JPH028707A - 歪検査装置 - Google Patents

歪検査装置

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JPH028707A
JPH028707A JP15967188A JP15967188A JPH028707A JP H028707 A JPH028707 A JP H028707A JP 15967188 A JP15967188 A JP 15967188A JP 15967188 A JP15967188 A JP 15967188A JP H028707 A JPH028707 A JP H028707A
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Masahito Shinohara
雅仁 篠原
Kiyoshi Nagatani
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、歪検査装置、特に、光デイスク用スタンパの
ように表面に光沢があり、かつ薄肉であって反り歪を有
するものの反り歪を定量的に算出する歪検査装置に関す
る。
〔従来の技術〕
従来の歪検査装置について説明する。第8図は従来の歪
検査装置の一例を示す模式図である。
第8図に示す歪検査装置において、光源2より発生した
光をコンデンサーレンズ3により集めピンホール4を通
すことにより光の波面を揃える。
この光を反射鏡5により進行方向をかえ試料1に照射す
る。試料1は光を反射しないよう黒い布を張った試料テ
ーブル11に載せである。試料1より反射した光は透過
散光式のスクリーン8に写し出される。
以上の構成において、試料lの表面に凹部があれば光が
集められるため、スクリーン上では明るくなり、また、
試料lの表面に凸部があれば光が散乱するのでスクリー
ン上では暗くみえる。
従って、試料表面の凸凹が光の強弱により誇張されて表
わされ、これにより観測者は表面の凸凹状態を感覚的に
把握することになる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような上述した従来の歪検査装置は
、厚肉で、反りがない試料の表面歪を観察するのが一般
であるが、薄肉で反りがある試料ではスクリーン上に写
る像の大きさが試料の持つ反りの状態で大きくなったり
小さくなったりするので試料ごとの比較が難しく、しか
も、スクリーン上の像が拡大、縮小することは試料表面
の凸凹の正確な位置がつかみにくいという欠点がある。
また従来の歪検査装置はスクリーンの角度の設定により
スクリーン上の像が歪むため、試料を回転させて観測し
たいという要求はあったが、試料テーブルが固定式で、
しかも傾斜を持っているため取り扱いが不便であるとい
う欠点もあった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の歪検査装置は波面の揃った光を作り出す光学系
と、試料を水平に載せ試料を回転する試料台と、前記光
学系より発生した光を試料に照射し試料からの反射光を
受けるスクリーンと、前記スクリーンの上方に設けた光
検出器と、スクリーン上に写った像の明るさを測定しこ
れから試料の反り歪の大小を定量的に算出する演算器と
を含んで構成される。
また、本発明の歪検査装置は、波面の揃った光を作り出
す光学系と、試料を水平に載せ試料を回転する試料台と
、前記光学系より発生した光を試料に照射し試料からの
反射光を受けるスクリーンと、前記スクリーンの上方に
あって、スクリーンに対し水平に移動可能な光検出器と
、スクリーンの中心から光検出器までの位置を測長する
リニアセンサーと、スクリーン上に写った像の大きさを
測定し試料の反り歪の大小を定量的に算出する演算器と
を含んで構成される。
また、本発明の歪検査装置は、波面の揃った光を作り出
す光学系と、試料を水平に載せ試料を回転できる試料台
と、前記光学系より発生した光を試料に照射し試料から
の反射光を受けるスクリーンと、前記スクリーンの上方
にあってスクリーンに対して水平に移動可能な光検出器
と、スクリーンの中心から光検出器までの位置を測長す
るリニアセンサーと、スクリーン上に写った像の全面の
明るさを測定しその測定値から試料表面の歪の持つ変位
の変化率を定量的に算出する演算器とを含んで構成され
る。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図は本発明の第1の実施例を示す模式図である。
第1図に示す歪検査装置において、光源2より発生した
光をコンデンサーレンズ3によす集め、ピンホール4を
通し光の波面を揃える。この光を水平に置いた試料1に
反射鏡5により照射する。
試料1の下方には黒い布を張ったバックプレート6を設
け、試料1以外からの反射光を防止している。また試料
lはパルスモータ7により回転することができる。試料
1で反射した光は透過散光式のスクリーン8に写し出さ
れる。またスクリーンの上方に光検出器9を置き像の明
るさを測定し光検出信号pを出力し演算器10に供給す
る。
次に、試料1として薄肉でドーナツ型の光デイスク用ニ
ッケルスタンパを使用した場合の例について説明する。
以上の構成においてスクリーン上の像の明るさψ3は簡
単に次の(1)式で表わせられる。
ψ3はスクリーン上に写った像の単位面積当りの明るさ ψ は入射光の試表面上での単位面積当りの明るさA、
はスクリーン上に写った像の面積 A0は試料の面積 λ は試料の反射率 φ はスクリーンの光透過率 同−装置では入射光、スクリーンは同じであるのでψ、
φは同じである。ここで試料の面積A0、および表面の
状態λが同じ試料について比較したとき、ψ3はA3に
逆比例することになる。つまり、ψ、λg A Q H
φが同じならスクリーンに写った像の単位面積当りの明
るさはスクリーンに写った像の面積(像の直径の2乗)
に反比例することになる。
第2図は第1図に示す実施例における試料と光の進路と
の関係を示す説明である。
第2図において、実線は入射光進路Aに対し試料1に反
りがない場合、すなわち試料1が試料位置1aに位置す
るときの反射光進路Baを示し点線は反りがあり試料1
が外側が下がった試料位置1bに位置する場合の反射光
進路Bbを示し一点鎖線は反りがあり試料lが外側に上
がった試料位置1cに位置する場合の反射光進路Bcを
示している。
図から明らかなように試料1が外側が下がる反りを持つ
試料位置1bの場合はスクリーン8の上の像は反りのな
いものに比べ大きくなり、逆の反りを持つ試料位置1c
の場合はスクリーン8の上の像は小さくなる。
従って、外側が下がる反りを持った試料1の場合、スク
リーン8の上の像は大きくなり、像の単位面積当りの明
るさは暗くなる。逆に、外側が上がる反りを持った試料
1の場合はスクリーン8の上の像は小さくなり、像の単
位面積当りの明るさは明るくなる。
第3図は第1図に示す実施例における試料と光検出信号
との関係を表わすグラフである。
第3図において、実線は試料1に反りがない試料位置1
aの場合の光検出器9からの光検出信号pの出力を示し
、点線は外側が下がる反りがある試料位置1bの場合、
−点鎖線は逆に外側が上がる反りを有する試料位置1c
の場合である。
図から解るように、外側が下がる反りを有する場合は、
スクリーン8の上の像の大きさは大きく、像の単位面積
当りの明るさは暗くなるため、光検出信号pの出力は小
さくなる。逆に外側が上がる反りを持つ試料の場合は、
単位面積当りの明るさが明るくなるので光検出信号pの
出力値は大きくなる。
従って、光検出信号pの出力値から逆に試料の反り量を
定量的に求めることができる。
またスクリーン上に写った像が円周方向に明るさにむら
がある場合は、試料をパルスモータにより回転させ、何
ケ所かの平均値として測定することも可能である。
第4図は本発明の第1の実施例を示す模式図である。
第4図に示す歪検査装置において、光源2より発生した
光をコンデンサーレンズ3により集めピンホール4を通
し光の波面を揃える。この光を水平に置いた試料1に反
射鏡5により照射する。試料1の下方には黒い布を張っ
たバックプレート6を配し、試料l以外からの反射光を
防止している。
また試料1はパルスモータ7により回転することができ
る。試料lで反射した光は透過散光式のスクリーン8に
写し出され、これをスクリーン8に対して水平移動可能
な光検出器9により検出して光検出信号pを出力すると
ともにこのときの光検出器9の位置を位置信号aとして
出力するiJニアセンサー11により測定する。
次に、試料1として薄肉でドーナツ型の光デイスク用ニ
ッケルスタンパを使用した場合の例について説明する。
以上の構成においてスクリーン上に写った像を光検出器
9で外側から内側に見ていった場合の光検出信号pの出
力レベルは、試料1の外径に相当するところで急峻に立
ち上がり、試料1の内径に相当するところで急しゅんに
立ち下がる。
従って、光検出器9を外側から移動し始めに光検出信号
pの出力レベルが一定のスレッシュホルドレベルを越え
たとこころが外径位置と判別でき、このときの光検出器
9の位置をリニアセンサー11で測定することによりス
クリーン8の上の像の大きさを求めることができる。
第5図は第4図に示す実施例における試料と光の進路と
の関係を示す説明図である。
第5図において、実線は入射光進路Aに対して試料lに
反りがない試料位置1aの場合の反射光進路Baを示し
、点線は反りがあり、外周部が下がっている試料位置1
bの場合の反射光進路Bbを、−点鎖線は反りがあり外
周部が上がっている試料位置1cの場合の反射光進路B
Cを示している。
図から明らかなように外側が下がり内側が上がっている
反りを持つ(断面を見たとき凸面状)試料1の場合はス
クリーン8の上の像の大きさは反りのない場合より大き
くなり、逆の反りを持つ場合は小さくなる。
従って光検出器9からの光検出信号pとリニアセンサー
11からの位置信号aと演算器12を用いてスクリーン
8の上の像の大きさを求めることにより像の大きさから
試料1の持つ反りの大きさを定量的に求めることができ
る。
また、スクリーン8の上に写った像が完全な円形でなく
ゆがんでいる場合もあるが、この場合には試料1をパル
スモータ7により回転させ何ケ所か外径を測定し平均値
を取ることで反り量を求めることができる。
第6図は本発明の第3の実施例を示す模式図である。
第6図に示す歪検査装置において、光源2より発生した
光をコンデンサーレンズ3により集めピンホール4を通
し光の波面を揃える。この光を水平に置いた試料lに反
射鏡5により照射する。試料1の下方には黒い布を張っ
たバックプレート6を配し試料以外からの反射光を防止
している。また試料lはパルスモータ7により回転する
ことができる。試料lで反射した光は透過散光式のスク
リーン8に写し出される。スクリーン8の上方にはスク
リーン8に対して水平移動可能な光検出器9と、光検出
器9の位置を測定するリニアセンサー11を設けた。
次に、試料1として薄肉でドーナツ型の光デイスク用ニ
ッケルスタンパを使用した例について説明する。
以上の構成において、スクリーン8の上に写った像の明
るさを光検出器9により測定し光検出信号pを出力する
。このとき、光検出器9をスクリーン8の中心から外側
に向って移動させ、かつパルスモータ7により試料1を
回転させることによりスクリーン8の上に写った像の全
面を光検出器9により測定することができる。
試料1の表面に凹部がある場合は光が集められるためス
クリーン8の上では明るくみえ、凸部がある場合は光を
散乱するため暗くなる。その明暗の度合いは表面の凹凸
の変位量にも影響を受けるが、むしろ明暗の度合いを大
きく変化させるのは表面の凸凹の形状による。
第7図は第6図に示す実施例における試料表面の凸凹形
状と光検出器の出力の関係を概念的に示すグラフである
第7図において、凸部PA、PBは最大変位量は同じだ
がその形状が違う。また凹部PC,PDにおいても最大
変位量は同じだがその形状が違う。
凸部PAと凹部PDは変位の変化が急激で中心部が尖鋭
な形状を持つもの、凸部PBと四部PCは変位の変化が
ゆるやかで円味をおびた形状のものである。
図から明らかなように急激な変化をする凸部PAと凹部
PDは光検出器9の出力値も大きく変化し、ゆるやかな
変化の凸部PB、凹部PCは光検出信号pの変化も少な
い。
従って光検出信号pの出力から逆に試料表面の凸凹の変
位の変化率を求めることができる。
〔発明の効果〕
本発明の歪検査装置は、試料に波面の揃った光を当て、
試料の持つ歪をスクリーン上に写し、この像の明るさを
光検出器で測定することにより、光検出信号にもとづい
て試料の持つ反り歪を定量的に求めることができるとい
う効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す模式図、第2図は
第1図に示す実施例における試料と光の進路との関係を
示す説明図、第3図は第1図に示す実施例における試料
と光検出信号との関係を示すグラフ、第4図は本発明の
第2の実施例を示す模式図、第5図は第4図に示す実施
例における試料と光の進路との関係を示す説明図、第6
図は本発明の第3の実施例を示す模式図、第7図は第6
図に示す実施例における試料と光検出信号との関係を示
すグラフ、第8図は従来の一例を示す模式l・・・・・
・試料、2・・・・・・光源、3・・・・・・コンデン
サーレンズ、4・・・・・・ピンホール、5・・・・・
・反射鏡、6・・・・・・バックプレート、7・・・・
・・パルスモータ、8・・・・・・スクリーン、9・・
・・・・光検出器、10,12.13・・・・・・演算
器、11・・・・・・リニアセンサー 14・・・・・
・試料テーブル、 A・・・・・・入射光進路、B、Ba、Bb、Bc・・
・・・・反射光進路、 1 a、 1 b、  1 c・・・・”試料装置、8
a、8b。 8c・・・・・・外径位置、d・・・・・・内径位置、
r・・・・・・半径、PA、PB・・・・・・凸部、P
C,PD・・・・・・凹部、p・・・・・・光検出信号
、S・・・・・・表面変位、a・・・・・・位置信号。 代理人 弁理士  内 原   晋 箭 図 δC a b 箭 図 χ 回 朱7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、波面の揃った光を作り出す光学系と、試料を水平に
    載せて回転する試料台と、前記光学系より発生した光を
    前記試料に照射し反射光を受けるスクリーンと、前記ス
    クリーンの上方に設け前記反射光に応じた光検出信号を
    出力する光検出器と、前記光検出信号に基いて前記スク
    リーン上に写った像の明るさを測定し、前記試料の反り
    歪の大小を定量的に算出する演算器とを含むことを特徴
    とする歪検査装置。 2、波面の揃った光を作り出す光学系と、試料を水平に
    載せて回転する試料台と、前記光学系より発生した光を
    試料に照射し反射光を受けるスクリーンと、前記スクリ
    ーンの上方にあってこのスクリーンに対し水平に移動可
    能にして前記反射光に応じた光検出信号を出力する光検
    出器と、スクリーン中心からの前記光検出器の位置を測
    長し位置信号を出力するリニアセンサーと、前記光検出
    信号と前記位置信号に基いて前記スクリーン上に写った
    像の大きさを測定し前記試料の反り歪の大小を定量的に
    算出する演算器とを含むことを特徴とする歪検査装置。 3、波面の揃った光を作り出す光学系と、試料を水平に
    載せて回転する試料台と、前記光学系より発生した光を
    試料に照射し反射光を受けるスクリーンと、前記スクリ
    ーンの上方にあってスクリーンに対して水平に移動可能
    にして光検出信号を出力する光検出器と、前記スクリー
    ンの中心から前記光検出器までの位置を測長して位置信
    号を出力するリニアセンサーと、前記光検出信号と前記
    位置信号にもとづいて前記スクリーン上に写った像の全
    面の明るさを測定しその測定値から試料表面の歪の持つ
    変位の変化率を定量的に算出する演算器とを含むことを
    特徴とする歪検査装置。 4、前記光学系が光源とコンデンサーレンズとピンホー
    ルとから構成されていて、光源から出た光をコンデンサ
    ーレンズで集め、ピンホールを通すことで波面の揃った
    光を発生することを特徴とする特許請求の範囲第1項〜
    第3項記載の歪検査装置。 5、前記試料台が表面を黒色に加工した試料テーブルと
    、前記試料テーブルの下方にあるパルスモータとから構
    成されていて、前記試料テーブルにより試料以外のもの
    からの反射光を防ぎ、また前記パルスモータにより試料
    を回転することができると同時に回転角を測定すること
    ができることを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第3
    項記載の歪検査装置。
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