JPS635249A - 面状体の欠陥検出方法 - Google Patents

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】 Ｔ産業上の利用分野１ 本発明はシート状、フィルム状、板状など、各種面状体
の欠陥を光学的に検出するための方法に関する。

ｒ従来の技術」 合成樹脂シート（フィルムも含む）、金属板。

ガラス板など、これらの面状体を光学的に検査する手段
として、フライング・スポット法が広く採用されている
。

このフライング・スポット法では、レーザ光源から出射
された平行光をレンズ系で絞り、光走査手段を介してそ
の光ビームを被検体（面状体）の表面に照射かつ走査し
、この際の反射光または透過光を受光掻出系にて検出す
るとともに、その光信号を〈光→゛正気変換して電気的
に処理している。

かかる方法によるとき１面状体からの反射光または透過
光は、その面状体の正常部と欠陥部とで異なり、受光検
出系へ入射される光量も異なるので、当１核受光検出系
において受光量の変化を検出することにより、面状体の
欠陥の有無、その欠陥部位などが判明する。

−般に、フライング・スポット法の受光手段として、光
フアイバ受光法、ミラー集光法、拡散板受光法、コンデ
ンサ・レンズ集光法などが用いられているが、これらの
受光手段は、システムの合理性、経済性などを確保する
上で改善の余地が残されており、そのため、第３図に示
す新規な方法が検討されている。

以丁、第３図の方法を説明する。

第３図において、光照射系１１は、光源１２と集光レン
ズ１３と光走査手段１４とを備え、その光走査手段１４
は光走査器１５を主体にして構成されている。

透光部材２１は、透明体からなり、その長手方向に沿う
一定幅の周面が入光ｉ”［！２２となっているとともに
、その長手方向の−・端が出光部２３となっている。

受光検出系３１は、受光器（光検出塁）３２と検出装置
３３とからなり、その受光器３２が前記透光部材２１の
出光部２３に接続されている。

４１は被検体たる面状体である。

第３図において、面状体４１の」二位（下位でもよい）
に配置された光照射系１１は、その光走査手段１４の光
走査器１５を介して面状体４１の表面を幅方向に光走査
できるようになっており、これと対応して、透光部材２
１はつぎのように配置される。

すなわち１面状体４１が光照射系１１からの走査光Ｌｓ
を反射させるものであるとき、透光部材２１は。

第３図実線のごとく、反射光ＬＲを受光する領域に配置
され、面状体４１が上記走査光り、を透過させるもので
あるとき、透光部材２１は、第３図仮想線のごとく、透
過光Ｌｒを受光する領域に配置され、かくて、透光部材
２１の入光部２２は、面状体４１の幅方向に沿うように
なり、その入光部２２から透光部材２１内に上記反射光
ＬＲまたは透過光ＬＴが入射され、透光部材２１の散乱
光が受光検出系３１へ入射されるようになる。

第３図において、面状体４１が同図の矢印方向に移動し
ているとき、光照射系１１の光源１２から出射され、集
光レンズ１３により絞られた光ビームは、光走査手段１
４の光走査器１５を介して面状体４１の表面に照射され
、その面状体４１の幅方向に走査されこの際の面状体４
１が不透明体の場合、走査光Ｌｓが面状体４１の表面で
反射し、その反射光ＬＲが透光部材２１の入光部２２よ
りその内部に入射し、逆に面状体４１が透明体の場合、
走査光Ｌｓが面状体４１を透過し、その透過光Ｌ＋か透
光部材２１の入光部２２よりその内部に入射する。

Ｌ記反射光’ＬＲあるいは透過光Ｌｌが透光部材２１内
に入射されたとき、その光の一部は透光部材２１を透過
するが、他の一部は透光部材２１内で散乱し、その散乱
光が受光検出系３１へ入射される。

この際の光走査において、面状体４１のＩＦ常部に走査
光Ｌ５が照射されているとき、その反射光ＬＲまたは透
過光Ｌｌが定常状態で透光部材２１内に入射されるので
、受光検出系３１での受光レベルは変化せず、当該受光
検出系３１は面状体４１に欠陥がないと認識する。

一方、面状体４１の欠陥部に走査光ｔ、ｓが照射された
とき、その欠陥に起因した光の散乱が生じ、ＩＦ常部の
場合と異なる光が透光部材２１内に入射されるので、受
光検出系３１での受光レベルが変化し、その受光レベル
の変化により、当該受光検出系３１は面状体４１に欠陥
があると認識する。

かくて、面状体４１の欠陥が検出される。

ｒ発明が解決しようとする問題点Ｊ しかし、上述した第３図の方法には、つぎのような問題
点がある。

すなわち、第３図の面状体検査において、第４図左側の
ごとく、光照射系１１からの光ビームを角度α＋α′の
範囲内で光走査し、これを受光器３２により受光した場
合、その受光レベルは、第４図右側のようになる。

第４図の右側におけるＡ−Ｂ間の傾き（レベル差）は、
受光器３２側からみた場合、透光部材２１の内部散乱、
吸収による減衰であり、これは受光器３２から遠ざかる
ほど小さくなる。

第４図の右側におけるＢ−０間のレベル差は、透光部材
２１の固有屈折率とその外側部（空気）との屈折率差に
よる全反射が大きく影響している。

−・股に、透光部材２１における最大伝達角度、すなわ
ち５ｉｎｅ　（第５図参照）は、次式により求められる
。

ｓ：ｎＯ＝ｍ ｎＩ：透過物質（透光部材２１） ｎｌ：空気（ｎｌ＞ｎｌ） したがって原理的には、入光角度のある部分から急激に
受光レベルが増加するはずであるが、前記内部散乱によ
る入射光の不均一さ、透過物質表面の荒れ（＝鏡面状で
ない）等に起因した乱反射による損失から、第４図Ｂ−
Ｃ間のような受光レベルになる。

上記で明らかなように、第４図Ａ−Ｃ間の光を受光検出
系３１へ入射させた場合には、そのＢ−Ｃ間での受光レ
ベルの変動が大きくなるので、面状体４１の欠陥を正確
に検出することができない。

これの対策として、第４図Ａ−Ｂ間の光のみを活用する
ことも考えられるが、この場合は１面状体４１の検査幅
が半減してしまう。

もちろん、光走査器１５と面状体４１との距離を火きく
することにより、面状体４１の全幅検査が回走となるが
、この場合は、ビーム状の走査光Ｌｓが最適スポット径
よりも大きくなってしまい、検出感度が低下する。

そのため、光走査器１５が回転ミラーの場合は、ｆ−θ
レンズにより、光走査器１５が振動ミラーの場合は、　
ａｒｃ−ｓｉｎ（ｓｉｎｉ）し７ズにより、それぞれ面
状体表面までの光路長を補正しなければならず、しかも
、検査幅が大きい場合は、大型の上記レンズが要求され
るので、検査システムの経済性が確保できなくる。

本発明は上記の問題点に鑑み、検査幅の大きい面状体の
欠陥が簡易な手段で正確に検出できる方法を提供しよう
とするものである。

ｒ問題点を解決するための手段１ 本発明は所期の目的を達成するため、光走査手段を備え
た光照射系により面状体の表面を光走査して、その走査
光を面状体より反射あるいは透過させるとともに、面状
体の欠陥の有無による上記反射光または透過光の変化を
受光検出系により検知して、面状体の欠陥を検出する方
法において、上記反射光あるいは透過光の受光領域と対
応させて、前側に散乱部材、後側に透光部材の入光部を
相対配置するとともに、その透光部材の出光部と上記受
光検出系とを相互に接続しておき、上記光照射系により
面状体の表面を光走査した際の反射光または透過光を、
散乱部材により散乱させて上記入光部より透光部材内に
入射させ、その入射光を上記出光部より受光検出系へ入
射させることを特徴とする。

「作用Ｊ 本発明方法の場合、上述のごとく面状体からの反射光ま
たは透過光が、散乱部材により散乱して透光部材内に入
射し、その散乱光の一部が透光部材を介して受光検出系
へ入射する。

この際の反射光または透過光は面状体の欠陥の有無によ
り変化し、これにともない散乱光も必然的に変化するか
ら、散乱部材、透光部材を経た散乱光の一部を受光検出
系で検知することにより。

面状体の欠陥とその欠陥部位などが検出できる。

しかも、散乱部材により上記反射光または透過光を積極
的に散乱させて当該散乱光を透光部材へ入射させ、その
−部を検出用の光信号として透光部材から受光検出系へ
入射させる場合、透光部材への光入射位置、透光部材内
での内部散乱等に起因した受光レベルの差が殆ど生じな
くなり、面状体に異常がないかぎり、−定レベルの光量
が受光検出系へ入射されるようになる。

したがって、面状体の正常部と欠陥部とで受光レベル差
が生じるとしても、面状体の正常部相互では受光レベル
差が生ぜず、これにより透光部材から受光検出系へ入射
される光信号が安定するので、正確に面状体の欠陥が検
出できる。

もちろん、散乱部材は乱反射を起こさせるものでよく、
透光部材も透明な部材であればよく、その散乱部材を経
て透光部材内に入射した光を光学的、電気的に補正する
必要がないから１面状体からの反射光あるいは透過光を
受けてこれを受光検出系へ伝送する手段が簡易となり、
検査システムの経済性、合理性が確保できる。

１実　施　例１ 以下、本発明に係る面状体の欠陥検出力法を、図示の実
施例に基づき説明する。

第１図、第２図に示す本発明方法は、基本的には前記第
３図の方法と同じである。

したがって、第１図、第２図における各部の構成は、そ
の具体性および第３図との相違点などを主体にして説明
する。

第１図において、光照射系１１の光源１２は、気体レー
ザ、固体レーザ等のレーザダイオード（ＬＤ）、あるい
は発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、その光走査手段
１４は、回転ミラー（ポリゴンミラー）あいろは振動ミ
ラーなどの光走査器１５を主体にして構成されている。

第１図、第２図において、透光部材２１は、透明なガラ
スロッド（例えば石英系）、あるいは透明なプラスチッ
クロッド（例えばアクリル系、スチレン系、シリコーン
系）等からなり、その断面形状としては、円形、四角形
、入光部２２をフラット面にした切り欠き円形などが採
用できる。

上記透光部材２１は、既述の通り、面状体４１の幅方向
と対応して所定の受光領域に配置されるが、その面状体
４１からの反射光または透過光が一定入射角度で入射さ
れるよう、所定の曲率で弯曲された円弧状のものを採用
することがある。

さらに透光部材２１について、第２図（Ａ）のものは、
その−端が出光部２３、その他端が反射部２４となって
おり、当該反射部２４は、鏡面のごとき反射面を有する
通出な部材を透光部材２１の他端に結合することにより
構成されている。

一方、第２図（Ｂ）の透光部材２１は、その両端が出光
部２３となっている。

かかる透光部材２１は、その入光部２２が前述した所定
の受光領域、すなわち、面状体４１の幅方向にわたって
配置され、その入光部２２の前側に散乱部材２５が配置
される。

この散乱部材２５は、板状のガラス、プラスチック等か
らなり、例えば、すりガラスのごとく光散乱を生じさせ
るための散乱加工が施されている。

当該散乱部材２５も、透光部材２１で述べたと同様に弯
曲していてよい。

受光検出系３１は、フォトダイオード（叩）、またはア
バランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）などの受光器（
光検出器）３２と、電気的、電子的な信号処理回路、記
録計などを備えた検出装置３３とからなり、その受光器
３２が前記透光部材２１の出光部２３に接続されている
。

なお、透光部材２１の両端に出光部２３が設けられてい
る第２図（Ｂ）の場合、当該両出光部２３が受光検出系
３１に接続されるが、かかる具体例での受光検出系３１
は１両出光部２３から入射される光量を平均して所定の
検出を行なう。

面状体４１としては１合成樹脂シート、合成樹脂フィル
ム、金属板、ガラス板など、透明、不透明のものがあげ
られる。

以下、本発明方法による面状体４１の欠陥検出例につい
て説明する。

第１図において１面状体４１が同図の矢印方向に移動し
ているとき、前述したと同様、光照射系１１の光源１２
から出射され、集光レンズ１３により絞られた光ビーム
は、光走査手段１４の光走査器１５を介して面状体４１
の表面に照射されるとともに、その面状体４１の幅方向
に走査される。

この際の面状体４１が不透明体の場合、走査光ｔ、ｓが
面状体４１の表面で反射し、逆に面状体４１が透明体の
場合、走査光ｔ、ｓが面状体４１を透過し、その反射光
ＬＲまたは透過光Ｌ＋が散乱部材２５により散乱されて
透光部材２１の入光部２２よりその内部に入射する。

上記反射光ＬＲあるいは透過光Ｌｒが透光部材２１内に
入射されたとき、その光の一部は透光部材２１を透過す
るが、他の一部はその透光部材２１から受光検出系３１
八入射される。

受光検出系３１では、受光器３２、検出装置３３などを
介してこの際の受光レベルを検出かつ演算処理し、その
受光レベルに基づいて面状体４１の欠陥の有無を検出す
る。

すなわち上記光走査において、面状体４１の正常部に走
査光ｔ、ｓが照射されているとき、その反射光ＬＲまた
は透過光Ｌｌが定常状態で、しかも、散乱部材２５によ
り散乱されて透光部材２１内に入射されるので、受光検
出系３１での受光レベルに変化が生ぜず、受光検出系３
１は面状体４１に欠陥がないと認識する。

逆に１面状体４１に傷、異物混入、汚染などの欠陥部が
あり、これに走査光Ｌｓが照射されると、その欠陥に起
因した光の散乱が生じ、正常部の場合と異なる光が透光
部材２１内に入射されるので、受光検出系３１での受光
レベルが変化し、その受光レベルの変化により、当該受
光検出系３１は面状体４１に欠陥があると認識する。

より具体的には、受光検出系３１は、上記欠陥に基づく
光信号を受光器３２により光電変換し、その信号を検出
装置３３により演算処理して、面状体４１の欠陥を認識
するとともに、その欠陥を報知したり、欠陥部位を記録
する。

かくて１面状体４１の欠陥が検出される。

ｒ発明の効果Ｊ 以上説明した通り、本発明に係る面状体の欠陥検出方法
によれば、光走査時における面状体からの反射光または
透過光を散乱部材により積極的に散乱させて当該散乱光
を透光部材へ入射させ、その−部を検出用の光信号とし
て透光部材から受光検出系へ入射させるので、受光検出
系の光学的。

電気的な補正手段を要せずとも、広幅である面状体の欠
陥が簡易な手段で正確に検出でき、かくてこの種の検査
が経済的かつ合理的に行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を略示した斜視図、第２
図（Ａ）　（Ｂ）は本発明方法の互いに異なる具体例を
略示した側面図、第３図は本発明の先行技術たる方法を
示した説明図、第４図は第３図の方法における受光レベ
ルを示した説明図、第５図は第３図の方法における透光
部材の最大伝達角度を示した説明図である。 １１・・・・・・光照射系 １２・・・・・・光照射系の光源 １３・・・・・・光照射系の集光レンズ１４・・・・・
・光照射系の光走査手段１５・・・・・・光走査手段の
光走査器２１・・・・・・透光部材 ２２・・・・・・透光部材の入光部 ２３・・・・・・透光部材の出光部 ２４・・・・・・透光部材の反射部 ２５・・・・・・散乱部材 ３１・・・・・・受光検出系 ３２・・・・・・受光検出系の受光器 ３３・・・・・・受光検出系の検出装置４１・・・・・
・面状体 Ｌｓ・・・・・・走査光 ＬＲ・・・・・・反射光 Ｌｌ・・・・・・透過光 代理人　弁理士　斎　藤　義　雄 第１図 第　２９１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光走査手段を備えた光照射系により面状体の表面を光走
   査して、その走査光を面状体より反射あるいは透過させ
   るとともに、面状体の欠陥の有無による上記反射光また
   は透過光の変化を受光検出系により検知して、面状体の
   欠陥を検出する方法において、上記反射光あるいは透過
   光の受光領域と対応させて、前側に散乱部材、後側に透
   光部材の入光部を相対配置するとともに、その透光部材
   の出光部と上記受光検出系とを相互に接続しておき、上
   記光照射系により面状体の表面を光走査した際の反射光
   または透過光を、散乱部材により散乱させて上記入光部
   より透光部材内に入射させ、その入射光を上記出光部よ
   り受光検出系へ入射させることを特徴とする面状体の欠
   陥検出方法。