JPH05312729A - 半透明体または透明体の表面の微細欠陥及び汚れの有無を測定する装置及び方法 - Google Patents

半透明体または透明体の表面の微細欠陥及び汚れの有無を測定する装置及び方法

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JPH05312729A
JPH05312729A JP14101092A JP14101092A JPH05312729A JP H05312729 A JPH05312729 A JP H05312729A JP 14101092 A JP14101092 A JP 14101092A JP 14101092 A JP14101092 A JP 14101092A JP H05312729 A JPH05312729 A JP H05312729A
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JP
Japan
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light
light receiving
sensor head
reflected
light projecting
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Application number
JP14101092A
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English (en)
Inventor
Zentaro Ito
善太郎 伊藤
Yukihito Sasaki
之仁 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半透明体または透明体の表面の微細欠陥また
は汚れの検査において、対象物の裏面からの反射による
誤差をなくす。 【構成】 半透明体または透明体の表面の微細欠陥及び
汚れの有無を測定する検査装置において、検査すべき対
象物の法線に傾いた角度で投光する投光部と、投光部か
ら対象物に入射して反射した光を受光する受光部と、投
光部と受光部を保持してX−Y軸方向に移動可能な手段
とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半透明または透明体の
表面の微細欠陥および汚れの有無を判定する検査装置お
よび方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図4a、図4bおよび図5は従来の差動
原理を利用した光ファイバセンサヘッドの形状の側面図
と平面図および使用態様を示す側面図であり、図6およ
び図7は使用状態を示す側面図であり、図8は、光ファ
イバセンサヘッドを駆動させる装置を示す斜視図であ
る。
【0003】図4a、図4bに示すように、従来の光フ
ァイバセンサヘッド(以下単にセンサヘッドという)1
は、例えば、周囲に配置された複数の光ファイバから成
る投光部2と、投光部2の中心に配置された複数の光フ
ァイバから成る受光部3とにより一体に構成されてい
る。このように構成されたセンサヘッド1は、図5に示
すように、検査すべき対象物4の表面5に対して垂直に
配置され、投光光源として高輝度赤色LEDが用いら
れ、この光源からの光をセンサヘッドの周囲の投光部2
を通して対象物4の表面5に照射してスポット光を当
て、表面からの反射光をセンサヘッドの中心の受光部3
を通して検出して、その反射光の強度から表面の微細欠
陥や汚れを検出するものであった。なお、図中、符号6
は対象物5の裏面を示す。
【0004】また、図8は、対象物の表面全体の微細欠
陥、汚れを検査するため、対象物に対してセンサヘッド
を走査する従来例の装置を示すものである。装置は、セ
ンサヘッド1を対象物に対して垂直に保持してX軸方向
に往復動するX軸走査アーム9と、このX軸走査アーム
9を保持してY軸方向に往復動するY軸走査アーム10
とから成る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このようなセンサヘッ
ドの使い方による対象物の表面の微細欠陥、汚れの有無
を判定する場合、照射したスポット光が対象物の表面を
透過しない場合、即ち対象物が不透明体の場合、図6に
示すように、表面以外の反射光がないため、検出エリア
以外からの光を受光部3で取り込むこともなく、不透明
体の表面の微細欠陥、汚れの有無を判定する場合は有効
な手段である。
【0006】しかしながら、対象物が半透明体または透
明体の場合、上記方法を用いると、図7に示すように、
照射したスポット光の一部は対象物を透過するため従来
のセンサヘッドの投光光源では受光部で取り込む光の強
度が不足したり、スポット光の一部には対象物裏面で反
射して再び受光部に到達するものもあるため受けた光の
強弱の変化に裏面の状態の影響が現れてしまう。さら
に、照射光量に関しては、投光部と受光部が同一ヘッド
に一体となっているため投光ファイバの断面積の広さの
限界から照射光量を上げることが制限されている。半透
明体または透明体の表面の微細欠陥、汚れの有無を判定
する場合、これらの原因によるS/N比の悪化からの検
出分解能の低下は無視できない。
【0007】したがって、本発明の目的は、前述の欠点
を解消して、対象物の裏面からの反射光をセンサヘッド
の受光部に入射させないように構成した検査装置および
検査方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明は、検査すべき対象物の法線に傾いた角度
で投光する投光部と、投光部から対象物に入射して反射
した光を受光する受光部と、投光部と受光部を保持して
X−Y軸方向に移動可能な手段とを有することを特徴と
する半透明体または透明体の表面の微細欠陥及び汚れの
有無を測定する検査装置を採用するものである。
【0009】また、本発明は、検査すべき対象物の法線
に傾いた角度で投光し、投光部から対象物に入射して反
射した光を受光し、受光した光の強弱の変化を検出する
ことを特徴とする半透明体または透明体の表面の微細欠
陥及び汚れの有無を測定する検査方法を採用するもので
ある。
【0010】
【実施例】次に、図面を参照して本発明の好ましい実施
例を説明する。図1は本発明の測定装置のセンサヘッド
の配置を示す概略側面図である。投光部7は対象物の表
面に垂直ではなく或る角度で配置されており、一方、受
光部8は、投光部7から対象物に照射されて反射した光
を受光できるような或る角度で対象物の表面に対して配
置されている。即ち、対象物の表面の反射点の垂直線に
対して同一角度をなす反対側にそれぞれ配置されてい
る。
【0011】このようにセンサヘッドの投光部7と受光
部8を配置すると、投光部と受光部は分離できるため投
光部の光ファイバの断面積を増やせかつスポット性を良
くでき従来より光の強度を上げることができるので、受
光部での光の強度不足を防ぐことができる。また、投光
部7とセンサヘッドの受光部8を傾けることで、対象物
の表面を透過する光の割合を減少できかつ透過して裏面
で反射する光があっても、図2に示すように、この光は
ほとんど受光部には入射しないので対象物の裏面の影響
を抑えられる。図2において、入射角をθ1 、屈折角を
θ2 、対象物の厚さをtとすると、表面反射光と裏面か
らの反射光との受光面での距離lはl=2t・tanθ
2 cosθ1 で得られる。対象物の屈折率をnとすれ
ば、sinθ2 =sinθ1 /nであるから、θ1 が大
きくなれば、tanθ2 も大きくなる。即ち、θ1 を大
きくすれば、lが大きくなるので、裏面からの反射光も
受光部に入光しなくなる。以上のことから問題となって
いたS/N比の悪化からの検出分解能の低下を抑えられ
る。
【0012】図3は、対象物の表面全体の微細欠陥、汚
れを検査するため、対象物に対してセンサヘッドを走査
する本発明の検査装置を示すものである。この検査装置
は、前述のように投光部から照射された光が対象物の表
面から反射して受光部に入射するが対象物の裏面からの
反射光が受光部に入射しないように、センサヘッド1の
投光部7と受光部8を対象物の表面に対して或る角度で
保持してX軸方向に往復動するX軸走査アーム9と、こ
のX軸走査アーム9を保持してY軸方向に往復動するY
軸走査アーム10とから成る。
【0013】次に、本発明の検査装置と従来例の検査装
置の実験結果について説明する。用いた検査装置は、本
発明については図3に示すように別個の投光部7と受光
部8をそれぞれX軸走査アームに取付けたものであり、
従来例については図8で示すように投光部と受光部が一
体のセンサヘッド1をX軸走査アームに取付けたもので
ある。可能な範囲内で同一条件で検査するため、いずれ
の装置でもセンサヘッド走査速度を300mm/分、セ
ンサヘッドの受光部と対象物の表面の検出エリアとの距
離を1.5mmに設定した。投光量については、従来例
の装置では、既存のセンサのスポット光を規定値とおり
に設定し、本発明の装置では、S/N比が最も良くなる
程度に調整した。以上の条件で、透明体の表面に長さと
幅寸法既知の欠陥のある種々の対象物上でセンサヘッド
を走査させ、センサ信号出力をデジタルストレージオシ
ロスコープで計測した。このとき、センサ信号出力のS
/N比が5倍以下となる限界時点に対象としていた欠陥
の幅寸法をそれぞれの検出系による分解能とした。この
結果、従来装置では、検出分解能は10μmであった
が、本発明の装置では、検出分解能は2.5μmであっ
た。これから本発明の装置は従来装置より1/4の幅寸
法の表面欠陥も検出できることがわかる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は従来例よ
り4倍の分解能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の検査装置のセンサヘッドの投
光部と受光部の対象物に対する配置を示す側面図であ
る。
【図2】図2は、本発明の検査装置の検査動作を説明す
るための側面図である。
【図3】図3は、本発明の検査装置全体を示す斜視図で
ある。
【図4】図4aは、従来例の検査装置のセンサヘッドの
側面図であり、図4bは、その平面図である。
【図5】図5は、従来例の検査装置の使用態様を説明す
るための側面図である。
【図6】図6は、従来例の検査装置の検査動作を説明す
るための側面図である。
【図7】図7は、従来例の検査装置の検査動作を説明す
るための側面図である。
【図8】図8は、従来例の検査装置全体を示す斜視図で
ある。
【符号の説明】
1 センサヘッド 2 投光部 3 受光部 4 対象物 5 対象物表面 6 対象物裏面 7 投光部 8 受光部 9 X軸走査アーム 10 Y軸走査アーム
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年2月18日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来の技術】図4、図5および図6は従来の差動原理
を利用した光ファイバセンサヘッドの形状の側面図と平
面図および使用態様を示す側面図であり図7および図8
は使用状態を示す側面図であり、図9は、光ファイバセ
ンサヘッドを駆動させる装置を示す斜視図である。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】図4、図5に示すように、従来の光ファイ
バセンサヘッド(以下単にセンサヘッドという)1は、
例えば、周囲に配置された複数の光ファイバから成る投
光部2と、投光部2の中心に配置された複数の光ファイ
バから成る受光部3とにより一体に構成されている。こ
のように構成されたセンサヘッド1は、図6に示すよう
に、検査すべき対象物4の表面5に対して垂直に配置さ
れ、投光光源として高輝度赤色LEDが用いられ、この
光源からの光をセンサヘッドの周囲の投光部2を通して
対象物4の表面5に照射してスポット光を当て、表面か
らの反射光をセンサヘッドの中心の受光部3を通して検
出して、その反射光の強度から表面の微細欠陥や汚れを
検出するのものであった。なお、図中、符号6は対象物
4の裏面を示す。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】また、図9は、対象物の表面全体の微細欠
陥、汚れを検査するため、対象物に対してセンサヘッド
を走査する従来例の装置を示すものである。装置は、セ
ンサヘッド1を対象物に対して垂直に保持してX軸方向
に往復動するX軸走査アーム9と、このX軸走査アーム
9を保持してY軸方向に往復動するY軸走査アーム10
とから成る。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このようなセンサヘッ
ドの使い型による対象物の表面の微細欠陥、汚れの有無
を判定する場合、照射したスポット光が対象物の表面を
透過しない場合、即ち対象物が不透明体の場合、図7に
示すように、表面以外の反射光がないため、検出エリア
以外からの光を受光部3で取り込むこともなく、不透明
体の表面の微細欠陥、汚れの有無を判定する場合は有効
な手段である。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】しかしながら、対象物が半透明体または透
明体の場合、上記方法を用いると、図8に示すように、
照射したスポット光の一部は対象物を透過するため従来
のセンサヘッドの投光光源では受光部で取り組む光の強
度が不足したり、スポット光の一部には対象物裏面で反
射して再び受光部に到達するものもあるため受けた光の
強弱の変化に裏面の状態の影響が現れてしまう。さら
に、照射光量に関しては、投光部と受光部が同一ヘッド
に一体となっているため投光ファイバの断面積の広さの
限界から照射光量を上げることが制限されている。半透
明体または透明体の表面の微細欠陥、汚れの有無を判定
する場合、これらの原因によるS/N比の悪化からの検
出分解能の低下は無視できない。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の検査装置のセンサヘッドの投
光部と受光部の対象物に対する配置を示す側面図であ
る。
【図2】図2は、本発明の検査装置の検査動作を説明す
るための側面図である。
【図3】図3は、本発明の検査装置全体を示す斜視図で
ある。
【図4】図4は、従来例の検査装置のセンサヘッドの側
面図である。
【図5】図5は、図4の平面図である。
【図6】図6は、従来例の検査装置の使用態様を説明す
るための側面図である。
【図7】図7は、従来例の検査装置の検査動作を説明す
るための側面図である。
【図8】図8は、従来例の検査装置の検査動作を説明す
るための側面図である。
【図9】図9は、従来例の検査装置全体を示す斜視図で
ある。
【手続補正7】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検査すべき対象物の法線に傾いた角度で
    投光する投光部と、投光部から対象物に入射して反射し
    た光を受光する受光部と、投光部と受光部を保持してX
    −Y軸方向に移動可能な手段とを有することを特徴とす
    る半透明体または透明体の表面の微細欠陥及び汚れの有
    無を測定する検査装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の検査装置において、前記
    手段は、投光部および受光部を支持するX軸走査アーム
    と、該アームを支持するY軸走査アームとから成ること
    を特徴とする検査装置。
  3. 【請求項3】 検査すべき対象物の法線に傾いた角度で
    投光し、投光部から対象物に入射して反射した光を受光
    し、受光した光の強弱の変化を検出することを特徴とす
    る半透明体または透明体の表面の微細欠陥及び汚れの有
    無を測定する検査方法。
JP14101092A 1992-05-06 1992-05-06 半透明体または透明体の表面の微細欠陥及び汚れの有無を測定する装置及び方法 Pending JPH05312729A (ja)

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