JPS61176809A - 穴の内壁を検査する装置 - Google Patents
穴の内壁を検査する装置Info
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- JPS61176809A JPS61176809A JP60204597A JP20459785A JPS61176809A JP S61176809 A JPS61176809 A JP S61176809A JP 60204597 A JP60204597 A JP 60204597A JP 20459785 A JP20459785 A JP 20459785A JP S61176809 A JPS61176809 A JP S61176809A
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- Japan
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- wall
- optical fiber
- sphere
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
- G02B23/2407—Optical details
- G02B23/2423—Optical details of the distal end
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/954—Inspecting the inner surface of hollow bodies, e.g. bores
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
- G01N21/95692—Patterns showing hole parts, e.g. honeycomb filtering structures
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ、産業上の利用分野
本発明は、穴の内壁を検査する装置に関し、更に詳細に
は、回路板等に設けられた微小直径の深穴の内壁を検査
するのに適した装置に関する。
は、回路板等に設けられた微小直径の深穴の内壁を検査
するのに適した装置に関する。
Ｂ、開示の概要
集積回路板等の構造体の微小直径の深穴の内壁の検査は
、穴の直径よりも小さい直径を有する反射球を穴中に挿
入することにより行われる。球の直径より十分に小さい
直径を有する光学繊維の一端が、球に取付けである。光
学繊維からの光を散乱させて穴の内壁を照明するために
１球と繊維の間に光散乱手２段が設けられている。光学
繊維の他端には光源が設けられており、球から反射され
る照射された内壁の像を受像するために、穴の端部上に
光学装置が設けられている。
、穴の直径よりも小さい直径を有する反射球を穴中に挿
入することにより行われる。球の直径より十分に小さい
直径を有する光学繊維の一端が、球に取付けである。光
学繊維からの光を散乱させて穴の内壁を照明するために
１球と繊維の間に光散乱手２段が設けられている。光学
繊維の他端には光源が設けられており、球から反射され
る照射された内壁の像を受像するために、穴の端部上に
光学装置が設けられている。
Ｃ８従来技術
印刷回路板等の構造体にある微小な穴の内面を検査する
必要がある場合がある。これらの穴は単に直径が小さい
ばかりでなく、長さと直径の比（アスペクト・レシオ）
が１０：１またはそれ以上であることが多い、たとえば
、穴の直径は０゜４園であるのに、長さが４ｍまたはそ
れ以上の゛こともある。このようにアスペクト・レシオ
が高いと、これらの微小な穴の内壁を検査するための穴
検査用顕微鏡はいずれも使用不可能になる。
必要がある場合がある。これらの穴は単に直径が小さい
ばかりでなく、長さと直径の比（アスペクト・レシオ）
が１０：１またはそれ以上であることが多い、たとえば
、穴の直径は０゜４園であるのに、長さが４ｍまたはそ
れ以上の゛こともある。このようにアスペクト・レシオ
が高いと、これらの微小な穴の内壁を検査するための穴
検査用顕微鏡はいずれも使用不可能になる。
これに関連する最も重要な問題の１つは、検査する穴の
内壁を適切に照明することである。これは特に回路板を
貫通しないめくら穴の場合に重要である。
内壁を適切に照明することである。これは特に回路板を
貫通しないめくら穴の場合に重要である。
もう１つの重要な問題は、検査すべき表面が、視界の方
向に対して本質的に直角であることである。
向に対して本質的に直角であることである。
Ｄ０発明が解決しようとする問題点
本発明の第１の目的は、アスペクト・レシオの大きい微
小直径の穴を検査するための改良された装置を提供する
ことにある。
小直径の穴を検査するための改良された装置を提供する
ことにある。
本発明の第２の目的は、検査のため、微小な穴の壁面の
光学像を伝達するための改良された手段を提供すること
にある。
光学像を伝達するための改良された手段を提供すること
にある。
本発明の第３の目的は、検査される微小な穴の壁の像を
伝達するため、壁の局部を照明するための改良された手
段を提供することにある。
伝達するため、壁の局部を照明するための改良された手
段を提供することにある。
Ｅ１問題点を解決するための手段
本発明を実施するため、穴の直径よりも小さい直径を有
する反射球と、反射球よりも直径が十分に小さく、反射
球を穴の中で操作するために１端を上記の反射球に取付
けた光学繊維と、光学繊維からの光を散乱させて穴の内
壁を照明するために。
する反射球と、反射球よりも直径が十分に小さく、反射
球を穴の中で操作するために１端を上記の反射球に取付
けた光学繊維と、光学繊維からの光を散乱させて穴の内
壁を照明するために。
反射球と光学繊維との間に設けられた光散乱手段と、光
学繊維の他端に設けられた光源と１反射球から反射する
照明された内壁の像を受像するため、穴の端部上に設け
られた光学装置とを有する検査装置が提供される。
学繊維の他端に設けられた光源と１反射球から反射する
照明された内壁の像を受像するため、穴の端部上に設け
られた光学装置とを有する検査装置が提供される。
Ｆ、実施例
第１図には、検査すべき穴１２を有する回路板１０が示
されている０本発明を明確に説明するため、回路板１０
の厚みを縮小して、穴の直径に対する穴の全長を実際の
約半分に示しである０本発明による穴１２の検査を行う
ための装置は、コーティングを施した光学繊維１８と、
この１端に接着剤１６により接着した反射球１４を有す
る。光源２０からの光が光学繊維１８により球１４の近
傍に照射される。接着剤１６は十分に透明すなわち光を
透過するもので、その中に、光を散乱させる微細な粒子
２２を含んだも・のであることが好ましい、この光散乱
粒子は、光バイブ１８を通った光を散乱させ、球１４の
すぐ上の穴１２の壁を照明する。穴１２の端部上には、
穴１２の軸と整列して顕微鏡２４が設けられており、壁
の照明された部分の像が１球１４の上面から顕微鏡２４
へと反射される。
されている０本発明を明確に説明するため、回路板１０
の厚みを縮小して、穴の直径に対する穴の全長を実際の
約半分に示しである０本発明による穴１２の検査を行う
ための装置は、コーティングを施した光学繊維１８と、
この１端に接着剤１６により接着した反射球１４を有す
る。光源２０からの光が光学繊維１８により球１４の近
傍に照射される。接着剤１６は十分に透明すなわち光を
透過するもので、その中に、光を散乱させる微細な粒子
２２を含んだも・のであることが好ましい、この光散乱
粒子は、光バイブ１８を通った光を散乱させ、球１４の
すぐ上の穴１２の壁を照明する。穴１２の端部上には、
穴１２の軸と整列して顕微鏡２４が設けられており、壁
の照明された部分の像が１球１４の上面から顕微鏡２４
へと反射される。
反射球１４は、光学的反射特性を良好にするため、高度
に研摩したものであることが好ましい。
に研摩したものであることが好ましい。
この目的のためには、市販のステンレス・スチール製の
ベアリング・ボールが有用であることが判明した。タン
グステン・カーバイドのボールも有用である。このよう
なボールは、極めて微小なものを含めて、各種寸法のも
のが入手可能である。
ベアリング・ボールが有用であることが判明した。タン
グステン・カーバイドのボールも有用である。このよう
なボールは、極めて微小なものを含めて、各種寸法のも
のが入手可能である。
球１４は、穴の中心に保持されるように、穴１２中にぴ
ったりと合う程度の大きさであるのが好ましい、光学繊
維１８は１球１４の直径の約１７３を超えない直径のも
のであることが望ましい。
ったりと合う程度の大きさであるのが好ましい、光学繊
維１８は１球１４の直径の約１７３を超えない直径のも
のであることが望ましい。
光学繊維１８を球１４に接着する透明接着剤は。
透明なエポキシ樹脂に、このエポキシ樹脂と反応する硬
化剤を加えたものであることが好ましい。
化剤を加えたものであることが好ましい。
接着剤に含まれる光散乱粒子２２は、各種の材料からな
るものでよい、しかし、好ましい材料は粒径が約１ミク
ロンのアルミナである。この材料は結果が非常に良好で
あることが判明した。顕微鏡２４は従来構造のものでよ
い。
るものでよい、しかし、好ましい材料は粒径が約１ミク
ロンのアルミナである。この材料は結果が非常に良好で
あることが判明した。顕微鏡２４は従来構造のものでよ
い。
検査に際し１球１４は、光学繊維１８の操作により穴１
２の中を軸方向に移動する。顕微鏡２４は、球１４の移
動に同調して移動する。顕微鏡２４と光学繊維１８の関
係を２１で示す０球１４と顕微鏡２４を移動させずに、
球と顕微鏡に対して垂直に回路板を移動させることもで
きる。
２の中を軸方向に移動する。顕微鏡２４は、球１４の移
動に同調して移動する。顕微鏡２４と光学繊維１８の関
係を２１で示す０球１４と顕微鏡２４を移動させずに、
球と顕微鏡に対して垂直に回路板を移動させることもで
きる。
第２図は、反射球１４と顕微鏡２４の関係における光学
的原理を示す、光パイプにより照明された穴１２の内壁
の円筒領域は、第２図の左側Ａ−Ｂ、および右側Ａｍ−
Ｂ１で示しである。この照明された円筒形のリング領域
は、球１４の上面で反射し、顕微鏡レンズ２４Ａにより
、図の上部に示した結像面に、左側に記号ａｌ−ｂｌで
、右側に記号ａ−ｂで示すようなリングの形で結像する
。
的原理を示す、光パイプにより照明された穴１２の内壁
の円筒領域は、第２図の左側Ａ−Ｂ、および右側Ａｍ−
Ｂ１で示しである。この照明された円筒形のリング領域
は、球１４の上面で反射し、顕微鏡レンズ２４Ａにより
、図の上部に示した結像面に、左側に記号ａｌ−ｂｌで
、右側に記号ａ−ｂで示すようなリングの形で結像する
。
このようにして、顕微鏡２４により、検査する穴の照明
された円筒形の領域がリング状の像として示される。穴
１２内で球１４を上下に移動させることにより、穴全体
を検査することができる。
された円筒形の領域がリング状の像として示される。穴
１２内で球１４を上下に移動させることにより、穴全体
を検査することができる。
顕微鏡を通じて観察する像は十分に拡大され、穴の内壁
の欠陥を゛正確に知ることができる。
の欠陥を゛正確に知ることができる。
第３図は本発明の１変形を示し、像ａｌ−ｂｌおよびａ
−ｂの結像面の下に第２の球面反射器２６を設け、像を
フィルム・サポート３２に支持された円筒形の写真フィ
ルムに、光学開口スリット２８を通じて反射させるよう
にしたものである。
−ｂの結像面の下に第２の球面反射器２６を設け、像を
フィルム・サポート３２に支持された円筒形の写真フィ
ルムに、光学開口スリット２８を通じて反射させるよう
にしたものである。
この実施例でも、レンズ２４Ａ、球面反射器２６゜およ
び開口スリット２８を含む顕微勇鏡装置全体を、穴１２
の内壁に対して移動する球１４と同調して垂直に移動さ
せることができる。フィルム・サポート３２は、像の軸
方向の移動に適応させるため、これと同調して適宜軸方
向に移、動させることができる。この垂直方向の同調し
た移動により、穴１２の内壁が走査され、写真フィルム
の円筒３０上に同期して記録される。フィルムを現像し
て広げると、穴１２の内壁の展開図が得られる。
び開口スリット２８を含む顕微勇鏡装置全体を、穴１２
の内壁に対して移動する球１４と同調して垂直に移動さ
せることができる。フィルム・サポート３２は、像の軸
方向の移動に適応させるため、これと同調して適宜軸方
向に移、動させることができる。この垂直方向の同調し
た移動により、穴１２の内壁が走査され、写真フィルム
の円筒３０上に同期して記録される。フィルムを現像し
て広げると、穴１２の内壁の展開図が得られる。
再び第１図を参照すると、球１４から顕微鏡の第１のレ
ンズへ反射される光の通路に光学繊維１８があることは
それほど問題にはならない、光学繊維の直径は球１４の
直径の３分の１であっても。
ンズへ反射される光の通路に光学繊維１８があることは
それほど問題にはならない、光学繊維の直径は球１４の
直径の３分の１であっても。
光学繊維の面積は穴１２の全面積の９分の１しかない、
さらに、観察されるリング状の像は、光学繊維がある穴
の中心部をさけた光の通路を通して観察される。
さらに、観察されるリング状の像は、光学繊維がある穴
の中心部をさけた光の通路を通して観察される。
光散乱粒子２２を含む接着剤１６は大量に用いないこと
がのぞましい、１つには、接着剤は光学繊維の接着端の
外縁に重ならないようにしなければならない、それは、
接着剤が光学繊維の縁部まで拡がると、壁の上部領域に
まで光が分散し、像が球１４により効果的に反射されな
くなるのを防止するためである。この欠点は、硬化した
接着剤の軸方向の長さが光学繊維の直径を超えないよう
に、接着剤量を制限することにより、さけることができ
る、一般に、直径および長さが光学繊維の直径を超えな
いような円筒体をつくるように接着剤の量を制限するの
が望ましい、このように接着剤量を制限することにより
、光学繊維の端部からの散乱光が、穴１２の内壁の有効
な帯状領域に適切に制限される１球状の反射器１４は理
論的にはこの球状反射器より上の穴１２の壁面全体の像
を反射することができるが１球状反射器１４から遠い領
域はかなりひずみを生じる。したがって、１度に壁面の
限定された部分を照明し、観察することが最も有利であ
ることが判明した。
がのぞましい、１つには、接着剤は光学繊維の接着端の
外縁に重ならないようにしなければならない、それは、
接着剤が光学繊維の縁部まで拡がると、壁の上部領域に
まで光が分散し、像が球１４により効果的に反射されな
くなるのを防止するためである。この欠点は、硬化した
接着剤の軸方向の長さが光学繊維の直径を超えないよう
に、接着剤量を制限することにより、さけることができ
る、一般に、直径および長さが光学繊維の直径を超えな
いような円筒体をつくるように接着剤の量を制限するの
が望ましい、このように接着剤量を制限することにより
、光学繊維の端部からの散乱光が、穴１２の内壁の有効
な帯状領域に適切に制限される１球状の反射器１４は理
論的にはこの球状反射器より上の穴１２の壁面全体の像
を反射することができるが１球状反射器１４から遠い領
域はかなりひずみを生じる。したがって、１度に壁面の
限定された部分を照明し、観察することが最も有利であ
ることが判明した。
球１４は穴１２の内壁によって、穴の中に正確に位置づ
けられるように、外径が穴の内径に非常に近いことがの
ぞましい、たとえば、球の直径は穴の直径の９３％とす
ることができる。
けられるように、外径が穴の内径に非常に近いことがの
ぞましい、たとえば、球の直径は穴の直径の９３％とす
ることができる。
本゛発明の最も重要な特徴は、接着剤１６中に光散乱粒
子２２を混入することである。この粒子が無いと、光パ
イプ１８から送られる光のほとんどが球によって光パイ
プ１８へ直接反射されてしまい、検査すべき穴の内壁に
届がない、これより大きい構造では、光パイプ１８の軸
に中心を合わせた円錐形の反射器等の、光を散乱する他
の手段を使用することができる。しかし、このような構
造は、接着剤中の光散乱粒子と比較すると複雑で高価で
あり、本発明が意図するような小さい構造体で実施する
ことは実質的に不可能である。
子２２を混入することである。この粒子が無いと、光パ
イプ１８から送られる光のほとんどが球によって光パイ
プ１８へ直接反射されてしまい、検査すべき穴の内壁に
届がない、これより大きい構造では、光パイプ１８の軸
に中心を合わせた円錐形の反射器等の、光を散乱する他
の手段を使用することができる。しかし、このような構
造は、接着剤中の光散乱粒子と比較すると複雑で高価で
あり、本発明が意図するような小さい構造体で実施する
ことは実質的に不可能である。
接着剤１６中の光散乱粒子の量はあまり重要ではない、
しかし、この粒子の量は少なくとも５〜１０％程度とす
べきであると考えられる。
しかし、この粒子の量は少なくとも５〜１０％程度とす
べきであると考えられる。
本発明の実施において、光パイプの端部をエポキシ接着
剤で球に接着する場合、２成分系の速硬化性でない透明
エポキシ接着剤が好ましい、すなわち分単位でなく、時
間単位で硬化するものである。
剤で球に接着する場合、２成分系の速硬化性でない透明
エポキシ接着剤が好ましい、すなわち分単位でなく、時
間単位で硬化するものである。
本発明の１実施例では、光学繊維に用いる材料は、Ｄｕ
ｐｏｎｔ社の商品名Ｃｒｏｆｏｎを用いた。これは直径
Ｑ、１２７■の被覆したプラスチック繊維である。光の
洩れを減じるためさらに被覆を施した。
ｐｏｎｔ社の商品名Ｃｒｏｆｏｎを用いた。これは直径
Ｑ、１２７■の被覆したプラスチック繊維である。光の
洩れを減じるためさらに被覆を施した。
次に繊維の端部をできるだけ直角に切断し、エポキシを
混合して、エポキシが繊維の側面に付着しないように注
意して、１滴のエポキシを繊維の端部に半球状になるよ
うに付けた。次に少量の光散乱性アルミナ粒子をエポキ
シに付けて、最終的に表面張力によりエポキシに吸収さ
せた。
混合して、エポキシが繊維の側面に付着しないように注
意して、１滴のエポキシを繊維の端部に半球状になるよ
うに付けた。次に少量の光散乱性アルミナ粒子をエポキ
シに付けて、最終的に表面張力によりエポキシに吸収さ
せた。
粒子が全部製れてから、光学繊維のエポキシ付着端を注
意して球の表面に接触させ、接着させた。
意して球の表面に接触させ、接着させた。
この操作には顕微装置が有用である０次に球を繊維の下
端に付けたまま繊維を垂直に支えると１重力と接着剤の
表面張力により１球の軸と繊維の軸が一致する。
端に付けたまま繊維を垂直に支えると１重力と接着剤の
表面張力により１球の軸と繊維の軸が一致する。
Ｇ０発明の効果
本発明によれば、微小な穴の検査が可能になる。
第１図は本発明の１実施例を示す図、第２図は第１図の
実施例における光学装置の動作を示す図、第３図は本発
明の他の実施例を示す図である。
実施例における光学装置の動作を示す図、第３図は本発
明の他の実施例を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 検査されるべき穴の直径よりも小さい直径を有する反射
球と、 上記反射球よりも直径が十分に小さく、上記反射球を上
記穴の中で操作するため一端を上記反射球に取付けた、
光学繊維と、 光学繊維からの光を散乱させて穴の内壁を照明するため
に、上記反射球と上記光学繊維との間に設けられた光散
乱手段と、 上記光学繊維の他端に設けられた光源と、 上記反射球から反射する照射された内壁の像を受像する
ため、上記穴の端部上に設けられた光学装置と、 を有する、穴の内壁を検査する装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US695509 | 1985-01-28 | ||
| US06/695,509 US4712916A (en) | 1985-01-28 | 1985-01-28 | Apparatus for inspection of the walls of deep holes of minute diameter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61176809A true JPS61176809A (ja) | 1986-08-08 |
| JPH0323841B2 JPH0323841B2 (ja) | 1991-03-29 |
Family
ID=24793293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60204597A Granted JPS61176809A (ja) | 1985-01-28 | 1985-09-18 | 穴の内壁を検査する装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4712916A (ja) |
| EP (1) | EP0189538B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61176809A (ja) |
| DE (1) | DE3582054D1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06103271B2 (ja) * | 1988-06-24 | 1994-12-14 | 三菱原子燃料株式会社 | 管内面検査装置 |
| US5978089A (en) * | 1997-04-15 | 1999-11-02 | Nextel Ltd. | Non-contact method for measuring the shape of an object |
| AU2003252230A1 (en) * | 2002-07-24 | 2004-02-09 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd. | Measuring device |
| US6963396B2 (en) * | 2003-06-27 | 2005-11-08 | Meyer Tool, Inc. | Light hole inspection system for engine component |
| TWM315340U (en) * | 2006-12-11 | 2007-07-11 | Lumos Technology Co Ltd | Cone microlenses and lens structure using the same |
| US9404360B2 (en) * | 2008-02-12 | 2016-08-02 | Baker Hughes Incorporated | Fiber optic sensor system using white light interferometry |
| US8509272B2 (en) | 2009-06-10 | 2013-08-13 | Lee Laser, Inc. | Laser beam combining and power scaling device |
| US8593627B2 (en) | 2011-09-15 | 2013-11-26 | Millennium Industries Corporation | Apparatus and method for inspecting the inner surface of a tubular structure for contamination |
Family Cites Families (12)
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|---|---|---|---|---|
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| US3733138A (en) * | 1972-06-14 | 1973-05-15 | Us Army | Optical system for inspection of a cavity |
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