JPS6234097B2 - - Google Patents

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JPS6234097B2
JPS6234097B2 JP54021488A JP2148879A JPS6234097B2 JP S6234097 B2 JPS6234097 B2 JP S6234097B2 JP 54021488 A JP54021488 A JP 54021488A JP 2148879 A JP2148879 A JP 2148879A JP S6234097 B2 JPS6234097 B2 JP S6234097B2
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JP
Japan
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web
light
fresnel lens
photodetector
photodetectors
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JP54021488A
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English (en)
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JPS54154341A (en
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Shitsuku Eruin
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ERUBIN JITSUKU OPUTEIKU EREKUTORONIKU
Original Assignee
ERUBIN JITSUKU OPUTEIKU EREKUTORONIKU
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Publication date
Application filed by ERUBIN JITSUKU OPUTEIKU EREKUTORONIKU filed Critical ERUBIN JITSUKU OPUTEIKU EREKUTORONIKU
Publication of JPS54154341A publication Critical patent/JPS54154341A/ja
Publication of JPS6234097B2 publication Critical patent/JPS6234097B2/ja
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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
    • G01N21/8903Optical details; Scanning details using a multiple detector array

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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は光学監視装置の改良関し、特にウエブ
(シート状とか薄い紙状、あるいはまた板状の物
体等)を被検査対象とし、このウエブ表面をある
程度の面積を有する光点で走査した場合、当該ウ
エブ表面を去る光、すなわちウエブ表面により反
射されるか屈折透過する等して種々の方向に放射
された光成分を互いに分離良く検出できるように
した改良に関する。
<従来の技術> 従来からもウエブ表面の欠陥検査のため、当該
ウエブを移動させながらこの移動方向とは直交す
る方向にレーザ光を照射、走査する方法は公知で
ある(ドイツ国公開特許第2115979号)。
こうした手法を採用する場合、ウエブの表面に
照射され、ある程度の面積を有する光点は、当該
照射部位におけるウエブ表面の性質、形状とか欠
陥の位置等により、定まらない種々の方向に反射
される。もちろん、各方向に反射されて行く光線
強度はそれぞれ個々に異なるが、全体として見る
と表面状態に特有のパターンとなる。
一方、この方法を実現する従来装置は、受光部
として走査方向に平行に伸びるオプテイカルロツ
ドと、このオプテイカルロツドの手前に設けられ
た円筒レンズとを有しており、これらを検出のた
めに最も良好な状態が得られるように種々な角度
方向に配置する。
また、こうした検出装置においては、通常、走
査光が鏡に入射したと等価な状態が得られたとき
に最大の受光量となり、当該鏡によつて得られる
であろう反射方向から外れる程に受光量は低下す
るようになる。
<発明が解決しようとする問題点> 上記した従来装置を始め、例えばドイツ国公開
特許第1573396号に開示されているような、スト
リツプ状ないしリーフ状の製品を検出する装置等
も含み、公知のこの種装置の欠点は、単一角度方
向、ないし多くても二つの角度方向にのみ、検出
可能な領域が限定されることである。
逆に多角度方向に検出可能とするには、特殊な
構成による光照射装置をそれぞれ検出対象として
の所望の方向に各々設けなければならない。これ
では装置が高く付くのみならず、実際上、検出可
能な角度方向を制限するものとなつてしまう。
反射光の角度を検出する装置として、その外に
もドイツ国公開特許第2532603号に開示されたよ
うな段付き鏡を用いる構造がある。この装置で
は、ウエブから反射され、段付き鏡に入射する鋭
く絞られた光が複数の光検出器の中、特定の一つ
にのみ、入射するようにされていて、構造的には
比較的簡単ではあるが、所望の品質要件を満足す
るためには段付き鏡やオプテイカルロツドを始
め、各構成要素に結構、手数と経費を掛けねばな
らず、未だ満足なものとは言えなかつた。
本発明はこうした点にかんがみ、測定対象であ
るウエブ表面を去る光、すなわち当該ウエブ表面
にて反射されるか透過した光を種々な角度方向に
分解能良く検出でき、しかも簡単、安価な光学監
視装置の提供を目的として成されたものである。
<問題点を解決するための手段> 本発明においては上記目的を達成するため、次
のように新たな構成による光学監視装置を提供す
る。
ある程度の面積を有する光点により被検査対象
であるウエブを走査し、該ウエブ表面にて反射さ
れるか該ウエブを透過した光を検出する光学監視
装置であつて; 上記ウエブ表面にて反射されるか該ウエブを透
過した光の進路内で上記走査方向と平行に、複数
のフレネルレンズをストリツプ状に隣接させて連
続させたフレネルレンズ列を設け; 該フレネルレンズ列中、上記個々のフレネルレ
ンズの焦点面には、それぞれ複数個の光検出器か
ら成る光検出器グループを備えさせると共に; 該各個々のフレネルレンズに関する個々の光検
出器グループに属する各光検出器の変換電気出力
に関し、それら電気出力を処理する処理回路を設
けたこと; を特徴とする光学監視装置。
<作用および効果> 本発明においては、まず第一に、複数個のフレ
ネルレンズをストリツプ状に連結したフレネルレ
ンズ列を有している。
こうしたフレネルレンズ列は、ある程度以上の
性能のものを手間も要らず、また安く作ることが
できる。例えば適当なる透明合成樹脂材料による
プレス成形によつて簡単に成形することができ、
付加物も特には要らない。複数のフレネルレンズ
からだけ成る透明なストリツプ状成形品として得
ることができる。
また、一般にフレネルレンズの焦点距離は短い
ため、各フレネルレンズに対し、それぞれ複数個
の光検出器群から成る光検出器グループを当該焦
点面に配するにも、それらをフレネルレンズ列に
極めて近付けて配置することができ、したがつて
装置全体のコンパクト化を図るのも容易である。
さらに、各光検出器は実際上、例えばフオトダ
イオード等して市販されている安価なものを使う
ことができる。従来装置のように高度な光学的要
件が要求されるオプテイカルロツドを用いなけれ
ばならない場合と好対照である。
しかもこのように簡単かつ安価な構成でありな
がら、本発明においては複数個の光検出器を各個
別のフレネルレンズに対応させてその焦点面に配
するという構成により、ウエブから得られる光が
いかなる角度方向に沿うものであるかを精度良く
検出することができ、したがつてウエブ表面の状
態ないし欠陥の有無、その性質、形状等を高精度
で評価可能である。例えばX―Y座標系に各光検
出器を配した場合、中心の光検出器への入射光は
ウエブのその部位が十分に平らであることを示す
が、他の光検出器への入射は何等かの欠陥がある
こと、またその形状等を知らせることができる。
もちろん、各フレネルレンズに対する光検出器
グループの構成要員数、つまり個々の光検出器の
数を増せば増す程、分解能を向上し得ること当然
であり、またその数の設定は、本発明が開示され
た以上、当業者の設計に任される問題である。
<実施例> 以下第1〜4図に即し、本発明の実施例につき
説明する。
第1図にはまず全体的に、本発明により構成さ
れた望ましい一実施例としての光学監視装置が示
されている。
被検査対象としてのウエブ17は、例えばレー
ザ光等、適当な光束15により、その表面におい
てある程度の面積を有する光点20(第4図)に
より走査される。その走査方向F(第1図)は、
ウエブ17の移動方向B(第4図)を横切る方向
であり、また、この走査は一般に周期的になされ
る。
その結果、後に詳しいように、現に光点20が
照射している部位におけるウエブ表面の性質とか
凹凸等の欠陥に応じ、一般的には当該光点照射部
位における反射により、種々の方向に光成分が放
射される。
上記のようにウエブを照射した光点20から反
射により種々の方向に散乱ないし放射される各光
成分を検出するため、矩形に成形されたフレネル
レンズ16a,16b,16c,16dを隣接す
るもの同志、一連に端縁相互で連結ないし連続さ
せたストリツプ状(条片状)のフレネルレンズ列
21がウエブに平行に設けられている。
各個々のフレネルレンズ16a,16b,16
c,16dは、それぞれ当該矩形形状の幾何的な
中心が光学的な中心ともなるように作られてい
る。こうしたフレネルレンズ群によるフレネルレ
ンズ列21においては、その全長において光を受
けることができるようになる。
全てのフレネルレンズ16a,16b,16
c,16dに関しては、どの方向から光が入射し
てきてもその焦点が共通の平面内となる共通焦点
面18(第1図中に仮想線で図示)があり、この
共通焦点面18には次に述べる複数個の光検出器
12,……が配される。
共通焦点面18に配される光検出器12,……
は、いくつかのグループに分けることができる。
この実施例においては四つのグループ19a,1
9b,19c,19dに分けられ、各グループが
一つづつ、上述したフレネルレンズ列21中の
個々のフレネルレンズに対応している。
また各光検出器グループ19a,19b,19
c,19dは、それぞれこの場合、九個の光検出
器12を有し、各フレネルレンズの中心に対応す
る焦点に配した光検出器12(アルフアベツト符
号を添字としてそれぞれ“e”で図示されてい
る)の周りにX―Y座標系に従い、規則的に残り
の八つ12a,〜,12d;12f,〜,12i
が配されている。
したがつてこの実施例の場合、各光検出器グル
ープ19a,19b,19c,19dに関し、当
該九個の光検出器12a,〜,12iは全体とし
て矩形の輪郭形状を成しているが、他の座標系、
例えば極座標系に従う配置等も可能である。
一方、各光検出器グループ19a,19b,1
9c,19dの中、対応する座標点にある光検出
器相互はその出力線路が互いに接続されて共通線
路にまとめられた後、電子的な処理回路14に接
続されている。図示の場合には各共通接続に関し
単純な接続形態を示しているが、望ましくは各共
通線路への各光検出器の接続はオアゲートを介し
て行なうようにすると良い。
電子的な処理回路14の出力には、この実施例
の場合、光線が入射した光検出器はどれである
か、X―Y座標系においてその位置を正確に判別
できるそれぞれ三つのX,Y信号が得られる。
例えばウエブ17の表面が好ましいことに十分
に平らであり、第1,4図示のように入射レーザ
光15に対してまつずぐに反射し返す反射光13
を生ずる場合には、この反射光13はそのときど
きで各フレネルレンズ16a,16b,16c,
16dのどれか一つを通り、それがフレネルレン
ズのどこに入射しても、結局は必ず、フレネルレ
ンズの中心に対応する光検出器12eに入射す
る。
一方、第1図に示されるように、ウエブ17が
その表面に欠陥22を有していて、入射レーザ光
15に対し、角度を置いて反射する反射光23を
生ずる場合には、周知のフレネルレンズのイメー
ジ特性に応じ、この反射光23は中心以外の外側
の光検出器、例えば図示の場合のように光検出器
12dに入射する。
特に第1図に例示されている場合には、欠陥2
2は隣接する二つのフレネルレンズ16a,16
bにまたがつている。しかし理解されるように、
上記のような接続関係とした場合には、各フレネ
ルレンズ16a,16bに関する各光検出器グル
ープ19a,19bの中、どちらのグループの光
検出器12dに入射していても、電子的な処理回
路14から見れば同様な座標値出力と見ることが
きるから、当該処理回路14の出力にはX座標を
表す信号“−1”と、Y座標を表す信号“0”が
得られる。
また第4図に例示されるように、何等かの欠陥
が幾つかの反射光13′や13″を生ずることもあ
る。しかしこの場合にも、これら反射光13′,
13″が入射した光検出器を座標系において定め
ることにより、ウエブ表面への入射光がどういつ
た角度で反射されたかを明瞭に知ることができ、
欠陥の形状同定に役立てることができる。
明らかなように、光検出器の配置が密であれば
ある程、分解能の高い検出が行なえる。
実際上、ウエブが紙シートである本出願人のあ
る実験例の場合、フレネルレンズの数は1メータ
あたり5〜20個、特に10個程度が最適であつた。
本発明は電子的な処理回路の構成をまで特定す
るものではない。したがつて先に述べたように、
各フレネルレンズに対応する各光検出器グループ
にあつて対応する座標位置にある光検出器相互を
互いに共通結線する必要は必ずしもない場合もあ
る。例えばレーザ光の走査速度を知り、任意の一
時点における走査光点の位置を個々の光検出器の
出力に対応させながら検出処理すること等は十分
に可能である。
また、上記実施例にはウエブにて反射ないし散
乱される光についてのみ説明したが、ウエブを透
過する光について同様の処理が可能なことも理解
される。冒頭に述べたように、ウエブを去る光と
は、これら両者を含めた概念である。
したがつて結局、以上の実施例からすれば、本
発明によると、ウエブを去る光、すなわちウエブ
にて反射されるか該ウエブを透過した光の角度方
向を正確に知ることができ、ウエブ上の欠陥の存
在とその性質を評価できるのみならず、当該欠陥
の位置をも正確に知り得ることが分かる。
なお、本発明によるフレネルレンズ列21は、
これを互いにさらに併設したアレイ状にすること
も可能である。そうした場合にももちろん、各フ
レネルレンズ列中の個々のフレネルレンズに対
し、既述した複数の光検出器群から成る光検出器
グループを各割り当てるようにする。
また、図示実施例では隣接するフレネルレンズ
相互を密に接触させるため、特に便宜な矩形形状
に個々のフレネルレンズを成形したが、隣接する
もの同志、密に連結ないし連続させ得るのであれ
ば、特に矩形にこだわることはない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による光学監視装置の望ましい
一実施例の概略構成図、第2図は第1図中、―
線に従つて見た平面図、第3図は第1図中、
―線に従つて見た平面図、第4図は第1図中、
―線に従つて見た側面図、である。 図中、11はウエブの表面、12は個々の光検
出器、13,13′,13″,23は反射光、14
は電子的な処理回路、16a,16b,16c,
16dはフレネルレンズ、18は共通焦点面、1
9a,19b,19c,19dはそれぞれ複数個
の光検出器から成る光検出器グループ、20は光
点、21はフレネルレンズ列、である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ある程度の面積を有する光点により被検査対
    象であるウエブを走査し、該ウエブ表面にて反射
    されるか該ウエブを透過した光を検出する光学監
    視装置であつて; 上記ウエブ表面にて反射されるか該ウエブを透
    過した光の進路内で上記走査方向と平行に、複数
    のフレネルレンズをストリツプ状に隣接させて連
    続させたフレネルレンズ列を設け; 該フレネルレンズ列中、上記個々のフレネルレ
    ンズの焦点面には、それぞれ複数個の光検出器か
    ら成る光検出器グループを備えさせると共に; 該各個々のフレネルレンズに関する個々の光検
    出器グループに属する各光検出器の変換電気出力
    に関し、それら電気出力を処理する処理回路を設
    けたこと; を特徴とする光学監視装置。
JP2148879A 1978-02-27 1979-02-27 Optical monitor Granted JPS54154341A (en)

Applications Claiming Priority (1)

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DE2808360A DE2808360C3 (de) 1978-02-27 1978-02-27 Optische Vorrichtung zur Bestimmung des Lichtaustrittswinkels

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Publication Number Publication Date
JPS54154341A JPS54154341A (en) 1979-12-05
JPS6234097B2 true JPS6234097B2 (ja) 1987-07-24

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ID=6033042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2148879A Granted JPS54154341A (en) 1978-02-27 1979-02-27 Optical monitor

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DE (1) DE2808360C3 (ja)
GB (1) GB2015728B (ja)
SE (1) SE434780B (ja)

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