JPH07190954A

JPH07190954A - ピンホール検査方法及び装置

Info

Publication number: JPH07190954A
Application number: JP33374293A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Sakida; 隆二崎田; Yutaka Kaneko; 金子　　豊
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、筒状の被検物のように、被検物を
挟んでスポット光源と導光体を配置することが困難な場
合でも、使用できるピンホールの検出方法および装置を
提供することを目的としている。【構成】光源１１と、該光源からのスポット光を被検
物１１に走査しつつ照射するポリゴンミラー１２と、該
走査手段と被検物との間に設けられポリゴンミラーから
の光線を被検物に照射するｆθレンズ１３と、このｆθ
レンズ１３と被検物１０との間に偏向器２０を設けスポ
ット光を被検物１０に対して斜め方向から照射する。ピ
ンホール１５で散乱された光を受光素子１４が検出して
ピンホールを検査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被検物に光を照射して、
その透過光あるいは反射光から被検物上のピンホールを
検出する方法及び装置に関し、特に、円筒形等の筒状を
した被検物に適用可能なものに関する。

【０００２】被検物のピンホール検出装置に関しては、
図７に示す特開平３−２０６４１４号に記載されたもの
が知られている。同図において、１は光源で半導体レー
ザ素子を使用している。２は結像レンズで、光源１から
の光束を検査に適したスポット光に絞る。３はポリゴン
ミラーで、結像レンズ２からのスポット光を反射し、シ
ート状の被検物５の上を走査させる。４はフレネルレン
ズ、６は導光体、７は受光素子、８は信号処理回路、９
はピンホールである。

【０００３】光源１から射出された光は、結像レンズ２
で適当な径の光束に絞られ、ポリゴンミラー３で反射さ
れフレネルレンズ４に入射する。フレネルレンズ４でス
ポット光は屈折され、どの走査位置においても被検物５
に垂直に入射するように照射される。被検物５にピンホ
ール９があると、スポット光はピンホール９を通過して
導光体６に入射し、導光体６内を伝播して受光素子７に
より電気信号に変換され、増幅されて信号処理回路８に
入力し、ピンホールが検出される。

【０００４】このようなピンホール検出装置は、被検物
が平らなシート状であってスポット光と対向する位置に
受光素子７を配置できるものに限定され、被検物５が例
えば筒状のものの場合には、筒の径が充分に大きくない
限り内部に受光素子７を配置できないので、使用できな
い。

【０００５】筒状ないし円筒状の被検物１０を測定する
には、図８に示す構成の装置が考えられる。１１は光
源、１２はポリゴンミラーからなる走査手段、１３はｆ
θレンズを使用した結像光学系、１４は受光素子であ
る。

【０００６】光源１１からのスポット光は、矢印の方向
に進み走査手段１２で反射され、結像光学系１３を経て
被検物に照射され、走査手段１２の回転により円筒状の
被検物１０上を軸方向に走査する。そして、被検物１０
のピンホールを透過した光が、被検物１０の内面で複数
回反射され、被検物１０の端部に設けられた受光素子１
４に達し、検出され電気信号に変換される。この方法に
よれば、被検物の内部に導光体等を挿入する必要がない
ので、筒状の被検物であっても、径が小さくてもピンホ
ールの検査ができる。また、被検物１０を装置に着脱す
るのも容易になる。

【０００７】しかし、この装置では、図８の各矢印に示
すように、スポット光１６の走査位置によって（あるい
は、被検物１０の場所によって）スポット光が被検物１
０に入射する角度がφ１〜φ５のように変化する。

【０００８】図９(a) から(c) は、この状態を拡大して
詳細に示した図で、ピンホールを符号１５で示してい
る。ピンホール１５に入射したスポット光１６は、ピン
ホール１５を通過する光１７の他に、ピンホールの内壁
１５ａにより乱反射される散乱光１８成分を持つ。

【０００９】図９(a) に示す角度でスポット光１６が入
射した場合、被検物１０の内面１０ａの反射率が低い
と、透過光１７は内面１０ａで反射を繰り返している間
にほとんど吸収されてしまい、受光素子１４では検出で
きないか、あるいは検出が困難になってしまう。一方、
ピンホール１５の内壁１５ａで反射される散乱光１８
は、受光素子１４とは反対の方向に進む成分がほとんど
であるから、これを検出する感度も低くなってしまう。

【００１０】図９(b) に示すように、被検物１０にスポ
ット光１６をほぼ垂直に入射する場合は、透過光１７は
受光素子１４に到達するまでに、被検物１０の内面１０
ａを数多く反射する必要があるので、被検物１０の内面
反射率が低いと、(a) の場合よりさらに吸収される割合
が多くなり、受光素子１４による検出が一層困難にな
る。

【００１１】また、ピンホール内壁１５ａによる散乱光
１８の広がり角θ１は、次に説明する(c) の広がり角θ
２に比べて小さいと考えられるので、被検物の内面反射
率が低いときは検出感度が低くなる。

【００１２】図９(c) に示すような角度でスポット光１
６が入射した場合、透過光１７は受光素子１４と反対方
向に進むため、検出は困難である。しかし、ピンホール
内壁１５ａによる散乱光１８は、(a) の場合と反対方向
に非常に大きな広がり角θ２で散乱されるため、被検物
１０の内面１０ａで反射せずに直接受光素子１４に到達
できる成分も多くなり、検出感度が高くなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事実
に鑑みてなされたもので、円筒形状等の被検物のよう
に、導光体を使用することが困難な被検物のピンホール
検査ができる方法及び装置を提供することを目的として
いる。また走査の位置にかかわらず、検出感度を高く維
持できるピンホールの検出方法および装置を提供するこ
とを目的としている。さらに、ピンホールで多くの散乱
光を放射できる方法及び装置を提供することを目的とし
ている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の方法は、被検物にスポット光を照射し、そ
の透過光を被検物の端部においた受光素子で検出するピ
ンホール検査方法であって、スポット光を被検物に斜め
方向から照射し、透過光及び散乱光を前記受光素子で検
出する構成を特徴としている。

【００１５】または、被検物にスポット光を照射すると
ともに主走査方向に走査させ、該走査方向に交差する副
走査方向に沿って被検物とスポット光との間に相対的な
移動を与え、被検物からの透過光を被検物の端部におい
て受光素子で順次受光するピンホール検査方法であっ
て、前記スポット光を前記主走査方向及び／又は副走査
方向の法線に対して傾斜させて照射し、透過光及びピン
ホールでの散乱光を前記受光素子で検出する構成として
もよい。

【００１６】さらに、被検物にスポット光を走査させ、
その透過光を被検物の端部においた受光素子で検出する
ピンホール検査方法であって、スポット光の射出位置を
Ａ、該スポット光が被検物を照射する位置をＢ、前記受
光素子の位置をＣとしたとき、∠ＡＢＣが常に鋭角にな
るようにスポット光を照射し、主としてピンホールでの
散乱光を前記受光素子で検出する構成が望ましい。

【００１７】上記の方法において、前記被検物をスポッ
ト光の焦点位置より後ろに配置する構成が望ましい。

【００１８】本発明の装置は、光源と、該光源からのス
ポット光を被検物に走査しつつ照射する走査手段と、該
走査手段と被検物との間に設けられ走査手段からの光線
を被検物に照射する結像レンズとを有するピンホール検
査装置において、前記結像レンズと被検物との間に偏向
器を設けスポット光を被検物に対して斜め方向から照射
する構成を特徴としている。

【００１９】偏向器としては、音響光学素子、回折格
子、あるいは、走査方向に沿って連続的に変化する屈折
率を有する光学素子を使用することができる。

【００２０】

【作用】光源から射出されたスポット光は、走査手段、
結像レンズ、偏向器を経て被検物の表面に達する。そし
て、走査手段により被検物上を走査する。このとき、偏
向器で進行方向を変えられ、被検物の垂線に対して傾斜
した光線として被検物に入射する。被検物にピンホール
があると、斜めの光線はピンホールの壁で散乱され、被
検物の内壁で反射されずに受光素子に達し易くなる。ま
たは、内壁で反射されたとしても少ない反射回数で受光
素子に達することができ、検査感度が向上する。スポッ
ト光が受光素子に向かって斜め方向に進む場合で角度が
適当な場合は、透過光が被検物の内壁で反射されずに直
接受光素子に達したり、または、内壁で反射されたとし
ても少ない反射回数で受光素子に達することができ、や
はり検出感度が向上する。

【実施例】図１は、本発明のピンホール検出装置の構成
を示す図である。同図において、被検物１０、光源１
１、ポリゴンミラーを使用した走査手段１２、ｆθレン
ズからなる結像光学系１３及び受光素子１４の構成は図
７と同じである。本発明では、結像光学系１３と被検物
１０との間に偏向器２０を設けた構成を特徴としてい
る。そして、この実施例では偏向器２０に音響光学素子
を使用している。

【００２１】つぎにこの実施例の作用を説明する。光源
１１から射出されたスポット光は、走査手段１２、結像
光学系１３及び偏向器２０を経て被検物１０の表面に達
する。そして、走査手段１２の回転により、スポット光
を被検物１０の左端から右端に移動して走査する。スポ
ット光が図の左端の１６−１の位置のときに音響光学素
子２１に入力する周波数を高くし、スポット光が主走査
方向に移動して右端の１６−ｎに近づくに連れて、入力
する周波数を低くする。このようにすると、スポット光
１６の回折角が図の１６−１のとき最も大きなα１とな
り、主走査方向に沿って図の右に移動するに連れて徐々
に小さくなり、１６−ｎのときに最小の回折角αｎとす
ることができる。

【００２２】換言すると、この実施例では、偏向器２０
から射出されるスポット光の基端をＡとし、このスポッ
ト光が被検物１０に入射する位置をＢとし、受光素子１
４の位置をＣとしたとき、つねに∠ＡＢＣ＝φ＜９０
°、すなわち鋭角となるように構成したものと言える。
そして、偏向器２０から射出されたスポット光は、ほぼ
平行光線となっている。スポット光は図９(c) のスポッ
ト光１６のようにピンホール１５に入射し、散乱光１８
が受光素子１４に検出される。

【００２３】図２は、回折格子を偏向器２１として使用
した実施例を示す。この偏向器２１は、図２に示すよう
に、主走査方向に沿って左側から右側に行くに連れて、
格子の間隔が徐々に大きくなるようにし、回折角をα１
からαｎへと変化させ、ほぼ平行なスポット光を得てい
る。

【００２４】図３は、屈折率分布型光学素子からなる偏
向器２２を使用した実施例である。この光学素子は、図
４に示すように、主走査方向に対して徐々に変化する屈
折率を有するものである。このように屈折率を分布させ
ることにより、走査位置により屈折角をα１〜αｎのよ
うに変化させ、偏向器２２から射出されるスポット光を
ほぼ平行にして被検物に入射させている。

【００２５】図５は、ピンホール１５におけるスポット
光１６の状態を拡大した図である。散乱光を増やすに
は、ピンホール１５における光束をピンホールの出口で
ピンホールの径と同程度になるまで大きくした方がよ
い。そのため、被検物１０をスポット光の焦点位置から
若干後方にずらして配置した構成としている。

【００２６】図１，２，３のスポット光１６は、被検物
１０の主走査方向の法線に対して傾斜させた構成であ
る。しかし、スポット光１６は、ピンホールに（垂直で
はなく）傾斜して入射しさえすれば、主走査方向の面内
に限らず、これと直交する副走査方向の法線に対して傾
斜させても、散乱光が増えて受光素子に入射し易くな
る。

【００２７】そこで、スポット光１６の別の傾斜の仕方
として、図６を示す。この図に示す点線は、図１，２の
紙面を示し、矢符号ａで示す副走査方向の法線である。
スポット光１６をこの法線に垂直ではなく傾けて入射さ
せれば、散乱光が増加し、受光素子に入射する光も増加
することになる。

【００２８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、スポット光を被検物に斜め方向から照射し、透過光
のみでなく散乱光をも前記受光素子で検出する構成とし
たので、受光素子を被検物の端部に置いても、ピンホー
ルの検出が可能になる。すなわち、被検物が円筒形状を
含む筒状の場合に効果的である。また、散乱光が増加す
るので、内面反射率の低い被検物におけるピンホールの
検査感度を向上させることができる。

【００２９】また、スポット光の射出位置をＡ、該スポ
ット光が被検物を照射する位置をＢ、前記受光素子の位
置をＣとしたとき、∠ＡＢＣが常に鋭角になるようにス
ポット光を照射する構成とすれば、受光素子へ向かう散
乱光が増加し、検査の感度をさらに向上させることがで
きる。

【００３０】さらに、被検物をスポット光の焦点位置よ
り後ろに配置する構成としても、散乱光を増加すること
ができ、検査の感度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】偏向器に音響光学素子を使用した本発明の実施
例の構成を示す図である。

【図２】偏向器に回折格子を使用した本発明の実施例の
構成を示す図である。

【図３】偏向器に屈折率が変化する光学素子を使用した
実施例の構成を示す図である。

【図４】図３の光学素子の屈折率が変化する状態を示す
線図である。

【図５】スポット光の焦点より後方に被検物を配置した
状態を示す図である。

【図６】スポット光が副走査方向に対して傾斜した状態
を示す図である。

【図７】従来のピンホール検査装置の構成を示す図であ
る。

【図８】筒状の被検物についてピンホールを検査できる
装置の構成を示す図である。

【図９】(a) ，(b) ，(c) は、被検物にスポット光が入
射する角度により、透過光や散乱光が変化する状態を示
す図である。

【符号の説明】

１１光源１２走査手段１３結像レンズ１４受光素子１５ピンホール１６スポット光１７透過光１８散乱光２０偏向器（音響光学素子）２１偏向器（回折格子）２０偏向器（屈折率分布型光学素子）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検物にスポット光を照射し、その透過
光を被検物の端部においた受光素子で検出するピンホー
ル検査方法であって、スポット光を被検物に斜め方向か
ら照射し、透過光及び散乱光を前記受光素子で検出する
ことを特徴とするピンホール検査方法。
【請求項２】被検物にスポット光を照射するとともに
主走査方向に走査させ、該走査方向に交差する副走査方
向に沿って被検物とスポット光との間に相対的な移動を
与え、被検物からの透過光を被検物の端部において受光
素子で順次受光するピンホール検査方法であって、前記
スポット光を前記主走査方向及び／又は副走査方向の法
線に対して傾斜させて照射し、透過光及びピンホールで
の散乱光を前記受光素子で検出することを特徴とするピ
ンホールの測定方法。
【請求項３】被検物にスポット光を走査させ、その透
過光を被検物の端部においた受光素子で検出するピンホ
ール検査方法であって、スポット光の射出位置をＡ、該
スポット光が被検物を照射する位置をＢ、前記受光素子
の位置をＣとしたとき、∠ＡＢＣが常に鋭角になるよう
にスポット光を照射し、主としてピンホールでの散乱光
を前記受光素子で検出することを特徴とするピンホール
検査方法。
【請求項４】前記被検物をスポット光の焦点位置より
後ろに配置することを特徴とする請求項１から３のいず
れかに記載のピンホール検査方法。
【請求項５】光源と、該光源からのスポット光を被検
物に走査しつつ照射する走査手段と、該走査手段と被検
物との間に設けられ走査手段からの光線を被検物に照射
する結像レンズとを有するピンホール検査装置におい
て、前記結像レンズと被検物との間に偏向器を設けスポット
光を被検物に対して斜め方向から照射することを特徴と
する被検物のピンホール検査装置。
【請求項６】前記偏向器が音響光学素子であることを
特徴とする請求項５記載の被検物のピンホール検査装
置。
【請求項７】前記偏向器が回折格子であることを特徴
とする請求項５記載の被検物のピンホール検査装置。
【請求項８】前記偏向器が、前記走査方向に沿って連
続的に変化する屈折率を有する素子であることを特徴と
する請求項５記載の被検物のピンホール検査装置。