JP5616046B2 - フライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置 - Google Patents

Description

本発明はポリゴンスキャナやガルバノスキャナを使用してレーザ光や白色光を走査し、スキャナ受光ユニットで受光するフライングスポット方式の素ガラス、成膜ガラス、光学フィルム等のＦＰＤ関連素材や、銅箔、ステンレス板、アルミ素管等の金属素材や樹脂板、光学ガラス基板、感光ドラム、セラミック板等の工業製品等の表面あるいは内層検査装置に関する。

従来、フライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置に用いられる受光ユニットは、透明なアクリルやガラス棒1本で形成された導光体をスリット付きの円筒鏡で被い、前記導光体の端面には少なくとも1個以上の受光センサが取付けられている。

このように構成された受光ユニットでも、ある程度まで小型化することはできるが、導光棒の一部に拡散面（ブラスト加工や回折格子等）を設け、感度を上げるために円筒鏡で多重反射させる必要があるので、開口部を広く取れず、広範囲の光を集めることができないという欠点があるとともに、多重反射するということは受光センサの反応が鈍いことを意味し、高速化には自ずと限界があり、高速、高感度、小型、低コストで処理できるフライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置を得るのは難しいという問題があった。

特開２００５−２０１７８２ 特開２００５−３５１６８４

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、導光体で広範囲の光を集めることができ、高感度、高速化、小型、低コストで成膜ガラス、光学フィルム等のＦＰＤ関連素材、銅箔等の金属素材、光学ガラス基板、感光ドラム等の工業製品の表面あるいは内層検査を行なうことができるフライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置を提供することを目的としている。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。

ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明はポリゴンスキャナやガルバノスキャナを使用して、レーザ光や白色光を走査し、スキャナ受光ユニットで受光するフライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置において、前記スキャナ受光ユニットを複数本の導光棒を束ねた導光体と、この導光体の一端部に取付けられた受光センサと、前記導光体の他端部に取付けられたミラーあるいは受光センサとでフライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置を構成している。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
（１）ポリゴンスキャナやガルバノスキャナを使用して、レーザ光や白色光を走査し、スキャナ受光ユニットで受光するフライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置において、前記スキャナ受光ユニットを複数本の導光棒を束ねた導光体と、この導光体の一端部に取付けられた受光センサと、前記導光体の他端部に取付けられたミラーあるいは受光センサによって、複数本の導光棒を束ねた導光体を用いているので、従来の１本の導光棒を用いるものと比べ、小径複数化により、境界面を増加でき、光を取り入れる効率を数十倍にできる。

また、レンズ効果により、透過光を拡散させ、取り込み確率を向上でき、高感度、高速化、小型、低コスト化を図ることができる。
（２）前記（１）により、複数本の導光棒を束ねた導光体を用いるので、導光体として従来のように円筒鏡が不要で、簡単な箱状の反射鏡を用いても、用いなくても十分な光量が得られる。
（３）前記（１）によって、複数本の導光棒を束ねた導光体を用いるだけでよいので、構造が簡単で、導光体の配置場所の自由度を上げることができ、安価に実施することができる。
（４）請求項２は前記（１）〜（３）と同様な効果が得られるとともに、複数本の導光棒の光の取り入れを導光棒束ね材がじゃまするのを効率よく阻止することができる。
（５）請求項３は前記（１）〜（３）と同様な効果が得られるとともに、複数本の導光棒の端部を分割し、分割部分にそれぞれ受光センサを取付けているので、副走査方向の受光面積を大幅に増やすことができる。

本発明を実施するための第１の形態の概略説明図。 受光ユニットの正面図。 図２の３−３線に沿う拡大断面図。 導光体の光を取り込む状態を示す説明図。 従来品と本発明のビーム入射位置と受光量の関係を示す図。 散乱光を使用する装置の説明図。 透過光を使用する装置の説明図。 本発明を実施するための第２の形態の概略説明図。 受光ユニットの正面図。 図９の１０−１０線に沿う断面図。 本発明を実施するための第３の形態の概略説明図。 受光ユニットの正面図。 図１２の１３−１３線に沿う断面図。 本発明を実施するための第４の形態の概略説明図。 受光ユニットの正面図。 図１５の１６−１６線に沿う断面図。 本発明を実施するための第５の形態の概略説明図。 受光ユニットの正面図。 受光ユニットの側面図。 受光ユニットの平面図。 受光ユニットの断面図。 本発明を実施するための第６の形態の概略説明図。 受光ユニットの説明図。 図２３の２４−２４線に沿う断面図。 図２３の２５−２５線に沿う断面図。 本発明を実施するための第７の形態の概略説明図。 受光ユニットの説明図。 図２７の２８−２８線に沿う断面図。 図２７の２９−２９線に沿う断面図。

以下、図面に示す本発明を実施するための形態により、本発明を詳細に説明する。

図１ないし図７に示す本発明を実施するための第１の形態において、１は本発明のフライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置で、このフライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置１は検査物２にレーザ光を走査するスキャナユニット３と、このスキャナユニット３からの走査光を、前記検査物２を介した反射光、透過光、散乱光、本発明の実施の形態では反射光４を受光する受光ユニット５とで構成されている。

前記受光ユニット５は図２および図３に示すように、複数本、本発明の実施の形態では１２本のアクリル棒やガラス等の透明素材の屈折率の高い導光棒６、この１２本の導光棒６全体を束ねて覆う低屈折率の透明パイプを用いた導光棒束ね材７とで構成された導光体８と、この導光体８の一端部に取付けられたＰＭＴ やフォトダイオードを用いた受光センサ９と、前記導光体８の他端部に取付けられた、該導光体に取り込まれた光を前記受光センサ９へ反射させるミラー１０とで構成されている。

上記構成のフライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置１は、スキャナユニット３からの走査線３ａを検査物２に照射し、反射光４を受光ユニット５で受ける。

この時、受光ユニット５の導光体８は１２本の導光棒６を低屈折率の透明パイプを用いた導光棒束ね材７で束ねられているため、図４および図５に示すように境界面が増加し、光を取り入れる効率が高くなり、光の取り込み確率が向上し、高感度、高速化で、取り込んだ光を受光センサ９へ導くことができる。

なお、図６に示すように検査物２からの散乱光１１を受光できる位置に受光ユニット５を配置してもよく、また、内層検査をする場合には、図７に示すように検査物２を透過する透過光１２を受光できる位置に受光ユニット５を配置して使用する。

[発明を実施するための異なる形態]
次に、図８ないし図２９に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、これらの本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図８ないし図１０に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、１２本の導光棒６の両端部だけを透明パイプを用いた導光棒束ね材７Ａ、７Ａで束ねた導光体８Ａを使用した受光ユニット５Ａを用いた点で、このような受光ユニット５Ａを用いて構成したフライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置１Ａにしても、前記本発明を実施するための第１形態と同様な作用効果が得られる。

図１１ないし図１３に示す本発明を実施するための第３の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、１２本の導光棒６を低屈折率の透明フィルムを用いた導光棒束ね材７Ｂで束ねた導光体８Ｂを使用した受光ユニット５Ｂを用いた点で、このような受光ユニット５Ｂを用いて構成したフライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置１Ｂにしても、前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られる。

図１４ないし図１６に示す本発明を実施するための第４の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、導光体８の他端部にミラーに代え受光センサ９を設けた２個の受光センサ９、９を使用した受光ユニット５Ｃを用いた点で、このような受光ユニット５Ｃを用いて構成したフライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置１Ｃにしても、前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られる。

図１７ないし図２１に示す本発明を実施するための第５の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、導光体８を箱状の反射鏡１３内に設置した受光ユニット５Ｄを用いた点で、このような受光ユニット５Ｄを用いて構成したフライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置１Ｄにしても、前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られるとともに、簡単で安価に製造することができる反射鏡１３によって、さらなる十分な光量が得られる。

なお、前記反射鏡１３は一側部が開口した箱状のケース体１４と、このケース体１４の下部内底面に固定された支持金具１５に固定された後端反射鏡１６と、前記ケース体１４の内側下面に固定された下部反射鏡１７と、前記ケース体１４内で前記後端反射鏡１６の上部より、該ケース体１４の開口部側の上面に位置する前記支持金具１５に固定された上部反射鏡１８とで構成されている。

図２２ないし図２５に示す本発明を実施するための第６の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、複数本の導光棒６の一端部側を、透明パイプを用いた導光棒束ね材７で束ねるとともに、他端部側を２分割し、その端部を透明パイプを用いた導光棒束ね材７Ａ、７Ａで束ねて、それぞれ受光センサ９、９に取付けた受光ユニット５Ｅを用いた点で、このような受光ユニット５Ｅを用いて構成したフライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置１Ｅにしても、前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られるとともに、２個の受光センサ９、９を使用しているので、副走査方向の受光面積を大幅に増やすことができる。

図２６ないし図２９に示す本発明を実施するための第７の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、複数本の導光棒６を束ねた２個の導光棒の束１９、１９の間に両面鏡２０を介装した導光体８Ｃを使用した受光ユニット５Ｆを用いた点で、このような受光ユニット５Ｆを用いて構成したフライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置１Ｆにしても前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られるとともに、近接した受光位置の光量差（受光角度による影響）を計測する必要がある時に効果を発揮させることができる。

なお、前記本発明を実施するための各実施の形態では１２本の導光棒６を束ねた導光体８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃを用いたが、複数本以上の導光棒を束ねて形成した導光体でも同様な作用効果が得られる。

本発明はフライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置を製造する産業で利用される。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ：フライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置、
２：検査物、 ３：スキャナユニット、
４：反射光、
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ：受光ユニット、
６：導光棒、 ７、７Ａ、７Ｂ：導光棒束ね材、
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ：導光体、９：受光センサ、
１０：ミラー、 １１：散乱光、
１２：透過光、 １３：反射鏡、
１４：ケース体、 １５：支持金具、
１６：後端反射鏡、 １７：下部反射鏡、
１８：上部反射鏡、 １９：導光棒の束、
２０：両面鏡。

Claims (3)

1. ポリゴンスキャナやガルバノスキャナを使用して、レーザ光や白色光を走査し、スキャナ受光ユニットで受光するフライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置において、前記スキャナ受光ユニットを複数本の導光棒をレンズ効果により、透過光を拡散させ、取り込み確率を向上できるように束ねた導光体と、この導光体の一端部に取付けられた受光センサと、前記導光体の他端部に取付けられたミラーあるいは受光センサとで構成されていることを特徴とするフライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置。
2. 導光体は複数本の導光棒と、この複数本の導光棒を覆うように束ねて固定する低屈折率の透明パイプや低屈折率の透明フィルム、あるいは複数本の導光棒の両端部を低屈折率の透明パイプを用いた導光棒束ね材とで構成されていることを特徴とする請求項１記載のフライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置。
3. 導光体の一端部に取付けられた受光センサは導光体の複数本の導光棒の端部を分割し、該分割部分にそれぞれ受光センサを取付けたことを特徴とする請求項１記載のフライングスポット方式の表面あるいは内層検査装置。

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