JP4115753B2

JP4115753B2 - 試料検査装置

Info

Publication number: JP4115753B2
Application number: JP2002166518A
Authority: JP
Inventors: 啓谷勝目
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: JP2004012309A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子等の光学部材を検査対象とし、この検査対象の光学的表面の有効口径範囲内にある欠陥（例えば、すりきず、コーティングの傷、縁の欠けなどの表面欠陥や、泡などの材料欠陥等）を検査するための試料検査装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来から、光学素子の外観程度は、光学機器の性能や耐久性に影響を与えるばかりでなく、商品の見栄えをも左右する重要な要素である。しかしながら、光学素子の外観程度規格については、これまで国内外を問わず光学業界では一般的な共通規格がなく、商取引上は米軍規格MIL−O−13830A（Optical Components for Fire Control Instruments）のScratches−Digsの規定などを援用するケースが多かった。
【０００３】
国際標準化機構により光学素子の製図手法規格の一部として、1996年に光学素子の表面欠陥許容値規格ISO 10110−7（Optics optical instruments−Preparation of drawings for optical elements and systems−Part7: Surface imperfection tolerances）の第１版が制定されたのを受け、これに相当する規格が存在しなかった日本ではこの規格内容を変更することなく翻訳し、日本工業規格（JIS B 0090−7）として2001年3月に発行された。
【０００４】
この規格には、「方法Ｉ」と「方法ＩＩ」の二通りの外観規定方法が示されている。「方法Ｉ」は、キズやカケあるいはコート抜けといった欠陥により、損なわれるか影響を受ける表面積で外観程度を規定するのに対し、「方法ＩＩ」は欠陥の可視度で外観程度を規定する。JIS B 0090−7ではどちらの方法によってもよいと規定されているが、「方法Ｉ」が定量的な外観検査により、欠陥の種類毎に良否を判定することが必要であるのに対し、「方法ＩＩ」は、欠陥が『見える／見えない』で良否を判断する、いわば官能検査ともいえる規格である。
【０００５】
一般的に類似の検査方法を採用しているメーカが多いと思われる「方法Ｉ」による検査では、まず欠陥を「見つける」という作業において、検査員の熟練度や視力または体調に、結果が左右されるという懸念が拭えず、特定の検査員が専任で対応するケースが多いと推測される。これに対し、「方法ＩＩ」では、光学素子の外観検査を行うに際し、反射光下で検査するか透過光下で検査するかを指定し、その時の照度を5段階で指定するように規定しており、さらに、検査装置の構成も例として規格の付属書に示されているため、これらの不具合が少ないと思われ、熟練度に関係なく、「誰でも」が検査可能となる方法と捉えることができる。
【０００６】
そこで、本願出願人はこの可能性に着目し、規格の構成例に基づいた「方法ＩＩ」の外観検査装置を試作し、その効果について検証してみた。
【０００７】
その「方法ＩＩ」による光学素子の外観検査には、JIS B 0090−7の付属書Bに原理が記述された、透過光観察用または反射光観察用の試験装置を使用することが規定されている。なお、付属書Bに記載の図は、本願出願人が出願した特願２００１−１４６３６３号の従来技術にも記載されているので、ここでは省略する。
【０００８】
この方法によると、光学素子の有効部内において、きずなどの表面欠陥に加えて、泡などの材料欠陥までも一度に観察することができる。規格では試料位置での照度を5段階に分け（透過光（反射光）検査の可視度等級T5（R5）では、試験試料の照明310 lx±5%、T4（R4）では、625 lx±5%、T3（R3）では、1250 lx±5%、T2（R2）では、2500 lx±5%、T1（R1）では、2500 lx±5%の黒色背景）、図面上で指定されたランクの照度で試料に欠陥が認められなければ、即座に良品として判定することが出来る。なお、照度T2〜T5では背景照明が必要であるが、照度T1では背景照明が必要でなく（黒色背景）、切替えが必要である。
【０００９】
試験装置は、試料を観察者の視野を除く立体角の拡散光で照明すると共に、観察背景光が導入できるようになっており、その光量が試料照度とは個別に調整できる。
【００１０】
付属書Dには、感度校正用標準欠陥が具体的な図面として示されており、これによると、標準欠陥はガラスに十字線をCr蒸着したレチクルに類似したものである。なお、付属書Dに記載の図は省略する。
【００１１】
検査員は所定の試料照度下で、標準欠陥が見えなくなる手前まで背景光の輝度を調節した後に、試料を観察し良否判定を行う。このように検査員毎に感度レベルを構成することで、個人差のない判定を可能とするという点が、この試験装置の特長である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来の装置では、黒色背景に邪魔な照明光（邪光）が混入したり、半球部内の照明光が均一でなかったり、半球部の光放出口間際まで試料を接近させることができなかったり、反射ミラーが作業者の眼前にあって作業上邪魔であったりして、光学素子等の光学部材等の試料を十分に検査ができなかった。
【００１３】
そこで、本発明は、上記課題を解決すべく、各種の工夫を凝らし、光学素子等の光学部材等の試料を十分に検査することができる試料検査装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、照明光源からの照明光を導光する導光手段と、該導光手段により導光された所定照度の照明光を均一に分散させかつ該照明光を外部に放出する光放出口を有する半球部と、黒色背景を与える暗室部とを備え、半球部の光放出口近傍に配置された試料を暗室部が作業者に提供する黒色背景上で検査する試料検査装置において、
請求項１に記載の発明は、照明光の検査に邪魔な光を取り除くために、暗室部内部に遮光部が配置されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、半球部の光放出口近傍で作業者の視線上に前記試料を配置するとともに、該視線上において前記試料を光放出口に接近離反可能に保持する試料保持部が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、作業者に灰色背景を提供する反射光学部材を作業者の眼前に配置する反射光学部材保持手段が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、遮光部は絞りであることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる試料検査装置の発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図1は、本発明の実施の形態に係わる透過検査用の試料検査装置の側面図を示す図である。
【００２２】
その図１において、１は台座である。台座１には照明光源用電源装置２、３が載置されている。台座１には支柱４が設けられている。この支柱４には高さ方向に調整可能に装置本体部５が設けられている。
【００２３】
装置本体部５は、図２に示すように、半球部６、暗室部７が設けられている。その半球部６には図３に示すように光放出口８が設けられ、半球部６は後述するライトガイドにより集光させた所定照度の照明光を均一に分散させかつ照明光を光放出口８から外部に向かって放出する。暗室部７は作業者に黒色背景を提供する。その暗室部７の内面は、光をトラップするため、黒色低反射材等で処理し、絞りとして機能する遮光部材（後述する）を適宜挿入して、半球部６の内面への回り込みが抑制されている。なお、光放出口８の開口径は、校正用標準欠陥（付属書D参照、図示せず）全面を一括観察できる面積とした。
【００２４】
照明光源用電源装置２には導光手段としてのライトガイド９が接続され、背景照明用電源装置３には導光手段としてのライトガイド１０が接続されている。
そのライトガイド９は半球部６の上下左右の４ヶ所の導光口６Ａに接続され、照明光源用電源装置２からの照明光がそのライトガイド９によって半球部６の内部に導かれる。照明光源用および背景照明用電源装置２、３の光源には、視感度が高く効率の良いメタルハライドランプが用いられている。その半球部６の半球内面には白色標準塗料が塗布され、照明の均一化が図られている。ライトガイド９は上述したとおり、円周上の４ヶ所に分岐させる方法のほかに、円周上に４ヶ所より多くの複数箇所にリング状配置することで極限まで照明の均一化を図ることもできる。また、光源は上述したメタルハライドランプに限定されず、キセノンランプ、ハロゲンランプ等であっても良い。
【００２５】
その半球部６の内部には、図５に示すように、遮光と拡散を兼ね備えた円弧状の２枚の遮光壁（一対の遮光壁）１１がその導光口６Ａに設けられている。この一対の遮光壁１１は、観察者の視野を除く立体角の拡散光で試料を照明するように調整され、照明光の主光軸を囲むようにして湾曲され、その湾曲面は半球部６の湾曲面に臨まれている。その一対の遮光壁１１、１１により半球部６の内部で照明光が更に均一に分散される。なお、円弧状の２枚の遮光壁（一対の遮光壁）１１の間にレンチキュラーレンズ等を配置することにより照明光をさらに拡散させることができる。
【００２６】
装置本体部５にはその上部に、図２、図４に示すように光学部材保持手段としての導光板１２が設けられている。なお、導光板１２は旋回可能であってもよい。導光板１２には反射光学部材としてのハーフミラー板１３が斜設してかつ傾動可能に設けられている。その導光板１２にはライトガイド１０が接続され、背景照明用電源装置３からの照明光はライトガイド１０を介して導光板１２に導かれ、導光板１２内を伝搬されて、ハーフミラー板１３に導かれる。その導光板１２、ハーフミラー板１３は作業者の眼前に灰色背景を与える役割を有する。作業者は、検査の際に、ハーフミラー板１３を用いない場合には、ハーフミラー板１３の端部を持ち上げて、作業者の視線上からハーフミラー板１３を退避させることができる。また、導光板１２の片端に旋回軸を設け、旋回してハーフミラー板１３を退避させることもできる。ハーフミラー板１３を作業者の視線上に傾動させて配置すると、照明光により白色背景が作業者に提供される。なお、背景照明はライドガイドで光を導く方法に代えて、光源として、ＬＥＤ等の面発光パネルを用いることもできる。これは、ライドガイドの引き回しが不用で、電源ケーブルの接続で必要な照明を与えることもできる。
【００２７】
暗室部７の内部には、遮光部として２つの遮光壁１４、１５が奥行き方向に間隔を開けて設けられている。この遮光壁１４、１５は、作業者の視線Ｏを中心とするリング板から構成され、検査の際に邪魔になる照明光を除去する役割を果たし、これにより、検査の際に、作業者に十分な黒色背景が提供される。なお、遮光壁は円形の開口部以外に、水平方向に長い楕円や長円等の開口部とすることで、作業者が両眼で観察してもケラレを感じにくく、快適な観察ができる。また暗室部７の長さＬはできるだけ長いほうが黒色度が増し望ましいが、遮光壁を２枚以上の複数枚設けることで、暗室部７の長さＬを短くすることができ、装置本体部５をコンパクトにすることができる。
【００２８】
半球部６の光放出口８には、試料保持部としてのリング板１６が設けられている。このリング板１６はスライド棒１７に案内されて左右方向に可動され、すなわち、作業者の視線を横切る方向にスライドされ、光学レンズ２２が光り放出口８の前方に位置され、これにより、光学レンズ２２が作業者の視線上に位置される。
【００２９】
そのリング板１６には、一対のレバー１８、１８と３個の一対の試料保持爪１９、１９、１９が設けられている。一対のレバー１８を挟んでこれを接近方向に可動させると、試料保持爪１９、１９、１９が拡開され、一対のレバー１８、１８を手離すと、試料保持爪１９、１９、１９が閉じられる。
【００３０】
その試料保持爪１９、１９、１９には、図６に拡大して示すように、支持部材２０、２０、２０が設けられ、その支持部材２０、２０、２０には夫々に一対の挟持部材２１、２１が螺合されている。この一対の挟持部材２１、２１を介して、検査対象の試料としての光学部材、例えば、光学レンズ２２が載置されている。
【００３１】
なお、符号２３は半球部６の脱着用クリップ、２４は旋回支持部を示す。
【００３２】
その光学レンズ２２は挟持部材２１、２１を回転させることにより、光放出口８に対して離反・接近する方向に可動され、これにより、光放出口８に対して最適位置、すなわち半球部６内を均一に照明する照明光の照度を検定した位置に試料をセットすることができる。これは、ＪＩＳで規定された検査での照度に準拠する上で有効である。
【００３３】
なお、支持部材２０、２０、２０に挟持部材を設けずに、直接検査対象の試料を支持させるようにしても良い。
【００３４】
また、光放出口８に対して離反・接近する方向に可動するステージを設けても良い。
【００３５】
また、試料照明の照度切替えは照明光源用電源装置２の減光フィルター（図示を略す）により調整し、予め可視度等級で規定された照度（付属書Ｃ参照、図示せず）となるフィルタ位置を照度計で検定、把握しておくことにより、瞬時に格段の照度を設定することができる。参照背景照明は試料照明とは別系統で設置し、独立して連続的に調整する。
【００３６】
以上、発明の実施の形態では、透過検査用の試料検査装置を用いて説明したが、図７に示す反射検査用の試料検査装置を用いることもできる。
【００３７】
この装置では、暗室部７は試料を覆う遮光カーテンから構成され、残余の構成要素については、図１と同一構成要素に同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、黒色背景に検査に邪魔になる照明光が混入することを防止することができ、半球部の内部の照明光が均一でまんべんに満たされ、半球部の光放出口間際まで試料を接近させることができ、反射ミラーが作業者の眼前から退避することができて作業上の邪魔にならず、光学素子等の光学部材等の試料を十分に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】透過検査用の試料検査装置の一例を示す断面図である。
【図２】透過検査用の試料検査装置の要部を示す外観図である。
【図３】図２に示すリング板を横にスライドさせた状態を示す外観図である。
【図４】図１に示す透過検査用の試料検査装置の一例を示す側面図である。
【図５】図２に示す積分球部を取り外した状態を示す図である。
【図６】図３に示す保持爪の一例を示す説明図である。
【図７】反射検査用の試料検査装置の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
６…半球部
７…暗室部
８…光放出口
９…ライトガイド（導光手段）
１４、１５…遮光部
２２…試料

Claims

照明光源からの照明光を導光する導光手段と、該導光手段により導光された所定照度の照明光を均一に分散させかつ該照明光を外部に放出する光放出口を有する半球部と、黒色背景を与える暗室部とを備え、半球部の光放出口近傍に配置された試料を暗室部が作業者に提供する黒色背景上で検査する試料検査装置において、
照明光の検査に邪魔な光を取り除くために、暗室部内部に遮光部が配置されていることを特徴とする試料検査装置。
照明光源からの照明光を導光する導光手段と、該導光手段により導光された所定照度の照明光を均一に分散させかつ該照明光を外部に放出する光放出口を有する半球部と、黒色背景を与える暗室部とを備え、半球部の光放出口近傍に配置された試料を暗室部が作業者に提供する黒色背景上で検査する試料検査装置において、
半球部の光放出口近傍で作業者の視線上に前記試料を配置するとともに、該視線上において前記試料を光放出口に接近離反可能に保持する試料保持部が設けられていることを特徴とする試料検査装置。
照明光源からの照明光を導光する導光手段と、該導光手段により導光された所定照度の照明光を均一に分散させかつ該照明光を外部に放出する光放出口を有する半球部と、黒色背景を与える暗室部とを備え、半球部の光放出口近傍に配置された試料を暗室部が作業者に提供する黒色背景上で検査する試料検査装置において、
作業者に灰色背景を提供する反射光学部材を作業者の眼前に配置する反射光学部材保持手段が設けられていることを特徴とする試料検査装置。
遮光部は絞りであることを特徴とする請求項１に記載の試料検査装置。