表面検査装置
【課題】低コストで、且つ光ビームの広がりを抑えることができ、検査精度を向上することができる表面検査装置を提供する。
【解決手段】光源からの光ビームを光照射手段を介して被検査物の被検査面である外周面に照射し、受光手段により被検査面からの反射光を受光し、受光した反射光の光量に基づいて被検査面上に存在する欠陥を検出する装置である。光照射手段は、回転せしめられる中空回転軸と、中空回転軸の端部の中心軸上に設けられた第１の平面ミラーと、中空回転軸の中心軸から離れた位置に設けられており第１の平面ミラーと同期して回転する第２の平面ミラーと、中空回転軸と同軸に周方向に沿って固定配置された円錐台ミラーとを備えている。光源からの光ビームが、中空回転軸内を介し、第１の平面ミラーと、第２の平面ミラーと、円錐台ミラーとによって反射され、円周方向に移動しながら一定の入射角度で被検査面に照射されるように構成されている。
【解決手段】光源からの光ビームを光照射手段を介して被検査物の被検査面である外周面に照射し、受光手段により被検査面からの反射光を受光し、受光した反射光の光量に基づいて被検査面上に存在する欠陥を検出する装置である。光照射手段は、回転せしめられる中空回転軸と、中空回転軸の端部の中心軸上に設けられた第１の平面ミラーと、中空回転軸の中心軸から離れた位置に設けられており第１の平面ミラーと同期して回転する第２の平面ミラーと、中空回転軸と同軸に周方向に沿って固定配置された円錐台ミラーとを備えている。光源からの光ビームが、中空回転軸内を介し、第１の平面ミラーと、第２の平面ミラーと、円錐台ミラーとによって反射され、円周方向に移動しながら一定の入射角度で被検査面に照射されるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱状又は筒状を呈した被検査物の被検査面である外周面に光を照射し、被検査面からの反射光の光量を検出し、検出された反射光の光量に基づいて被検査面上に存在する傷や欠陥を検出する表面検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、円筒状の被検査物の円筒表面に検査光を照射してその反射光を検出し、連続して検出される反射光データを処理することにより、被検査物表面の欠陥を検出する円筒体表面欠陥検査装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載されている従来の円筒体表面欠陥検査装置を示す要部構成図である。図５に示すように、この円筒体表面欠陥検査装置１は、レーザ発振器２と、ハーフミラー３と、レンズ４と、回転ミラー５と、円錐ミラー６及び７と、ピンホール８と、受光センサ９とを有する。
【０００４】
上述した円筒体表面欠陥検査装置１を用いて被検査物Ｐの表面を検査する際に、レーザ発振器２からのレーザ光は、ハーフミラー３及びレンズ４を通過し、回転ミラー５に入射する。回転ミラー５にて反射されたレーザ光は、円錐ミラー６及び７を介して被検査物Ｐの表面を照射する。被検査物Ｐの表面の反射光は、円錐ミラー７及び６を介して回転ミラー５に入射する。被検査物の表面に凹凸がない場合、回転ミラー５に入射した反射光は、レンズ４及びハーフミラー３によりＢの位置に結像してピンホール８を通過し、受光センサ９に入射する。この場合、受光センサ９の受光量は最大値となる。一方、被検査物Ｐの表面に凹凸がある場合、回転ミラー５に入射した反射光は、レンズ４及びハーフミラー３により、Ｂの位置よりも前又は後に結像する。その結果、ピンホール８を通過して受光センサ９に入射する反射光量は上記最大値より減少することにより、表面欠陥を検査することが可能となる。被検査物Ｐが図中矢印Ａの方向に移動しながら上述の検査処理が行われることにより、被検査物Ｐの全表面が走査されて検査される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８２００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の円筒体表面欠陥検査装置１は、２個の円錐ミラー６及び７を用いているため、平面ミラーである回転ミラー５から曲面ミラーである円錐ミラー６へ、そして円錐ミラー６から曲面ミラーである円錐ミラー７へ反射させているため、被検査物Ｐに照射される時点で光ビームが既に広がってしまい、さらに、反射光が上記の光路を逆にたどり受光部９まで反射されて戻るため、光ビームがさらに広がってしまい、検査精度が低下するという問題があった。
【０００７】
また、円錐ミラー６及び７が高価な部品であるため、装置全体の製造コストが高くなってしまう問題もあった。さらに、光学系にハーフミラー３及びレンズ４を設ける必要があるため、構成が複雑となり、その意味でも製造コストが高くなるという問題もあった。
【０００８】
さらにまた、特許文献１に記載の円筒体表面欠陥検査装置１においては、レンズ４を動かして焦点を調整する必要があるため、操作性が悪いという問題もあった。
【０００９】
そこで、本発明は、このような問題点を考慮してなされたもので、低コストで、且つ光ビームの広がりを抑えることができ、検査精度を向上することが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】
【００１０】
本発明に係る表面検査装置は、光源からの光ビームを光照射手段を介して被検査物の被検査面である外周面に照射し、受光手段により被検査面からの反射光を受光し、受光した反射光の光量に基づいて被検査面上に存在する欠陥を検出するものである。この光照射手段は、検査時に回転せしめられる中空回転軸と、中空回転軸の端部の中心軸上に設けられた第１の平面ミラーと、中空回転軸の中心軸から離れた位置に設けられており第１の平面ミラーと同期して回転する第２の平面ミラーと、中空回転軸と同軸に周方向に沿って固定配置された円錐台ミラーとを備えている。光源からの光ビームが、中空回転軸内を介し、第１の平面ミラーと、第２の平面ミラーと、円錐台ミラーとによって反射され、円周方向に移動しながら一定の入射角度で被検査面に照射されるように構成されている。
【００１１】
光源からの光ビームは、検査時に回転せしめられる中空回転軸内を介し、中空回転軸の端部の中心軸上に設けられた第１の平面ミラーと、中空回転軸の中心軸から離れた位置に設けられており第１の平面ミラーと同期して回転する第２の平面ミラーと、中空回転軸と同軸に周方向に沿って固定配置された円錐台ミラーとによって反射され、円周方向に移動しながら一定の入射角度で被検査面に照射される。これにより、光路には、光ビームを平面鏡から曲面鏡へ反射させる光学要素、さらに光ビームを曲面鏡から曲面鏡へ反射させる光学要素が存在しないこととなり、光ビームの広がりを抑えることができ、測定精度を向上することが可能となる。さらに、２つの平面ミラーが互いに同期して回転することで、１つの円錐台ミラーを用いても表面全体を走査することが可能となる。
【００１２】
また、１つの円錐台ミラーのみを使用することで、装置の全体のコストを抑えることが可能となる。さらに、光学系に従来のように、ハーフミラー及びレンズを使用しないため、光学系の構成が簡単になり、その意味からもコスト削減が可能となる。また、中空回転軸を用いることで、光ビームをこの中空回転軸を通すことができ、装置をコンパクトに構成することが可能となる。
【００１３】
円錐台ミラーは、光入射面である斜面と底面とのなす角度が４５度より大きい角度で形成されていることも好ましい。これにより、光ビームが被検査面に対して垂直に照射するのではなく、所定角度で傾斜照射し、その反射光が円錐台ミラーに戻らず、円錐台ミラーに対して第２の平面ミラーとは反対側の位置に配置される受光手段で受光することが可能となる。また、光ビームが被検査面に対して傾斜照射することで、表面欠陥をより鮮明に検出することが可能となり、さらに、表面欠陥と表面に付着した水、油等の汚れとを区別することが可能となる。
【００１４】
受光手段は、円錐台ミラーに対して第２の平面ミラーとは反対側の位置に受光端部がリング状に配置される複数の光ファイバを備えていることも好ましい。これにより、被検査面からの反射光が円錐台ミラーに戻らず、何度も反射させることなく、直接受光されるため、光ビームの広がりを抑えることが可能となる。
【００１５】
受光手段は、円錐台ミラーに対して軸方向に移動可能に構成されていることも好ましい。これにより、太径から細径まで様々の被検査物に対応することが可能で、被検査面から反射された光が受光手段に効率よく導入することが可能となる。
【００１６】
光源は、レーザダイオードと絞り用のレンズとを備えたレーザ光源であることも好ましい。これにより、所定の焦点深度を得ることができ、光ビームの広がりを抑えると共に、より幅広い寸法の被検査物を精度よく検査することが可能となる。
【００１７】
表面検査装置が光照射手段を被検査物に対して軸方向に移動する直線駆動手段をさらに備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光路には、光ビームを曲面鏡から曲面鏡へ反射させる光学要素が存在しないので、光ビームの拡散を抑えることができ、測定精度を向上することが可能となる。さらに、２つの平面ミラーが互いに同期して回転することで、１つの円錐台ミラーを用いても表面全体を走査することが可能となる。このように、１つの円錐台ミラーのみを使用することで、装置の全体のコストを抑えることが可能となる。さらに、光学系に従来のように、ハーフミラー及びレンズを使用しないため、光学系の構成が簡単になり、その意味からもコスト削減が可能となる。また、中空回転軸を用いることで、光ビームをこの中空回転軸を通すことができ、装置をコンパクトに構成することが可能となる。さらに、２つの平面ミラーが互いに同期して回転することで、表面全体を走査することができ、被検査物を回転しなくても円周面を一挙に検査でき、検査時間を大幅に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態における表面検査装置の構成を概略的に示す側面図である。
【図２】図１に示した表面検査装置の光学系を概略的に示す図である。
【図３】図１に示した表面検査装置を用いて太径の被検査物を検査する状態を概略的に示す本体部断面図である。
【図４】図１に示した表面検査装置を用いて細径の被検査物を検査する状態を概略的に示す本体部断面図である。
【図５】従来の円筒体表面欠陥検査装置を示す要部構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る表面検査装置の実施形態を、図を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の第１の実施形態における表面検査装置１００の構成を示しており、図２はこの表面検査装置１００の光学系を示している。この表面検査装置は、例えば、円柱、円筒、円環又はこれに類似する形状の物体等の被検査物Ｐの外周面である被検査面Ｐ０の表面状態を検査するための装置である。
【００２２】
これらの図に示すように、表面検査装置１００は、光源１０と、中空回転軸２１を有するモータ２０と、中空回転軸２１の端部に同軸に固着された回転部材としての円板部材３０と、中空回転軸２１の端部に配置された第１の平面ミラー４０ａと、円板部材３０の外周部に配置されており第１の平面ミラー４０ａと同期して回転する第２の平面ミラー４０ｂと、第２の平面ミラー４０ｂの下方に中空回転軸２１と同軸に配置されている円錐台ミラー５０と、受光手段６０と、判定処理部７０と、制御手段８０と、直線駆動機構９０とを備えている。ここで、モータ２０と、円板部材３０と、第１の平面ミラー４０ａと、第２の平面ミラー４０ｂと、円錐台ミラー５０とは光照射手段を構成する。
【００２３】
光源１０は、レーザダイオード１１と絞り用のレンズ１２とを備え、所定の焦点深度を有するレーザ光源である。光源１０は、装着部材１３によってモータ２０の上部に配置されており、この光源１０からの光ビームが中空回転軸２１を通過するように構成されている。絞り用のレンズ１２を設けることにより、光学系の焦点深度が深く取れる。
【００２４】
本実施形態においては、モータ２０自体が、高速回転可能な中空回転軸２１を有している。光源１０の光ビームが中空回転軸２１を通過することができる。モータ２０は、円錐台ミラー装着部５１の上部に固定されている。独立した中空回転軸を別個に配置されたモータによって回転駆動させるように構成しても良い。
【００２５】
円板部材３０は、一定の半径を有し、中空回転軸２１の端部にこの中空回転軸２１と同軸に固着されている。また、円板部材３０は、円錐台ミラー装着部５１の内部に位置する。
【００２６】
第１の平面ミラー４０ａは、中空回転軸２１の軸方向に対して４５度の傾きでこの軸から離れる方向に向いた平坦な鏡面を有しており、中空回転軸２１の端部の中心軸上に設置されている。従って、この第１の平面ミラー４０ａは、中空回転軸２１の軸方向の入射光を、この軸に対して垂直な放射方向に進む反射光を生成する。
【００２７】
第２の平面ミラー４０ｂは、中空回転軸２１の軸方向に対して４５度の傾きでこの軸に近づく方向に向いた平坦な鏡面を有しており、中空回転軸２１の軸に垂直な平面からなる円板部材３０の外周部に配置され固着されている。この第２の平面ミラー４０ｂ及び第１の平面ミラー４０ａは、互いの鏡面が対向するように固定された位置関係を有しており、従って、第２の平面ミラー４０ｂは、第１の平面ミラー４０ａと同期して回転する。その結果、第１の平面ミラー４０ａから反射された軸方向と垂直な方向（水平方向）の光ビームが第２の平面ミラー４０ｂに入射し、中空回転軸２１の軸方向と平行な方向に反射されて第１の平面ミラー４０ａとは反対側の位置、即ち図にて下方に設けられた円錐台ミラー５０に入射する。
【００２８】
円錐台ミラー５０は、中空回転軸２１と同軸に配置されており、回転する第２の平面ミラー４０ｂからの光ビームを被検査物Ｐの被検査面Ｐ０に反射するためのものである。この円錐台ミラー５０の光入射面である円錐面（斜面）と水平面（底面）との間の角度βは４５度より大きい角度に設定されている。従って、図２に示すように、円錐台ミラー５０の高さをａ、底面の幅をｂとすると、ａ＞ｂとなる。円錐台ミラー５０を用いることで、互いに同期して回転する第１の平面ミラー４０ａ及び第２の平面ミラー４０ｂを介して入射される光が反射され、被検査面Ｐ０の周囲を周方向に移動しながらこの被検査面Ｐ０に一定の入射角度で照射される。即ち、第２の平面ミラー４０ｂから入射される光は、この円錐台ミラー５０により、軸方向と垂直な方向（水平方向）に対して斜めの下方（第２の平面ミラー４０ｂとは反対側）に反射され、入射角α（α≠０）で被検査面Ｐ０に入射される。ここで、入射角αは０度＜α≦８度の範囲であることが好ましく、そのためには、円錐台ミラー５０の斜面と底面との間の角度βは４５度＜β≦４９度の範囲とする必要がある。
【００２９】
受光手段６０は、被検査面Ｐ０からの反射光を受光し、判定処理部７０に光信号を伝送するためのものである。この受光手段６０は、円錐台ミラー５０に対して第２の平面ミラー４０ｂとは反対側の位置、即ち下方に設けられた受光端部がリング状に配置された複数の光ファイバ６０ａを備えている。複数の光ファイバ６０ａはそれぞれの先端部をヘッド部６１の開口部において環状に揃えて受光部を形成する。ここで、反射光を捉えやすくするために、光ファイバ６０ａの一端が軸方向と垂直な方向（水平方向）に対して角度θをつけて設置されている。即ち、光ファイバ６０ａの受光端の端面が反射光に向かうように設置されている。また、複数の光ファイバ６０ａが束にまとまった状態で光ファイバ導出部６２より外部へ導出され、その他端は判定処理部７０の光電変換部７１に接続される。受光手段６０は、ヘッド部６１に装着されている。また、被検査物Ｐの直径によって反射光の位置が変わるため、太径から細径までの被検査物Ｐに対応するために、受光手段６０は、ヘッド部６１と共に円錐台ミラー５０に対して軸方向（上下方向）に移動可能とされる。ヘッド部６１のこの軸方向移動手段は、図示されていないが、手動又は自動の移動機構を用いることが考えられる。
【００３０】
判定処理部７０は、光電変換部７１と、処理部７２と、表示部７３とを有する。光ファイバ６０ａを介して受光された反射光は光電変換部７１で電気信号に変換される。光電変換部７１で得られた電気信号は処理部７２で解析処理された後、予め設定されたしきい値と比較されて被検査面Ｐ０の状態（即ち傷や欠陥があるか否か）を判定される。処理部７２で得られた判定の結果は画像として表示部７３に表示される。なお、表示部７３において、傷や欠陥があるか否かの判断結果（例えば、「ＯＫ」又は「ＮＧ」等）を同時に表示するようにしてもよい。
【００３１】
制御手段８０は、表面検査装置１００の全体の動作を制御するための制御プログラムを備えている。即ち、制御手段８０は、表面検査装置１００の本体部１０１が軸方向に所定速度で移動するように直線駆動機構を制御すると共に、中空回転軸２１が所定速度で回転するようにモータ２０を制御する。また、制御手段８０は、光源１０のオン／オフ動作、及び判定処理部７０の処理動作を制御する。
【００３２】
直線駆動機構９０は、スタンド９１に装着され、制御手段８０の制御に従って表面検査装置１００の本体部１０１を軸方向に移動するためのものである。
【００３３】
表面検査装置１００の本体部１０１が軸方向に移動することにより、被検査物Ｐの軸方向に対して走査することができる。また、第１の平面ミラー４０ａと第２の平面ミラー４０ｂとが互いに同期して回転することにより、被検査物Ｐの周方向に対して走査することができる。
【００３４】
図３は表面検査装置１００を用いて太径の被検査物Ｐを検査する状態を示しており、図４は表面検査装置１００を用いて細径の被検査物Ｐ′を検査する状態を示している。ただし、図３及び図４において、表面検査装置１００の本体部分のみが示されている。
【００３５】
図３に示すように、太径の被検査物Ｐを検査する場合、ヘッド部６１を円錐台ミラー５０に近い位置に配置する。即ち、ヘッド部６１の軸方向位置を調整し、円錐台ミラー５０が装着される円錐台ミラー装着部５１とヘッド部６１との間隙を比較的狭い間隔ｈとする。これにより、被検査物Ｐの被検査面からの反射光を受光手段６０により受光することができる。また、図４に示すように、細径の被検査物Ｐ′を検査する場合、ヘッド部６１を円錐台ミラー５０から離れた位置に配置する。即ち、ヘッド部６１の位置を矢印Ｂに示すように軸方向において離れる方向へ調整し、円錐台ミラー５０が装着される円錐台ミラー装着部５１とヘッド部６１との間隙を比較的広い間隔Ｈとする。これにより、被検査物Ｐ′の被検査面からの反射光を受光手段６０により受光することができる。
【００３６】
表面検査装置１００を用いて円柱状の被検査物Ｐ（Ｐ′）の外周面（被検査面）を検査する際に、まず、被検査物Ｐ（Ｐ′）をヘッド部６１の中心軸と同軸になるように設置し、被検査物Ｐ（Ｐ′）の径によって被検査面から反射光を受光手段６０により受光できるようにヘッド部６１の軸方向位置を調整する（図３、図４参照）。
【００３７】
検査時は、モータ２０を回転させて中空回転軸２１を高速回転させて周方向の走査を行うと共に、直線駆動機構９０によって本体部１０１を所定の速度で軸方向に移動させて軸方向の走査を行う。また、光源１０を付勢してレーザ光ビームを発生させる。光源１０から発せられた光ビームは、高速回転する中空回転軸２１内を通り、第１の平面ミラー４０ａに入射する。第１の平面ミラー４０ａにおいて、入射した光ビームは、軸方向と垂直な方向（水平方向）に反射され、第２の平面ミラー４０ｂに入射する。第２の平面ミラー４０ｂにおいて、入射した光ビームは、軸方向と平行な方向（垂直方向）に反射され、円錐台ミラー５０に入射する。円錐台ミラー５０において、入射した光ビームは反射され、入射角α（α≠０）で被検査物Ｐ（Ｐ′）の被検査面に入射される。この被検査面から反射された光は、受光手段６０の光ファイバの受光端部により受光され、受光された光は、光ファイバにより光電変換部７１に伝送され、この光電変換部７１で電気信号に変換される。得られた電気信号は、処理部７２で処理され、予め設定された閾値と比較されて被検査面に傷や欠陥があるか否かが判定される。処理部７２で得られた判定の結果は、画像として表示部７３に表示される。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、光ビームの光路には、第１の平面ミラー４０ａ、第２の平面ミラー４０ｂ及び円錐台ミラー５０が存在するのみであり、光ビームを曲面鏡から曲面鏡へ反射させる光学要素が存在しないので、光ビームの拡散を抑えることができ、測定精度を向上することが可能となる。さらに、第１及び第２の平面ミラー４０ａ及び４０ｂが互いに同期して回転することで、１つの円錐台ミラー５０のみを用いても表面全体を走査することが可能となる。このように、１つの円錐台ミラー５０のみを使用することで、装置の全体のコストを抑えることが可能となる。さらに、光学系に従来のように、ハーフミラー及びレンズを使用しないため、光学系の構成が簡単になり、その意味からもコスト削減が可能となる。また、第１及び第２の平面ミラー４０ａ及び４０ｂという２つの平面ミラーが互いに同期して回転することで、表面全体を走査することができ、被検査物体を回転しなくても円周面を一挙に検査できるため、検査時間を大幅に短縮できる。さらに、中空回転軸２１を有するモータ２０を用いることで、光ビームをこの中空回転軸を通すことができ、光路が短くなり、装置をコンパクトに構成することが可能となる。
【００３９】
円錐台ミラー５０が、光入射面である斜面とその底面とのなす角度が４５度より大きい角度となるように形成されているので、光ビームは被検査面に対して垂直にされるのではなく、所定角度で傾斜して照射される。従って、被検査面における反射光は、円錐台ミラー５０には戻らず、円錐台ミラー５０に対しての第２の平面ミラー４０ｂとは反対側の位置、即ち下方に設けられた受光手段６０で受光される。このように、光ビームが被検査面に対して傾斜照射されることで、表面の傷や欠陥をより正確に検出することができ、さらに、表面の傷や欠陥と表面に付着した水や油等の汚れとを区別して検出することも可能になる。
【００４０】
また、受光手段６０が、円錐台ミラー５０に対して軸方向に移動可能とされていることで、被検査面から反射された光が受光手段６０に効率よく導入することができると共に、太径から細径まで様々の被検査物に対応することができる。
【００４１】
さらに、光源１０として、レーザダイオード１１と絞り用のレンズ１２とを備えたレーザ光源を用いていることで、焦点深度が深くなり、光ビームの広がりを抑えると共に、より幅広い寸法の被検査物を精度よく検査することができる。
【００４２】
なお、上述した実施形態の表面検査装置１００においては、受光手段６０を円錐台ミラー５０に対して軸方向に移動可能な構成としているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、受光手段６０を固定して、円錐台ミラー５０を受光手段６０に対して軸方向に移動可能な構成としてもよい。
【００４３】
上述した実施形態の表面検査装置１００においては、光源１０が、レーザダイオード１１と絞り用のレンズ１２とを備えるレーザ光源であるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４４】
また、上述した実施形態においては、表面検査装置１００が、円柱状の被検査物Ｐの外周面を検査する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、多角柱、多角筒又は多角環等にも適用することができる。この場合、反射光を受光できるように、多角柱、多角筒又は多角環等の外周面形状に合わせて光ファイバ６０ａを配置することが必要となる。
【００４５】
さらに、上述した実施形態の表面検査装置１００においては、検査する際に、表面検査装置１００の本体部１０１が軸方向に移動して軸方向走査を行う構成としているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、表面検査装置１００の本体部１０１を固定して、被検査物を軸方向に移動させるように構成してもよい。
【００４６】
さらにまた、上述した実施形態の表面検査装置１００においては、円錐台ミラー５０で第２の平面ミラー４０ｂから入射される光を軸方向と垂直な方向（水平方向）に対して斜めの下方（第２の平面ミラー４０ｂとは反対側）へ反射させることにより、入射角α（α≠０）で被検査面に入射する構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、光ビームが被検査面に対して垂直に照射するようにしてもよい。この場合、出射光の光路は入射光と逆方向となる。即ち、被検査面からの反射光は、円錐台ミラー５０、第２の平面ミラー４０ｂ及び第１の平面ミラー４０ａを経由して、さらに付加的に設けられるビームスプリッタを介して受光手段に導かれる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、被検査物の外周面に光を照射し、被検査面からの反射光の光量を検出し、検出された反射光の光量に基づいて被検査面上に存在する傷や欠陥を検出する表面検査装置に利用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 光源
１１ レーザダイオード
１２ レンズ
１３ 装着部材
２０ モータ
２１ 中空回転軸
３０ 円板部材
４０ａ 第１の平面ミラー
４０ｂ 第２の平面ミラー
５０ 円錐台ミラー
５１ 円錐台ミラー装着部
６０ 受光手段
６０ａ 光ファイバ
６１ ヘッド部
６２ 光ファイバ導出部
７０ 判定処理部
７１ 光電変換部
７２ 処理部
７３ 表示部
８０ 制御手段
９０ 直線駆動機構
９１ スタンド
１００ 表面検査装置
１０１ 本体部
Ｐ、Ｐ′ 被検査物
Ｐ０ 被検査面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱状又は筒状を呈した被検査物の被検査面である外周面に光を照射し、被検査面からの反射光の光量を検出し、検出された反射光の光量に基づいて被検査面上に存在する傷や欠陥を検出する表面検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、円筒状の被検査物の円筒表面に検査光を照射してその反射光を検出し、連続して検出される反射光データを処理することにより、被検査物表面の欠陥を検出する円筒体表面欠陥検査装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載されている従来の円筒体表面欠陥検査装置を示す要部構成図である。図５に示すように、この円筒体表面欠陥検査装置１は、レーザ発振器２と、ハーフミラー３と、レンズ４と、回転ミラー５と、円錐ミラー６及び７と、ピンホール８と、受光センサ９とを有する。
【０００４】
上述した円筒体表面欠陥検査装置１を用いて被検査物Ｐの表面を検査する際に、レーザ発振器２からのレーザ光は、ハーフミラー３及びレンズ４を通過し、回転ミラー５に入射する。回転ミラー５にて反射されたレーザ光は、円錐ミラー６及び７を介して被検査物Ｐの表面を照射する。被検査物Ｐの表面の反射光は、円錐ミラー７及び６を介して回転ミラー５に入射する。被検査物の表面に凹凸がない場合、回転ミラー５に入射した反射光は、レンズ４及びハーフミラー３によりＢの位置に結像してピンホール８を通過し、受光センサ９に入射する。この場合、受光センサ９の受光量は最大値となる。一方、被検査物Ｐの表面に凹凸がある場合、回転ミラー５に入射した反射光は、レンズ４及びハーフミラー３により、Ｂの位置よりも前又は後に結像する。その結果、ピンホール８を通過して受光センサ９に入射する反射光量は上記最大値より減少することにより、表面欠陥を検査することが可能となる。被検査物Ｐが図中矢印Ａの方向に移動しながら上述の検査処理が行われることにより、被検査物Ｐの全表面が走査されて検査される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８２００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の円筒体表面欠陥検査装置１は、２個の円錐ミラー６及び７を用いているため、平面ミラーである回転ミラー５から曲面ミラーである円錐ミラー６へ、そして円錐ミラー６から曲面ミラーである円錐ミラー７へ反射させているため、被検査物Ｐに照射される時点で光ビームが既に広がってしまい、さらに、反射光が上記の光路を逆にたどり受光部９まで反射されて戻るため、光ビームがさらに広がってしまい、検査精度が低下するという問題があった。
【０００７】
また、円錐ミラー６及び７が高価な部品であるため、装置全体の製造コストが高くなってしまう問題もあった。さらに、光学系にハーフミラー３及びレンズ４を設ける必要があるため、構成が複雑となり、その意味でも製造コストが高くなるという問題もあった。
【０００８】
さらにまた、特許文献１に記載の円筒体表面欠陥検査装置１においては、レンズ４を動かして焦点を調整する必要があるため、操作性が悪いという問題もあった。
【０００９】
そこで、本発明は、このような問題点を考慮してなされたもので、低コストで、且つ光ビームの広がりを抑えることができ、検査精度を向上することが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】
【００１０】
本発明に係る表面検査装置は、光源からの光ビームを光照射手段を介して被検査物の被検査面である外周面に照射し、受光手段により被検査面からの反射光を受光し、受光した反射光の光量に基づいて被検査面上に存在する欠陥を検出するものである。この光照射手段は、検査時に回転せしめられる中空回転軸と、中空回転軸の端部の中心軸上に設けられた第１の平面ミラーと、中空回転軸の中心軸から離れた位置に設けられており第１の平面ミラーと同期して回転する第２の平面ミラーと、中空回転軸と同軸に周方向に沿って固定配置された円錐台ミラーとを備えている。光源からの光ビームが、中空回転軸内を介し、第１の平面ミラーと、第２の平面ミラーと、円錐台ミラーとによって反射され、円周方向に移動しながら一定の入射角度で被検査面に照射されるように構成されている。
【００１１】
光源からの光ビームは、検査時に回転せしめられる中空回転軸内を介し、中空回転軸の端部の中心軸上に設けられた第１の平面ミラーと、中空回転軸の中心軸から離れた位置に設けられており第１の平面ミラーと同期して回転する第２の平面ミラーと、中空回転軸と同軸に周方向に沿って固定配置された円錐台ミラーとによって反射され、円周方向に移動しながら一定の入射角度で被検査面に照射される。これにより、光路には、光ビームを平面鏡から曲面鏡へ反射させる光学要素、さらに光ビームを曲面鏡から曲面鏡へ反射させる光学要素が存在しないこととなり、光ビームの広がりを抑えることができ、測定精度を向上することが可能となる。さらに、２つの平面ミラーが互いに同期して回転することで、１つの円錐台ミラーを用いても表面全体を走査することが可能となる。
【００１２】
また、１つの円錐台ミラーのみを使用することで、装置の全体のコストを抑えることが可能となる。さらに、光学系に従来のように、ハーフミラー及びレンズを使用しないため、光学系の構成が簡単になり、その意味からもコスト削減が可能となる。また、中空回転軸を用いることで、光ビームをこの中空回転軸を通すことができ、装置をコンパクトに構成することが可能となる。
【００１３】
円錐台ミラーは、光入射面である斜面と底面とのなす角度が４５度より大きい角度で形成されていることも好ましい。これにより、光ビームが被検査面に対して垂直に照射するのではなく、所定角度で傾斜照射し、その反射光が円錐台ミラーに戻らず、円錐台ミラーに対して第２の平面ミラーとは反対側の位置に配置される受光手段で受光することが可能となる。また、光ビームが被検査面に対して傾斜照射することで、表面欠陥をより鮮明に検出することが可能となり、さらに、表面欠陥と表面に付着した水、油等の汚れとを区別することが可能となる。
【００１４】
受光手段は、円錐台ミラーに対して第２の平面ミラーとは反対側の位置に受光端部がリング状に配置される複数の光ファイバを備えていることも好ましい。これにより、被検査面からの反射光が円錐台ミラーに戻らず、何度も反射させることなく、直接受光されるため、光ビームの広がりを抑えることが可能となる。
【００１５】
受光手段は、円錐台ミラーに対して軸方向に移動可能に構成されていることも好ましい。これにより、太径から細径まで様々の被検査物に対応することが可能で、被検査面から反射された光が受光手段に効率よく導入することが可能となる。
【００１６】
光源は、レーザダイオードと絞り用のレンズとを備えたレーザ光源であることも好ましい。これにより、所定の焦点深度を得ることができ、光ビームの広がりを抑えると共に、より幅広い寸法の被検査物を精度よく検査することが可能となる。
【００１７】
表面検査装置が光照射手段を被検査物に対して軸方向に移動する直線駆動手段をさらに備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光路には、光ビームを曲面鏡から曲面鏡へ反射させる光学要素が存在しないので、光ビームの拡散を抑えることができ、測定精度を向上することが可能となる。さらに、２つの平面ミラーが互いに同期して回転することで、１つの円錐台ミラーを用いても表面全体を走査することが可能となる。このように、１つの円錐台ミラーのみを使用することで、装置の全体のコストを抑えることが可能となる。さらに、光学系に従来のように、ハーフミラー及びレンズを使用しないため、光学系の構成が簡単になり、その意味からもコスト削減が可能となる。また、中空回転軸を用いることで、光ビームをこの中空回転軸を通すことができ、装置をコンパクトに構成することが可能となる。さらに、２つの平面ミラーが互いに同期して回転することで、表面全体を走査することができ、被検査物を回転しなくても円周面を一挙に検査でき、検査時間を大幅に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態における表面検査装置の構成を概略的に示す側面図である。
【図２】図１に示した表面検査装置の光学系を概略的に示す図である。
【図３】図１に示した表面検査装置を用いて太径の被検査物を検査する状態を概略的に示す本体部断面図である。
【図４】図１に示した表面検査装置を用いて細径の被検査物を検査する状態を概略的に示す本体部断面図である。
【図５】従来の円筒体表面欠陥検査装置を示す要部構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る表面検査装置の実施形態を、図を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の第１の実施形態における表面検査装置１００の構成を示しており、図２はこの表面検査装置１００の光学系を示している。この表面検査装置は、例えば、円柱、円筒、円環又はこれに類似する形状の物体等の被検査物Ｐの外周面である被検査面Ｐ０の表面状態を検査するための装置である。
【００２２】
これらの図に示すように、表面検査装置１００は、光源１０と、中空回転軸２１を有するモータ２０と、中空回転軸２１の端部に同軸に固着された回転部材としての円板部材３０と、中空回転軸２１の端部に配置された第１の平面ミラー４０ａと、円板部材３０の外周部に配置されており第１の平面ミラー４０ａと同期して回転する第２の平面ミラー４０ｂと、第２の平面ミラー４０ｂの下方に中空回転軸２１と同軸に配置されている円錐台ミラー５０と、受光手段６０と、判定処理部７０と、制御手段８０と、直線駆動機構９０とを備えている。ここで、モータ２０と、円板部材３０と、第１の平面ミラー４０ａと、第２の平面ミラー４０ｂと、円錐台ミラー５０とは光照射手段を構成する。
【００２３】
光源１０は、レーザダイオード１１と絞り用のレンズ１２とを備え、所定の焦点深度を有するレーザ光源である。光源１０は、装着部材１３によってモータ２０の上部に配置されており、この光源１０からの光ビームが中空回転軸２１を通過するように構成されている。絞り用のレンズ１２を設けることにより、光学系の焦点深度が深く取れる。
【００２４】
本実施形態においては、モータ２０自体が、高速回転可能な中空回転軸２１を有している。光源１０の光ビームが中空回転軸２１を通過することができる。モータ２０は、円錐台ミラー装着部５１の上部に固定されている。独立した中空回転軸を別個に配置されたモータによって回転駆動させるように構成しても良い。
【００２５】
円板部材３０は、一定の半径を有し、中空回転軸２１の端部にこの中空回転軸２１と同軸に固着されている。また、円板部材３０は、円錐台ミラー装着部５１の内部に位置する。
【００２６】
第１の平面ミラー４０ａは、中空回転軸２１の軸方向に対して４５度の傾きでこの軸から離れる方向に向いた平坦な鏡面を有しており、中空回転軸２１の端部の中心軸上に設置されている。従って、この第１の平面ミラー４０ａは、中空回転軸２１の軸方向の入射光を、この軸に対して垂直な放射方向に進む反射光を生成する。
【００２７】
第２の平面ミラー４０ｂは、中空回転軸２１の軸方向に対して４５度の傾きでこの軸に近づく方向に向いた平坦な鏡面を有しており、中空回転軸２１の軸に垂直な平面からなる円板部材３０の外周部に配置され固着されている。この第２の平面ミラー４０ｂ及び第１の平面ミラー４０ａは、互いの鏡面が対向するように固定された位置関係を有しており、従って、第２の平面ミラー４０ｂは、第１の平面ミラー４０ａと同期して回転する。その結果、第１の平面ミラー４０ａから反射された軸方向と垂直な方向（水平方向）の光ビームが第２の平面ミラー４０ｂに入射し、中空回転軸２１の軸方向と平行な方向に反射されて第１の平面ミラー４０ａとは反対側の位置、即ち図にて下方に設けられた円錐台ミラー５０に入射する。
【００２８】
円錐台ミラー５０は、中空回転軸２１と同軸に配置されており、回転する第２の平面ミラー４０ｂからの光ビームを被検査物Ｐの被検査面Ｐ０に反射するためのものである。この円錐台ミラー５０の光入射面である円錐面（斜面）と水平面（底面）との間の角度βは４５度より大きい角度に設定されている。従って、図２に示すように、円錐台ミラー５０の高さをａ、底面の幅をｂとすると、ａ＞ｂとなる。円錐台ミラー５０を用いることで、互いに同期して回転する第１の平面ミラー４０ａ及び第２の平面ミラー４０ｂを介して入射される光が反射され、被検査面Ｐ０の周囲を周方向に移動しながらこの被検査面Ｐ０に一定の入射角度で照射される。即ち、第２の平面ミラー４０ｂから入射される光は、この円錐台ミラー５０により、軸方向と垂直な方向（水平方向）に対して斜めの下方（第２の平面ミラー４０ｂとは反対側）に反射され、入射角α（α≠０）で被検査面Ｐ０に入射される。ここで、入射角αは０度＜α≦８度の範囲であることが好ましく、そのためには、円錐台ミラー５０の斜面と底面との間の角度βは４５度＜β≦４９度の範囲とする必要がある。
【００２９】
受光手段６０は、被検査面Ｐ０からの反射光を受光し、判定処理部７０に光信号を伝送するためのものである。この受光手段６０は、円錐台ミラー５０に対して第２の平面ミラー４０ｂとは反対側の位置、即ち下方に設けられた受光端部がリング状に配置された複数の光ファイバ６０ａを備えている。複数の光ファイバ６０ａはそれぞれの先端部をヘッド部６１の開口部において環状に揃えて受光部を形成する。ここで、反射光を捉えやすくするために、光ファイバ６０ａの一端が軸方向と垂直な方向（水平方向）に対して角度θをつけて設置されている。即ち、光ファイバ６０ａの受光端の端面が反射光に向かうように設置されている。また、複数の光ファイバ６０ａが束にまとまった状態で光ファイバ導出部６２より外部へ導出され、その他端は判定処理部７０の光電変換部７１に接続される。受光手段６０は、ヘッド部６１に装着されている。また、被検査物Ｐの直径によって反射光の位置が変わるため、太径から細径までの被検査物Ｐに対応するために、受光手段６０は、ヘッド部６１と共に円錐台ミラー５０に対して軸方向（上下方向）に移動可能とされる。ヘッド部６１のこの軸方向移動手段は、図示されていないが、手動又は自動の移動機構を用いることが考えられる。
【００３０】
判定処理部７０は、光電変換部７１と、処理部７２と、表示部７３とを有する。光ファイバ６０ａを介して受光された反射光は光電変換部７１で電気信号に変換される。光電変換部７１で得られた電気信号は処理部７２で解析処理された後、予め設定されたしきい値と比較されて被検査面Ｐ０の状態（即ち傷や欠陥があるか否か）を判定される。処理部７２で得られた判定の結果は画像として表示部７３に表示される。なお、表示部７３において、傷や欠陥があるか否かの判断結果（例えば、「ＯＫ」又は「ＮＧ」等）を同時に表示するようにしてもよい。
【００３１】
制御手段８０は、表面検査装置１００の全体の動作を制御するための制御プログラムを備えている。即ち、制御手段８０は、表面検査装置１００の本体部１０１が軸方向に所定速度で移動するように直線駆動機構を制御すると共に、中空回転軸２１が所定速度で回転するようにモータ２０を制御する。また、制御手段８０は、光源１０のオン／オフ動作、及び判定処理部７０の処理動作を制御する。
【００３２】
直線駆動機構９０は、スタンド９１に装着され、制御手段８０の制御に従って表面検査装置１００の本体部１０１を軸方向に移動するためのものである。
【００３３】
表面検査装置１００の本体部１０１が軸方向に移動することにより、被検査物Ｐの軸方向に対して走査することができる。また、第１の平面ミラー４０ａと第２の平面ミラー４０ｂとが互いに同期して回転することにより、被検査物Ｐの周方向に対して走査することができる。
【００３４】
図３は表面検査装置１００を用いて太径の被検査物Ｐを検査する状態を示しており、図４は表面検査装置１００を用いて細径の被検査物Ｐ′を検査する状態を示している。ただし、図３及び図４において、表面検査装置１００の本体部分のみが示されている。
【００３５】
図３に示すように、太径の被検査物Ｐを検査する場合、ヘッド部６１を円錐台ミラー５０に近い位置に配置する。即ち、ヘッド部６１の軸方向位置を調整し、円錐台ミラー５０が装着される円錐台ミラー装着部５１とヘッド部６１との間隙を比較的狭い間隔ｈとする。これにより、被検査物Ｐの被検査面からの反射光を受光手段６０により受光することができる。また、図４に示すように、細径の被検査物Ｐ′を検査する場合、ヘッド部６１を円錐台ミラー５０から離れた位置に配置する。即ち、ヘッド部６１の位置を矢印Ｂに示すように軸方向において離れる方向へ調整し、円錐台ミラー５０が装着される円錐台ミラー装着部５１とヘッド部６１との間隙を比較的広い間隔Ｈとする。これにより、被検査物Ｐ′の被検査面からの反射光を受光手段６０により受光することができる。
【００３６】
表面検査装置１００を用いて円柱状の被検査物Ｐ（Ｐ′）の外周面（被検査面）を検査する際に、まず、被検査物Ｐ（Ｐ′）をヘッド部６１の中心軸と同軸になるように設置し、被検査物Ｐ（Ｐ′）の径によって被検査面から反射光を受光手段６０により受光できるようにヘッド部６１の軸方向位置を調整する（図３、図４参照）。
【００３７】
検査時は、モータ２０を回転させて中空回転軸２１を高速回転させて周方向の走査を行うと共に、直線駆動機構９０によって本体部１０１を所定の速度で軸方向に移動させて軸方向の走査を行う。また、光源１０を付勢してレーザ光ビームを発生させる。光源１０から発せられた光ビームは、高速回転する中空回転軸２１内を通り、第１の平面ミラー４０ａに入射する。第１の平面ミラー４０ａにおいて、入射した光ビームは、軸方向と垂直な方向（水平方向）に反射され、第２の平面ミラー４０ｂに入射する。第２の平面ミラー４０ｂにおいて、入射した光ビームは、軸方向と平行な方向（垂直方向）に反射され、円錐台ミラー５０に入射する。円錐台ミラー５０において、入射した光ビームは反射され、入射角α（α≠０）で被検査物Ｐ（Ｐ′）の被検査面に入射される。この被検査面から反射された光は、受光手段６０の光ファイバの受光端部により受光され、受光された光は、光ファイバにより光電変換部７１に伝送され、この光電変換部７１で電気信号に変換される。得られた電気信号は、処理部７２で処理され、予め設定された閾値と比較されて被検査面に傷や欠陥があるか否かが判定される。処理部７２で得られた判定の結果は、画像として表示部７３に表示される。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、光ビームの光路には、第１の平面ミラー４０ａ、第２の平面ミラー４０ｂ及び円錐台ミラー５０が存在するのみであり、光ビームを曲面鏡から曲面鏡へ反射させる光学要素が存在しないので、光ビームの拡散を抑えることができ、測定精度を向上することが可能となる。さらに、第１及び第２の平面ミラー４０ａ及び４０ｂが互いに同期して回転することで、１つの円錐台ミラー５０のみを用いても表面全体を走査することが可能となる。このように、１つの円錐台ミラー５０のみを使用することで、装置の全体のコストを抑えることが可能となる。さらに、光学系に従来のように、ハーフミラー及びレンズを使用しないため、光学系の構成が簡単になり、その意味からもコスト削減が可能となる。また、第１及び第２の平面ミラー４０ａ及び４０ｂという２つの平面ミラーが互いに同期して回転することで、表面全体を走査することができ、被検査物体を回転しなくても円周面を一挙に検査できるため、検査時間を大幅に短縮できる。さらに、中空回転軸２１を有するモータ２０を用いることで、光ビームをこの中空回転軸を通すことができ、光路が短くなり、装置をコンパクトに構成することが可能となる。
【００３９】
円錐台ミラー５０が、光入射面である斜面とその底面とのなす角度が４５度より大きい角度となるように形成されているので、光ビームは被検査面に対して垂直にされるのではなく、所定角度で傾斜して照射される。従って、被検査面における反射光は、円錐台ミラー５０には戻らず、円錐台ミラー５０に対しての第２の平面ミラー４０ｂとは反対側の位置、即ち下方に設けられた受光手段６０で受光される。このように、光ビームが被検査面に対して傾斜照射されることで、表面の傷や欠陥をより正確に検出することができ、さらに、表面の傷や欠陥と表面に付着した水や油等の汚れとを区別して検出することも可能になる。
【００４０】
また、受光手段６０が、円錐台ミラー５０に対して軸方向に移動可能とされていることで、被検査面から反射された光が受光手段６０に効率よく導入することができると共に、太径から細径まで様々の被検査物に対応することができる。
【００４１】
さらに、光源１０として、レーザダイオード１１と絞り用のレンズ１２とを備えたレーザ光源を用いていることで、焦点深度が深くなり、光ビームの広がりを抑えると共に、より幅広い寸法の被検査物を精度よく検査することができる。
【００４２】
なお、上述した実施形態の表面検査装置１００においては、受光手段６０を円錐台ミラー５０に対して軸方向に移動可能な構成としているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、受光手段６０を固定して、円錐台ミラー５０を受光手段６０に対して軸方向に移動可能な構成としてもよい。
【００４３】
上述した実施形態の表面検査装置１００においては、光源１０が、レーザダイオード１１と絞り用のレンズ１２とを備えるレーザ光源であるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４４】
また、上述した実施形態においては、表面検査装置１００が、円柱状の被検査物Ｐの外周面を検査する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、多角柱、多角筒又は多角環等にも適用することができる。この場合、反射光を受光できるように、多角柱、多角筒又は多角環等の外周面形状に合わせて光ファイバ６０ａを配置することが必要となる。
【００４５】
さらに、上述した実施形態の表面検査装置１００においては、検査する際に、表面検査装置１００の本体部１０１が軸方向に移動して軸方向走査を行う構成としているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、表面検査装置１００の本体部１０１を固定して、被検査物を軸方向に移動させるように構成してもよい。
【００４６】
さらにまた、上述した実施形態の表面検査装置１００においては、円錐台ミラー５０で第２の平面ミラー４０ｂから入射される光を軸方向と垂直な方向（水平方向）に対して斜めの下方（第２の平面ミラー４０ｂとは反対側）へ反射させることにより、入射角α（α≠０）で被検査面に入射する構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、光ビームが被検査面に対して垂直に照射するようにしてもよい。この場合、出射光の光路は入射光と逆方向となる。即ち、被検査面からの反射光は、円錐台ミラー５０、第２の平面ミラー４０ｂ及び第１の平面ミラー４０ａを経由して、さらに付加的に設けられるビームスプリッタを介して受光手段に導かれる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、被検査物の外周面に光を照射し、被検査面からの反射光の光量を検出し、検出された反射光の光量に基づいて被検査面上に存在する傷や欠陥を検出する表面検査装置に利用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 光源
１１ レーザダイオード
１２ レンズ
１３ 装着部材
２０ モータ
２１ 中空回転軸
３０ 円板部材
４０ａ 第１の平面ミラー
４０ｂ 第２の平面ミラー
５０ 円錐台ミラー
５１ 円錐台ミラー装着部
６０ 受光手段
６０ａ 光ファイバ
６１ ヘッド部
６２ 光ファイバ導出部
７０ 判定処理部
７１ 光電変換部
７２ 処理部
７３ 表示部
８０ 制御手段
９０ 直線駆動機構
９１ スタンド
１００ 表面検査装置
１０１ 本体部
Ｐ、Ｐ′ 被検査物
Ｐ０ 被検査面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光ビームを光照射手段を介して被検査物の被検査面である外周面に照射し、受光手段により被検査面からの反射光を受光し、該受光した反射光の光量に基づいて前記被検査面上に存在する欠陥を検出する表面検査装置において、
前記光照射手段は、検査時に回転せしめられる中空回転軸と、該中空回転軸の端部の中心軸上に設けられた第１の平面ミラーと、前記中空回転軸の中心軸から離れた位置に設けられており前記第１の平面ミラーと同期して回転する第２の平面ミラーと、前記中空回転軸と同軸に周方向に沿って固定配置された円錐台ミラーとを備え、
前記光源からの光ビームが、前記中空回転軸内を介し、前記第１の平面ミラーと、前記第２の平面ミラーと、前記円錐台ミラーとによって反射され、円周方向に移動しながら一定の入射角度で前記被検査面に照射されるように構成されていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
前記円錐台ミラーは、光入射面である斜面と水平の底面とのなす角度が４５度より大きい角度で形成さ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】
前記受光手段は、前記円錐台ミラーに対して前記第２の平面ミラーとは反対側の位置に受光端部がリング状に配置される複数の光ファイバを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面検査装置。
【請求項４】
前記受光手段は、前記円錐台ミラーに対して軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の表面検査装置。
【請求項５】
前記光源は、レーザダイオードと絞り用のレンズとを備えたレーザ光源であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の表面検査装置。
【請求項６】
前記光照射手段を前記被検査物に対して軸方向に移動する直線駆動手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の表面検査装置。
【請求項１】
光源からの光ビームを光照射手段を介して被検査物の被検査面である外周面に照射し、受光手段により被検査面からの反射光を受光し、該受光した反射光の光量に基づいて前記被検査面上に存在する欠陥を検出する表面検査装置において、
前記光照射手段は、検査時に回転せしめられる中空回転軸と、該中空回転軸の端部の中心軸上に設けられた第１の平面ミラーと、前記中空回転軸の中心軸から離れた位置に設けられており前記第１の平面ミラーと同期して回転する第２の平面ミラーと、前記中空回転軸と同軸に周方向に沿って固定配置された円錐台ミラーとを備え、
前記光源からの光ビームが、前記中空回転軸内を介し、前記第１の平面ミラーと、前記第２の平面ミラーと、前記円錐台ミラーとによって反射され、円周方向に移動しながら一定の入射角度で前記被検査面に照射されるように構成されていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
前記円錐台ミラーは、光入射面である斜面と水平の底面とのなす角度が４５度より大きい角度で形成さ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】
前記受光手段は、前記円錐台ミラーに対して前記第２の平面ミラーとは反対側の位置に受光端部がリング状に配置される複数の光ファイバを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面検査装置。
【請求項４】
前記受光手段は、前記円錐台ミラーに対して軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の表面検査装置。
【請求項５】
前記光源は、レーザダイオードと絞り用のレンズとを備えたレーザ光源であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の表面検査装置。
【請求項６】
前記光照射手段を前記被検査物に対して軸方向に移動する直線駆動手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の表面検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−６３２２３（Ｐ２０１２−６３２２３Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０７０９９（Ｐ２０１０−２０７０９９）
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（５９１２２４７４４）シグマ株式会社 (22)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（５９１２２４７４４）シグマ株式会社 (22)
【Ｆターム（参考）】
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