JP4464219B2

JP4464219B2 - 光源ユニット

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Publication number: JP4464219B2
Application number: JP2004215101A
Authority: JP
Inventors: 和禎近藤; 和宏田苗; 恭一今野
Original assignee: Tosoh Quartz Corp
Current assignee: Tosoh Quartz Corp
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2024-07-23
Also published as: JP2006041649A

Description

本発明は、光源ユニットに関し、さらに詳細には、大きな光量を備えるとともにムラのない高均質な線状光を出射可能な光源ユニットに関し、例えば、画像処理装置や工業用検査装置あるいは液晶パネルの表面欠陥検査装置などに用いて好適な光源ユニットに関する。

一般に、イメージ・スキャナー、オプティカル・プリンター、カラーファクシミリあるいは複写機などの画像処理装置や工業用検査装置あるいは液晶パネルの表面欠陥検査装置などにおける光源としては、これら装置における解像度および読み取り速度を向上させるために、光量レベルが大きく、かつ、偏りのない均一な線状光であるとともに、配光ビーム角が小さい平行光線に近い光を出射可能な光源が望ましい。

こうした光源としては、例えば、石英ガラス製ロッドや光学ガラス製ロッドなどより構成される光伝送用ロッドを使用した光源ユニットが、本願出願人により特許第１９３６７７４号あるいは特許第１９８６０３７号として提案されている。

図１には、本願出願人により特許第１９３６７７４号あるいは特許第１９８６０３７号として提案された光源ユニットの要部概念構成説明図が示されている。

この図１に示す光源ユニットは、中実な円柱状の光伝送用ロッド１０を備えており、この光伝送用ロッド１０の外周面には、軸線方向に沿って直線細縞状に光不透過性の拡散縞１２が形成されている。

ここで、拡散縞１２は、例えば、光伝送用ロッド１０よりも高屈折率であり、かつ、耐光性のある微粉体を、光伝送用ロッド１０の外周面に直線細縞状に塗布して形成することができる。微粉体としては、例えば、チタニア、マグネシアあるいは硫酸バリウムなどを用いることができる。

なお、光伝送用ロッド１０の外周面に拡散縞１２を形成する手法としては、上記したように光伝送用ロッド１０の外周面に微粉体を塗布するという手法のみではなく、例えば、チタニア、マグネシアあるいは硫酸バリウムなどにより形成された光不透過性のシート状成形体やテープを光伝送用ロッド１０の外周面に接着するなどのような、適宜の手法を用いることができる。

また、拡散縞１２は、光伝送用ロッド１０の外周面に微粉体を塗布することなどにより形成する他に、光伝送用ロッド１０の外周軸線方向に凹部を設けることにより形成するようにしたり、あるいは当該凹部に上記微粉体を塗布するようにして形成するようにしてもよい。

こうした拡散縞１２を形成された光伝送用ロッド１０を備えた光源ユニットにおいては、光伝送用ロッド１０の一方の端面１０ａの対向する位置に、光伝送用ロッド１０の端面へ光を集光しつつ入射するための光源装置１４が配設されている。

この光源装置１４としては、通常、回転楕円面反射鏡よりなるランプ反射鏡を備えた光源装置を用いることができ、光源装置１４から放射された光は光伝送用ロッド１０の端面１０ａより光伝送用ロッド１０内に入射される。

なお、光源装置１４としては、光源からの光を別のロッド状導光体やファイバー状の導光体束を介して、光伝送用ロッド１０の端面１０ａに入射させる方式の光源装置を用いてもよい。

また、光伝送用ロッド１０の他方の端面１０ｂには、当該端面１０ｂと対向する面に反射面を有する平面反射鏡１６が配設されている。

なお、光伝送用ロッド１０の長さをより大きくしたり、線状光の輝度をさらに高いものとするためにロッドの両端面に光源を配して両端面方向から光を入射させるようにした構成としてもよい。

以上の構成において、光源装置１４を点灯すると、光源装置１４から放射された光が、光伝送用ロッド１０の端面１０ａに集光されつつ光伝送用ロッド１０内に入射される。光伝送用ロッド１０の端面１０ａから光伝送用ロッド１０内に入射した光は、光伝送用ロッド１０内で全反射を繰り返しながら軸方向へ伝送され、光伝送用ロッド１０の端面１０ｂまで伝送される。そして、光伝送用ロッド１０の端面１０ｂまで伝送された光は、平面反射鏡１６により光伝送用ロッド１０内へ再び反射される。

こうした光伝送用ロッド１０内における光の伝送の際に、拡散縞１２に到達した光は拡散縞１２により拡散反射されて拡散縞１２と対向する側へ指向性を持って出射され、光伝送用ロッド１０の拡散縞１２と対向する側から光伝送用ロッド１０外へ線状光が出射されることになる。

即ち、光伝送用ロッド１０のレンズ作用によって、拡散縞１２により光伝送用ロッド１０内に拡散反射した光は、光伝送用ロッド１０の中心軸線を横切る方向に指向性をもって外部へ出射される。

ところで、近年、図１に示すような光源ユニットから出射された線状光を受光する各種機器の高性能化に伴って、光源ユニットにおいても高品位・無欠陥のものが要求されるようになってきた。

例えば、図１に示す光源ユニットを用いて液晶パネルの検査を行う場合などにおいて、そうした要求が顕著となっている。

特に、液晶パネルの中でも、液晶テレビ用パネルはとりわけ高品位が要求され、表面欠陥検査装置には高性能ＣＣＤカメラが採用されている。このため、液晶基板の表面検査における線状光自体の非常にわずかな輝度のバラツキが、微細化した液晶マトリックスなどを単位表面積当たりで検査する液晶基板表面の検査結果に重大な影響を与えるようになるので、表面欠陥検査装置の光源である光源ユニットの高品位化・無欠陥化を図り、出射される線状光の輝度のバラツキを抑制する手法の提案が要望されている。

ここで、出射される線状光の輝度のバラツキを抑制する手法としては、例えば、グラデーション・フィルターを利用する手法が知られている（特許文献１参照）。

このグラデーション・フィルターを利用する手法とは、光伝送用ロッドから出射された線状光をグラデーションを形成されたフィルターを通すことにより、均一な光量分布を持つ線状光を得ようとする。

なお、グラデーション・フィルターとは、例えば、樹脂やガラスなどにより形成された透明な薄板の上に、印刷などにより黒色のグラデーションを付したものである。ここで、黒色のグラデーションは、光伝送用ロッドから線状に出射される光の長手方向の光量分布データをとって、このうち当該長手方向の有効長さ範囲内で光量の一番低い部分を透過率１００％とみなし、透過率１００％の地点に対応する透明薄板の部位にはグラデーションを付することなく、光量の強い分布に合わせて対応する透明薄板の部位にグラデーションを付するようにしたものである。

つまり、当該有効長さ範囲内で光量の一番低い部分に対応する透明薄板の部位はグラデーションが付されることはなく、光量が増大するにつれてグラデーションの濃度を高くしてグラデーション・フィルターを透過して出射される光量を落とし、線状光の長手方向の各地点での光量分布を均一にしようとするものである。換言すれば、グラデーション・フィルターには、その各部位において透過率が１００％となるようにグラデーションの黒色の濃淡が形成されることになる。

従って、こうしたグラデーション・フィルターを配置することにより、光伝送用ロッドの拡散部により出射された線状光の光量分布は均一になる。

しかしながら、上記したようなグラデーション・フィルターを用いる手法は輝度の大きなバラツキを抑えるには有効ではあるが、光伝送用ロッドから線状に出射される光の長手方向の光量分布を上記したように光量の低い部位に揃えるようにしたものであり、近年の高精細化された液晶基板表面の検査に必要な輝度の強さを自ら損ねるものであるという問題点があった。

また、最近の液晶テレビ用パネルなどの表面欠陥検査装置に使用される光源ユニットにおいては、より一層の高精細検査に用いることのできる高品位が要求されており、こうした観点からもグラデーション・フィルターを用いる手法では十分でないという問題点があった。

なお、表面欠陥検査装置の分野においては、従来から使用している可視光に加えて紫外光も用いて検査を行う表面欠陥検査装置の実用化が進んできている。例えば、プラズマテレビ用パネルの表面欠陥検査には、紫外光を照射する紫外光源が使用されてきている。

このため、光源ユニットについても、使用光源の種類に応じて最適な線状の出射光となるような構成とした光源ユニットの提供が要望されていた。

特開平１０−３５０１６号公報

本発明は、従来の技術の上記したような問題点や従来の技術に対する要望に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光伝送用ロッドから出射される線状光の光量レベルを向上させるとともに、輝度のバラツキのない高均質な線状光を出射することを可能にした光源ユニットを提供しようとするものである。

また、本発明の目的とするところは、光伝送用ロッド内に光を入射する光源の種類に応じて、例えば、当該光源が可視光源である場合には可視光を最も効率よく高輝度かつ高均質な線状光として出射することを可能にし、また、当該光源が紫外光源である場合には紫外光を最も効率よく高輝度かつ高均質な線状光として出射することを可能にした光源ユニットを提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、本願発明者が高品位の線状光を得るために何が必要かを検討した結果、使用する光伝送用ロッドに存在する欠陥に着目してなされたものである。

なお、光伝送用ロッドに存在する欠陥としては、泡とインクルージョンとがある。ここで、本明細書において「インクルージョン」とは、光伝送用ロッド中の異物や光伝送用ロッド表面の傷などを含む、当該光伝送用ロッドを形成する材料・物質以外の混在物を意味するものとする。

通常、液晶パネルは透明ガラスやフィルムが積層されたものであるが、製品に組み立てられる前に表面状態を検査したり内部の異物を検出する必要がある。

液晶パネルの表面状態を検査したり内部の異物を検出する手法としては、例えば、ＣＣＤカメラで撮像した画像を観察する手法や、光学顕微鏡、蛍光顕微鏡、暗視野顕微鏡、高コントラストの３次元画像が得られるレーザー共焦点顕微鏡あるいは光切断顕微鏡などを用いた観察の手法が開発されている。

こうした手法を用いることにより、高精細化された液晶パネルの表面欠陥検査や、透明積層物の内層異物ならびに表面異物の検査を行う際に、極めて正確な検査を行うことが可能になってきている。

即ち、高精細化が進んだ結果、こうした異物についてもミクロンオーダーのものまでも正確に検出することが求められてきており、このため、検査機器に使用される光源ユニットの線状光源を出射する光伝送用ロッドについてもミクロンオーダーのバラツキのない高品位が必要となる。

本願発明者は、光伝送用ロッド中の欠陥、即ち、泡やインクルージョンの存在が、被検査物の表面欠陥検査時において光源の影として発生し、被検査物の表面欠陥異物画像のコントラストが左右されることになり、検査機器の性能を低下させていたことを知見した。

この点について、光源ユニットとＣＣＤカメラとを用いた検査システムの概念構成を示す図２を参照しながら説明すると（図２における光源ユニットは、図１のＩＩ−ＩＩ線による断面を示している。また、図２において図１と同一または相当する構成には、図１において用いた符号と同一の符号を用いて示している。）、光伝送用ロッド１０中に欠陥１００が存在すると、ＣＣＤカメラ１０２が被検査物たるワーク１０４を撮像する表面欠陥検査時において欠陥１００の影が発生し、ワーク１０４の表面欠陥異物画像のコントラストが左右されることになり、検査機器の性能を低下させていたものであった。

さらに、光伝送用ロッド中の欠陥たる泡やインクルージョンにも、光源の影として検査機器に影響するものとしないものとがあることがわかり、こうした光伝送用ロッド中の欠陥たる泡やインクルージョンについての適正な特性範囲を有する材料を適宜選択使用することで、出射される線状光の光量レベルを向上させるとともに、輝度のバラツキのない高均質な線状光を出射できる光源ユニットを提供できるとの知見を得たものである。

本発明による光源ユニットは、上記した知見に基づいて、内部へ入射された光を伝送する光伝送用ロッドと、上記光伝送用ロッドの外周面に軸線方向に連続または断続して線状に形成され、上記光伝送用ロッド内を伝送する光を上記光伝送用ロッド内に拡散反射する光不透過性の拡散縞と、上記光伝送用ロッドの少なくとも一方の端面から上記光伝送用ロッドの内部に光を入射する光源装置とを有し、上記光伝送用ロッドのレンズ作用によって、上記拡散縞により上記光伝送用ロッド内に拡散反射した光を上記光伝送用ロッドの中心軸線を横切る方向に指向性をもって外部へ出射する光源ユニットにおいて、上記光伝送用ロッドは、粒度が４０〜２５０メッシュの範囲であるシリカ粉を回転する炉の上部から落下させて炉底中央部に積層させ、炉中央部の酸水素火炎主バーナーにより加熱溶融させ、同時に上記酸水素火炎主バーナーとともに、炉の外周近傍に設けられた酸水素火炎副バーナーでさらに加熱溶融し、石英ガラス溶融体を炉外周方向に伸展させてスラブ状の透明石英ガラスインゴットを作製し、上記透明石英ガラスインゴットを延伸成形して製造した石英ガラスロッドであり、上記石英ガラス製ロッドは、欠陥の最大長さが０．１５ｍｍ以下であるとともに、上記欠陥の前記最大長さと最小長さとの比が１０以下であり、かつ、上記欠陥の最大断面積が０．０１ｍｍ^２以下であるようにしたものである。

また、本発明による光源ユニットは、内部へ入射された光を伝送する光伝送用ロッドと、上記光伝送用ロッドの外周面に軸線方向に連続または断続して線状に形成され、上記光伝送用ロッド内を伝送する光を上記光伝送用ロッド内に拡散反射する光不透過性の拡散縞と、上記光伝送用ロッドの少なくとも一方の端面から上記光伝送用ロッドの内部に光を入射する光源装置とを有し、上記光伝送用ロッドのレンズ作用によって、上記拡散縞により上記光伝送用ロッド内に拡散反射した光を上記光伝送用ロッドの中心軸線を横切る方向に指向性をもって外部へ出射する光源ユニットにおいて、上記光伝送用ロッドは、粒度が４０〜２５０メッシュの範囲であるシリカ粉を回転する炉の上部から落下させて炉底中央部に積層させ、炉中央部の酸水素火炎主バーナーにより加熱溶融させ、同時に上記酸水素火炎主バーナーとともに、炉の外周近傍に設けられた酸水素火炎副バーナーでさらに加熱溶融し、石英ガラス溶融体を炉外周方向に伸展させてスラブ状の透明石英ガラスインゴットを作製し、上記透明石英ガラスインゴットをコアドリルでくり抜き、所定寸法に外形研削してロッド状とした石英ガラス製ロッドであり、上記石英ガラス製ロッドは、欠陥の最大長さが０．１５ｍｍ以下であるとともに、上記欠陥の上記最大長さと最小長さとの比が１０以下であり、かつ、上記欠陥の最大断面積が０．０１ｍｍ ^２以下であるようにしたものである。

また、本発明による光源ユニットにおける上記欠陥は、泡とインクルージョンとのいずれか一方または泡とインクルージョンとの双方である。

また、本発明による光源ユニットにおける上記石英ガラス製ロッドは、上記石英ガラス製ロッドの１００ｍｌ中に含まれる上記欠陥の数が９個以下であり、かつ、上記欠陥の最大断面積の合計面積が０．０３ｍｍ ^２未満であるようにしたものである。

また、本発明による光源ユニットにおける上記石英ガラス製ロッドは、内部に入射される光の波長の出射効率の高い材料よりなるようにしたものである。

また、本発明による光学ユニットにおける上記石英ガラス製ロッドは、内部に入射される紫外域波長の光に対し出射効率の高い化学的に合成された原料から製造される透明石英ガラスよりなるようにしたものである。

また、本発明による光源ユニットにおける上記石英ガラス製ロッドは、近年の市場の要求する外径１２ｍｍ以上であり、長さ１５００ｍｍ以上といった長尺なロッドについても、光源ユニットを構成する光伝送用ロッドとして用いることで、高均質な線状光源を市場に供給することができるようにしたものである。

従って、本発明による光源ユニットによれば、被検査物の表面欠陥検査時においても、光伝送用ロッドの欠陥による影が発生して検査機器の性能を下げることがなく、輝度のバラツキのない高均質な線状光を出射できる光源ユニットを提供することができる。

また、使用する光源の波長に合わせて、その波長における出射効率の最も高い光伝送用ロッドを選択することで、紫外光においては紫外光を最も効率よく高輝度かつ高均質な線状光を出射することができるようになる。

ここで、通常、石英ガラス中の泡は球状であり、ガラス中の泡については日本光学硝子工業会の規格においても定められている。日本光学硝子工業会規格での泡の規定においては、１番良いものとされるのは『１Ａ』規格であり、『１級』として１００ｍｌ中の泡の断面積の総和が０．０３ｍｍ^２未満、『Ａ級』として１００ｍｌ中の泡の数の総和が１０個未満としている。『１級Ａ級』の規格でもその泡面積規格から直径０．２ｍｍの泡が最大である。そして、この直径０．２ｍｍの泡が導光体中に存在すると、導光体に泡の影が発生してしまう。

このため、日本光学硝子工業会規格『１Ａ』の規格内である直径０．２ｍｍの泡であっても、同規格である断面積０．０３ｍｍ^２未満、個数１０個未満を満たしていたとしても、本発明による光源ユニットの光伝送用ロッドとしては不適合となる。

また、ガラス中の泡は球状とは限らない。むしろ石英ガラス製ロッドにおいて発生する泡は、卵状である楕円球状や横に伸びた線状に近い楕円球状のものが多い。これは、その製造方法に由来するものでもある。

例えば、光源ユニットの光伝送用ロッドは、近年の市場からの要求により、直径１２ｍｍ以上、長さ１５００ｍｍ以上という太く長尺状のものが多くなってきているが、こうした長尺のロッドを製造する方法としては、インゴットから切り出して製作するには限界であり、効率の良い方法として、インゴットを円筒状に製造もしくは成形後、長さ方向に延伸して所定直径のロッドを得ているのが普通である。

インゴットが長さ方向に延伸される際に、インゴット中の気泡も当然長さ方向に延伸されて、長径と短径とを有する楕円球状の泡となる。これは異物などのインクルージョンについても同様のことが言える。なお、径の細いものを旋盤で膨らませるなどして太いものにする場合も想定されるが、この場合は円周方向にインゴットロッドが延伸されることになるので、泡も円周方向に延伸された楕円形状となる。

本願ではこのような楕円形状の泡の存在についての影響を検討した結果、泡の最大長さと泡の長径短径比の関係、泡１個当りの最大面積との関係を検討したものである。

導光体発光部の影の影響を抑えるためには、泡またはインクルージョンの最大長さが０．１５ｍｍ以下であるとともにその最小長さとの比（長径／短径）が１０以下、かつ最大面積が０．０１ｍｍ^２以下であること、また、１００ｍｌ中に含まれるロッド中の泡またはインクルージョンの数が９個以下であり、かつ、その最大面積の合計面積が０．０３ｍｍ^２未満であることが好ましい。

さらには、最大長さが０．０５ｍｍ以下、最小長さとの比（長径／短径）が１０以下、かつ最大面積が０．０１ｍｍ^２以下であること、また１００ｍｌ中に含まれるロッド中の泡またはインクルージョンの数が９個以下、かつ、その最大面積の合計面積は０．０３ｍｍ^２未満であることが欠陥の影を最小限度に抑えるためにはより望ましい。

なお、上記した要件を備えるとともに、光伝送用ロッドが粗い粒状組織を持たない石英ガラス製ロッドとすることも、発光部の影や輝度のバラツキの要因源とも成り得る粒界を根絶する上では好ましい。

また、使用する光源の波長に合わせて、その波長の出射効率の高い光伝送用ロッドを選択する。紫外光においては紫外光を最も効率よく、高輝度かつ高均質な線状光として透過、出射することのできる構成とした光源ユニットを提供することができるが、この場合の光伝送用ロッドとしては光源の放出する紫外域波長の光に対し出射効率の高い化学的に合成された原料、例えば四塩化珪素等から製造される合成透明石英ガラスを光伝送用ロッドとすることが好ましい。

また、天然溶融石英ガラスを用いる場合は、回転するターゲット上に溶融インゴットを積層堆積させ、堆積部を定速で降下、冷却して砲弾型であるコラム状の石英ガラスインゴットとするベルヌイ式の製造方法によるものではなく、粒度が４０〜２５０メッシュ、好ましくは８０〜１００メッシュの範囲であるシリカ粉を回転する炉の上部から落下させて炉底中央部に積層させ、酸水素火炎バーナーにより加熱溶融して炉の外周方向に伸展させて製造した平板型であるスラブ状の透明石英ガラスを光伝送用ロッドとすることが、泡を炉外周方向に伸展させることで泡の少ない光伝送用ロッドに適したインゴットを得る上で好ましい。

元来、火炎溶融法は、連続的にシリカ粉を落下させ、落下点の溶融状態の石英ガラスの熱容量でシリカ粉を溶融させるため、電気溶融法に比較して泡の少ない石英ガラスを製造できるという利点を有しているが、従来のコラム状のインゴットを得る方法では、熱容量が不足すると個々のシリカ粉の粒同士が溶融されて合体せず、粒の間の空間がそのまま残るため泡となる確率も高くなるのであるが、上記した炉の外周に向かって溶融石英ガラスを伸展させるものでは、炉中央部の主バーナーおよび炉外周上部に設けられた副バーナーによって充分な熱容量が確保されるとともに、外周方向への伸展中にこうしたシリカ粒の間の空間が埋められるため、泡となる空間がより微細になって泡の発生が極めて少なくなる。

なお、ピンホール観察による粒状組織の粗さ比較では、コラム、スラブ、合成インゴットの順であり、コラム状インゴットが一番粗い粒状組織が観察された。

そして、光伝送用ロッドが外径１２ｍｍ以上、長さ１５００ｍｍ以上である大型かつ長尺の光伝送用ロッドからなる光源ユニットにおいても、光伝送用ロッドを、泡またはインクルージョン１個の最大長さが０．１５ｍｍ以下、その最小長さとの比（長径／短径）が１０以下、かつ最大面積が０．０１ｍｍ^２以下であり、１００ｍｌ中に含まれる泡または／および異物などのインクルージョンの数が９個以下、かつ、その最大面積の合計面積が０．０３ｍｍ^２未満である石英ガラス製ロッドとすることにより、光源ユニットの出射光を受光する機器の高性能化に対応して、特に、液晶テレビ用パネルなどとりわけ高品位が要求される表面欠陥検査装置についても、高輝度かつ光量分布が均質であり、照明ムラのない、光出射効率に優れた、要求される高品位かつ無欠陥の光源ユニットの提供が可能となった。

本発明は、以上説明したように構成されているので、光伝送用ロッドから出射される線状光の光量レベルを向上させるとともに、輝度のバラツキのない高均質な線状光を出射することを可能にした光源ユニットを提供することができるという優れた効果を奏する。

また、本発明は、以上説明したように構成されているので、光伝送用ロッド内に光を入射する光源の種類に応じて、例えば、当該光源が可視光源である場合には可視光を最も効率よく高輝度かつ高均質な線状光として出射することを可能にし、また、当該光源が紫外光源である場合には紫外光を最も効率よく高輝度かつ高均質な線状光として出射することを可能にした光源ユニットを提供することができるという優れた効果を奏する。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による光源ユニットの実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。

図３には、本発明の実施の形態の一例による光源ユニットとＣＣＤカメラとを用いた検査システムの概念構成を示す図２に対応する説明図が示されている。

この図３には、本発明の実施の形態の一例による光源ユニットを示す図２に対応する断面説明図が示されている。なお、図３において図１〜２と同一または相当する構成には、図１〜２において用いた符号と同一の符号を用いて示している。

この図３に示す本発明による光源ユニットは、光伝送用ロッド１に影を形成するような欠陥１００が含まれていない点において、従来の光伝送用ロッド１０と異なる。

なお、図３に示す本発明による光源ユニットは、光伝送用ロッド１を除いて図１〜２に示す従来の光源ユニットと同一の構成を備えているものであるので、上記した従来の光源ユニットに関する説明ならびに図１〜２を援用することにより、その構成ならびに作用の詳細な説明は省略する。

ここで、通常、光源装置１４としては、一般的にはハロゲンランプが採用されているが、これ以外でもメタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀ランプなどの放電ランプ、あるいは発光ダイオードなども使用されており適宜選択することができる。

光伝送用ロッド１としては、樹脂や一般ガラスなど使用波長領域における透光性が良いものを使用しても構わないが、紫外域から赤外域まで広範囲において優れた光透過性を有する石英ガラスがこうした光伝送用ロッド１用材料の中でも最も優れた材料である。

通常の可視領域などでの使用に際しては天然溶融石英ガラス材料を用いるが、内部に存在する泡やインクルージョンの少ない材料を得る上では、電融品よりは火炎溶融品が好ましく、また、火炎溶融品の中でも、シリカ粉をターゲット上で溶融してターゲット位置を下げながら順次インゴットを積層堆積させて周囲を冷却固化させながらコラム状のインゴットとするベルヌイ式の製造方法によるものではなく、シリカ粉を回転する炉の上部から落下させて炉底中央部に積層させ、酸水素火炎バーナーにより加熱溶融して炉の外周方向に伸展させて製造したスラブ状の透明石英ガラスをインゴットとすることが、泡を炉外周方向に伸展させることで泡の少ない光伝送用ロッド１に適したインゴットを得る上で好ましい。

また、このとき、使用するシリカ粉として、その粒度が４０〜２５０メッシュ、好ましくは８０〜１００メッシュの範囲であるシリカ粉を使うことにより、より泡および粒状組織の少ない光伝送用ロッド１を得ることができる。

また、近年においては、上記した通り紫外線を使用した機器が注目されてきており、この際に使用される光源としては紫外線ランプを光源に用いた線状紫外線ランプが上げられる。

紫外光を光源とする光源ユニットの用途としては、プラズマテレビ用パネルの表面欠陥検査用の光源、接着、封着、印刷などの分野における紫外線硬化樹脂のキュアリング用光源、エレクトロニクス分野における紫外線露光パターニング用光源あるいは医療、食品などの分野における消毒、殺菌用光源などに、線状の紫外光線を出射できる光源ユニットとしての使用が期待できる。

こうした紫外光を出射する本発明による光源ユニットの光伝送用ロッド１としては、紫外域において優れた光透過性を有する材料を用いる必要があり、石英ガラスはガラス材料の中でも最も優れた材料であると言える。しかしながら、紫外光を用いた検査自体も高精細化の影響から、線状紫外光も高輝度かつ高均質な高品位の線状光特性が求められている。

従ってこうした要求に対しては、石英ガラスの中でも、天然原料から製造される透明石英ガラスよりも、化学的に合成された原料、例えば、四塩化珪素などから製造される透明石英ガラスの方が、紫外線の出射効率が高いため、合成石英ガラスを使用することが好ましい。

そして、紫外域用の光源ユニットの光伝送用ロッド１に形成する拡散縞１２としては、紫外域（４００ｎｍ〜２００ｎｍ）において光伝送用ロッド１の材料である石英ガラスよりも屈折率が大きく、かつ、この紫外域の波長域において光吸収が少ない材質のものを拡散縞１２として塗布することが好ましい。

即ち、拡散縞１２としては、例えば、水晶、ヨウ化カリウムなどの微粉末や、紫外域（４００ｎｍ〜２００ｎｍ）において高い屈折率を有する酸化アルミニウムの微粉末を、シリコーン樹脂をバインダーとして光伝送用ロッド１の表面に塗布すれば良く、これにより出射光強度のより強い線状の紫外光を得ることができる。

また、赤外光を出射する本発明による光源ユニットの光伝送用ロッド１としては、石英ガラス中に含まれるＯＨ基が赤外域での吸収帯を持つことから、同じ合成石英ガラスでも赤外域の吸収の大きいベルヌイ法で直接酸水素火炎で溶融積層して製造した有水合成石英ガラスではなく、スート法から溶融ガラス化して製造した無水合成石英ガラスを使用することが望ましい。

このように使用する光源の波長に合わせて、その波長の出射効率の高い光伝送用ロッド１を選択するとともに、泡やインクルージョンの少ない、粗い粒状組織を有することのない光伝送用ロッド１を選択する必要がある。

次に、本願発明者により行われた実験の結果について、図４を参照しながら説明する。

まず、本願発明者により作成された本発明による光源ユニットの光伝送用ロッド１のサンプルについて説明すると、本願発明者は、まず、シリカ粉をターゲット上で溶融し積層堆積させてコラム状の石英ガラスインゴットを製造し、これを外周研削した円筒状インゴットとした後に引下げ装置にて延伸成形して石英ガラスロッドとし、この石英ガラスロッドから本発明による光源ユニットの光伝送用ロッド１のサンプルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ（図４を参照する。）を製作した。

次いで、平均粒度１００メッシュのシリカ粉を回転する炉の中央部に落下させ炉の中央上部に設けられた酸水素火炎主バーナーにより溶融させ、同時に主バーナーとともに炉の外周近傍に設けた酸水素火炎副バーナーでさらに溶融加熱して、石英ガラス溶融体を炉外周方向に伸展させてスラブ状の透明石英ガラスインゴットを製造し、さらに延伸成形して石英ガラスロッドとし、この石英ガラスロッドから本発明による光源ユニットの光伝送用ロッド１のサンプルＦ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ（図４を参照する。）を製作した。

さらに、四塩化珪素を気相加水分解して得られた合成石英ガラスを用い、延伸成形してロッド状としたものから本発明による光源ユニットの光伝送用ロッド１のサンプルＫ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏ（図４を参照する。）を製作した。

また、溶融体を炉外周方向に伸展させて製造したスラブ状の石英ガラスインゴットをコアドリルでくり抜き、所定寸法に外形研削してロッド状として本発明による光源ユニットの光伝送用ロッド１のサンプルＰ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ（図４を参照する。）を製作した。

これらの光伝送用ロッド１のサンプルＡ〜Ｔをそれぞれ用いて光源ユニットを構成し、図３に示すように、光伝送用ロッド１中の入射光が内在する気泡にあたり散乱して輝いて異物画像のコントラストとなる状態を、サンプル中の泡、インクルージョンとしてＣＣＤカメラ１０２により撮像して数値化するとともに、光伝送用ロッド１の泡ならびにインクルージョンの影の発生状態について確認した。図４は、こうした実験結果を示す図表である。

上記した光伝送用ロッド１のサンプルＡ〜Ｔの１００ｍｌ中の泡およびインクルージョンの数については、図４に示す通りであるが、その合計面積を光学顕微鏡で調べたところ、いずれのサンプルも日本光学硝子工業会規格『１級』で定める１００ｍｌ中の断面積の総和０．０３ｍｍ^２未満を満たしていることを確認した。

なお、光伝送用ロッド１のサンプルＡ〜Ｔ中の泡およびインクルージョンの影の評価については、
×：影がはっきり見えるもの
〇：影が殆ど認識できないもの
◎：影が全く見えないもの
として評価した。

上記した実験結果から、光伝送用ロッド１の泡ならびにインクルージョンの径の最大長さが０．１５ｍｍ以下、泡ならびにインクルージョンの径の最大長さと最小長さとの比（長径／短径）が１０以下、かつ、最大断面積が０．０１ｍｍ^２以下である石英ガラス製ロッドからなる光伝送用ロッド１を用いることで、光伝送用ロッド１に泡やインクルージョンの影が発生することがない。

また、光伝送用ロッド１の１００ｍｌ中に含まれる泡ならびにインクルージョンの数が９個以下であり、かつ、その最大断面積の合計面積が０．０３ｍｍ^２未満である石英ガラス製ロッドからなる光伝送用ロッド１を用いることで、光伝送用ロッド１に泡やインクルージョンの影が発生することがない。

こうした泡やインクルージョンの影が発生することがない光伝送用ロッド１を用いることにより、出射される線状光における影の発生を最小限度に抑制することができ、被検査物の表面欠陥検査時においても、光源の影として発生して検査機器の性能を下げることがなく、輝度のバラツキのない高均質な線状光を出射できる光源ユニットを提供することができる。

上記したように、本発明による光源ユニットにおいては、使用する光源の波長に合わせて、その波長の出射効率の高い光伝送用ロッドを選択するとともに、泡ならびにインクルージョンが特定範囲内にあり粗い粒状組織を有することのない光伝送用ロッドを選択することにより、光源の種類に応じて、例えば、紫外光においては紫外光を最も効率よく高輝度かつ高均質な線状光として出射することができ、また、可視光においては可視光を最も効率よく高輝度かつ高均質な線状光として出射することができるとともに、光源ユニットの出射光を受光する検査機器などの高性能化にも対応して線状光自体の輝度のバラツキのない線状光を出射することができるようになる。

なお、上記した実施の形態は、以下の（１）〜（３）に示すように変形することができるものである。

（１）上記した実施の形態においては、拡散縞を光伝送用ロッドの略全長にわたって連続して形成した場合について説明したが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、光伝送用ロッドの外周に拡散縞を断続的に形成するようにしてもよい。

（２）上記した実施の形態においては、光伝送用ロッドの一方の端面側にのみ光源装置を配設して、当該一方の端面にのみ光を入射するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、光伝送用ロッドの両方の端面側にそれぞれ光源装置を配設して、当該両方の端面から光を入射するようにしてもよい。

（３）上記した実施の形態ならびに上記した（１）〜（２）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。

本発明は、イメージ・スキャナー、オプティカル・プリンター、カラーファクシミリあるいは複写機などの画像処理装置や工業用検査装置あるいは液晶パネルの表面欠陥検査装置などにおける光源などに利用することができるものである。

図１は、従来の光源ユニットの要部概念構成説明図である。図２は、光源ユニットとＣＣＤカメラとを用いた検査システムの概念構成を示す説明図であり、図２における光源ユニットは、図１のＩＩ−ＩＩ線による断面を示している。図３は、本発明の実施の形態の一例による光源ユニットとＣＣＤカメラとを用いた検査システムの概念構成を示す図２に対応する説明図であり、図３における光源ユニットは概念構成を示し、図１のＩＩ−ＩＩ線に対応する断面を示している。図４は、本願発明者による実験結果を示す図表である。

符号の説明

１、１０光伝送用ロッド
１０ａ、１０ｂ端面
１２拡散縞
１４光源装置
１６平面反射鏡
１００欠陥
１０２ＣＣＤカメラ
１０４ワーク

Claims

内部へ入射された光を伝送する光伝送用ロッドと、
前記光伝送用ロッドの外周面に軸線方向に連続または断続して線状に形成され、前記光伝送用ロッド内を伝送する光を前記光伝送用ロッド内に拡散反射する光不透過性の拡散縞と、
前記光伝送用ロッドの少なくとも一方の端面から前記光伝送用ロッドの内部に光を入射する光源装置と
を有し、
前記光伝送用ロッドのレンズ作用によって、前記拡散縞により前記光伝送用ロッド内に拡散反射した光を前記光伝送用ロッドの中心軸線を横切る方向に指向性をもって外部へ出射する光源ユニットにおいて、
前記光伝送用ロッドは、粒度が４０〜２５０メッシュの範囲であるシリカ粉を回転する炉の上部から落下させて炉底中央部に積層させ、炉中央部の酸水素火炎主バーナーにより加熱溶融させ、同時に前記酸水素火炎主バーナーとともに、炉の外周近傍に設けられた酸水素火炎副バーナーでさらに加熱溶融し、石英ガラス溶融体を炉外周方向に伸展させてスラブ状の透明石英ガラスインゴットを作製し、前記透明石英ガラスインゴットを延伸成形して製造した石英ガラスロッドであり、
前記石英ガラス製ロッドは、欠陥の最大長さが０．１５ｍｍ以下であるとともに、前記欠陥の前記最大長さと最小長さとの比が１０以下であり、かつ、前記欠陥の最大断面積が０．０１ｍｍ^２以下である
ことを特徴とする光源ユニット。
内部へ入射された光を伝送する光伝送用ロッドと、
前記光伝送用ロッドの外周面に軸線方向に連続または断続して線状に形成され、前記光伝送用ロッド内を伝送する光を前記光伝送用ロッド内に拡散反射する光不透過性の拡散縞と、
前記光伝送用ロッドの少なくとも一方の端面から前記光伝送用ロッドの内部に光を入射する光源装置と
を有し、
前記光伝送用ロッドのレンズ作用によって、前記拡散縞により前記光伝送用ロッド内に拡散反射した光を前記光伝送用ロッドの中心軸線を横切る方向に指向性をもって外部へ出射する光源ユニットにおいて、
前記光伝送用ロッドは、粒度が４０〜２５０メッシュの範囲であるシリカ粉を回転する炉の上部から落下させて炉底中央部に積層させ、炉中央部の酸水素火炎主バーナーにより加熱溶融させ、同時に前記酸水素火炎主バーナーとともに、炉の外周近傍に設けられた酸水素火炎副バーナーでさらに加熱溶融し、石英ガラス溶融体を炉外周方向に伸展させてスラブ状の透明石英ガラスインゴットを作製し、前記透明石英ガラスインゴットをコアドリルでくり抜き、所定寸法に外形研削してロッド状とした石英ガラス製ロッドであり、
前記石英ガラス製ロッドは、欠陥の最大長さが０．１５ｍｍ以下であるとともに、前記欠陥の前記最大長さと最小長さとの比が１０以下であり、かつ、前記欠陥の最大断面積が０．０１ｍｍ ^２以下である
ことを特徴とする光源ユニット。
請求項１または２のいずれか１項に記載の光源ユニットにおいて、
前記欠陥は、泡とインクルージョンとのいずれか一方または泡とインクルージョンとの双方である
ことを特徴とする光源ユニット。
請求項１、２または３のいずれか１項に記載の光源ユニットにおいて、
前記石英ガラス製ロッドは、前記石英ガラス製ロッドの１００ｍｌ中に含まれる前記欠陥の数が９個以下であり、かつ、前記欠陥の最大断面積の合計面積が０．０３ｍｍ^２未満である
ことを特徴とする光源ユニット。
請求項１、２、３または４いずれか１項に記載の光源ユニットにおいて、
前記石英ガラス製ロッドは、内部に入射される光の波長の出射効率の高い材料よりなる
ことを特徴とする光源ユニット。
請求項１、２、３または４いずれか１項に記載の光源ユニットにおいて、
前記石英ガラス製ロッドは、内部に入射される紫外域波長の光に対し出射効率の高い化学的に合成された原料から製造される透明石英ガラスよりなる
ことを特徴とする光源ユニット。
請求項１、２、３、４、５または６のいずれか１項に記載の光源ユニットにおいて、
前記石英ガラス製ロッドは、外径１２ｍｍ以上であり、長さ１５００ｍｍ以上である
ことを特徴とする光源ユニット。