JPH045556A - 球体表面の傷検査装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光等の入射光を球体表面に照射して球
体表面の傷の有無を判別する傷検査方法および装置に関
する。

〔従来の技術〕

球体表面の傷を検査するために、第８図に示すような傷
検査方法が用いられている。この傷検査方法は、斜め方
向の入射光（８１）　、例えばレーザ光を集光レンズ（
８２）を用いて回転させた球体測定物（８３）の表面に
集光させ、測定物（８３）の表面で反射された反射光（
８４）の光量を受光素子（８６）により検出して、測定
物（８３）の表面の傷の有無を判別するものである。即
ち、測定物（８３）の表面に集光された入射光（８１）
は、入射角（θ）と等しい反射角（θ）で反射するが、
測定物（８３）の表面に傷があると傷部分に当たった入
射光（８１）の一部が乱反射を起こし、散乱光（８７）
となって集光レンズ（８５）の収光範囲外に飛び出す。

このため、受光素子（８６）に集光される反射光（８４
）の光量は、傷がない場合の光量に比べ、散乱光（８７
）の光量骨だけ減少することになる。従って、反射光の
光量を測定することによって球体表面の傷の有無を反射
光の光量変化としてとらえることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した傷検査方法は、測定物の表面で反射された反射
光の光量変化を測定することによって傷の有無を判別す
るため、入射光の集光位置を測定物の表面に合わせる必
要がある。

しかし、入射光の集光位置を測定物表面に合せると、１
回当たりの検査面積が小さくなり、測定物の全面を検査
しようとすると、かなり時間がかるという問題点がある
。

また、測定物の反射率あるいは入射光源例えばレーザパ
ワーの変動による反射光の光量変化がそのまま測定結果
に影響するため、傷の判別能力が低いという問題点があ
る。

本発明は上記問題点に鑑みて提案されたもので、その目
的とするところは、検査に要する時間が短縮でき、かつ
、傷の判別能力の高い傷検査方法を提供し、さらには、
上記検査方法を用いた構造の簡単な傷検査装置を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、入射光の集光位置を球体の中心に合せ、反
射光を入射光学系に戻し、散乱光のみを集光して傷の判
別をおこなう構成とした。

また、上記方法を用いないための検査装置として、入射
光の集光位置を球体の中心に合わせるための集光レンズ
と、該集光レンズを通った入射光を球体側に偏向するた
めの反射鏡と、散乱光を受光素子に集光するためのホロ
グラムレンズと、散乱光を検出するための受光素とを有
する球体表面の傷検査装置であって、前記ホログラムレ
ンズの中心部に透孔を設け、前記反射鏡で偏向された入
射光が前記透孔を通って球体の表面に入射するようにし
た球体表面の傷検査装置を用いた。

〔作用〕

球体の中心に集光位置をもつ入射光は、球体表面に傷が
なければ反射光となって入射してきた方向に戻る。これ
は、第７図に示すように、入射光（１）が球体（２）表
面上の点、例えば点（２ａ）における接線（２ｂ）と垂
直方向に入射するためにおこるもので、これにより反射
光（９）は入射光学系に戻される。一方、球体表面に傷
があると、傷部分例えば点（２ｃ）に入射した入射光（
１）は乱反射を起こし、散乱光（４）となって入射光学
系外に飛び出す。この飛び出した散乱光を受光素子に集
光し、受光素子で散乱光の有無を検出することによって
傷の有無が判別できる。

請求項（２）の傷検査装置において、集光レンズを通っ
た入射光は反射鏡で球体側に偏向され、さらにホログラ
ムレンズの中心部に形成された透孔を通って球体表面に
入射する〔ここでホログラムレンズとは、公知なように
、ホログラム（物体から出る光波と、それと干渉性のあ
る光波との干渉パターンを写真感光材料などに記録した
もの）の結像作用を利用して、これをレンズとして用い
たもので、同一ホログラム面上に複数のレンズを構成す
ることができ、また複製が容易である等の特徴をもつ、
〕、入射光の集光位置は集光レンズによって球体の中心
に合わされており、球体表面に傷がなければ、前述した
ように、反射光はホログラムレンズの透孔を通って入射
光学系に戻る。球体表面に傷があると、入射光学系外に
飛び出した散乱光がホログラムレンズによって受光素子
に集光され、これにより傷の判別がなされる。

請求項（３）の傷検査装置において、入射光はホログラ
ムレンズの中心部に形成された入射光集光用レンズ部に
よって球体の中心に集光位置を合わされる０反射光はこ
の入射光集光用レンズ部を通って入射光学系に戻り、散
乱光は散乱光集光用レンズ部によって受光素子に集光さ
れる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する、第１
図は傷検査装置（Ａ）の光学系を示す。

この傷検査装置（Ａ）は、入射光（１）例えばレーザ光
の集光位置を回転させた球体の測定物（２）の中心（０
）に合わせるための集光レンズ（３）と、測定物（２）
からの散乱光（４）を一対の集光レンズ（５）（５）に
送るための放物凹面鏡（６）および反射鏡（７）と、散
乱光を一対の受光素子（８）（８）に集光するための一
対の集光レンズ（５）（５）と、散乱光を検出するため
の一対の受光素子（８）（８）とを主要な構成要素とす
る。放物凹面鏡（６）は、同図に示す断面が連続して全
体として環状をなすものであり、反射鏡（７）は第２図
に示すように、金属製円筒の側面を両側から削り取った
部分（７ａ）を鏡面仕上げしたものを用いている０反射
鏡（７）の中心部は、入射光および反射光の通過用孔（
７ｂ）になっている。入射光（１）の集光位置を測定物
（２）の中心（０）に合わすことによって、前述したよ
うに、反射光（９）を入射光学系に戻し、散乱光（４）
のみを検出して測定物（２）表面の傷を判別することが
できる。

しかし、傷検査装置（Ａ）は光学系の配置が複数なため
、部品点数が多（なる。そこで、光学系の配置を簡単に
して部品点数を少なくしたのが、以下に説明する検査装
置（Ｂ）および傷検査装置（Ｃ）である。

第３図は傷検査装置（Ｂ）を示す。尚、同一構成要素は
同一符号で示す、この傷検査装置（Ｂ）は、入射光（１
）の集光位置を測定物（２）の中心（０）に合わせるた
めの集光レンズ（３）と、集光レンズ（３）を通った入
射光（１）を測定物（２）側に偏向するための反射鏡（
３１）と、散乱光（４）を受光素子（８）に集光するた
めのホログラムレンズ（３２）と、散乱光（４）を検出
するための受光素子（８）とを主要な構成要素とする。

ホログラムレンズ（３２）は、第４図に示すように、周
縁部がレンズ作用をもつ散乱光集光用レンズ部（３２ａ
）、中心部が入射光（１）を通過させるための透孔（３
２ｂ）になっている。この透孔（３２ｂ）は、穴あるい
は穴にガラス等の透明体を装着したものである。入射光
（１）の集光位置が測定物（２）の中心（０）に合わさ
れているため、反射光（９）は透孔（３２ｂ）を通って
入射光学系に戻り、散乱光（４）は散乱光集光用レンズ
部（３２ａ）によって直接、受光素子（８）に集光され
る。従って、傷検査装置（Ａ）に比べて、放物凹面鏡（
６）、一対の集光レンズ（５）（５）、および−個の受
光素子（８）が不要になり、構造を簡単にすることがで
きる。

第５図は、傷検査装置（Ｃ）を示す。この傷検査装置（
Ｃ）は、同一ホログラム上に二つのレンズ部を形成させ
たホログラムレンズ（５１）と、散乱光を検出するため
の受光素子（８）とを主要な構成要素とする。ホログラ
ムレンズ（５１）は、第６図に示すように、中心部が入
射光（１）を測定物（２）の中心（０）に合わせるため
の入射光集光用レンズ部（５１ｂ　）　、周縁部が散乱
光（４）を受光素子（８）に集光するための散乱光集光
用レンズ部（５１ａ）になっている。反射光（９）は入
射光集光用レンズ部（５１ｂ　＞を通って入射光学系に
戻り、散乱光（４）は散乱光集光用レンズ部（５１ａ）
によって受光素子（８）に集光される。

このため、傷検査装置（Ａ）に比べて、放物凹面鏡（６
）、一対の集光レンズ（５）（５）、−個の受光素子（
８）、さらに集光レンズ（３）および反射鏡（７）が不
要になり、構造を著しく簡単化することができる。

〔発明の効果〕

本発明は以下の効果を有する。

■　入射光の集光位置を球体測定物の中心に合わせるた
め、１回当たりの検査面積が増え、傷検査に要する時間
が従来のものに比べて短くなる。

■　測定物表面の傷部分で反射された散乱光のみを検出
するようにしたため、測定物の反射率、入射光源のパワ
ー変動等が測定結果に影響せず、傷の判別能力が向上す
る。

■　ホログラムレンズを用いることによって、上記効果
を有し、かつ、構造の簡単な傷検査装置を製作できる。

また、ホログラムレンズは複製が容易にできるため、安
価に製作できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は傷検査装置（Ａ）の光学系配置図、第２図は反
射鏡の斜視図、 第３図は傷検査装置（Ｂ）の光学系の配置図、第４図は
ホログラムレンズの平面図、 第５図は傷検査袋？１ｌ（Ｃ）の光学系配置図、第６図
はホログラムレンズの平面図、 第７図は傷検査方法を示す図、 第８図は従来の傷検査方法を示す図である。 Ａ、Ｂ、Ｃ−−−−一傷検査装置 １−入射光　　　　　２−球状の測定物３．５−・集光
レンズ　４−散乱光 ８−受光素子　　　　９−・−・反射光３１−反射鏡　
　　　　３２．５１−ホログラムレンズ第３図 第４図 第１図 第２図 第５図 第６ｒＩ！Ｊ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）入射光の集光位置を球体の中心に合せ、球体表面
   で反射した反射光を入射光学系に戻し、球体表面の傷部
   分で乱反射した散乱光のみを受光素子に集光して検出す
   ることにより傷の有無を判別する球体表面の傷検査方法
   。
2. （２）入射光の集光位置を球体の中心に合わせるための
   集光レンズと、該集光レンズを通った入射光を球体側に
   偏向するための反射鏡と、散乱光を受光素子に集光する
   ためのホログラムレンズと、散乱光を検出するための受
   光素とを有する球体表面の傷検査装置であって、 前記ホログラムレンズの中心部に透孔を設け、前記反射
   鏡で偏向された入射光が前記透孔を通って球体の表面に
   入射するようにした球体表面の傷検査装置。
3. （３）入射光の集光位置を球体の中心に合わせるための
   入射光集光用レンズ部を中心部に有し、散乱光を受光素
   子に集光させるための散乱光集光用レンズ部を周縁部に
   有するホログラムレンズと、散乱光を検出するための受
   光素子とを有する球体表面の傷検査装置。