JPH0419549A - 検査対象物表面の傷検査装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーザ光等を検査対象物に照射してその表面
の傷を判別する傷検査装置に関する。

［従来の技術］ 従来、検査対象物表面の傷を検査するために、例えば第
７図あるいは第８図に示すような傷検査装置が用いられ
ていた。

まず、第７図に示す傷検査装置は、同一水平面内で回転
（θ軸）および前後方向（ｘ軸方向）移動可能検査テー
ブル５１上に平面体の検査対象物５２を載置し、検査対
象物５２にコリメートレンズ５３を用いて平行光線にし
たレーザ光５４を鉛直上方から照射し、レーザ光５４が
検査対象物５２の表面の傷部で乱反射した散乱光５５を
受光素子５６を用いて検出することにより傷の有無の判
別をしている。すなわち、照射されたレーザ光５４は検
査対象物の表面に傷がなければ、正反射光５７となって
入射光学系に戻るが、傷があると傷部で乱反射を起こし
散乱光５５となって入射光学系外に飛び出す。この飛び
出した散乱光５５を放物凹面鏡５８および反射鏡５９を
用いて一対の集光レンズ６０に送り、さらに集光レンズ
６０により一対の受光素子５６に集光し、これを検出す
ることにより傷の有無を散乱光の有無としてとらえるこ
とができる。

次に、第８図に示す傷検査装置は、回転多面鏡６１を用
いて走査したレーザ光５４をフィールドレンズ６２およ
び集光レンズ６０を通すことにより、検査対象物５２の
表面にｘ’ｙ軸方向に走査するレーザスポットを作り、
表面の傷部分で乱反射した散乱光５５を一対の集光レン
ズ６０により一対の受光素子５６に集光しこれを検出す
ることにより傷の有無を判別する。検査対象物５２をｘ
”ｙ軸方向に移動させることにより検査対象物５２の全
面走査が可能となる。

［発明が解決しようとする課題］ 前述した種の傷検査装置は、散乱光を受光素子に集光す
るために多くの光学素子、すなわち放物凹面鏡、反射鏡
、および一対の集光レンズを用いている。そのため、光
学系が複雑であり、部品点数も必然的に多くならざるを
えなかった。これらは、装置自体の複雑化、高価格化を
もたらす。また、軸受のニードルローラー等の検査にお
いては、これらに適した傷検査装置がないため、従来よ
り、目視による傷検査が行なわれており、検査時間、人
手がかかりすぎるという問題点が指摘されていた。

そこで、本発明の目的は、光学系を簡略化することによ
り、簡易で安価な傷検査装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、以下に示す傷検査装置を提供する。

■　検査対象物表面に入射光を照射するための入射光学
系、一部に透口が設けられたホログラムレンズ、および
受光素子を具え、入射光をホログラムレンズの透口を通
して検査対象物表面に照射し、検査対象物表面で正反射
した反射光を入射光学系に戻し、検査対象物表面の傷部
分で乱反射した散乱光をホログラムレンズにより受光素
子に集光して検出することにより傷の判別を行なう傷検
査装置。

■　検査対象物表面に入射光を照射するための入射光学
系、入射光を検査対象物方向に偏向するための入射光偏
向用レンズ部および散乱光を集光するための散乱光集光
用レンズ部が同一ホログラム面上に形成されたホログラ
ムレンズ、および受光素子を具え、入射光をホログラム
レンズの入射光偏向用レンズ部を通して検査対象物表面
に照射し、検査対象物表面で正反射した反射光を入射光
学系に戻し、検査対象物表面の傷部で乱反射した散乱光
をホログラムレンズの散乱光集光用レンズ部により受光
素子に集光して検出することにより傷の判別を行なう傷
検査装置。

■　■および■の傷検査装置において、入射光学系によ
り入射光が左右方向（ｙ軸方向）に走査される傷検査装
置。

■　■および■の傷検査装置において、入射光学系によ
り入射光が検査対象物表面に左右方向（ｙ軸方向）の線
状に集光される傷検査装置。

■　検査対象物表面に入射光を照射するための入射光学
系、入射光を検査対象物表面に左右方向（ｙ軸方向）の
線状に集光するための入射光集光用レンズ部および散乱
光を集光するための散乱光集光用レンズ部が同一ホログ
ラム面上に形成されたホログラムレンズ、および受光素
子を具え、入射光をホログラムレンズの入射光集光用レ
ンズ部を通して検査対象物表面に照射し、検査対象物表
面で正反射した反射光を入射光学系に戻し、検査対象物
表面の傷部で乱反射した散乱光をホログラムレンズの散
乱光集光用レンズ部により受光素子に集光して検出する
ことにより傷の判別を行なう傷検査装置。

■　■〜■の傷検査装置において、同一平面内で回転（
θ軸方向）および前後方向（ｘ軸方向）移動可能な検査
テーブル上に載置された平面体を検査対象物とする傷検
査装置。

■　■〜■の傷検査装置において、前後方向（ｘ軸方向
）移動可能な検査テーブル上に載置された平面体を検査
対象物とする傷検査装置。

■　■〜■の傷検査装置において、同一平面内で回転（
θ軸方向）可能な検査テーブル上に載置された平面体を
検査対象物とする傷検査装置。

■　■〜■の傷検査装置において、基準軸（ｙ軸）回り
に回転可能な回転体を検査対象物とする傷検査装置。

［相］　■の傷検査装置において、回転体を基準軸（ｙ
軸）方向に移動可能にした傷検査装置。

［作用コ 入射光は、ホログラムレンズの透口を通って検査対象物
の表面に集光される。入射光は、検査対象物表面に傷が
なければ、表面で正反射して入射光学系に戻るが、検査
対象物表面に傷があると、この傷部分で乱反射して散乱
光となる。そして、散乱光はホログラムレンズにより受
光素子に集光され、その光量を検出される。したがって
、受光素子により検出された光量により、検査対象物表
面の傷の有無および傷の程度を判別することができる。

ここで、ホログラムレンズとは、公知なように、ホログ
ラム（物体がらでる光波と、それと干渉性のある光波と
の干渉パターンを写真感光材料等に記録したもの）の結
像作用を利用して、これをレンズとして用いるもので、
同一ポログラム面上に複数のレンズを構成することがで
き、また複製が容易である等の特徴をもつ。

同一ホログラム面上に入射光偏向用レンズ部と散乱光集
光用レンズ部とが形成されたホログラムレンズを用いる
ことにより、入射光の偏向作用と散乱光の集光作用とを
一つのホログラムレンズにもたせることができる。した
がって、光学系の配置が一層簡略化される。

検査対象物表面の全面走査を可能にするための手段とし
て、同一平面内で回転および前後方向移動可能な検査テ
ーブル、前後方向移動可能な検査テーブル、同一平面内
で回転可能な検査テーブルがそれぞれ用意される。また
、入射光学系に入射光の左右方向走査機能を付与するこ
と、入射光学系あるいはホログラムレンズに線状集光機
能を付与すること、回転体を基準軸回りに回転させるこ
と、回転体を基準軸回りに回転させるとともに軸方向に
移動させることも検査対象物表面の全面走査に寄与する
。

光学的手段を用いて傷の検査を行なう方法には大別して
散乱光集光方式と正反射光集光方式とがあるが、以上の
説明から明らかなように、本発明では前者を採用した。

これは、前者によれば、入射光光源パワーの変動、検査
対象物表面の反射率のばらつき等の影響を受けに＜＜、
高いＳ／Ｎ比で微小な傷や異物等の検出が可能になると
いう理由による。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

尚、以下の説明に用いる図面において、実質上同一の部
品および部分については同一参照数字を用いて図示する
。

第１Ａ図は傷検査装置Ａを示す。検査装置Ａは、レーザ
光源１で発生させたレーザ光２を平行光線にするための
コリメートレンズ３、コリメートレンズ３を通ったレー
ザ光２を検査対象物４の表面４ａに垂直に偏向するため
の反射鏡５、散乱光６を検出するための受光素子７、散
乱光６を受光素子７に集光するためのホログラムレンズ
８で構成される光学系と、同一平面内で回転（θ軸方向
）および前後方向（ｘ軸方向）移動可能な検査テーブル
９を主要な構成要素とする。ホログラムレンズ８は、第
１Ｂ図に示すように、周縁部がレンズ作用をもつ散乱光
集光用レンズ部８ａ、中心部がレーザ光２を通過させる
ための透口８ｂになっている。

透口８ｂは、孔あるいは孔にガラス等の透明体を装着し
たものである。検査テーブル９は、検査対象物４を載置
し、これを回転させるためのθテーブル９ａ、θテーブ
ル９ａをＸ軸方向に移動させるためのＸテーブル９ｂか
らなり、それぞれ回転手段および移動手段（いずれも図
示せず）により駆動され、検査対象物４の全面走査を可
能にする。検査対象物４の表面４ａに垂直に入射したレ
ーザ光２は、表面４ａに傷があると、この傷部で乱反射
して散乱光６となる。そして、散乱光６はホログラムレ
ンズ８の散乱光集光用レンズ部８ａにより受光素子７に
集光される。受光素子７は、散乱光６の光量を検出する
。表面４ａに傷がない場合あるいは傷部以外の部分に入
射したレーザ光２は、表面４ａでそのまま正反射して入
射光学系に戻る。

第２Ａ図は、傷検査装置Ｂを示す。傷検査装置Ｂは、同
一ホログラム面上に二つのレンズ部を形成したホログラ
ムレンズ１１を用いたものである。

ホログラムレンズ１１は、第２Ｂ図に示すように、中心
部がレーザ光２を平行光線にするとともに検査対象物４
の表面４ａに垂直に偏向するための入射光偏向用レンズ
部１１ｂ１周縁部が散乱光６を受光素子７に集光するた
めの散乱光集光用レンズ部１１ａになっている。傷検査
装置Ａに比べて、コリメートレンズおよび反射鏡が不要
となり、光学系が一層簡略化される。

第３Ａ図および第３Ｃ図は、傷検査装置Ｃを示す。傷検
査装置Ｃは、前後方向（ｘ軸方向）移動可能な検査テー
ブル１２上に載置された平面体の検査対象物４の表面４
ａにレーザ光２を垂直に入射させ、かつ、左右方向（ｙ
軸方向）に走査させるための入射光学系、散乱光６を集
光するためのホログラムンズ８、散乱光６を検出するた
めの受光素子７を主要な構成要素とする。入射光学系は
、検査対象物４の表面４ａに平行なレーザ光２を発生さ
せるためのレーザ光源１、レーザ光源１で発生させたレ
ーザ光２を平行光線にするためのコリメートレンズ３、
平行光線にしたレーザ光２をｙ軸方向に走査させるため
の回転多面鏡１３、回転多面鏡１３で反射されたレーザ
光２を補正するためのｆ・θレンズ１４、およびレーザ
光２を表面４ａに垂直に偏向するための反射鏡５で構成
される。ｆ・θレンズ１４は、回転多面鏡１３で反射さ
れたレーザ光２の円弧運動を直線運動に補正し、各走査
位置での走査速度を一定にするとともに、ビームスポッ
ト径を等しくする作用をなす。ホログラムレンズ８は、
第３Ｂ図に示すように、中心部がｙ軸方向の透口８ｂを
なし、周縁部が散乱光６を受光素子７に集光するための
散乱光集光用レンズ部８ａをなす。

回転多面鏡１３のｙ軸方向走査機能と検査テーブル１２
のＸ軸方向移動機能とを併用することで検査対敷物４の
全面を走査することができる。

第４図は、傷検査装置りを示す。傷検査装置りは、レー
ザ光２の走査用にホログラムスキャナ１５を用いたもの
である。ここでホログラムスキャナとは、公知なように
、ホログラム回折格子を置いたホログラム面を入射光に
対して一定速度で移動させた場合に、入射光の一次回折
角が一定の範囲内で連続的に変化するという原理を利用
して、これをスキャナとして用いるもので、複雑な走査
パターンを簡単にしかも低価格で得ることができる等の
特徴をもつ。傷検査装置Ｃに比べてｆ・θレンズが不要
になる分、光学系が簡略化される。

これは、ホログラムスキャナ自体にｆ・θレンズと同等
の機能が付加されているためである。

第５Ａ図は、傷検査装置Ｅを示す。傷検査装置Ｅは、レ
ーザ光２を発生させるレーザ光源１、レーザ光源１で発
生させたレーザ光２を一旦集光したのち拡大するための
集光レンズ１６、集光レンズ１６を通ったレーザ光２を
検査対象物４の表面４ａに線状に集光するためのシリン
ドリカルレンズ１７、シリンドリカルレンズ１７を通っ
たレーザ光２を検査対象物４の表面４ａに垂直に偏向す
るための反射鏡５、散乱光６を受光素子７に集光するた
めのホログラムレンズ８を主要な構成要素とする。尚、
第同図には、基準軸（ｙ軸）回りに回転可能なニードル
ローラーを検査対象物としたものを例示する。ホログラ
ムレンズ８は、第５Ｂ図に示すように、中心部がｙ軸方
向の透口８ｂをなし、周縁部が散乱光６を受光素子７に
集光するための散乱光集光用レンズ部８ａをなす。反射
鏡５で偏向されたレーザ光２は透口８ｂを通って検査対
象物４の表面４ａに入射する。シリンドリカルレンズ１
７の線状集光機能と検査対象物４の回転により表面４ａ
の全面走査を行なうことが可能となる。

第６Ａ図は、傷検査装置Ｆを示す。傷検査装置Ｆは、線
状集光機能付与したホログラムレンズ１８を用いたもの
である。尚、同図には、基準軸（ｙ軸）回りに回転およ
び基準軸（ｙ軸）方向に移動可能なニードルローラーを
検査対象物としたものを例示する。ホログラムレンズ１
８は、第６Ｂ図に示すように、中心部がｙ軸方向の入射
光集光用レンズ部１８ｂをなし、周縁部が散乱光６を受
光素子７に集光するための散乱光集光用レンズ部１８ａ
をなす。入射光集光用レンズ部１８ｂは、傷検査装置Ｅ
におけるシリンドリカルレンズ１７と同等の機能をもち
、レーザ光２を検査対象物４の表面４ａに線状に集光す
る作用をなす。したがって、傷検査装置Ｅに比べて、シ
リンドリカルレンズが不要になる分、光学系が簡略化さ
れる。

［発明の効果］ 本発明によれば、従来の傷検査装置に比べて光学系が簡
略化されるため、簡易でしかも安価な傷検査装置を得る
ことができる。また、本発明においては、入射光学系の
入射光走査機能、入射光学系およびホログラムレンズの
線状集光機能、検査対象物の移動および回転機能が用意
され、これらの機能を適時併用することで検査対象物表
面の全面走査を容易に行なうことができる。さらに、上
記線状集光機能は検査時間の短縮化にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図〜第６Ｂ図は本発明の実施例を示す構造モデル
図、 第７図および第８図は従来の傷検査装置を示す構造モデ
ル図である。 ２：レーザ光　　　　　　　４：検査対象物６：散乱光
　　　　　　　　　４ａ：表面７：受光素子 ８：１１：１８：ホログラムレンズ ８ａ：　ｌｌａ　：　１８ａ　：散乱光集光用レンズ部
８ｂ：透口 １１ｂ：入射光偏向用レンズ部 １８ｂ二人射光集光用レンズ部 ９：１２：検査テーブル 許 願 エヌティエヌ株式会社 江　　　原　　　省　　　吾二 ｇＪＩＡ図 第１８図 第２Ａ図 第２Ｂ図 ｌ８Ａｌｔ 第８８図 第８Ｃ図 第４図 第５Ａｇ Ｆ ３１１５８図 第６Ａ図 第６Ｂ図 第７図 第８図

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）検査対象物表面に入射光を照射するための入射光
   学系と、一部に透口が設けられたホログラムレンズと、
   受光素子とを具え、入射光をホログラムレンズの透口を
   通して検査対象物表面に照射し、検査対象物表面で正反
   射した反射光を入射光学系に戻し、検査対象物表面の傷
   部で乱反射した散乱光をホログラムレンズにより受光素
   子に集光して検出することにより傷の判別を行なうよう
   にした検査対象物表面の傷検査装置。
2. （２）検査対象物表面に入射光を照射するための入射光
   学系と、入射光を検査対象物方向に偏向するための入射
   光偏向用レンズ部および散乱光を集光するための散乱光
   集光用レンズ部が同一ホログラム面上に形成されたホロ
   グラムレンズと、受光素子とを具え、入射光をホログラ
   ムレンズの入射光偏向用レンズ部を通して検査対象物表
   面に照射し、検査対象物表面で正反射した反射光を入射
   光学系に戻し、検査対象物表面の傷部で乱反射した散乱
   光をホログラムレンズの散乱光集光用レンズ部により受
   光素子に集光して検出することにより傷の判別を行なう
   ようにした検査対象物表面の傷検査装置。
3. （３）入射光学系により入射光が左右方向（ｙ軸方向）
   に走査される請求項１または２の検査対象物表面の傷検
   査装置。
4. （４）入射光学系により入射光が検査対象物表面に左右
   方向（ｙ軸方向）の線状に集光される請求項１または２
   の検査対象物表面の傷検査装置。
5. （５）検査対象物表面に入射光を照射するための入射光
   学系と、入射光を検査対象物表面に左右方向（ｙ軸方向
   ）の線状に集光するための入射光集光用レンズ部および
   散乱光を集光するための散乱光集光用レンズ部が同一ホ
   ログラム面上に形成されたホログラムレンズと、受光素
   子とを具え、入射光をホログラムレンズの入射光集光用
   レンズ部を通して検査対象物表面に照射し、検査対象物
   表面で正反射した反射光を入射光学系に戻し、検査対象
   物表面の傷部で乱反射した散乱光をホログラムレンズの
   散乱光集光用レンズ部により受光素子に集光して検出す
   ることにより傷の判別を行なうようにした検査対象物表
   面の傷検査装置。
6. （６）同一平面内で回転（θ軸方向）および前後方向（
   ｘ軸方向）移動可能な検査テーブル上に載置された平面
   体を検査対象物とする請求項１、２、３、４、または５
   の検査対象物表面の傷検査装置。
7. （７）前後方向（ｘ軸方向）移動可能な検査テーブル上
   に載置された平面体を検査対象物とする請求項１、２、
   ３、４または５の検査対象物表面の傷検査装置。
8. （８）同一平面内で回転（θ軸方向）可能な検査テーブ
   ル上に載置された平面体を検査対象物とする請求項１、
   ２、３、４または５の検査対象物表面の傷検査装置。
9. （９）基準軸（ｙ軸）回りに回転させた回転体を検査対
   象物とする請求項１、２、３、４または５の検査対象物
   表面の傷検査装置。
10. （１０）回転体を基準軸（ｙ軸）方向に移動可能にした
    請求項９の検査対象物表面の傷検査装置。