JPH0854344A - レーザ走査欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、板状被検査物表面の全ての欠陥を
検出することができ、且つ安価なレーザ走査欠陥検出装
置を提供することを目的とする。 【構成】 本発明のレーザ走査欠陥検出装置は、回転反
射部材で反射したレーザ光線を被検査物表面の中央部よ
り一方側の位置から被検査物表面の他端より他方側の位
置に順次反射することにより被検査物表面に前記レーザ
光線を走査する第１のレーザ光線反射系（２２，２３）
と、回転反射部材で反射したレーザ光線を被検査物表面
の中央部より他方側の位置から被検査物表面の一方端よ
り一方側の位置に順次反射することにより被検査物表面
に前記レーザ光線を走査する第２のレーザ光線反射系
（２１）と、を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ走査により被検
査物の表面検査を行なうレーザ走査欠陥検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】板状被検査物の表面検査においては、レ
ーザ光線を板状の被検査物に照射し、この照射されたレ
ーザ光線の反射光から被検査物表面の欠陥の検出を行な
うレーザ走査欠陥検出装置が用いられている。

【０００３】図３（ａ）に、従来のレーザ走査欠陥検出
装置の検出器の構成を示す。同図に示すように、レーザ
管１から照射されたレーザ光線２の光路上には、略８角
形状の回転ミラー３が、ミラー軸４によって回転可能に
支持されている。

【０００４】この回転ミラー３で反射されたレーザ光線
２の光路上には、板状被検査物５が載置されており、こ
の板状被検査物５で反射されたレーザ光線２の光路上に
は、反射レーザ光線６を集光する集光レンズ７が設けら
れている。

【０００５】そして、集光レンズ７で集光された反射レ
ーザ光線６の光路上には、集光レンズ７で集光されたレ
ーザ光線を受光して、電気信号である光電変換信号に変
換する光電変換器８が設けられている。

【０００６】図４に、光電変換器８より検出された光電
変換信号を処理するレーザ走査欠陥検出装置の処理装置
の機能ブロック図を示し、図３（ｂ）〜（ｇ）に各機能
ブロックの入出力信号波形を示す。

【０００７】ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）１１は、光電
変換器８から入力される光電変換信号のフィルタリング
を行ない高周波のみのハイパスフィルタ通過信号を出力
するものである。

【０００８】弁別器１２は、ＨＰＦ１１から入力される
ハイパスフィルタ通過信号を負極性側で２値化弁別して
弁別信号を出力するものである。板幅検出器１３は、板
状被検査物５の板幅を検出して板幅信号を出力するもの
である。

【０００９】ブランキング信号発生器１４は、板幅検出
器１３から入力される板幅信号からハイパスフィルタ通
過信号の立ち上がり、立ち下がり部分の影響を受けない
ように走査範囲を限定するブランキング信号を出力する
ものである。

【００１０】ＡＮＤ（アンド）回路１５は、弁別器１２
から入力される弁別信号とブランキング信号発生器１４
から入力されるブランキング信号の論理和をとり、板状
被検査物表面の欠陥位置を示す検出信号を出力するもの
である。

【００１１】今、図３（ａ）に示すように、板状被検査
物５表面の左端にＡ，右端にＣ及び中央部にＢの同形、
同サイズの欠陥がある場合について説明する。レーザ管
１から照射されたレーザ光線２は、回転ミラー３で反射
して板状被検査物５に照射される。この際、回転ミラー
３を矢印の方向に回転させることによって、レーザ光線
２が、板状被検査物５の左端から右端に１方向に走査さ
れる。

【００１２】板状被検査物５に照射されたレーザ光線２
は、板状被検査物５にて反射された後に集光レンズ７に
よって集光される。集光レンズ７で集光されたレーザ光
線は、光電変換器８において受光される。

【００１３】光電変換器８は、受光したレーザ光線を、
図３（ｂ）に示すような波形の光電変換信号に変換し
て、ＨＰＦ１１に出力する。ＨＰＦ１１は、光電変換器
８から入力される光電変換信号のフィルタリングを行な
い、図３（ｂ）に示す微分信号状のハイパスフィルタ通
過信号として出力する。

【００１４】弁別器１２は、ＨＰＦ１１から入力される
ハイパスフィルタ通過信号を負極性側で２値化弁別し
て、図３（ｃ）に示す弁別信号として出力する。一方、
板幅検出器１３は、板状被検査物５の板幅を検出して、
図３（ｅ）に示す板幅信号として出力する。

【００１５】ブランキング信号発生器１４は、板幅検出
器１３から入力される板幅信号からハイパスフィルタ通
過信号の立ち上がり、立ち下がり部分の信号の影響を受
けないように走査範囲を限定する、図３（ｆ）に示すブ
ランキング信号を出力する。

【００１６】ＡＮＤ回路１５は、弁別器１２から入力さ
れる弁別信号とブランキング信号発生器１４から入力さ
れるブランキング信号の論理和をとり、板状被検査物５
表面の欠陥位置を示す図３（ｇ）に示すような検出信号
を出力する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、板状被
検査物５に対して１方向にレーザを走査して欠陥を検出
する装置では、図３（ｇ）の検出信号に示すように、板
状被検査物５表面の欠陥Ｂ，Ｃを検出することができて
も、ハイパスフィルタ通過信号の立ち上がりに近い板状
被検査物５表面の欠陥Ａを検出することができない。

【００１８】このようなことから、従来、図３（ａ）及
び図４に示すようなレーザ走査検出装置の検出器及び処
理装置を２台用いて、板状被検査物５の中央部から異な
る端にレーザ光線を走査することによって、板状被検査
物５表面の欠陥Ａ〜Ｃを検出する方法も考えられてい
る。

【００１９】しかしながら、このような後者の方法を採
用すると、レーザ走査欠陥検出装置の検出器及び処理装
置が２台必要であることから、レーザ走査欠陥検出装置
全体のコストが大幅に上昇してしまうという難点があっ
た。

【００２０】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、板状被検査物表面の全ての欠陥を検出すること
ができ、且つ安価なレーザ走査欠陥検出装置を提供する
ことを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】従って、本発明は、上記
目的を達成するために、まず、請求項１によれば、レー
ザ光線を回転反射部材で反射させることにより被検査物
表面に前記レーザ光線の走査を行ない、この被検査物に
て反射される前記レーザ光線を光電変換信号に変換し、
この光電変換信号から被検査物表面の欠陥を示す検出信
号を検出するレーザ走査欠陥検出装置において、前記回
転反射部材で反射した前記レーザ光線を前記被検査物表
面の中央部より一方側の位置から前記被検査物表面の他
端より他方側の位置に順次反射することにより前記被検
査物表面に前記レーザ光線を走査する第１のレーザ光線
反射系と、前記回転反射部材で反射した前記レーザ光線
を前記被検査物表面の中央部より他方側の位置から前記
被検査物表面の一方端より一方側の位置に順次反射する
ことにより前記被検査物表面に前記レーザ光線を走査す
る第２のレーザ光線反射系と、を備えたことを特徴とす
る。

【００２２】また、請求項２にかかる発明によれば、レ
ーザ光線を回転反射部材で反射させることにより被検査
物表面に前記レーザ光線の走査を行ない、この被検査物
にて反射される前記レーザ光線を光電変換信号に変換
し、この光電変換信号から被検査物表面の欠陥を示す検
出信号を検出するレーザ走査欠陥検出装置において、前
記回転反射部材で反射した前記レーザ光線を前記被検査
物表面の中央部位置から前記被検査物表面の他端より他
方側の位置に順次反射することにより前記被検査物表面
に対して前記レーザ光線を平行に走査する第１のレーザ
光線反射系と、前記回転反射部材で反射した前記レーザ
光線を前記被検査物表面の中央部位置から前記被検査物
表面の一方端より一方側の位置に順次反射することによ
り前記被検査物表面に対して前記レーザ光線を平行に走
査する第２のレーザ光線反射系と、前記第１のレーザ光
線反射系から平行に走査される前記レーザ光線を前記被
検査物表面に対して一方側方向に平行移動させる第１の
レーザ光線平行移動系と、前記第２のレーザ光線反射系
から平行に走査される前記レーザ光線を前記被検査物表
面に対して他方側方向に平行移動させる第２のレーザ光
線平行移動系と、を備えたことを特徴とする。

【００２３】

【作用】請求項１に係る発明のレーザ走査欠陥検出装置
によれば、第１のレーザ光線反射系により、レーザ光線
を板状被検査物表面の中央部より一方側の位置から板状
被検査物表面の他端より他方側の位置に順次反射するこ
とにより板状被検査物表面にレーザ光線を走査し、第２
のレーザ光線反射系により、レーザ光線を板状被検査物
表面の中央部より他方側の位置から板状被検査物表面の
一端より一方側の位置に順次反射することにより板状被
検査物表面にレーザ光線を走査するので、板状被検査物
表面すべての欠陥を検出することができる。

【００２４】また、請求項２に係る発明のレーザ走査欠
陥検出装置によれば、板状被検査物に対して平行にレー
ザ光線を走査する場合にも、第１及び第２のレーザ光線
平行移動系により、レーザ走査光線が中央部で重なるよ
うに平行移動させるので、板状被検査物表面すべての欠
陥を検出することができる。

【００２５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例に係る
レーザ走査欠陥検出装置について説明する。 ＜第１の実施例＞図１（ａ）に、本発明の第１の実施例
に係るレーザ走査欠陥検出装置の検出器の構成を示す。
なお、図３と同一部分には同一符号を付して説明する。

【００２６】同図に示すように、レーザ管１から照射さ
れたレーザ光線２の光路上には、略８角形状の回転ミラ
ー３が、ミラー軸４によって回転可能に支持されてい
る。この回転ミラー３で反射されたレーザ光線２の光路
上には、複数のミラー２１〜２３が配置されている。

【００２７】具体的には、ミラー２１は、回転ミラー３
で反射したレーザ光線のうち、（Ｌ１）→（Ｌ２）の走
査範囲におけるレーザ光線を反射させて、板状被検査物
５の中央部より左側の位置から板状被検査物５の右端よ
り右側にレーザ光線を走査することができるような位置
に設けられている。

【００２８】ミラー２２は、回転ミラー３で反射したレ
ーザ光線のうち、（Ｌ２）→（Ｌ３）の走査範囲におけ
るレーザ光線を、ミラー２３に照射することができるよ
うな位置に設けられている。

【００２９】ミラー２３は、ミラー２２より照射された
（Ｌ２）→（Ｌ３）の走査範囲におけるレーザ光線を反
射して、板状被検査物５の中央部より右側の位置から板
状被検査物５の左端より左側にレーザ光線を走査するこ
とができるような位置に設けられる。

【００３０】この板状被検査物５に照射され、反射した
反射レーザ光線６の光路上には、反射レーザ光線６を集
光する集光レンズ７が設けられている。そして、集光レ
ンズ７で集光された反射レーザ光線６の光路上には、集
光レンズ７で集光されたレーザ光線を受光して、電気信
号である光電変換信号に変換する光電変換器８が設けら
れている。

【００３１】光電変換器８で検出された光電変換信号を
処理するレーザ走査欠陥検出装置の処理装置の構成及び
機能は、上述の場合と同様である。次に、上記のように
構成したレーザ走査欠陥検出装置の動作について説明す
る。

【００３２】図１（ｂ）〜（ｇ）に本発明の第１の実施
例に係るレーザ走査欠陥検出装置の検出器を用いたとき
の各機能ブロックの入出力信号波形を示す。今、板状被
検査物５表面の左端にＡ，右端にＣ及び中央部にＢの同
形、同サイズの欠陥があり、この欠陥Ａ，Ｂ，Ｃを検出
するものとする。

【００３３】レーザ管１から照射されたレーザ光線２
は、ミラー軸４を中心に回転している回転ミラー３で反
射して、（Ｌ１）→（Ｌ２）→（Ｌ３）の順に１方向に
走査される。

【００３４】（Ｌ１）→（Ｌ２）の走査範囲におけるレ
ーザ光線は、ミラー２１で反射して、板状被検査物５の
中央部より左側から右端より右側に１方向に走査され
る。（Ｌ２）→（Ｌ３）の走査範囲におけるレーザ光線
は、ミラー２２で反射して、ミラー２３に照射される。

【００３５】ミラー２２より照射された（Ｌ２）→（Ｌ
３）の走査範囲におけるレーザ光線は、ミラー２３で反
射して、板状被検査物５の中央部より右側から左端より
左側に１方向に走査される。

【００３６】板状被検査物５に照射されたレーザ光線２
は、板状被検査物５にて反射された後に集光レンズ７に
よって集光される。集光レンズ７で集光されたレーザ光
線は、光電変換器８において受光される。

【００３７】光電変換器８は、受光したレーザ光線を、
図１（ｂ）に示すような波形の光電変換信号に変換す
る。図１（ｂ）に示す光電変換信号の２つの立ち上がり
部は、ミラー２１及びミラー２３より、それぞれ板状被
検査物５の中央部より左側又は右側に照射されたレーザ
光線の光電変換信号を示している。

【００３８】また、光電変換信号の２つの立ち下がり部
は、ミラー２１及びミラー２３より、板状被検査物５の
右端部又は左端部に照射されたレーザ光線の光電変換信
号を示している。

【００３９】この光電変換信号は、図４のＨＰＦ１１に
よってフィルタリングが行われた後に、図１（ｂ）に示
す微分信号状のハイパスフィルタ通過信号として出力さ
れる。

【００４０】同図に示すように、ハイパスフィルタ通過
信号の立ち上がり部の影響を受ける部分より、レーザ光
線走査の中央部での重なりを十分大きくとれば、板状被
検査物５表面全ての欠陥Ａ〜Ｃが全て検出されることが
わかる。

【００４１】上記ハイパスフィルタ通過信号は、弁別器
１２に入力される。弁別器１２は、ＨＰＦ１１から入力
されるハイパスフィルタ通過信号を負極性側で２値化弁
別して、図１（ｃ）に示す弁別信号として出力する。

【００４２】一方、板幅検出器１３は、板状被検査物５
の板幅を検出して、図３（ｅ）に示す板幅信号として出
力する。ブランキング信号発生器１４は、板幅検出器１
３から入力される板幅信号からハイパスフィルタ通過信
号の立ち上がり、立ち下がり部分の信号の影響を受けな
いように走査範囲を限定する、図１（ｆ）に示すブラン
キング信号を出力する。

【００４３】ＡＮＤ回路１５は、弁別器１２から入力さ
れる弁別信号とブランキング信号発生器１４から入力さ
れるブランキング信号のＡＮＤをとり、板状被検査物５
表面の欠陥位置を示す図１（ｇ）に示す検出信号を出力
する。

【００４４】従って、図３（ｇ）の検出信号に示すよう
に、ハイパスフィルタの立ち上がり部の影響を受ける部
分より、レーザ光線走査の中央部での重なりを十分大き
くとることにより、板状被検査物５表面の全ての欠陥Ａ
〜Ｃを検出することができる。

【００４５】また、レーザ光線走査欠陥検出装置の検出
器を２台用いる必要がないので大幅にコストを低減する
ことができる。 ＜第２の実施例＞次に、本発明の第２の実施例に係るレ
ーザ走査欠陥検出装置の検出器について説明する。

【００４６】上述の第１の実施例のレーザ走査欠陥検出
装置の検出器で、ミラー２１〜２３で反射されたレーザ
光線を板状被検査物５に対して平行に走査する場合、板
状被検査物５の表面上で２つのレーザ走査光の走査の重
なりがなく未検査エリアを生じ、その結果、板状被検査
物５表面全ての欠陥を検出することができなくなる。

【００４７】すなわち、本発明の第２の実施例に係るレ
ーザ走査欠陥検出装置の検出器は、上記問題を解決する
ためのものである。図２に、本発明の第２の実施例に係
るレーザ走査欠陥検出装置の検出器の構成を示す。な
お、図１と同一部分には同一符号を付して説明する。

【００４８】すなわち、本発明の第２の実施例に係るレ
ーザ走査欠陥検出装置の検出器に於いては、同図に示す
ように、レーザ管１から照射されたレーザ光線２の光路
上には、略８角形状の回転ミラー３が、ミラー軸４によ
って回転可能に支持されており、この回転ミラー３で反
射されたレーザ光線２の光路上には、回転ミラー３で反
射した（Ｌ１）→（Ｌ２）→（Ｌ３）の走査範囲に於け
るレーザ光線を、平行レーザ走査光とするレンズ２４が
設けられている。

【００４９】このレンズ２４によって平行レーザ走査光
とされたレーザ走査光のうち、（Ｌ１）→（Ｌ３）の走
査範囲に於ける平行レーザ走査光の光路上には、複数の
ミラー２１，２２が配置されている。

【００５０】具体的には、ミラー２１は、（Ｌ１）→
（Ｌ２）の走査範囲における平行レーザ光線を、板ガラ
ス２５に照射することができる位置に設けられている。
ミラー２２は、（Ｌ２）→（Ｌ３）の走査範囲における
レーザ光線を、ミラー２３に照射することができる位置
に設けられている。

【００５１】ミラー２３は、ミラー２２より照射された
（Ｌ２）→（Ｌ３）の走査範囲におけるレーザ光線を板
ガラス２６に照射することができる位置に設けられてい
る。また、板ガラス２５，２６が、ミラー２１〜２３と
板状被検査物５の中間に設けられている。

【００５２】具体的には、板ガラス２５は、ミラー２１
から照射された（Ｌ１）→（Ｌ２）の走査範囲における
平行レーザ光線を平行移動して、板状被検査物５中央部
より左側から右端部より右側まで１方向に走査すること
ができるような位置に設けられている。

【００５３】板ガラス２６は、ミラー２３から照射され
た（Ｌ２）→（Ｌ３）の走査範囲における平行レーザ光
線を平行移動して、板状被検査物５中央部より右側から
左端部より左側まで１方向に走査することができるよう
な位置に設けられている。

【００５４】従って、板ガラス２５，２６を、ミラー２
１〜２３と板状被検査物５の中間に設けることにより、
板状被検査物５表面中央部で２つのレーザ走査光線が重
なる領域を確保することができ、その結果、上述の第１
の実施例と同様の効果を得ることができる。

【００５５】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
板状被検査物表面の全ての欠陥を検出することができ、
且つ安価なレーザ走査欠陥検出装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るレーザ走査欠陥検
出装置の検出器の構成及び処理装置の出力波形を示す
図。

【図２】本発明の第２の実施例に係るレーザ走査欠陥検
出装置の検出器の構成及び処理装置の出力波形を示す
図。

【図３】従来のレーザ走査欠陥検出装置の検出器の構成
及び処理装置の出力波形を示す図。

【図４】レーザ走査欠陥検出装置の処理装置を示す機能
ブロック図。

【符号の説明】

１…レーザ管、２…レーザ光線、３…回転ミラー、４…
ミラー軸、５…板状被検査物、６…反射レーザ光線、７
…集光レンズ、８…光電変換器、１１…ハイパスフィル
タ、１２…弁別器、１３…板幅検出器、１４…ブランキ
ング信号発生器、１５…ＡＮＤ回路、２１〜２３…ミラ
ー、２４…レンズ、２５，２６…板ガラス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西川 政光 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光線を回転反射部材で反射させる
   ことにより被検査物表面に前記レーザ光線の走査を行な
   い、この被検査物にて反射される前記レーザ光線を光電
   変換信号に変換し、この光電変換信号から被検査物表面
   の欠陥を示す検出信号を検出するレーザ走査欠陥検出装
   置において、 前記回転反射部材で反射した前記レーザ光線を前記被検
   査物表面の中央部より一方側の位置から前記被検査物表
   面の他端より他方側の位置に順次反射することにより前
   記被検査物表面に前記レーザ光線を走査する第１のレー
   ザ光線反射系と、 前記回転反射部材で反射した前記レーザ光線を前記被検
   査物表面の中央部より他方側の位置から前記被検査物表
   面の一方端より一方側の位置に順次反射することにより
   前記被検査物表面に前記レーザ光線を走査する第２のレ
   ーザ光線反射系と、 を備えたことを特徴とするレーザ走査欠陥検出装置。
2. 【請求項２】 レーザ光線を回転反射部材で反射させる
   ことにより被検査物表面に前記レーザ光線の走査を行な
   い、この被検査物にて反射される前記レーザ光線を光電
   変換信号に変換し、この光電変換信号から被検査物表面
   の欠陥を示す検出信号を検出するレーザ走査欠陥検出装
   置において、 前記回転反射部材で反射した前記レーザ光線を前記被検
   査物表面の中央部位置から前記被検査物表面の他端より
   他方側の位置に順次反射することにより前記被検査物表
   面に対して前記レーザ光線を平行に走査する第１のレー
   ザ光線反射系と、 前記回転反射部材で反射した前記レーザ光線を前記被検
   査物表面の中央部位置から前記被検査物表面の一方端よ
   り一方側の位置に順次反射することにより前記被検査物
   表面に対して前記レーザ光線を平行に走査する第２のレ
   ーザ光線反射系と、 前記第１のレーザ光線反射系から平行に走査される前記
   レーザ光線を前記被検査物表面に対して一方側方向に平
   行移動させる第１のレーザ光線平行移動系と、 前記第２のレーザ光線反射系から平行に走査される前記
   レーザ光線を前記被検査物表面に対して他方側方向に平
   行移動させる第２のレーザ光線平行移動系と、 を備えたことを特徴とするレーザ走査欠陥検出装置。