JPH0460547B2 - - Google Patents

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JPH0460547B2
JPH0460547B2 JP12316086A JP12316086A JPH0460547B2 JP H0460547 B2 JPH0460547 B2 JP H0460547B2 JP 12316086 A JP12316086 A JP 12316086A JP 12316086 A JP12316086 A JP 12316086A JP H0460547 B2 JPH0460547 B2 JP H0460547B2
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JP
Japan
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light
transmitting member
planar body
planar
scanning
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JP12316086A
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JPS62280644A (ja
Inventor
Fumihiko Abe
Motohiro Yamane
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/8901Optical details; Scanning details

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 『産業上の利用分野』 本発明はシート状、フイルム状、板状など、各
種面状体の欠陥を光学的に検出するための方法に
関する。
『従来の技術』 合成樹脂シート(フイルムも含む)、金属板、
ガラス板など、これらの面状体を光学的に検査す
る手段として、フライング・スポツト法が広く採
用されている。
このフライング・スポツト法では、レーザ光源
から出射された平行光をレンズ系で絞り、光走査
手段を介してその光ビームを被検体(面状体)の
表面に照射かつ走査し、この際の反射光または透
過光を受光検出系にて検出するとともに、その光
信号を<光→電気>変換して電気的に処理してい
る。
かかる方法によるとき、面状体からの反射光ま
たは透過光は、その面状体の正常部と欠陥部とで
異なり、受光検出系へ入射される光量も異なるの
で、当該受光検出系において受光量の変化を検出
することにより、面状体の欠陥の有無、その欠陥
部位などが判明する。
一般に、フライング・スポツト法の受光手段と
して、光フアイバ受光法、ミラー集光法、拡散板
受光法、コンデンサ・レンズ集光法などが用いら
れているが、これらの受光手段は、システムの合
理性、経済性などを確保する上で改善の余地が残
されており、そのため、第3図に示す新規な方法
が検討されている。
以下、第3図の方法を説明する。
第3図において、光照射系11は、光源12と
集光レンズ13と光走査手段14とを備え、その
光走査手段14は光走査器15を主体にして構成
されている。
透光部材21は、透明体からなり、その長手方
向に沿う一定幅の周面が入光部22となつている
とともに、その長手方向の一端が出光部23とな
つている。
受光検出系31は、受光器(光検出器)32と
検出装置33とからなり、その受光器32が前記
透光部材21の出光部23に接続されている。
41は被検体たる面状体である。
第3図において、面状体41の上位(下位でも
よい)に配置された光照射系11は、その光走査
手段14の光走査器15を介して面状体41の表
面を幅方向に光走査できるようになつており、こ
れと対応して、透光部材21はつぎのように配置
される。
すなわち、面状体41が光照射系11からの走
査光LSを反射させるものであるとき、透光部材2
1は、第3図実線のごとく、反射光LRを受光す
る領域に配置され、面状体41が上記走査光LS
透過させるものであるとき、透光部材21は、第
3図仮想線のごとく、透過光LTを受光する領域
に配置され、かくて、透光部材21の入光部22
は、面状体41の幅方向に沿うようになり、その
入光部22から透光部材21内に上記反射光LR
または透過光LTが入射され、透光部材21の散
乱光が受光検出系31へ入射されるようになる。
第3図において、面状体41が同図の矢印方向
に移動しているとき、光照射系11の光源12か
ら出射され、集光レンズ13により絞られた光ビ
ームは、光走査手段14の光走査器15を介して
面状体41の表面に照射され、その面状体41の
幅方向に走査される。
この際の面状体41が不透明体の場合、走査光
LSが面状体41の表面で反射し、その反射光LR
が透光部材21の入光部22よりその内部に入射
し、逆に面状体41が透明体の場合、走査光LS
面状体41を透過し、その透過光LTが透光部材
21の入光部22よりその内部に入射する。
上記反射光LRあるいは透過光LTが透光部材2
1内に入射されたとき、その光の一部は透光部材
21を透過するが、他の一部は透光部材21内で
散乱し、その散乱光が受光検出系31へ入射され
る。
この際の光走査において、面状体41の正常部
に光走査LSが照射されているとき、その反射光
LRまたは透過光LTが定常状態で透光部材21内
に入射されるので、受光検出系31での受光レベ
ルは変化せず、当該受光検出系31は面状体41
に欠陥がないと認識する。
一方、面状体41の欠陥部に走査光LSが照射さ
れたとき、の欠陥に起因した光の散乱が生じ、正
常部の場合と異なる光が透光部材21内に入射さ
れるので、受光検出系31での受光レベルが変化
し、その受光レベルの変化により、当該受光検出
系31は面状体41に欠陥があると認識する。
かくて、面状体41の欠陥が検出される。
『発明が解決しようとする問題点』 しかし、上述した第3図の方法には、つぎのよ
うな問題点がある。
すなわち、第3図の面状体検査において、第4
図左側のごとく、光照射系11からの光ビームを
角度α+α′の範囲内で光走査し、これを受光器3
2により受光した場合、その受光レベルは、第4
図右側のようになる。
第4図の右側におけるA−B間の傾き(レベル
差)は、受光器32側からみた場合、透光部材2
1の内部散乱、吸収による減衰であり、これは受
光器32から遠ざかるほど小さくなる。
第4図の右側におけるB−C間のレベル差は、
透光部材21の固有屈折率とその外側部(空気)
との屈折率差による全反射が大きく影響してい
る。
一般に、透光部材21における最大伝達角度、
すなわちsinθ(第5図参照)は、次式により求め
られる。
sinθ=√1 22 2 n1:透過物質(透光部材21) n2:空気(n1>n2) したがつて原理的には、入光角度のある部分か
ら急激に受光レベルが増加するはずであるが、前
記内部散乱による入射光の不均一さ、透過物質表
面の荒れ(=鏡面状でない)等に起因した乱反射
による損失から、第4図B−C間のような受光レ
ベルになる。
上記で明らかなように、第4図A−C間の光を
受光検出系31へ入射させた場合には、そのB−
C間での受光レベルの変動が大きくなるので、面
状体41の欠陥を正確に検出することができな
い。
これの対策として、第4図A−B間の光のみを
活用することも考えられるが、この場合は、面状
体41の検査幅が半減してしまう。
もちろん、光走査器15と面状体41との距離
を大きくすることにより、面状体41の全幅検査
が可能となるが、この場合は、ビーム状の走査光
LSが最適スポツト径よりも大きくなつてしまい、
検出感度が低下する。
そのため、光走査器15が回転ミラーの場合
は、f−θレンズにより、光走査器15が振動ミ
ラーの場合は、arc−sin(sin-1)レンズにより、
それぞれ面状体表面までの光路長を補正しなけれ
ばならず、しかも、検査幅が大きい場合は、大型
の上記レンズが要求されるので、検査システムの
経済性が確保できなくる。
本発明は上記の問題点に鑑み、検査幅の大きい
面状体の欠陥が簡易な手段で正確に検出できる方
法を提供しようとするものである。
『問題点を解決するための手段』 本発明は所期の目的を達成するため、光走査手
段を備えた光照射系からのレーザー光により面状
体の表面を光走査して、その走査光を面状体より
反射あるいは透過させるとともに、面状体の欠陥
の有無による上記反射光または透過光の変化を受
光検出系により検知して、面状体の欠陥を検出す
る方法において、上記反射光あるいは透過光の受
光領域と対応させて透光部材の入光部を配置する
とともに、その透光部材の出光部に散乱光の干渉
フイルタを取りつけて当該出光部と上記受光検出
系とを相互に接続しておき、上記光照射系により
面状体の表面を光走査した際の反射光または透過
光を透光部材内に入射させ、その透光部材内の所
定散乱光のみを干渉フイルタより受光検出系へ入
射させることを特徴とする。
『作用』 本発明方法の場合、上述のごとく面状体からの
反射光または透過光が、透光部材内に入射され、
この際の散乱光のうち、所定入射角度の散乱光の
みが干渉フイルタを透過して受光検出系へ入射さ
れる。
上記反射光または透過光は、面状体の欠陥の有
無により変化するから、透光部材、干渉フイルタ
を経た光を受光検出系で検知することにより、面
状体の欠陥とその欠陥部位などが検出できる。
しかも、干渉フイルタを透過した光には受光レ
ベル差が生ぜず、透光部材から受光検出系へ入射
される光信号(散乱光)が安定するので、正確に
面状体の欠陥が検出できる。
もちろん上記干渉フイルタ透過後の散乱光は、
これを光学的、電気的に補正する必要がなく、透
光部材も透明な部材であればよいから、面状体か
らの反射光あるいは透過光を受けてこれを受光検
出系へ伝送する手段が簡易となり、システムの経
済性、合理性が確保できる。
『実施例』 以下、本発明に係る面状体の欠陥検出方法を、
図示の実施例に基づき説明する。
第1図に示す本発明方法は、基本的には前記第
3図の方法と同じである。
したがつて、第1図における各部の構成は、そ
の具体性、第3図との相違点などを主体にして説
明する。
第1図において、光照射系11の光源12は、
気体レーザ、固体レーザなどのレーザダイオード
(LD)あるいは発光ダイオード(LED)からな
り、その光走査手段14は、回転ミラー(ポリゴ
ンミラー)あるいは振動ミラーなどの光走査器1
5を主体にして構成されている。
透光部材21は、透明なガラスロツド(例えば
石英系)、あるいは透明なプラスチツクロツド
(例えばアクリル系、スチレン系、シリコーン系)
等からなる。
かかる透光部材21の断面形状としては、円
形、四角形、入光部22をフラツト面にした切り
欠き円形などが採用できる。
受光検出系31は、フオトダイオード(PD)、
またはアパランシエフオトダイオード(APD)
などの受光器(光検出器)32と、電気的、電子
的な信号処理回路、記録計などを備えた検出装置
33とからなり、その受光器32が前記透光部材
21の出光部23に接続されているが、当該受光
検出系31の受光器32と前記透光部材21にお
ける出光部23との間には、例えばAuからなる
金属製の干渉フイルタ24、すなわち干渉現象を
利用した透過光のバンドパスフイルタが介在され
ている。
かかる干渉フイルタ24は、透光部材21によ
る前反射光をカツトする機能を有する。
上記干渉フイルタ24は、周知の次式により通
過波長をあらわすことができる。
2t・cosθ=mλ t:フイルタ金属の厚さ λ:透過波長 m:整数 θ:フイルタの法線に対する入射光の傾き ここで、レーザ光を用いると仮定した場合、λ
は固定であり、レーザ光のみ透過させる干渉フイ
ルタ24を使用すると、tも決定される。
すなわち、θ=0゜(干渉フイルタに対して垂直)
な光以外は、同じλであつても通過しない。
したがつて、第2図のごとく、透光部材21の
内部を全反射して受光器32へ入射しようとする
光線は、当然θ≠0゜であるのでカツトされ、その
入射光の散乱光で干渉フイルタ24に対して垂直
な光のみが受光器32へ入射される。
その結果、前述した第4図B−C間のごとき受
光レベルの差がなくなる。
面状体41としては、合成樹脂シート、合成樹
脂フイルム、金属板、ガラス板など、透明、不透
明のものがあげられる。
以下、本発明方法による面状体41の欠陥検出
例について説明する。
第1図において、面状体41が同図の矢印方向
に移動しているとき、前述したと同様、光照射系
11の光源12から出射され、集光レンズ13に
より絞られた光ビームは、光走査手段14の光走
査器15を介して面状体41の表面に照射される
とともに、その面状体41の幅方向に走査され、
この際の面状体41が不透明体の場合、走査光LS
が面状体41の表面で反射し、逆に面状体41が
透明体の場合、走査光LSが面状体41を透過し、
その反射光LRまたは透過光LTが透光部材21の
入光部22よりその内部に入射する。
上記反射光LRあるいは透過光LTが透光部材2
1内に入射されたとき、その光の一部は透光部材
21を透過するが、他の一部は透光部材21内で
散乱し、その散乱光のうち、θ=0゜のものが干渉
フイルタ24を透過して受光検出系31へ入射さ
れる。
受光検出系31では、受光器32、検出装置3
3などを介してこの際の受光レベルを検出かつ演
算処理し、その受光レベルに基づいて面状体41
の欠陥の有無を検出する。
すなわち上記光走査において、面状体41の正
常部に走査光LSが照射されているとき、その反射
光LRまたは透過光LTが定常状態で透光部材21
内に入射されるので、受光検出系31での受光レ
ベルに変化がなく、受光検出系31は面状体41
に欠陥がないと認識するが、面状体41に傷、異
物混入、汚染などの欠陥部があり、これに走査光
LSが照射されると、その欠陥に起因した光の散乱
が生じ、正常部の場合と異なる光が透光部材21
内に入射されるので、受光検出系31での受光レ
ベルが変化し、その受光レベルの変化により、当
該受光検出系31は面状体41に欠陥があると認
識する。
より具体的には、受光検出系31は、上記欠陥
に基づく光信号を受光器32により光電変換し、
その信号を検出装置33により演算処理して、面
状体41の欠陥を認識するとともに、その欠陥を
報知したり、欠陥部位を記録する。
かくて、面状体41の欠陥が検出される。
『発明の効果』 以上説明した通り、本発明に係る面状体の欠陥
検出方法によれば、受光検出系の光学的、電気的
な補正手段を要せずとも、広幅である面状体の欠
陥が簡易な手段で正確に検出でき、かくて、この
種の検査が経済的かつ合理的に行なえる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の一実施例を略示した説明
図、第2図は本発明方法における透光部材への光
入射状態を例示した説明図、第3図は本発明の先
行技術たる方法を示した説明図、第4図は第3図
の方法における受光レベルを示した説明図、第5
図は第3図の方法における透光部材の最大伝達角
度を示した説明図である。 11……光照射系、12……光照射系の光源、
13……光照射系の集光レンズ、14……光照射
系の光走査手段、15……光走査手段の光走査
器、21……透光部材、22……透光部材の入光
部、23……透光部材の出光部、24……干渉フ
イルタ、31……受光検出系、32……受光検出
系の受光器、33……受光検出系の検出装置、4
1……面状体、LS……走査光、LR……反射光、
LT……透過光。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 光走査手段を備えた光照射系からのレーザー
    光により面状体の表面を光走査して、その走査光
    を面状体より反射あるいは透過させるとともに、
    面状体の欠陥の有無による上記反射光または透過
    光の変化を受光検出系により検知して、面状体の
    欠陥を検出する方法において、上記反射光または
    透過光の受光領域と対応させて透光部材の入光部
    を配置するとともに、その透光部材の出光部に散
    乱光の干渉フイルタを取りつけて当該出光部と上
    記受光検出系とを相互に接続しておき、上記光照
    射系により面状体の表面を光走査した際の反射光
    または透過光を透光部材内に入射させ、その透光
    部材内の所定散乱光のみを干渉フイルタより受光
    検出系へ入射させることを特徴とする面状体の欠
    陥検出方法。
JP12316086A 1986-05-28 1986-05-28 面状体の欠陥検出方法 Granted JPS62280644A (ja)

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