射方向に直交する方向（図示左側）に反射してビームスプリッタ２３に導くとともに、レーザ光源２１から出射されたレーザ光の一部を透過させてビームスプリッタ２３に導くビームスプリッタ４３，５３とが更に設けられる。これによれば、３つの波長のレーザ光のうち、欠陥によって減衰しない散乱光ＳＬがＣＣＤカメラ２９に導かれるようになり、モニタ装置３１に明瞭に受光像を表示させることができる。この結果、１つの波長のレーザ光を照射する場合に比べて、より精度よく欠陥の検出が行えるようになる。なお、レーザ光源２１，４１，５１に代えて、互いに異なる複数の波長のレーザ光を同時に出射する１つのレーザ光源を用いて構成してもよい。これによれば、本変形例に比べて構成を簡単にすることができる。

また、上記実施形態においては、ワークＷＫに対して１つの領域にレーザ光を照射してワークＷＫの欠陥の検出を行うように構成した。しかし、ワークＷＫに対して互いに異なる複数の領域に同時にレーザ光を照射するように構成してもよい。図４は、ワークＷＫに対して互いに異なる３つの位置に同時にレーザ光を照射する例を示している。図４に示す欠陥検出装置は、上記実施形態におけるレーザ光照射受光装置２０を含む３つのレーザ光照射受光装置２０，２０’，２０’’を備えている。レーザ光照射受光装置２０’，２０’’は、レーザ光照射受光装置２０と同様なレーザ光照射受光装置であるが、レーザ光照射受光装置２０より広い範囲にレーザ光を照射することができる。レーザ光照射受光装置２０’，２０’’は、レーザ光照射受光装置２０の両側に配置されてワークＷＫの図示上側半分の同一円周上にレーザ光を同時に照射する。これによれば、ワークＷＫを１回転させることによりワークＷＫのすべての表面に対してレーザ光を照射することができ、効率的に欠陥の検出が行える。なお、図４においても、コントローラ３０、モニタ装置３１および入力装置３２の各図は省略されている。

また、上記実施形態においては、対物レンズ２４の焦点がワーク支持装置１０にセットされるワークＷＫの中心に位置するように対物レンズ２４を配置するように構成した。これは、ワークＷＫの表面に照射されるレーザ光の光束を直交させることにより、ワークＷＫからの反射光が対物レンズ２４に導かれるようにするためである。したがって、ワークＷＫからの反射光が対物レンズ２４に導かれれば、すなわち、ワークＷＫの表面に照射されるレーザ光の光束を略垂直に入射させる位置に対物レンズ２４を配置すれば、これに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、対物レンズ２４の焦点がワークＷＫの表面に位置するように対物レンズ２４を配置してもよい。この場合、レーザ光の光束は、厳密にはワークＷＫの表面に対して直交しないが、同表面上の極めて狭い範囲にレーザ光が集光（光束密度が増加）することにより直交すると看做すことができる。これによれば、ワークＷＫの表面に照射される単位面積あたりのレーザ光の光量が増加するため、欠陥からの散乱光ＳＬが増加し、より小さい欠陥の検出が容易となる。なお、図５においても、コントローラ３０、モニタ装置３１および入力装置３２の各図は省略されている。

また、上記実施形態においては、検査対象物であるワークＷＫとして球体を用いたが、球面を有する物体であれば、これに限定されるものではない。すなわち、所定の点から等距離にある点の集合である球面を含み、同球面が光を反射する材質で構成された物体であれば、あらゆる形状の物体（例えば、ベアリングの球、人口関節の球状部、各種ローラなど）をワークＷＫとすることができる。なお、この場合、上記実施形態と同様に、照射するレーザ光の光束がワークＷＫの球面に対して略垂直に入射するように対物レンズ２４を配置する必要がある。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。

本発明の一実施形態に係る欠陥検出装置の全体を示す概略図である。 図１の欠陥検出装置に用いられる空間フィルタの斜視図である。 本発明の変形例の示す全体外略図である。 本発明の他の変形例の示す全体外略図である。 本発明の他の変形例の示す全体外略図である。

符号の説明

ＷＫ…ワーク、ＤＲ…正反射光、ＳＬ…散乱光、１０…ワーク支持装置、１１…支持リング、１３…基台、１４…モータ、１６…回転軸、１７…ローラ、２０…レーザ光照射受光装置、２１…レーザ光源、２２…コリメーティングレンズ、２３…ビームスプリッタ、２４…対物レンズ、２５…フーリエ変換レンズ、２６…空間フィルタ、２７…リレーレンズ、２８…集光レンズ、２９…ＣＣＤカメラ、３０…コントローラ、３１…モニタ装置、３２…入力装置

Claims (6)

1. 検査対象となる球面にレーザ光を照射するレーザ光源部と、
   前記レーザ光源部から出射されたレーザ光を入射して平行光にするコリメーティングレンズと、
   前記コリメーティングレンズにより平行光にされたレーザ光を透過または反射させて前記球面に導くとともに、同球面からの反射光を反射または透過させるビームスプリッタと、
   前記球面に照射されるレーザ光の光束が同球面に対して略垂直に入射するように配置され、前記ビームスプリッタによって前記球面に導かれるレーザ光を前記球面に向けて集光する対物レンズと、
   前記ビームスプリッタによって導かれる前記球面からの反射光を集光する集光レンズと、
   前記集光レンズによって集光された前記反射光を受光して受光量に応じた電気信号を出力する受光器とを有するレーザ光照射受光装置を備え、前記受光器から出力される電気信号に基づいて前記球面上の欠陥を検出する欠陥検出装置において、
   前記レーザ光照射受光装置内に、前記球面からの反射光のうち、欠陥のない面からの反射光を減衰または除去して、前記球面上における欠陥からの反射光を抽出する欠陥反射光抽出手段を備えたことを特徴とする欠陥検出装置。
2. 請求項１に記載の欠陥検出装置において、
   前記球面上における欠陥からの反射光は、前記欠陥にレーザ光が照射されることにより生じる散乱光であり、
   前記欠陥反射光抽出手段は、
   前記球面からの反射光をフーリエ変換するフーリエ変換レンズと、
   前記フーリエ変換レンズによってフーリエ変換された反射光から前記欠陥のない面からの反射光を減衰または除去する空間フィルタとを備える欠陥検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の欠陥検出装置において、
   前記レーザ光源部は、互いに異なる複数の波長のレーザ光を出力するために、１つまたは複数のレーザ光源を備えた欠陥検出装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の欠陥検出装置において、
   前記球面における互いに異なる複数の位置に同時にレーザ光を照射するために、前記レーザ光照射受光装置を前記複数の位置の数に応じて備えた欠陥検出装置。
5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の欠陥検出装置において、さらに、
   前記球面の曲率中心を含む軸線回りに、前記球面を回転させる球面回転手段を備えた欠陥検出装置。
6. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の欠陥検出装置において、
   前記対物レンズは、前記球面の曲率中心に焦点が位置するように配置された欠陥検出装置。
   

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