JPH0212041A - 表面検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、鉄、アルミニウム、ステンレスまたは紙、
フィルムなど、金属、非金属を問わずそれらの帯状（シ
ート状）物体の表面を検査する装置に関する。

（従来の技術） 第３図は、現在発明者等が表面検査のための標準方式と
して用いている。ＴＯ３ＰＥＣ’Ｔ”０Ｒ７００（商標
）の構成を示す図である。

図面において、１はレーザスキャナであり、レーザビー
ム２を検査対象３の幅方向に走査する（走査線５）、検
査対象３は鉄、アルミニウム、ステンレスまたは紙、フ
ィルムなどの帯状の物質であって、レーザ光の走査方向
と直角方向／１に走向している。レーザ光２の検査対象
３からの反射光は、表面の素地や、欠陥などに基づく微
細な凹凸により回折を生じる。この回折光の分布６は、
表面の上記微細構造によるが２例えば　スリキズ″のよ
うな検査対象３の走向方向に走る引かき疵では、正反射
光の左右両方向に疵に基づく回折光を生じる。この回折
光はレンズ７によるフーリエ変換作用に基づいて屈折さ
れ、光電変換器８の前面に設けられたマスク９上の、回
折角に応じた位置に集光される。すなわち、走査線５上
の任意の点Ａおよび任意の点Ｂにおけるスリキズに対し
てその回折光のうち同じ回折角を持った回折光成分Ｓ１
と成分Ｓ３はマスク９の点Ｄ１に、一方回折光成分Ｓ２
と成分Ｓ４はマスク９上の点Ｄ２にそれぞれ集光される
。なおマスク９上の点りは正反射光Ｓの集光位置である
。

したがって、マスク９において、点ＤＩ、Ｄ２に相当す
る位置の透過率を大きくしておけは、検査対象３上のス
リキズを検出する事が出来る。なお光電変換器８は、例
えば光電子増倍管等からなり、マスク９を介して入力す
る回折光の光量を電気信号に変換する。図示はされてい
ないが、光電変換器８による電気信号は、例えばマイク
ロコンピュータ等に入力され、予め決められた手順で信
号処理されてスリキズが認識される。なおこの装置では
、上述のスリキズのみならず、他の表面欠陥に対して適
宜マスク設計を行うことによって、その欠陥特有の回折
光を効率良く検出し、欠陥の存在を認識する事が出来る
。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように従来の表面検査装置では、レンズのフーリ
エ変換作用を利用して回折光の静止パターンをマスク面
上に形成し、これを空間フィルタすることによって特定
の回折光成分を捉え、表面の欠陥を認識している。した
がって、この装置ではフーリエ変換を行うレンズ７が不
可決であり、その結果レンズの物理的限界から走査範囲
を余り大きくすることが出来ない。そのため、幅広の検
査対象の場合は、図示するような検出ヘッドを多数並行
に使用し、幅全体をカバーする必要があり、装置全体が
大型化すると共にコストの丑昇を招いていた。

この発明は以上のような問題点を解決する目的で成され
たもので、幅広の検査対象に十分対応しえて、しかも小
型で！３！造コストの低い表面検査装置を提供するもの
である。

［発明の構成］ （５題を解決するための手段） この発明では、上記課題を解決するために、長手方向に
定行する帯状の検査対象表面をレーザビームで幅方向に
走査し、レーザビームの走査方向と平行に設置した棒状
の光電変換器によって上記検査対象表面によるレーザ光
の反射光を検出し、検出信号を電気的に処理して上記表
面の状態を認識する表面検査装置において、 上記棒状光電変換器の入射面前面にそれぞれが独立して
開閉制御される多数の小シャッターからなるシャッター
列を配置すると共に、個々のシャッターをレーザ光の走
査と同期して独立して開閉制御する手段を設けたことを
要旨とする。

（作用） 検査対象表面のある特定の欠陥による反射回折光は、そ
の欠陥に特有のパターンを有する。従ってレーザビーム
の位置と、シャッター列におけるレーザビームの反射回
折光の入射位置の小シャッターとの関係が特定されるよ
うに、レーザビームの走査に同期して、この小シャッタ
ーの開成をシャッター列上で順次走査して行う。このよ
うにすることによって、レーザビームが走査線上でどの
ような位置に来ようとも、その位置での反射回折光の入
射位置に相当する小シャッターは開成されていることに
なる。従って棒状光な変換器は、常に欠陥による反射回
折光のみを検出する。

（実施例） 第１図はこの発明の１実施例にかかる表面検査装置の要
部の構成を示す斜視図である。なお第１図の装置におい
て、第３図に示す装置と同一の符号は同様な構成部材を
示すので、重複した説明は省略する。

この装置では、図示のようにレーザスキャナ１と検査対
象３の位置関係および両者の走査方向は、第３図に示し
たものと同じである。一方１０はこの実施例の特徴を構
成するシャッター列であり、レーザ光の走査方向に平行
に配置された棒状光電変換器１１の前面を被覆するよう
に設けられている。このシャッター列１０は、その開閉
が個々に独立して制御される多数の小シャッター１２．
１２・・・の集合からなり、シャッター制御装置１３に
よって開閉制御されている。このシャッター列１０は、
例えば独立して電界か印加される小領域１２．１２・・
・の集合である液晶パネルであって、シャッター制御装
［４１３によって各領域の液晶の透過度を変化させて、
シャッターとしての動作を行うものであっても良い。

棒状光電変換器１１は、検出すべき欠陥の回折光がもっ
とも顕著に現れる位置に置かれ、受光信号を電気信号に
変換して後段のマイクロコンピュータ等（図示せず）に
出力する。

次に上記装置の動作を、検出すべき欠陥が検査対象の走
向方向と同じ方向の疵または圧延条痕である場合につい
て説明する。

表面地肌上の各種の欠陥について回折光分布を調査、研
究した結果、定行方向と同じ方向の疵または圧延条痕（
いわゆるスリキズ）に起因する回折光は、入射点を頂点
とする円錐面に添って進むことが判明した。この円錐面
は第１図に鎖線１４で示されている。入射点を原点Ｏに
取り、走査方向をＸ軸に、検査対１の３の定行方向をｙ
軸に、更に検査対象３への垂線をＺ軸に収ると、レーザ
光の入射角θに対して上記円錐はｙ軸を中心軸とし頂角
は（π−２０）となる。

第２図は、各種のスリキズａ、ｂ、ｃに対して、上記円
錐の底面にスクリーンをおいて回折光によるパターンを
観察したものであり、図Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ疵ａ、ｂ
、ｃに対応している。なお、検査対象の地肌はダル（表
面微細構造に方向性があまり無いもの）である、また、
スリキズａ、ｂＣはＸ軸方向の断面を示し、ａは左右対
称な凹キズ断面、ｂ、ｃは左右非対称な凹キズ断面を示
す。

図示するように各疵ａ、ｂ、ｃに対する回折光パターン
Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ中心に正反射による回折パターン
Ｐを有し、さらに上記円錐の底円に沿ってその一部に疵
による回折パターンＳを有している。即ち左右対称なキ
ズａでは図Ａに示すように左右対称な回折パターンＳａ
、Ｓａが生じ、キズｂ、ｃでは片側にのみ強く表れる回
折パターンＳｂ、Ｓｃが生じる。なお図Ｂ、Ｃにおいて
反対側の回折パターンは中心Ｐの回りに生じた地肌によ
る回折光によって隠れている。

以上のようにして、検出しようとする欠陥に基づく回折
光パターンがわかると、キズによる回折光が最も顕著に
現れる位置、すなわち第２図の例では位置Ｓ　（Ｓａ、
Ｓｂ、Ｓｃを含む）を、シャッター列１０を含む棒状光
電変換器１１が横切るように、変換器１１を位置決めす
る。レーザ光の走査にともなって上記位置Ｓは移動する
が、このときシャッター制御装置１３によって各小シャ
ッター１２．１２・・・の開閉を制御し、位置Ｓの移動
にともなって対応する小シャｌターが開成するようにす
る。このようにして、棒状光電変換器１１には常に検出
すべき欠陥の回折光がレーザビームの走査と同期して効
率よく入射するので、この装置によって感度よく欠陥を
検出できる。なお第２図の例では、シャッター列１０の
、正反射光の入射位置を中心とする左右対称な２個の位
置のシャッター１２．１２が同時に開成される。

以上に示した実施例は、検出対象となる欠陥がＩＮ類の
場合であったが、例えばレーザ光の走査速度及びシャッ
ター制御装置１３によるシャッターの開閉制御を工夫す
ることによって、この装置を幾種類もの欠陥に対応しう
るようにすることができる。即ち、レーザの走査速度を
検査対象３の定行速度よりも十分に速くし、レーザビー
ムが検査対象の同一点を実質的に稚数回走査するように
する。さらにレーザビームの第１回目の走査時に開成す
る小シャッターと第２回目の走査時に開成する小シャッ
ターの位置を検出対象となる欠陥に応じて変えることに
より、２種類の欠陥を検出する事か出来る。更に同様な
操作を第３回目、第４回目等の走査に対して行うことに
よって、異なる複数の欠陥を全て１回の検出対象の走査
時に効率よく検出する事が出来る。

［発明の効果］ 以上実施例を挙げて説明したように、この発明の表面検
査装置では、フーリエ変換作用の為の光学レンズを用い
る必要が無いので、棒状光電変換器は大きさの制限を受
けず、検査対象の幅に応じて十分に大きなものとする事
が出来る。そのなめ従来装置のように複数の検出ヘッド
を用いることなく、単一のヘッドで幅広の検査対象に対
応する事が出来、装置を小型化しうると共に製造コスト
の低下をはかる事が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例にかかる表面検査装置の要
部構成斜視図、第２図は検査対象表面の欠陥とそれに基
づく回折パターンを示す図、および第３図は従来の表面
検査装置の要部構成斜視図である。 １：レーザスキャナ　　　２：レーザビーム３：検査対
象　　　　　１０：シャッター列１１：棒状光電変換器
　　１２：小シャッター１３：シヤツター制御装置 １い、ｒｌ岬１ニー々ｊ′Ｉ呆男 第１図 第２ｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）長手方向に定行する帯状の検査対象表面をレーザ
   ビームで幅方向に走査し、レーザビームの走査方向と平
   行に設置した棒状の光電変換器によって上記検査対象表
   面によるレーザ光の反射光を検出し、検出信号を電気的
   に処理して上記表面の状態を認識する表面検査装置にお
   いて、 上記棒状光電変換器の入射面前面にそれぞれが独立して
   開閉制御される多数の小シャッターからなるシャッター
   列を配置すると共に、個々の小シャッターをレーザ光の
   走査と同期して独立して開閉制御する手段を設けたこと
   を特徴とする表面検査装置。