表面検査装置
【課題】ミラーの清掃及び交換を安価で且つ容易に行うことのできる表面検査装置を提供する。
【解決手段】先端にミラー１８が設けられた軸状の検査ヘッド１６を駆動機構により軸線ＡＸの回りに回転させつつ軸線ＡＸに沿って移動させるとともに、検査ヘッド１６内に前記軸線ＡＸに沿って入射した検査光の光路をミラー１８により変更し、光路が変更された検査光を被検査物に照射し、被検査物で反射して検査ヘッド内１６に再度入射した検査光の光量に基づいて検査物の表面状態を検出する表面検査装置１において、検査ヘッド１６が、駆動機構に取り付けられるヘッド本体７０と、そのヘッド本体７０に対して着脱可能に設けられ且つミラー１８を保持する保持部７１と、を備える。
【解決手段】先端にミラー１８が設けられた軸状の検査ヘッド１６を駆動機構により軸線ＡＸの回りに回転させつつ軸線ＡＸに沿って移動させるとともに、検査ヘッド１６内に前記軸線ＡＸに沿って入射した検査光の光路をミラー１８により変更し、光路が変更された検査光を被検査物に照射し、被検査物で反射して検査ヘッド内１６に再度入射した検査光の光量に基づいて検査物の表面状態を検出する表面検査装置１において、検査ヘッド１６が、駆動機構に取り付けられるヘッド本体７０と、そのヘッド本体７０に対して着脱可能に設けられ且つミラー１８を保持する保持部７１と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物の表面状態を検査する表面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検査物の表面、例えば円筒状の被検査物の内面を検査する装置として、先端に光路変更手段が設けられた軸状の検査ヘッドを駆動機構により軸線の回りに回転させつつ軸線に沿って移動させるとともに、検査ヘッド内に軸線に沿って入射した検査光の光路を光路変更手段により変更し、光路が変更された検査光を、穴の内面に照射し、その内面で反射して該検査ヘッド内に再度入射した光の光量に基づいて内面状態を検出する表面検査装置が知れている（例えば、特許文献１参照）。この表面検査装置において検査ヘッドは、光路変更手段を含めて一体として形成されている。したがって光路変更手段が汚れた場合、検査ヘッド全体を駆動機構から取り外して光路変更手段の清掃が行われる。また、光路変更手段が破損した場合や、テーパを有する穴の内面を検査するためにその傾斜に合うように配置された光路変更手段が必要な場合は、検査ヘッド全体が交換される。
【特許文献１】特開平１１−２８１５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、検査ヘッド全体を駆動機構から取り外して再度検査ヘッドを駆動機構に取り付ける場合、検査ヘッドの着脱作業に加えて、検査ヘッドと駆動機構との芯合わせも再度行う必要もあり、かなりの作業時間を要する。また、光路変更手段を交換する場合、検査ヘッドごと交換するため費用もかかるという問題もある。
【０００４】
そこで本発明は、光路変更手段の清掃及び交換を安価で且つ容易に行うことのできる表面検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の表面検査装置（１）は、先端に光路変更手段（１８，１１８）が設けられた軸状の検査ヘッド（１６，１１６）を駆動手段（３０，４０）により軸線（ＡＸ）の回りに回転させつつ前記軸線（ＡＸ）に沿って移動させるとともに、前記検査ヘッド（１６，１１６）内に前記軸線（ＡＸ）に沿って入射した検査光の光路を前記光路変更手段（１８，１１８）により変更し、該光路が変更された検査光を被検査物（１００）に照射し、該被検査物（１００）で反射して該検査ヘッド内（１６，１１６）に再度入射した前記検査光の光量に基づいて前記検査物（１００）の表面状態を検出する表面検査装置（１）において、前記検査ヘッド（１６，１１６）が、前記駆動手段（３０，４０）に取り付けられるヘッド本体（７０，１２０）と、前記ヘッド本体（７０，１２０）に対して着脱可能に設けられ且つ前記光路変更手段を保持する保持部（７１，１７１）と、を備えていることを特徴とする。
【０００６】
この表面検査装置によれば、検査ヘッドが、駆動手段に取り付けられたヘッド本体と、光路変更手段を保持する保持部との２つの部材で構成され、ヘッド本体に対して保持部が着脱可能であるため、光路変更手段を交換する場合、駆動手段に取り付けられたヘッド本体はそのままにして、保持部のみ取り外して交換することができる。
【０００７】
また、本発明の一形態において、前記保持部（７１）は前記検査ヘッド（１６）の先端側に限定して設けられていてもよい。これによれば、着脱される保持部が、検査ヘッドの先端側に限定して設けられているので、保持部を短く製造することができ、交換部品を安価に製造することができる。
【０００８】
さらに、本発明の一形態において、前記検査ヘッド（１１６）が前記被検査物（１００）に挿入される挿入部（１８１）を有し、前記保持部（１７１）が、前記挿入部（１８１）よりも前記駆動手段（３０，４０）側まで延びていてもよい。
【０００９】
これによると、交換可能な保持部が挿入部よりも駆動手段側まで延びているため、例えば、種々の長さを有する保持部を予め用意しておけば、検査する穴の内面の深さ応じて適当な長さの保持部に即座に交換することができる。また、ヘッド本体と保持部との接合部はねじ等の着脱構造が必要なため、他の部分よりも厚みが必要となるが、本形態によれば、保持部が挿入部よりも駆動手段側まで延びているため、接合位置が挿入部の外側となる。したがって挿入部に接合部が存在しないため、挿入部を細くすることが可能で、小さな穴の内部を検査可能なように先の細い検査ヘッドを製造することができる。
【００１０】
また、前記保持部（７１，１７１）が、前記ヘッド本体（７０，１２０）に対して着脱可能な外筒体（７５，１７５）と、前記光路変更部材（１８，１８０）を保持し且つ該外筒体の内部に着脱可能な内筒体（７６，１７６）と、を備えてもよい。これによると、ヘッド本体に対して着脱可能な外筒体から光路変更部材を保持する内筒体がさらに着脱可能であるため、光路変更部材を交換する場合、内筒体のみ交換すればよく、より安価に対応できる。
【００１１】
さらに、本発明の一形態において前記外筒体（７５，１７５）は、その先端（１７５ａ）が閉じられ且つ筒状側面に透光穴（７５ｂ，１７５ｂ）が設けられ、前記内筒体（７６，１７６）は、その両端が開口し且つ筒状側面に透光部材（７６ａ，１７６ａ）がはめ込まれた透光穴（７６ａ，１７６ａ）が設けられるとともに、前記筒状側面の内面に前記透光穴（７６ａ，１７６ａ）に対して対称となるように前記内筒体（７６，１７６）の軸線（ＡＸ）に対して所定で角度でスリット（７６ｃ，１７６ｃ）が設けられていてもよい。
【００１２】
これによると、内筒体のスリットに、例えばミラーである矩形又は円形の光路変更部材の両端を挟んで挿入することができ、スリットの角度を検査対象となる穴の傾斜に合わせて製造することで光路変更部材の角度を容易に一定の角度で保持することができる。また、内筒体の両端が開口しているため、光路変更部材を内筒体のスリットに装着した後でも、光路変更部材によって分割された内筒体の内部の両空間へのアクセスが容易である。したがって、内筒体全体としてバランスが悪い場合は、外筒体に取り付ける前に、光路変更部材の裏面の空間内において、例えば接着剤を位置や量を調整することにより、バランス調整を容易に行うことができる。また、光路変更部材の表面が汚れている場合、その汚れを容易に拭き取ることができる。さらに、内筒体は先端が閉じられた外筒体に挿入されるため、接着剤等によってバランス調整された空間は外側から目視できなくなり、外観が損なわれることもない。内筒体及び外筒体には透光穴が設けられているため、光路変更部材によって光路が変更された検査光は、これらの透光穴を通って被検査物に照射可能であるが、内筒体の透光穴には透光部材が嵌め込まれているため、検査ヘッド内部へのごみ等の侵入が防止される。
【００１３】
なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によると、検査ヘッドにおいて、光路変更手段の保持部がヘッド本体に対して着脱可能であるため、光路変更手段を交換する場合、駆動手段に取り付けられたヘッド本体は取り外さずに、保持部のみ取り外して交換することができる。故に、光路変更手段の清掃及び交換を安価で且つ容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
[第一形態]
【００１６】
図１は、本発明の第一形態にかかる表面検査装置１の概略構成を示している。表面検査装置１は、被検査物１００に設けられた円筒形の内周面１００ａの検査に適した装置であり、検査を実行するための検査機構２と、その検査機構２の動作制御、検査機構２による測定結果の処理等を実行するための制御部３とを備えている。さらに、検査機構２は、被検査物１００に対して検査光を投光し、かつ被検査物１００からの反射光を受光する検出ユニット５とその検出ユニット５に所定の動作を与える駆動ユニット６とを備えている。
【００１７】
検出ユニット５は、検査光の光源としてのレーザダイオード（ＬＤ）１１と、被検査物１００からの反射光を受光し、その反射光の単位時間当たりの光量（反射光強度）に応じた電流又は電圧の電気信号を出力するフォトディテクタ（以下、ＰＤと呼ぶ）１２と、ＬＤ１１から照射される検査光を被検査物１００に向って導く投光ファイバ１３と、被検査物１００からの反射光をＰＤ１２に導くための受光ファイバ１４と、それらのファイバ１３、１４を束ねた状態で保持する保持筒１５と、その保持筒１５の外側に同軸的に設けられる中空軸状の検査ヘッド１６とを備えている。なお、検査ヘッド１６については後に詳述する。保持筒１５の先端には投光ファイバ１３を介して導かれた検査光を検査ヘッド１６の軸線ＡＸの方向（以下、軸線ＡＸ方向と呼ぶ）に沿ってビーム状に射出させ、かつ検査ヘッド１６の軸線ＡＸ方向に沿って検査光とは逆向きに進む反射光を受光ファイバ１４に集光するレンズ１７が設けられ、検査ヘッド１６の先端には（図１において右端部）には、光路変更手段としてのミラー１８が設けられている。
【００１８】
駆動ユニット６は、直線駆動機構３０と、回転駆動機構４０と、焦点調節機構５０とを備えている。直線駆動機構３０は、検査ヘッド１６をその軸線ＡＸ方向に移動させるための直線駆動手段として設けられている。そのような機能を実現するために、直線駆動機構３０はベース３１と、そのベース３１に固定された一対のレール３２と、レール３２に沿って検査ヘッド１６の軸線ＡＸ方向に移動可能なスライダ３３と、そのスライダ３３の側方に検査ヘッド１６の軸線ＡＸと平行に配置された送りねじ３４と、その送りねじ３４を回転駆動する電動モータ３５とを備えている。スライダ３３は検出ユニット５の全体を支持する手段として機能する。すなわち、ＬＤ１１及びＰＤ１２はスライダ３３に固定され、検査ヘッド１６は回転駆動機構４０を介してスライダ３３に取り付けられ、保持筒１５は焦点調節機構５０を介してスライダ３３に取り付けられている。さらに、送りねじ３４はスライダ３３に固定されたナット３６にねじ込まれている。したがって、電動モータ３５にて送りねじ３４を回転駆動することにより、スライダ３３がレール３２に沿って検査ヘッド１６の軸線ＡＸ方向に移動し、それに伴ってスライダ３３に支持された検出ユニット５の全体が検査ヘッド１６の軸線ＡＸ方向に移動する。直線駆動機構３０を用いた検出ユニット５の駆動により被検査物１００の内周面１００ａに対する検査光の照射位置を検査ヘッド１６の軸線ＡＸ方向に関して変化させることができる。
【００１９】
回転駆動機構４０は、検査ヘッド１６を軸線ＡＸの回りに回転させる回転駆動手段として設けられている。そのような機能を実現するため、回転駆動機構４０は、検査ヘッド１６を軸線ＡＸの回りに回転自在に支持するように、保持筒１５と検査ヘッド１６との間に取り付けられた軸受３９と、回転駆動源としての電動モータ４１と、その電動モータ４１の回転を検査ヘッド１６に伝達する伝達機構としてのベルト４２を備える。なお、伝達機構は、ベルト４２に限定されず、歯車列等の他の回転伝達機構を利用することもできる。電動モータ４１の回転をベルト４２を介して検査ヘッド１６に伝達することにより、検査ヘッド１６がミラー１８を伴って軸線ＡＸの回りに回転する。回転駆動機構４０を用いた検査ヘッド１６の回転により、被検査物１００の内周面１００ａに対する検査光の照射位置を被検査物１００の周方向に関して変化させることができる。そして検査ヘッド１６の軸方向への移動と軸線ＡＸの回りの回転とを組み合わせることにより、検査物の内周面１００ａをその全面に亘って検査光で走査することが可能となる。
【００２０】
焦点調節機構５０は、検査光が被検査物１００の内周面１００ａにて焦点を結ぶように保持筒１５を軸線ＡＸの方向に駆動する焦点調整手段として設けられている。その機能を実現するために、焦点調節機構５０は、保持筒１５の基端部に固定された支持板５１と、直線駆動機構３０のスライダ３３と支持板５１との間に配置されて支持板５１を検査ヘッド１６の軸線ＡＸ方向に案内するレール５２と、検査ヘッド１６の軸線ＡＸと平行に配置されて支持板５１にねじ込まれた送りねじ５３と、その送りねじ５３を回転駆動する電動モータ５４とを備えている。電動モータ５４にて送りねじ５３を回転駆動することにより、支持板５１がレール５２に沿って移動して保持筒１５が検査ヘッド１６の軸線ＡＸ方向に移動する。これにより、検査光が被検査物１００の内周面１００ａ上で、焦点を結ぶようにレンズ１７からミラーを経て内周面１００ａに至る光路の長さを調節することができる。
【００２１】
制御部３は、表面検査装置１による検査工程の管理、測定結果の処理等を実行するコンピュータユニットとしての演算処理部６０と、その演算処理部６０の指示に従って検査機構２の各部の動作を制御する動作制御部６１と、ＰＤ１２の出力信号に対して所定の処理を実行する信号処理部６２と、演算処理部６０に対してユーザが指示を入力するための入力部６３と、演算処理部６０における測定結果等をユーザに提示するための出力部６４と、演算処理部６０にて実行すべきコンピュータプログラム、及び、測定されたデータ等を記憶する記憶部６５とを備えている。演算処理部６０、入力部６３、出力部６４及び記憶部６５はパーソナルコンピュータ等の汎用コンピュータ機器を利用してこれらを構成することができる。この場合、入力部６３にはキーボード、マウス等の入力機器が設けられ、出力部６４にはモニタ装置が設けられる。プリンタ等の出力機器が出力部６４に追加されてもよい。記憶部６５には、ハードディスク記憶装置、あるいは記憶保持が可能な半導体記憶素子等の記憶装置が用いられる。動作制御部６１及び信号処理部６２は、ハードウエア制御回路によって実現されてもよいし、コンピュータによって実現されてもよい。
【００２２】
図２は、検査ヘッド１６の拡大図である。検査ヘッド１６は、上述したように、電動モータ４１にベルト４２を介して取り付けられたヘッド本体７０と、ヘッド本体７０の先端に着脱可能に設けられ且つミラー１８を保持する保持部７１とを備える。
【００２３】
ヘッド本体７０は、保持筒１５の回りに軸受３９を介して回転可能に装着される保持筒外装部７２と、その保持筒外装部７２から先端に向って軸方向に延びる中空延在部７３とを備える。その中空延在部７３の先端は、外径が小さくなるように切削されており、その切削された部分にはねじ部７３ａが設けられている。
【００２４】
保持部７１は、ヘッド本体７０の中空延在部７３に対して着脱可能な外筒体７５と、ミラー１８を保持し且つ外筒体７５の内部に着脱可能な内筒体７６とを備える。図３は保持部７１を示した図であり、（ａ）は保持部７１の全体の断面図、（ｂ）は外筒体７５の断面図、（ｃ）は内筒体７６の断面図である。
【００２５】
図３（ｂ）で示した外筒体７５は、先端７５ａが閉じられた筒状体であって、その筒状側面には円形の透光穴７５ｂが設けられている。また、外筒体７５の他端の内側にはねじ部７５ｃが設けられている。
【００２６】
図３（ｃ）で示した内筒体７６は、両端が開口し、その筒状側面には外筒体７５の透光穴７５ｂより径の大きな円形の透光穴７６ａが設けられ、その透光穴７６ａには、例えばガラス等の透光部材７６ｂが嵌め込まれている。また内筒体７６の内面の、透光穴７６ｂに対して対称となる両側には、軸線ＡＸに対して所定の角度でスリット７６ｃが設けられ、当該スリット７５ｃにミラー１８が嵌め込まれている。
【００２７】
以下、本形態の作用について説明する。まず、図１で示したように被検査物１００の軸線に軸線ＡＸを一致させて表面検査装置１を配置したときに、軸線ＡＸに沿って進んだ検査光の光路が変更されて、被測定対物１００の、軸線ＡＸに対して所定角度の内周面１００ａ（図１においては内周面１００ａは軸線ＡＸに対して角度０°の平行な状態）に垂直に照射される角度でミラーを配置することができるようにスリット７６ｃが設けられた内筒体７６を準備する。そして図３（ｃ）で示したようにそのスリット７６ｃにミラー１８を配置する。このミラー１８を配置した状態で、内筒体７６の重心が軸線ＡＸ上にない場合、ミラー１８の背面空間７６ｄにおいてミラー１８を固定する接着剤の位置や量を調整して内筒体７６の全体のバランスを調整する。このように本形態によると、内筒体７６の両端が開口しているため、ミラー１８を配置した後も、内筒体７６の背面空間７６ｂにアクセス可能であるため、内筒体７６のバランス調整を容易に行うことができる。
【００２８】
次に内筒体７６を外筒体７５の前面より外筒体７５の内部に挿入し、外筒体７５の透光穴７５ｂの中心と内筒体７６の透光穴７６ａの中心とが一致するように配置して保持部７１を完成する。本形態によると、外筒体７５の先端７５ａが閉じているため、接着剤等でバランス調整したミラー１８の背面空間７６ｄが外側から視認されず、外観を損なうことがない。
【００２９】
そして図２に示したように、外筒体７５のねじ部７５ｃをヘッド本体７０の先端のねじ部７３ａにねじ込むことにより保持部７１をヘッド本体７０の先端に固定して検査ヘッド１６を完成する。この際、ねじ込み式であるので容易に装着することができる。なお、保持部７１及びヘッド本体７０の中空延在部７３とが、図２で示したように被検査物１００の内面１００ａに挿入される挿入部８１となる。
【００３０】
次に、ヘッド本体７０の保持筒外装部７２を軸受３９を介して保持筒１５の外側に装着し、芯合わせ機構（図示せず）によりヘッド本体７０と保持筒１５との芯合わせを行う。その後、図１で示した入力部６３より動作開始を指示すると、演算処理部６０より動作制御部６１に対して被検査物１００の内周面１００ａを検査するために必要な動作の開始が指示される。その指示を受けた動作制御部６１は、ＬＤ１１を所定強度で発光させるとともに、検査ヘッド１６が軸線ＡＸ方向に一定速度で移動し、かつ軸線ＡＸの回りに一定速度で回転するようにモータ３５及び４１の動作を制御する。さら動作制御部６１は検査光が被検査面として内周面１００ａ上で焦点を結ぶようにモータ５４の動作を制御する。このような動作制御により、検査光は、ＬＤ１１から投光ファイバ１３を通ってレンズ１７を経た後、中空延在部７３を軸線ＡＸに沿って進み、保持部７１のミラー１８によって光路が変更されて透光部材７６ｂを透過して透光穴７６ａ及び透光穴７５ｂを通り、内周面１００ａを一端から他端まで螺旋状に操作する。なお、この内面１００ａの検査において、内筒体７６の透光穴７６ａには透光部材７６ｂが嵌め込まれているため、検査中に保持部７１内部に埃等が侵入することがない。
【００３１】
そして、内周面１００ａに照射された検査光のうちの、その内周面１００ａで反射されて透光穴７５ｂに到達した光は、透光部材７６ｂを通って透光穴７６ａを通過し、ミラー１８で再度光路変更されて中空延在部７３を軸線ＡＸに沿って逆に進み、レンズ１７を通って受光ファイバ１４に入射し、図１で示したＰＤ１２に導かれる。そしてＰＤ１２に導かれた光は信号処理部６２へと送られ、信号処理部６２から出力された反射光信号は演算処理部６０で処理され、出力部６４によって二次元画像として表示される。そしてこの二次元画像により内面状態が把握される。
【００３２】
このように検査を行う過程で、ミラーが汚れた場合、ミラーが破損した場合、また異なる傾斜を有する内周面１００ａを検査する必要が生じた場合、ミラーの清掃又は交換が必要となる。この場合、保持部７１をヘッド本体７０に対して回転し、保持部７１のねじ部７５ｃをヘッド本体７０のねじ部７３ａから取り外す。そして内筒体７６を外筒体７５の外部へ引き出す。その後、ミラーが汚れている場合はミラーの汚れを拭き取る等の清掃を行う。この際、内筒体７６の両端が開口しているため、ミラー表面の清掃を容易に行うことができる。ミラーが破損している場合は、ミラーを交換、又は内筒体７６ごと新たなミラーが取り付けられた別の内筒体７６と交換する。異なる傾斜の穴の検査を行う場合は、異なる角度で設けられたスリット７６ｃにミラー１８が装着された内筒体７６と交換する。この場合も、外筒体７５の内部に内筒体７６を挿入する前に、内筒体７６の重心が軸線ＡＸ上にない場合バランス調整が必要でとなるが、内筒体７６の前端が開口しているため、ミラー１８の背面空間７６ｂに容易にアクセス可能であり、ミラー１８のバランス調整が容易である。
【００３３】
次に、上述と同様に内筒体７６を外筒体７５の前面より外筒体７５の内部に挿入し、外筒体７５の透光穴７５ｂの中心と内筒体７６の透光穴７６ａの中心とが一致するように配置して保持部７１を完成する。この場合も、外筒体７５の前面が閉じているため、接着剤等でバランス調整したミラー１８の背面の空間が外側から視認されず、外観を損なうことがない。
【００３４】
そして外筒体７５のねじ部７５ｃをヘッド本体７０の先端に設けられたねじ部７３ａにねじ込んで保持部７１をヘッド本体７０に固定して再度検査ヘッド１６を完成する。この際、ヘッド本体７０と回転駆動機構３０とは既に芯合わせされているため、再度調整する必要はない。
【００３５】
以上、本形態によると、検査ヘッド１６において、ミラー１８の保持部７１がヘッド本体７０に対して着脱可能であるため、ミラー１８を交換する場合、回転駆動機構４０に取り付けられたヘッド本体７０は取り外さずに、保持部７１のみ取り外して交換することができる。故に、ミラー１８の清掃及び交換を安価で且つ容易に行うことができる。
【００３６】
[第二形態]
次に、本発明の表面検査装置の第二形態について説明する。図４は本発明の第二形態にかかる表面検査装置の検査ヘッド１１６を示した図である。なお、本形態と第一形態とは検査ヘッド１１６以外は同様であるので、検査ヘッド１１６以外の部分の説明は省略する。
【００３７】
検査ヘッド１１６は、第一の形態の検査ヘッド１１６と同様に、回転駆動機構及び当該回転駆動機構を介して直線駆動機構に取り付けられるヘッド本体１２０と、ヘッド本体１２０に対して着脱可能に設けられ且つ光路変更部材であるミラー１１８を保持する保持部１７１とを備える。ただし、ヘッド本体１２０が被検査物に挿入される挿入部１８１を含まず、すなわち検査ヘッドの中央を延びる中空延在部１７３がヘッド本体１２０でなく保持部１７１に含まれている点が第一形態と異なる。
【００３８】
保持部１７１は、その先端に設けられた外筒体１７５及び内筒体１７６と、外筒体１７５から軸線ＡＸに沿って駆動機構側に延びる中空延在部１７３と、その中空延在部１７３の基端に設けられた挿込部１８０とを備える。内筒体１７６は第一形態の内筒体７６と同様の形状である。外筒体１７５も第一形態の外筒体７５と略同様であるが、開口側の内側面にねじ部が設けられていない点が異なる。また、中空延在部１７３の先端にもねじ部は設けられておらず、その外径が小さくなるように切削された切削部１７３ａが設けられ、その切削部１７３ａの外径は外筒体１７５の内径とほぼ一致している。切削部１７３から駆動機構側に延びる中空延在部１７３の中間部１７３ｂの外径は外筒体１７５の外径と一致している。そして内筒体１７６が内部に配置された状態で外筒体１７５は、中空延在部１７３の先端に嵌め込まれて接着され、全体として均一な径を有する挿入部１８１が形成される。中空延在部１７３の基端の外径は拡大され、そこから駆動機構側に向う方向に徐々に径が狭まるテーパ部１８０ａが設けられ、さらにその先にねじ部１８０ｂが設けられて挿込部１８０が形成されている。
【００３９】
ヘッド本体１２０は、保持筒１５の外側に軸受３９を介して装着される保持筒外装部１７２を備える筒状部材で、その先端は軸線ＡＸに沿って肉厚に形成され、その肉厚部１７２ａにおいて筒状部材の内面には、先端から駆動機構側に向う方向に徐々に径が狭まるテーパ部１８２ａが設けられ、更にその先にはねじ部１８２ｂが設けられて上述の挿込部１８０を受ける受け部１８２が形成されている。
【００４０】
この形態においては 外筒体１７５と中空延在部１７３とはねじ切り等の着脱可能な構造によらず、単に２つの筒状部材を嵌め込んで接着剤等で接着されているため、この部分にねじ部等を設けて着脱可能な構造にした場合と比べて薄く製造することができる。したがって挿入部１８１の径を小さくすることができ、小さな穴の内周面も検査することができる。また、ヘッド本体１２０に着脱される保持部１７１が被検査物に挿入される挿入部１８１よりも駆動機構側まで延びている。したがって、例えば、異なる長さの保持部１７１を予め準備しておけば、穴の深さに応じて適当な長さの保持部１７１に交換することができるため、様々な穴に即座に対応することができる。さらに、保持部１７１の基端側の挿込部１８０と、ヘッド本体１２０の先端の受け部１８２にはテーパ部１８０ａ、１８２ａが設けられているため、保持部１７１とヘッド本体１２０との芯合わせを容易に行うことができる。
【００４１】
以上、本発明の好適な形態について説明したが、本発明は上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、保持部とヘッド本体との接合は、互いにねじ部を設けることより行ったが、これに限定されず、着脱可能であればいかなる形態であってもよい。また、ミラーの取付方法も、内筒体側面にスリットを設ける形状でなくてもよく、例えば別途保持部材を設ける形状であってもよい。更に光路変更手段はミラーに限定されず、プリズム等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第一形態にかかる表面検査装置１の概略構成を示した図。
【図２】図１で示した検査ヘッドの拡大図。
【図３】（ａ）は保持部全体の断面図、（ｂ）は外筒体の断面図、（ｃ）は内筒体の断面図。
【図４】本発明の第二形態にかかる表面検査装置の検査ヘッドを示した図。
【符号の説明】
【００４３】
１ 表面検査装置
１６，１１６ 検査ヘッド
１８，１１８ ミラー（光路変更手段）
３０ 直線駆動機構（駆動手段）
４０ 回転駆動機構（駆動手段）
７０，１２０ ヘッド本体
７１，１７１ 保持部
７５，１７５ 外筒体
７５ａ，１７５ａ 一端
７５ｂ，１７５ｂ 透光穴
７６，１７６ 内筒体
７６ａ，１７６ａ 透光穴
７６ｂ，１７６ｂ 透光部材
７６ｃ，１７６ｃ スリット
１８１ 挿入部
１００ 被検査物
ＡＸ 軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物の表面状態を検査する表面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検査物の表面、例えば円筒状の被検査物の内面を検査する装置として、先端に光路変更手段が設けられた軸状の検査ヘッドを駆動機構により軸線の回りに回転させつつ軸線に沿って移動させるとともに、検査ヘッド内に軸線に沿って入射した検査光の光路を光路変更手段により変更し、光路が変更された検査光を、穴の内面に照射し、その内面で反射して該検査ヘッド内に再度入射した光の光量に基づいて内面状態を検出する表面検査装置が知れている（例えば、特許文献１参照）。この表面検査装置において検査ヘッドは、光路変更手段を含めて一体として形成されている。したがって光路変更手段が汚れた場合、検査ヘッド全体を駆動機構から取り外して光路変更手段の清掃が行われる。また、光路変更手段が破損した場合や、テーパを有する穴の内面を検査するためにその傾斜に合うように配置された光路変更手段が必要な場合は、検査ヘッド全体が交換される。
【特許文献１】特開平１１−２８１５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、検査ヘッド全体を駆動機構から取り外して再度検査ヘッドを駆動機構に取り付ける場合、検査ヘッドの着脱作業に加えて、検査ヘッドと駆動機構との芯合わせも再度行う必要もあり、かなりの作業時間を要する。また、光路変更手段を交換する場合、検査ヘッドごと交換するため費用もかかるという問題もある。
【０００４】
そこで本発明は、光路変更手段の清掃及び交換を安価で且つ容易に行うことのできる表面検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の表面検査装置（１）は、先端に光路変更手段（１８，１１８）が設けられた軸状の検査ヘッド（１６，１１６）を駆動手段（３０，４０）により軸線（ＡＸ）の回りに回転させつつ前記軸線（ＡＸ）に沿って移動させるとともに、前記検査ヘッド（１６，１１６）内に前記軸線（ＡＸ）に沿って入射した検査光の光路を前記光路変更手段（１８，１１８）により変更し、該光路が変更された検査光を被検査物（１００）に照射し、該被検査物（１００）で反射して該検査ヘッド内（１６，１１６）に再度入射した前記検査光の光量に基づいて前記検査物（１００）の表面状態を検出する表面検査装置（１）において、前記検査ヘッド（１６，１１６）が、前記駆動手段（３０，４０）に取り付けられるヘッド本体（７０，１２０）と、前記ヘッド本体（７０，１２０）に対して着脱可能に設けられ且つ前記光路変更手段を保持する保持部（７１，１７１）と、を備えていることを特徴とする。
【０００６】
この表面検査装置によれば、検査ヘッドが、駆動手段に取り付けられたヘッド本体と、光路変更手段を保持する保持部との２つの部材で構成され、ヘッド本体に対して保持部が着脱可能であるため、光路変更手段を交換する場合、駆動手段に取り付けられたヘッド本体はそのままにして、保持部のみ取り外して交換することができる。
【０００７】
また、本発明の一形態において、前記保持部（７１）は前記検査ヘッド（１６）の先端側に限定して設けられていてもよい。これによれば、着脱される保持部が、検査ヘッドの先端側に限定して設けられているので、保持部を短く製造することができ、交換部品を安価に製造することができる。
【０００８】
さらに、本発明の一形態において、前記検査ヘッド（１１６）が前記被検査物（１００）に挿入される挿入部（１８１）を有し、前記保持部（１７１）が、前記挿入部（１８１）よりも前記駆動手段（３０，４０）側まで延びていてもよい。
【０００９】
これによると、交換可能な保持部が挿入部よりも駆動手段側まで延びているため、例えば、種々の長さを有する保持部を予め用意しておけば、検査する穴の内面の深さ応じて適当な長さの保持部に即座に交換することができる。また、ヘッド本体と保持部との接合部はねじ等の着脱構造が必要なため、他の部分よりも厚みが必要となるが、本形態によれば、保持部が挿入部よりも駆動手段側まで延びているため、接合位置が挿入部の外側となる。したがって挿入部に接合部が存在しないため、挿入部を細くすることが可能で、小さな穴の内部を検査可能なように先の細い検査ヘッドを製造することができる。
【００１０】
また、前記保持部（７１，１７１）が、前記ヘッド本体（７０，１２０）に対して着脱可能な外筒体（７５，１７５）と、前記光路変更部材（１８，１８０）を保持し且つ該外筒体の内部に着脱可能な内筒体（７６，１７６）と、を備えてもよい。これによると、ヘッド本体に対して着脱可能な外筒体から光路変更部材を保持する内筒体がさらに着脱可能であるため、光路変更部材を交換する場合、内筒体のみ交換すればよく、より安価に対応できる。
【００１１】
さらに、本発明の一形態において前記外筒体（７５，１７５）は、その先端（１７５ａ）が閉じられ且つ筒状側面に透光穴（７５ｂ，１７５ｂ）が設けられ、前記内筒体（７６，１７６）は、その両端が開口し且つ筒状側面に透光部材（７６ａ，１７６ａ）がはめ込まれた透光穴（７６ａ，１７６ａ）が設けられるとともに、前記筒状側面の内面に前記透光穴（７６ａ，１７６ａ）に対して対称となるように前記内筒体（７６，１７６）の軸線（ＡＸ）に対して所定で角度でスリット（７６ｃ，１７６ｃ）が設けられていてもよい。
【００１２】
これによると、内筒体のスリットに、例えばミラーである矩形又は円形の光路変更部材の両端を挟んで挿入することができ、スリットの角度を検査対象となる穴の傾斜に合わせて製造することで光路変更部材の角度を容易に一定の角度で保持することができる。また、内筒体の両端が開口しているため、光路変更部材を内筒体のスリットに装着した後でも、光路変更部材によって分割された内筒体の内部の両空間へのアクセスが容易である。したがって、内筒体全体としてバランスが悪い場合は、外筒体に取り付ける前に、光路変更部材の裏面の空間内において、例えば接着剤を位置や量を調整することにより、バランス調整を容易に行うことができる。また、光路変更部材の表面が汚れている場合、その汚れを容易に拭き取ることができる。さらに、内筒体は先端が閉じられた外筒体に挿入されるため、接着剤等によってバランス調整された空間は外側から目視できなくなり、外観が損なわれることもない。内筒体及び外筒体には透光穴が設けられているため、光路変更部材によって光路が変更された検査光は、これらの透光穴を通って被検査物に照射可能であるが、内筒体の透光穴には透光部材が嵌め込まれているため、検査ヘッド内部へのごみ等の侵入が防止される。
【００１３】
なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によると、検査ヘッドにおいて、光路変更手段の保持部がヘッド本体に対して着脱可能であるため、光路変更手段を交換する場合、駆動手段に取り付けられたヘッド本体は取り外さずに、保持部のみ取り外して交換することができる。故に、光路変更手段の清掃及び交換を安価で且つ容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
[第一形態]
【００１６】
図１は、本発明の第一形態にかかる表面検査装置１の概略構成を示している。表面検査装置１は、被検査物１００に設けられた円筒形の内周面１００ａの検査に適した装置であり、検査を実行するための検査機構２と、その検査機構２の動作制御、検査機構２による測定結果の処理等を実行するための制御部３とを備えている。さらに、検査機構２は、被検査物１００に対して検査光を投光し、かつ被検査物１００からの反射光を受光する検出ユニット５とその検出ユニット５に所定の動作を与える駆動ユニット６とを備えている。
【００１７】
検出ユニット５は、検査光の光源としてのレーザダイオード（ＬＤ）１１と、被検査物１００からの反射光を受光し、その反射光の単位時間当たりの光量（反射光強度）に応じた電流又は電圧の電気信号を出力するフォトディテクタ（以下、ＰＤと呼ぶ）１２と、ＬＤ１１から照射される検査光を被検査物１００に向って導く投光ファイバ１３と、被検査物１００からの反射光をＰＤ１２に導くための受光ファイバ１４と、それらのファイバ１３、１４を束ねた状態で保持する保持筒１５と、その保持筒１５の外側に同軸的に設けられる中空軸状の検査ヘッド１６とを備えている。なお、検査ヘッド１６については後に詳述する。保持筒１５の先端には投光ファイバ１３を介して導かれた検査光を検査ヘッド１６の軸線ＡＸの方向（以下、軸線ＡＸ方向と呼ぶ）に沿ってビーム状に射出させ、かつ検査ヘッド１６の軸線ＡＸ方向に沿って検査光とは逆向きに進む反射光を受光ファイバ１４に集光するレンズ１７が設けられ、検査ヘッド１６の先端には（図１において右端部）には、光路変更手段としてのミラー１８が設けられている。
【００１８】
駆動ユニット６は、直線駆動機構３０と、回転駆動機構４０と、焦点調節機構５０とを備えている。直線駆動機構３０は、検査ヘッド１６をその軸線ＡＸ方向に移動させるための直線駆動手段として設けられている。そのような機能を実現するために、直線駆動機構３０はベース３１と、そのベース３１に固定された一対のレール３２と、レール３２に沿って検査ヘッド１６の軸線ＡＸ方向に移動可能なスライダ３３と、そのスライダ３３の側方に検査ヘッド１６の軸線ＡＸと平行に配置された送りねじ３４と、その送りねじ３４を回転駆動する電動モータ３５とを備えている。スライダ３３は検出ユニット５の全体を支持する手段として機能する。すなわち、ＬＤ１１及びＰＤ１２はスライダ３３に固定され、検査ヘッド１６は回転駆動機構４０を介してスライダ３３に取り付けられ、保持筒１５は焦点調節機構５０を介してスライダ３３に取り付けられている。さらに、送りねじ３４はスライダ３３に固定されたナット３６にねじ込まれている。したがって、電動モータ３５にて送りねじ３４を回転駆動することにより、スライダ３３がレール３２に沿って検査ヘッド１６の軸線ＡＸ方向に移動し、それに伴ってスライダ３３に支持された検出ユニット５の全体が検査ヘッド１６の軸線ＡＸ方向に移動する。直線駆動機構３０を用いた検出ユニット５の駆動により被検査物１００の内周面１００ａに対する検査光の照射位置を検査ヘッド１６の軸線ＡＸ方向に関して変化させることができる。
【００１９】
回転駆動機構４０は、検査ヘッド１６を軸線ＡＸの回りに回転させる回転駆動手段として設けられている。そのような機能を実現するため、回転駆動機構４０は、検査ヘッド１６を軸線ＡＸの回りに回転自在に支持するように、保持筒１５と検査ヘッド１６との間に取り付けられた軸受３９と、回転駆動源としての電動モータ４１と、その電動モータ４１の回転を検査ヘッド１６に伝達する伝達機構としてのベルト４２を備える。なお、伝達機構は、ベルト４２に限定されず、歯車列等の他の回転伝達機構を利用することもできる。電動モータ４１の回転をベルト４２を介して検査ヘッド１６に伝達することにより、検査ヘッド１６がミラー１８を伴って軸線ＡＸの回りに回転する。回転駆動機構４０を用いた検査ヘッド１６の回転により、被検査物１００の内周面１００ａに対する検査光の照射位置を被検査物１００の周方向に関して変化させることができる。そして検査ヘッド１６の軸方向への移動と軸線ＡＸの回りの回転とを組み合わせることにより、検査物の内周面１００ａをその全面に亘って検査光で走査することが可能となる。
【００２０】
焦点調節機構５０は、検査光が被検査物１００の内周面１００ａにて焦点を結ぶように保持筒１５を軸線ＡＸの方向に駆動する焦点調整手段として設けられている。その機能を実現するために、焦点調節機構５０は、保持筒１５の基端部に固定された支持板５１と、直線駆動機構３０のスライダ３３と支持板５１との間に配置されて支持板５１を検査ヘッド１６の軸線ＡＸ方向に案内するレール５２と、検査ヘッド１６の軸線ＡＸと平行に配置されて支持板５１にねじ込まれた送りねじ５３と、その送りねじ５３を回転駆動する電動モータ５４とを備えている。電動モータ５４にて送りねじ５３を回転駆動することにより、支持板５１がレール５２に沿って移動して保持筒１５が検査ヘッド１６の軸線ＡＸ方向に移動する。これにより、検査光が被検査物１００の内周面１００ａ上で、焦点を結ぶようにレンズ１７からミラーを経て内周面１００ａに至る光路の長さを調節することができる。
【００２１】
制御部３は、表面検査装置１による検査工程の管理、測定結果の処理等を実行するコンピュータユニットとしての演算処理部６０と、その演算処理部６０の指示に従って検査機構２の各部の動作を制御する動作制御部６１と、ＰＤ１２の出力信号に対して所定の処理を実行する信号処理部６２と、演算処理部６０に対してユーザが指示を入力するための入力部６３と、演算処理部６０における測定結果等をユーザに提示するための出力部６４と、演算処理部６０にて実行すべきコンピュータプログラム、及び、測定されたデータ等を記憶する記憶部６５とを備えている。演算処理部６０、入力部６３、出力部６４及び記憶部６５はパーソナルコンピュータ等の汎用コンピュータ機器を利用してこれらを構成することができる。この場合、入力部６３にはキーボード、マウス等の入力機器が設けられ、出力部６４にはモニタ装置が設けられる。プリンタ等の出力機器が出力部６４に追加されてもよい。記憶部６５には、ハードディスク記憶装置、あるいは記憶保持が可能な半導体記憶素子等の記憶装置が用いられる。動作制御部６１及び信号処理部６２は、ハードウエア制御回路によって実現されてもよいし、コンピュータによって実現されてもよい。
【００２２】
図２は、検査ヘッド１６の拡大図である。検査ヘッド１６は、上述したように、電動モータ４１にベルト４２を介して取り付けられたヘッド本体７０と、ヘッド本体７０の先端に着脱可能に設けられ且つミラー１８を保持する保持部７１とを備える。
【００２３】
ヘッド本体７０は、保持筒１５の回りに軸受３９を介して回転可能に装着される保持筒外装部７２と、その保持筒外装部７２から先端に向って軸方向に延びる中空延在部７３とを備える。その中空延在部７３の先端は、外径が小さくなるように切削されており、その切削された部分にはねじ部７３ａが設けられている。
【００２４】
保持部７１は、ヘッド本体７０の中空延在部７３に対して着脱可能な外筒体７５と、ミラー１８を保持し且つ外筒体７５の内部に着脱可能な内筒体７６とを備える。図３は保持部７１を示した図であり、（ａ）は保持部７１の全体の断面図、（ｂ）は外筒体７５の断面図、（ｃ）は内筒体７６の断面図である。
【００２５】
図３（ｂ）で示した外筒体７５は、先端７５ａが閉じられた筒状体であって、その筒状側面には円形の透光穴７５ｂが設けられている。また、外筒体７５の他端の内側にはねじ部７５ｃが設けられている。
【００２６】
図３（ｃ）で示した内筒体７６は、両端が開口し、その筒状側面には外筒体７５の透光穴７５ｂより径の大きな円形の透光穴７６ａが設けられ、その透光穴７６ａには、例えばガラス等の透光部材７６ｂが嵌め込まれている。また内筒体７６の内面の、透光穴７６ｂに対して対称となる両側には、軸線ＡＸに対して所定の角度でスリット７６ｃが設けられ、当該スリット７５ｃにミラー１８が嵌め込まれている。
【００２７】
以下、本形態の作用について説明する。まず、図１で示したように被検査物１００の軸線に軸線ＡＸを一致させて表面検査装置１を配置したときに、軸線ＡＸに沿って進んだ検査光の光路が変更されて、被測定対物１００の、軸線ＡＸに対して所定角度の内周面１００ａ（図１においては内周面１００ａは軸線ＡＸに対して角度０°の平行な状態）に垂直に照射される角度でミラーを配置することができるようにスリット７６ｃが設けられた内筒体７６を準備する。そして図３（ｃ）で示したようにそのスリット７６ｃにミラー１８を配置する。このミラー１８を配置した状態で、内筒体７６の重心が軸線ＡＸ上にない場合、ミラー１８の背面空間７６ｄにおいてミラー１８を固定する接着剤の位置や量を調整して内筒体７６の全体のバランスを調整する。このように本形態によると、内筒体７６の両端が開口しているため、ミラー１８を配置した後も、内筒体７６の背面空間７６ｂにアクセス可能であるため、内筒体７６のバランス調整を容易に行うことができる。
【００２８】
次に内筒体７６を外筒体７５の前面より外筒体７５の内部に挿入し、外筒体７５の透光穴７５ｂの中心と内筒体７６の透光穴７６ａの中心とが一致するように配置して保持部７１を完成する。本形態によると、外筒体７５の先端７５ａが閉じているため、接着剤等でバランス調整したミラー１８の背面空間７６ｄが外側から視認されず、外観を損なうことがない。
【００２９】
そして図２に示したように、外筒体７５のねじ部７５ｃをヘッド本体７０の先端のねじ部７３ａにねじ込むことにより保持部７１をヘッド本体７０の先端に固定して検査ヘッド１６を完成する。この際、ねじ込み式であるので容易に装着することができる。なお、保持部７１及びヘッド本体７０の中空延在部７３とが、図２で示したように被検査物１００の内面１００ａに挿入される挿入部８１となる。
【００３０】
次に、ヘッド本体７０の保持筒外装部７２を軸受３９を介して保持筒１５の外側に装着し、芯合わせ機構（図示せず）によりヘッド本体７０と保持筒１５との芯合わせを行う。その後、図１で示した入力部６３より動作開始を指示すると、演算処理部６０より動作制御部６１に対して被検査物１００の内周面１００ａを検査するために必要な動作の開始が指示される。その指示を受けた動作制御部６１は、ＬＤ１１を所定強度で発光させるとともに、検査ヘッド１６が軸線ＡＸ方向に一定速度で移動し、かつ軸線ＡＸの回りに一定速度で回転するようにモータ３５及び４１の動作を制御する。さら動作制御部６１は検査光が被検査面として内周面１００ａ上で焦点を結ぶようにモータ５４の動作を制御する。このような動作制御により、検査光は、ＬＤ１１から投光ファイバ１３を通ってレンズ１７を経た後、中空延在部７３を軸線ＡＸに沿って進み、保持部７１のミラー１８によって光路が変更されて透光部材７６ｂを透過して透光穴７６ａ及び透光穴７５ｂを通り、内周面１００ａを一端から他端まで螺旋状に操作する。なお、この内面１００ａの検査において、内筒体７６の透光穴７６ａには透光部材７６ｂが嵌め込まれているため、検査中に保持部７１内部に埃等が侵入することがない。
【００３１】
そして、内周面１００ａに照射された検査光のうちの、その内周面１００ａで反射されて透光穴７５ｂに到達した光は、透光部材７６ｂを通って透光穴７６ａを通過し、ミラー１８で再度光路変更されて中空延在部７３を軸線ＡＸに沿って逆に進み、レンズ１７を通って受光ファイバ１４に入射し、図１で示したＰＤ１２に導かれる。そしてＰＤ１２に導かれた光は信号処理部６２へと送られ、信号処理部６２から出力された反射光信号は演算処理部６０で処理され、出力部６４によって二次元画像として表示される。そしてこの二次元画像により内面状態が把握される。
【００３２】
このように検査を行う過程で、ミラーが汚れた場合、ミラーが破損した場合、また異なる傾斜を有する内周面１００ａを検査する必要が生じた場合、ミラーの清掃又は交換が必要となる。この場合、保持部７１をヘッド本体７０に対して回転し、保持部７１のねじ部７５ｃをヘッド本体７０のねじ部７３ａから取り外す。そして内筒体７６を外筒体７５の外部へ引き出す。その後、ミラーが汚れている場合はミラーの汚れを拭き取る等の清掃を行う。この際、内筒体７６の両端が開口しているため、ミラー表面の清掃を容易に行うことができる。ミラーが破損している場合は、ミラーを交換、又は内筒体７６ごと新たなミラーが取り付けられた別の内筒体７６と交換する。異なる傾斜の穴の検査を行う場合は、異なる角度で設けられたスリット７６ｃにミラー１８が装着された内筒体７６と交換する。この場合も、外筒体７５の内部に内筒体７６を挿入する前に、内筒体７６の重心が軸線ＡＸ上にない場合バランス調整が必要でとなるが、内筒体７６の前端が開口しているため、ミラー１８の背面空間７６ｂに容易にアクセス可能であり、ミラー１８のバランス調整が容易である。
【００３３】
次に、上述と同様に内筒体７６を外筒体７５の前面より外筒体７５の内部に挿入し、外筒体７５の透光穴７５ｂの中心と内筒体７６の透光穴７６ａの中心とが一致するように配置して保持部７１を完成する。この場合も、外筒体７５の前面が閉じているため、接着剤等でバランス調整したミラー１８の背面の空間が外側から視認されず、外観を損なうことがない。
【００３４】
そして外筒体７５のねじ部７５ｃをヘッド本体７０の先端に設けられたねじ部７３ａにねじ込んで保持部７１をヘッド本体７０に固定して再度検査ヘッド１６を完成する。この際、ヘッド本体７０と回転駆動機構３０とは既に芯合わせされているため、再度調整する必要はない。
【００３５】
以上、本形態によると、検査ヘッド１６において、ミラー１８の保持部７１がヘッド本体７０に対して着脱可能であるため、ミラー１８を交換する場合、回転駆動機構４０に取り付けられたヘッド本体７０は取り外さずに、保持部７１のみ取り外して交換することができる。故に、ミラー１８の清掃及び交換を安価で且つ容易に行うことができる。
【００３６】
[第二形態]
次に、本発明の表面検査装置の第二形態について説明する。図４は本発明の第二形態にかかる表面検査装置の検査ヘッド１１６を示した図である。なお、本形態と第一形態とは検査ヘッド１１６以外は同様であるので、検査ヘッド１１６以外の部分の説明は省略する。
【００３７】
検査ヘッド１１６は、第一の形態の検査ヘッド１１６と同様に、回転駆動機構及び当該回転駆動機構を介して直線駆動機構に取り付けられるヘッド本体１２０と、ヘッド本体１２０に対して着脱可能に設けられ且つ光路変更部材であるミラー１１８を保持する保持部１７１とを備える。ただし、ヘッド本体１２０が被検査物に挿入される挿入部１８１を含まず、すなわち検査ヘッドの中央を延びる中空延在部１７３がヘッド本体１２０でなく保持部１７１に含まれている点が第一形態と異なる。
【００３８】
保持部１７１は、その先端に設けられた外筒体１７５及び内筒体１７６と、外筒体１７５から軸線ＡＸに沿って駆動機構側に延びる中空延在部１７３と、その中空延在部１７３の基端に設けられた挿込部１８０とを備える。内筒体１７６は第一形態の内筒体７６と同様の形状である。外筒体１７５も第一形態の外筒体７５と略同様であるが、開口側の内側面にねじ部が設けられていない点が異なる。また、中空延在部１７３の先端にもねじ部は設けられておらず、その外径が小さくなるように切削された切削部１７３ａが設けられ、その切削部１７３ａの外径は外筒体１７５の内径とほぼ一致している。切削部１７３から駆動機構側に延びる中空延在部１７３の中間部１７３ｂの外径は外筒体１７５の外径と一致している。そして内筒体１７６が内部に配置された状態で外筒体１７５は、中空延在部１７３の先端に嵌め込まれて接着され、全体として均一な径を有する挿入部１８１が形成される。中空延在部１７３の基端の外径は拡大され、そこから駆動機構側に向う方向に徐々に径が狭まるテーパ部１８０ａが設けられ、さらにその先にねじ部１８０ｂが設けられて挿込部１８０が形成されている。
【００３９】
ヘッド本体１２０は、保持筒１５の外側に軸受３９を介して装着される保持筒外装部１７２を備える筒状部材で、その先端は軸線ＡＸに沿って肉厚に形成され、その肉厚部１７２ａにおいて筒状部材の内面には、先端から駆動機構側に向う方向に徐々に径が狭まるテーパ部１８２ａが設けられ、更にその先にはねじ部１８２ｂが設けられて上述の挿込部１８０を受ける受け部１８２が形成されている。
【００４０】
この形態においては 外筒体１７５と中空延在部１７３とはねじ切り等の着脱可能な構造によらず、単に２つの筒状部材を嵌め込んで接着剤等で接着されているため、この部分にねじ部等を設けて着脱可能な構造にした場合と比べて薄く製造することができる。したがって挿入部１８１の径を小さくすることができ、小さな穴の内周面も検査することができる。また、ヘッド本体１２０に着脱される保持部１７１が被検査物に挿入される挿入部１８１よりも駆動機構側まで延びている。したがって、例えば、異なる長さの保持部１７１を予め準備しておけば、穴の深さに応じて適当な長さの保持部１７１に交換することができるため、様々な穴に即座に対応することができる。さらに、保持部１７１の基端側の挿込部１８０と、ヘッド本体１２０の先端の受け部１８２にはテーパ部１８０ａ、１８２ａが設けられているため、保持部１７１とヘッド本体１２０との芯合わせを容易に行うことができる。
【００４１】
以上、本発明の好適な形態について説明したが、本発明は上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、保持部とヘッド本体との接合は、互いにねじ部を設けることより行ったが、これに限定されず、着脱可能であればいかなる形態であってもよい。また、ミラーの取付方法も、内筒体側面にスリットを設ける形状でなくてもよく、例えば別途保持部材を設ける形状であってもよい。更に光路変更手段はミラーに限定されず、プリズム等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第一形態にかかる表面検査装置１の概略構成を示した図。
【図２】図１で示した検査ヘッドの拡大図。
【図３】（ａ）は保持部全体の断面図、（ｂ）は外筒体の断面図、（ｃ）は内筒体の断面図。
【図４】本発明の第二形態にかかる表面検査装置の検査ヘッドを示した図。
【符号の説明】
【００４３】
１ 表面検査装置
１６，１１６ 検査ヘッド
１８，１１８ ミラー（光路変更手段）
３０ 直線駆動機構（駆動手段）
４０ 回転駆動機構（駆動手段）
７０，１２０ ヘッド本体
７１，１７１ 保持部
７５，１７５ 外筒体
７５ａ，１７５ａ 一端
７５ｂ，１７５ｂ 透光穴
７６，１７６ 内筒体
７６ａ，１７６ａ 透光穴
７６ｂ，１７６ｂ 透光部材
７６ｃ，１７６ｃ スリット
１８１ 挿入部
１００ 被検査物
ＡＸ 軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に光路変更手段が設けられた軸状の検査ヘッドを駆動手段により軸線の回りに回転させつつ前記軸線に沿って移動させるとともに、前記検査ヘッド内に前記軸線に沿って入射した検査光の光路を前記光路変更手段により変更し、該光路が変更された検査光を被検査物に照射し、該被検査物で反射して該検査ヘッド内に再度入射した前記検査光の光量に基づいて前記検査物の表面状態を検出する表面検査装置において、
前記検査ヘッドが、前記駆動手段に取り付けられるヘッド本体と、前記ヘッド本体に対して着脱可能に設けられ且つ前記光路変更手段を保持する保持部と、を備えていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
前記保持部が前記検査ヘッドの先端側に限定して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項３】
前記検査ヘッドが前記被検査物に挿入される挿入部を有し、前記保持部が、前記挿入部よりも前記駆動機構側まで延びていることを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項４】
前記保持部が、前記ヘッド本体に対して着脱可能な外筒体と、前記光路変更手段を保持し且つ該外筒体の内部に着脱可能な内筒体と、を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面検査装置。
【請求項５】
前記外筒体は、その先端が閉じられ且つ筒状側面に透光穴が設けられ、
前記内筒体は、その両端が開口し且つ筒状側面に透光部材が嵌め込まれた透光穴が設けられるとともに、前記筒状側面の内面に前記透光穴に対して対称となるように前記内筒体の軸線に対して所定で角度でスリットが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の表面検査装置。
【請求項１】
先端に光路変更手段が設けられた軸状の検査ヘッドを駆動手段により軸線の回りに回転させつつ前記軸線に沿って移動させるとともに、前記検査ヘッド内に前記軸線に沿って入射した検査光の光路を前記光路変更手段により変更し、該光路が変更された検査光を被検査物に照射し、該被検査物で反射して該検査ヘッド内に再度入射した前記検査光の光量に基づいて前記検査物の表面状態を検出する表面検査装置において、
前記検査ヘッドが、前記駆動手段に取り付けられるヘッド本体と、前記ヘッド本体に対して着脱可能に設けられ且つ前記光路変更手段を保持する保持部と、を備えていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
前記保持部が前記検査ヘッドの先端側に限定して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項３】
前記検査ヘッドが前記被検査物に挿入される挿入部を有し、前記保持部が、前記挿入部よりも前記駆動機構側まで延びていることを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項４】
前記保持部が、前記ヘッド本体に対して着脱可能な外筒体と、前記光路変更手段を保持し且つ該外筒体の内部に着脱可能な内筒体と、を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面検査装置。
【請求項５】
前記外筒体は、その先端が閉じられ且つ筒状側面に透光穴が設けられ、
前記内筒体は、その両端が開口し且つ筒状側面に透光部材が嵌め込まれた透光穴が設けられるとともに、前記筒状側面の内面に前記透光穴に対して対称となるように前記内筒体の軸線に対して所定で角度でスリットが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の表面検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−３１５８２１（Ｐ２００７−３１５８２１Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４３３９９（Ｐ２００６−１４３３９９）
【出願日】平成１８年５月２３日（２００６．５．２３）
【出願人】（３９００１４６６１）キリンテクノシステム株式会社 (126)
【出願人】（５０５２１６４４９）株式会社 ＫＴＳオプティクス (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２３日（２００６．５．２３）
【出願人】（３９００１４６６１）キリンテクノシステム株式会社 (126)
【出願人】（５０５２１６４４９）株式会社 ＫＴＳオプティクス (17)
【Ｆターム（参考）】
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