(57)【要約】      （修正有）【課題】薄い膜厚の磁性薄膜で磁場感度を向上した検査装置および検査方法を提供する。【解決手段】発光手段１は、磁場検査情報を取得する第１の波長と、検査体面情報を取得する第２の波長の光を放射する。選択手段６は、照射手段２による光照射により被検査体４からの情報と、磁性フォトニック結晶膜３からの情報を選択する。画像生成手段９は、選択手段により選択された、第１の波長である磁場検査情報と、第２の波長である検査体面情報とに基づき画像データを生成する。生成された画像データは、表示器１０にそれぞれ表示される。【選択図】図１
2014153318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気を用いて検査対象物におけるきずや材質変化等の特性変化を評価する検査装置であって、
磁性フォトニック結晶膜を用いること
を特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の検査装置において、
前記磁性フォトニック結晶膜は、前記検査対象物の被検査体面の直上に設置した膜状の磁場検出素子であり、励磁部によって発生された磁場を検知するものであり、
前記検査装置は、
磁場検査情報を取得する第１の波長と、検査体面情報を取得する第２の波長の光を放射する発光部と、
該発光部からの光を前記被検査体に照射する照射部と、
該照射部よる光照射により前記被検査体からの情報と、前記磁性フォトニック結晶膜からの情報を選択する選択部と、
該選択部により選択された、前記第１の波長である前記磁場検査情報と、前記第２の波長である前記検査体面情報とに基づき画像データを生成する画像生成部と、
該画像生成部により生成された画像データを表示する表示器と、
を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項２記載の検査装置において、
前記発光部は、前記磁性フォトニック結晶膜の磁場強度に対する偏光角の変位が大きい第１の波長と、前記磁性フォトニック結晶膜の磁場強度に対する偏光角の変位が小さく、かつ、透過率の大きい第２の波長とを放射すること
を特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項２記載の検査装置において、
前記照射部は、前記発光部から放射した第１の波長の光はハーフミラーを介して、被検査体面直上に設置した膜状の前記磁性フォトニック結晶膜に照射し、
前記発光部から放射した第２の波長の光は、前記ハーフミラーを介して、被検査体面に照射すること
を特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項２記載の検査装置において、
前記画像生成部は、第２の波長の光による前記試験体面情報に基づき、第１の波長の光による前記磁場検査情報のデータを補正する補正部
を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項６】
請求項５記載の検査装置において、
前記補正部は、検査面と前記磁性フォトニック結晶膜との距離に応じた感度データを予め記憶し、
第２の波長の光による前記試験体面情報より、検査面と前記磁性フォトニック結晶膜との距離を測定し、測定した前記距離に応じて磁場検査情報のデータを補正する
ことを特徴とする検査装置。
【請求項７】
請求項２記載の検査装置において、
前記表示器は、第１の波長の光による前記磁場検査情報の画像と、第２の波長の光による前記試験体面情報の画像とを同時に表示すること
を特徴とする検査装置。
【請求項８】
請求項２記載の検査装置において、
前記表示器は、第１の波長の光による前記磁場検査情報の画像と、第２の波長の光による前記試験体面情報より、検査面と前記磁性フォトニック結晶膜との距離を測定したデータとを同時に表示する
ことを特徴とする検査装置。
【請求項９】
磁性フォトニック結晶膜を用いて検査対象物におけるきずや材質変化等の特性変化を磁場の検出によって評価する検査方法において、
発光部から発せられた磁場検査情報を取得する第１の波長の光を前記磁性フォトニック結晶膜に照射し、検査体面情報を取得する第２の波長の光を被検査体に照射し、
前記磁性フォトニック結晶膜から得られた磁場検査情報と、前記被検査体から得られた検査体面情報とに基づき画像データを生成し、
生成された画像データを表示することで、
磁場検査によるきずや材質変化等の特性変化と、光学検査による検査体面のきずとを検出することを特徴とする検査方法。
【請求項１０】
請求項９記載の検査方法において、
検査面と前記磁性フォトニック結晶膜との距離に応じた感度データを記憶し、
前記第２の波長の光による前記試験体面情報より、前記検査面と前記磁性フォトニック結晶膜との距離を測定し、測定した前記距離と前記感度データを用いて前記磁場検査情報のデータを補正し、画像データを生成する
ことを特徴とする検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象物におけるきずや材質変化等の特性変化を評価する検査装置および検査方法に係り、特に、磁気検査プローブを用いるものに好適な検査装置および検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁場を利用した非破壊検査法では、励磁コイルに電流を通電する、もしくは、永久磁石を利用して磁場を発生させ、被検査体となる金属材料に照射する。そして、磁気センサを用いてきずや材質の変化によって生ずる磁場分布の差異を検知するものである。磁場を利用した非破壊検査法の代表的な手法は、漏洩磁束法と、渦電流探傷法がよく知られる。漏洩磁束法は、一般的に時間的に磁場強度が変化しない直流磁場や低周波の励磁が用いられ、被検査体の内部に磁束を浸透させ、きず付近で被検査体金属から漏れ出す磁束を磁気センサで検知する手法である。渦電流探傷法は、渦電流プローブの励磁コイルに時間的に電流値が変動する電流を供給して時間的に電流値が変動する磁束を生成し、渦電流プローブを検査対象物である金属体に近接させることによって渦電流を発生させ、その渦電流の変化を磁気センサで検出信号として得る方法である。
【０００３】
これらの方法では、コイル、ホールセンサなどの磁気センサを磁場検知に用いる。そのため、被検査面をくまなく検査するためには、プローブの機械的走査が必要となる。この機械的走査を減らすために、磁気センサを複数配列したアレイセンサにより、検出信号を瞬時に画像化する技術が提案されている。しかしながら、その画像の空間的な解像度は、磁気センサとなるコイルやホールセンサの大きさに依存する。
【０００４】
ここで、解像度をさらに高くするために、磁気光学効果と呼ばれる光を利用した磁場の検知方法を導入した磁場検査方法が開発されている。例えば、磁気光学効果で磁場を検知できる磁性薄膜で、磁気センサを小型化したプローブが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、同様の原理で、磁性薄膜をカメラで撮像することで検査信号を画像として取得するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。いずれの技術も、被検査面上に磁性薄膜を設置し、これに光を照射して、反射してくる応答の光を受信して磁場を検知、評価している。
【０００５】
これらの技術で用いられている磁気光学効果は、磁性材料に光を照射し、その磁性材料の磁化状態によって、照射した光の偏光角が回転する現象で、対象材料の反射光に対するものをカー効果、透過光に対するものをファラデー効果としてよく知られている。偏光角が回転量は、磁場に対する感度であり、光が対象材料を通過する距離が長ければ長いほど多くなる。したがって、高い磁場の感度が求められる非破壊検査では、透過光を用いた方法、すなわちファラデー効果を用い、使用する磁性薄膜の片側に反射板を設けて磁場情報となる光を検光子を介して受信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２１５０１８号公報
【特許文献２】米国特許第５０５３７０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載のものは、磁場に対する高い感度を得るため、磁性薄膜の膜を厚くしてセンサ部を構成し、磁性薄膜により多くの磁束を通過させるために、形状に丸みをつけている。一方で、センサと被検査体の距離が離れるリフトオフが生じると、センサ部の厚みの分、ノイズが生じやすいものである。
【０００８】
また、特許文献２記載のものは、検査データが画像として捉えられるものの、反射光としてカメラで捕らえたいため、磁性薄膜の片側にアルミニウムなどの金属製の反射板を設置している。これは、特許文献１にも開示されているが、渦電流を用いる測定法では、アルミニウムのような導電体があると、そこに渦電流が生じ、きずなどの測定対象に起因する現象に対してノイズになることが懸念される。さらに、特許文献１と同様、感度を向上させるために、磁性薄膜の厚みは厚いため、リフトオフによるノイズが生じやすい。
【０００９】
本発明の目的は、薄い膜厚の磁性薄膜で磁場感度を向上した検査装置および検査方法を提供ことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、磁気を用いて検査対象物におけるきずや材質変化等の特性変化を評価する検査装置であって、磁性フォトニック結晶膜を用いるものである。具体的には、前記磁性フォトニック結晶膜は、前記検査対象物の被検査体面の直上に設置した膜状の磁場検出素子であり、励磁部によって発生された磁場を検知するものであり、前記検査装置は、磁場検査情報を取得する第１の波長と、検査体面情報を取得する第２の波長の光を放射する発光部と、該発光部からの光を前記被検査体に照射する照射部と、該照射部よる光照射により前記被検査体からの情報と、前記磁性フォトニック結晶膜からの情報を選択する選択部と、該選択部により選択された、前記第１の波長である前記磁場検査情報と、前記第２の波長である前記検査体面情報とに基づき画像データを生成する画像生成部と、該画像生成部により生成された画像データを表示する表示器とを備えるようにしたものである。
【００１１】
また、本発明は、磁性フォトニック結晶膜を用いて検査対象物におけるきずや材質変化等の特性変化を磁場の検出によって評価する検査方法であって、発光部から発せられた磁場検査情報を取得する第１の波長の光を前記磁性フォトニック結晶膜に照射し、検査体面情報を取得する第２の波長の光を被検査体に照射し、前記磁性フォトニック結晶膜から得られた磁場検査情報と、前記被検査体から得られた検査体面情報とに基づき画像データを生成し、生成された画像データを表示することで、磁場検査によるきずや材質変化等の特性変化と、光学検査による検査体面のきずとを検出するようにしたものである。
【００１２】
かかる構成および方法により、薄い膜厚の磁性薄膜で磁場感度を向上し得るものとなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、薄い膜厚の磁性薄膜で磁場感度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態による検査装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による検査装置によるき裂の測定形態の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態による検査装置の要部の詳細な構成図である。
【図４】本発明の一実施形態による検査装置に用いる磁気光学効果の説明図である。
【図５】磁気光学効果における磁性薄膜の膜厚と偏光角の回転の関係の説明図である。
【図６】従来の反射型薄膜センサの構成の説明図である。
【図７】本発明の一実施形態による検査装置に用いる反射型薄膜センサの構成の説明図である。
【図８】薄膜センサと被検査体の間にリフトオフＬＯが生じた場合の磁場強度の説明図である。
【図９】本発明の一実施形態による検査装置による検査画像の説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態による検査装置による検査画像の説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態による検査装置による検査画像の説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態による検査装置による検査画像の説明図である。
【図１３】本発明の他の実施形態による検査装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明のその他の実施形態による検査装置の全体構成を示す斜視図である。
【図１５】本発明のその他の実施形態による検査装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明のその他の実施形態による検査装置の要部の詳細構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１〜図１２を用いて、本発明の一実施形態による検査装置および検査方法について説明する。  
最初に、図１〜図３を用いて、本実施形態による検査装置の全体構成について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態による検査装置の全体構成を示すブロック図である。図２は、本発明の一実施形態による検査装置によるき裂の測定形態の説明図である。図３は、本発明の一実施形態による検査装置の要部の詳細な構成図である。なお、図１〜図３において、同一符号は、同一部分を示している。ただし、図２、図３に示す例は、本発明の実施形態を限定するものではない。
【００１６】
漏洩磁束法、渦電流検査法に代表される磁場検査法は、被検査体金属に直流ないし、交流の磁場を照射し、き裂や材料変化に伴う磁場の差異を磁場検出素子で検出するものである。一般的に、磁場検出素子は、検出コイルや、ホールセンサなど電気的出力をもたらすもので磁場情報を電気信号に変換し、処理することによって情報を取得する。本発明では、この磁場検出素子として磁気光学効果をもたらす磁性薄膜を用いている。
【００１７】
発光手段１は、波長１と波長２の２種類の波長の光をそれぞれ発することができる。２種類の波長については後述するが、波長１は磁場検査のためのものであり、例えば、５４０ｎｍである。波長２は光学検査像を得るためのものであり、例えば、６３０ｎｍである。発光手段１は、可視光を発する白色光源と、一定の波長を抽出する分光器や干渉フィルターなどの波長選択部とから構成される。また、波長１、波長２の波長によっては、発光ダイオードやレーザダイオードを用いることもできる。
【００１８】
発光手段１から発生した光は、照射手段２によって、被検査体上に設置された磁性薄膜である磁性フォトニック結晶膜３や、被検査体４に光が照射される。照射手段２は、レンズ、光を直線偏波に調整する偏光子、光の入出力方向を変更するハーフミラーなどのミラーで構成されている。
【００１９】
励磁手段５は、励磁コイルを備えており、直流ないし、交流の磁場を発生する。励磁手段５は、被検査体４に磁場を照射する。この磁場は、被検査体４にきずや材質変化などが存在すると、その周辺の磁場が変化し、その変化分は、磁性フォトニック結晶膜３における磁場分布が変化する。磁場分布が変化すると、磁性フォトニック結晶膜３においてファラデー効果と呼ばれる光の偏光角が変動する現象が起こる。
【００２０】
選択手段６は、レンズ１とレンズ２とを備えている。レンズ１は磁性フォトニック結晶膜３の表面状態から磁場検査情報７を得るためのものであり、磁性フォトニック結晶膜３の表面に結像している。また、レンズ２は被検査体４の表面状態から検査面情報８を得るためのものであり、被検査体４の表面に結像している。なお、２つのレンズを用いる代わりに、１つのレンズを用いて、そのレンズを光軸上に移動して、磁性フォトニック結晶膜３の表面に結像させたり、被検査体４の表面に結像させたりすることもできる。
【００２１】
また、選択手段６は、レンズの他に、光を偏波角に応じて光の強度に変換する検光子、光の入出力方向を変更するハーフミラーなどのミラー、ＣＣＤカメラやフォトダイオードなどの２次元の光受信デバイスで構成されている。
【００２２】
ファラデー効果の影響を受けた光は、選択手段６によって、磁場検査情報７と、検査面情報８に分離される。画像生成手段９は、選択手段６により選択されたデータから、磁場検査画像と、検査面画像を生成する。生成された画像は、パソコンのディスプレイ、モニタ画面などの表示器１０で表示される。
【００２３】
また、画像生成手段９は、検査面情報８を記憶する記憶部と、補正部とを備えている。画像生成手段９の補正部は、記憶部に記憶された検査面情報を用いて、磁場検査情報を補正する。この補正の詳細は後述する。
【００２４】
次に、図２を用いて、本実施形態による検査装置によるき裂の測定形態について説明する。図２は、きず検出の場合の測定形態を示している。
【００２５】
検査プローブ１１は、被検査体４の上に設置される。被検査体４には、きず１３があるとする。検査プローブ１１により、きず１３が検出される。ここで、検査プローブ１１は、図１に示した発光手段１，励磁手段５，照射手段２，磁性フォトニック結晶膜３，選択手段６を備えている。
【００２６】
次に、図３を用いて、検査プローブ１１の内部構造について説明する。
【００２７】
磁束を被検査体４に流すために、磁性体コア１５に巻線された励磁コイル１６を有し、直流ないし交流電流を通電することで磁束１７を発生させる。磁性体コア１５および励磁コイル１６により、図１に示した励磁手段５が構成される。
【００２８】
この磁束は、き裂周辺に到達すると、磁束の通過経路が変わる。例えば、き裂より磁束が漏れる漏洩磁束では、き裂直上周辺の磁場が強くなる。この現象を利用して、プローブに設けた磁気センサによってき裂の検出が可能となる。
【００２９】
本実施形態では、磁気光学効果をもたらす磁性フォトニック結晶膜３を設置することにより、磁場分布をこの膜３に転写し、光をつかって読み出すことでき裂の検出をおこなう。
【００３０】
ここで用いる光１９は、発光手段である光源１より発光する。ここでは、光源１は、２種類の波長を抽出する分光器や干渉フィルターを備えている。
【００３１】
図１に示した照射手段２は、レンズ２０、光を直線偏波に調整する偏光子２１、光の入出力方向を変更するハーフミラーなどのミラー２２で構成されている。光源１からの光は、照射手段２によって、被検査体４の上に設置された磁性薄膜である磁性フォトニック結晶膜３や、被検査体４に照射される。ここでは、レンズ２０は光軸方向に移動可能であり、その移動により、磁性フォトニック結晶膜３と被検査体４とのいずれかに光源１の像を結像させることで、磁性フォトニック結晶膜３や被検査体４の表面の照度を上げるようにしている。
【００３２】
磁性フォトニック結晶膜３や被検査体４に照射された光は、それぞれの表面で反射し、選択手段により選択される。図１に示した選択手段６は、光の入出力方向を変更するハーフミラーなどのミラー２２、焦点を調整するレンズ２３、光を偏波角に応じて光の強度に変換する検光子２４、ＣＣＤカメラやフォトダイオードなどの２次元の光受信デバイス２５より構成される。磁性フォトニック結晶膜３や被検査体４で反射した光は、光受信デバイス２５により受光される。
【００３３】
磁場分布の変化によって磁性フォトニック結晶膜３でおこるファラデー効果、すなわち偏光角の回転の情報は、光受信デバイス２５にて磁場検査情報として取得される。このとき、レンズ２４は光軸上を移動して、磁性フォトニック結晶膜３に結像される。また、被検査体４の表面の像を得る場合には、レンズ２４は光軸上を移動して、被検査体４に結像される。
【００３４】
次に、図４および図５を用いて、磁気光学効果について簡単に説明する。  
図４は、本発明の一実施形態による検査装置に用いる磁気光学効果の説明図である。図５は、磁気光学効果における磁性薄膜の膜厚と偏光角の回転の関係の説明図である。
【００３５】
図４に示すように、直線偏光された入射光２７が、磁気光学効果を起こす磁性薄膜２６を通過したのちこの薄膜に照射されている磁場（磁束）によって磁化が変化し、光の偏光角が回転した出力光２８が得られるものである。
【００３６】
ここで、磁性薄膜２６に通過する光の距離が長ければ長いほど、ファラデー効果による偏光角の回転がつづくため、磁性薄膜２６に同一磁場強度を与えたとき、磁性薄膜２６の膜厚が厚ければ厚いほど、偏光角の回転が大きくなる。すなわち、磁場強度に対して感度が高くなる。
【００３７】
図５は、磁性薄膜２６の膜厚と偏光角の回転の関係を示している。膜厚（横軸が示す磁性薄膜の厚さ）に対して、縦軸に示す回転角は増加する傾向にある。したがって、高感度の磁性薄膜２６にするためには、膜厚を厚くするのが一般的である。
【００３８】
次に、図６および図７を用いて、磁気光学効果を生じるための磁性薄膜の構成について説明する。  
図６は、従来の反射型薄膜センサの構成の説明図である。図７は、本発明の一実施形態による検査装置に用いる反射型薄膜センサの構成の説明図である。
【００３９】
図６は、特許文献１、特許文献２など、ファラデー効果を用いた反射型薄膜センサの構造の一例を示している。
【００４０】
反射型薄膜センサは、ファラデー効果を示す磁性層２９の片側に反射板３０としてアルミニウムなどを設置した構成となっている。磁性層２９は、磁性ガーネットなどである。これにアルミニウムなどを蒸着し、入射光２７をアルミニウム層の反対側から入射することで、反射してくる出力光２８を得ることができる。磁性層２９は、前述の通り、膜厚が厚いほど偏光角の回転が大きいため、厚くすることが望ましい。
【００４１】
図７は、本実施形態で用いる反射型薄膜センサの構造の一例を示している。
【００４２】
本実施形態で用いる反射型薄膜センサは、積層した誘電体ミラー３１，３２で磁性層３３を挟んだマイクロキャビティーと呼ばれる構造になっており、磁性フォトニック結晶膜と呼ばれている。磁性フォトニック結晶は、屈折率(誘電率)の異なる誘電体と磁性体を光の波長程度のサイズで周期的に構成した人工結晶である。屈折率の異なる誘電体からなる多層膜(誘電体多層膜)の光学膜厚をｄ＝ｎλ／４（d：各誘電体の物理膜厚、λ：光の波長、ｎ：各誘電体の屈折率）とすることで、フォトニックバンドギャップと呼ばれる伝搬する光に対してある波長域の光の存在が許されないが領域が出現する。このバンドギャップは、誘電体多層膜の材料や構造を変化させることにより、任意に設定できる。図７の例で使われる誘電体ミラー３１には、五酸化タンタル３１ａと酸化シリコン３１ｂを積層したものである。誘電体ミラー３２も同様の構成をしている。ここで、五酸化タンタル３１ａと酸化シリコン３１ｂを入れ替えて、誘電体ミラー３１および誘電体ミラー３２を構成しても、同様の効果が得られる。
【００４３】
この場合、入射光２７ａが薄膜センサに入射されると、誘電体ミラー３１，３２の間で多重反射がおこり、出力光２８が得られる。これは、誘電体多層膜の周期的な構造の一部を乱すような磁性層２９が存在すると、周期的な構造が乱れた部分に光が局在し、フォトニックバンドギャップを特定波長の光が透過する局在モードによる現象である。その結果、図中光の経路を示す矢印２７ｂ、２７ｃのような反射が複数回起こることにより、磁性層３３を光が通過する距離は、多重反射分だけ長くなるため、図６の薄膜センサの形態で例えれば、膜厚を厚くしたのと同様の効果が得られる。すなわち、薄い膜厚でも大きな偏光角の回転を実現することが可能である。換言すれば、薄膜センサの磁場感知位置を検査体に近づけることが可能となる。
【００４４】
次に、図８〜図１２を用いて、リフトオフの影響と、その補正方法について説明する。
【００４５】
最初に、図８を用いて、薄膜センサと被検査体の間にリフトオフＬＯが生じた場合の磁場強度について説明する。
【００４６】
図８は、薄膜センサと被検査体の間にリフトオフＬＯが生じた場合の磁場強度の説明図である。
【００４７】
図８（ａ）は、検査プローブ１１の下端部は、薄膜センサ３が設置されており、被検査体４に接触しておらず、リフトオフＬＯが生じている状態を示している。リフトオフＬＯが大きくなると、被検査面から漏洩する磁場が、薄膜センサに到達するまで距離がでてくる。
【００４８】
図８（ｂ）は、リフトオフと磁場強度の減衰を示したグラフである。リフトオフが生ずると磁場強度が急激に減衰する。すなわち、少しのリフトオフでも磁場検査像が得られなくなることを意味する。
【００４９】
本実施形態の薄膜センサは、通常設置時のリフトオフを小さくすることができるため、磁場感知位置が検査体に近く、き裂などの検出感度を向上することができる。
【００５０】
また、図７に示した本実施形態のセンサでは、図６の示した従来例のような、光を反射させるために、反射率の高いアルミニウムなどの材料を用いていない。これは、図８に示した本実施形態の誘電体ミラー３１、３２によって構成されるマイクロキャビティー構造は、特定の波長に対して、透過もしくは反射させる性質がある。そのため、磁性層３３の偏光角の回転に対応する光の波長を決定し、その波長に対しては、反射するように誘電体ミラー３１、３２を設計すれば、反射率の高いアルミニウムなどの反射板は必要なくなる。
【００５１】
この測定方法は、磁場を用いることから、磁場が交流磁場や、き裂検出時に起こる時間的な変化を起こすと、このアルミニウムに渦電流が生じ、正しく測定することが困難である。それに対して、アルミニウムを用いない本実施形態のセンサでは、図６のような構成の薄膜センサに対して、より正確な磁場分布を計測することが可能となる。
【００５２】
次に、図９〜図１２を用いて、本実施形態による検査装置による検査画像について説明する。  
図９〜図１２は、本発明の一実施形態による検査装置による検査画像の説明図である。
【００５３】
図９は、金属の平板にスリットきず３８を形成し、それを本実施形態の検査プローブで撮影した磁場検査像を説明するためのものである。図９（ａ）に示すように、被検査体３の表面にはきず３８が形成されている。実際のきず形状と検査像との比較を容易にするように、きず３８の形状は長方形としている。
【００５４】
図９（ｂ）は、薄膜センサが被検査面に密着した場合、すなわちＬＯが零の場合の磁場検査画像である。図９（ｃ）は、薄膜センサにリフトオフが生じた、すなわちＬＯが零以上の場合の磁場検査像である。
【００５５】
図９（ｂ）の破線枠３９の内部では、き裂から漏洩した磁場が白黒のコントラストを形成し、磁場検査画像として撮影されている。一方、図９（ｃ）は、リフトオフが生じているため、検出磁場の分布がなまり、ボケ４０が発生している。
【００５６】
このような場合、通常の磁場検査では、リフトオフの特性を予め取得しておき、取得される信号に感度の低下分を補正する係数を演算することで、図１に示した画像生成手段９の補正手段により補正することができる。そのため、リフトオフの測定が必要となる。測定されたリフトオフは、図１の画像生成手段９の記憶部に補正係数として記憶される。
【００５７】
しかしながら、薄膜センサのような面の直下に対しては、直接リフトオフを測定するために、プローブを取り外し、リフトオフ量を計測し、その値で補正する方法しかない。
【００５８】
一方、本実施形態で用いている磁性フォトニック結晶膜は、光の波長に依存して、薄膜センサを透過する波長の光が存在する。また、アルミニウムのような反射率の高い反射板を用いないため、薄膜センサを透過する波長の光が存在すれば、薄膜センサを通過した先の像を取得することが可能である。
【００５９】
ここで、図１０（ａ）は、本実施形態で用いた磁性フォトニック結晶膜の反射率４１を、光の波長毎に測定し、プロットしたグラフを示している。図１０（ｂ）は、本実施形態で用いた磁性フォトニック結晶膜の磁場に対する感度を示す偏光角の回転４２を、光の波長毎に測定し、プロットしたグラフを示している。
【００６０】
この場合、偏光角の回転が最大となる５４０ｎｍの波長４３での反射率はほぼ０％になる。すなわち、透過しない光の波長であり、磁性層で光が局在化され光路長を長くし、大きな偏光面回転角を持った磁場分布の情報が取得されることを意味する。
【００６１】
一方、磁場偏光角の回転４２の０度に近く、６３０ｎｍ付近の波長４４では、反射率が低く、透過率が高い。これは、薄膜センサを透過した先の光学像を映し出し、さらに、磁場に対する像の乱れがほとんどないことを示している。
【００６２】
すなわち、２つ以上の異なる波長の光を用いることで磁場検査像と光学検査像を取得することができる。
【００６３】
次に、図１１は、図１０に示した波長４４（６３０ｎｍ）の光を用いて撮影した光学検査像である。この像は、磁性フォトニック結晶膜を介しているにもかかわらず、被検査体の面を映し出し、同図破線内４５に示したスリット欠陥の開口部が目視することができる。また、被検査面の状態も確認することができ、被検査面の磨ききず４６も鮮明に撮影することができ、プローブを取り外すことなく目視検査を実施することも可能である。
【００６４】
光学検査像においては、薄膜センサの先にある被検査体の面の光学像を得ることができることから、レーザー変位計と同様の原理で、光学検査像の各位置における距離を計測することが可能である。薄膜センサと被検査面との距離が計測できることから、予め測定してあるリフトオフによる磁場感度の減衰特性を用いて磁場検査像のリフトオフ分の誤差を補正することが可能である。
【００６５】
図１２は、図９（ｃ）で得られリフトオフが生じている場合の磁場検査像の位置にて光の波長を偏光し、光学像を取得し、予め測定してあるリフトオフによる磁場感度、たとえば、図８（ｂ）のデータに基づき、補正係数を求め、マップ化したものである。図１の画像生成手段９の記憶部に記憶される。図１の画像生成手段９の補正部は、磁場検査像に対して、各ピクセル点に画素値の補正係数を用いて補正することで、画像全体を補正した磁場検査画像を取得することが可能である。
【００６６】
このようにして得られた画像は、光学像のデータに基づき各ピクセル点でリフトオフを評価し、磁場検査像を補正した磁場検査画像となる。かかる画像では、ぼやけていた画像を鮮明にすることが可能となる。
【００６７】
なお、図１２の補正係数の分布をリフトオフとして表示させることができる。表示器に示せば、測定されている条件をモニタすることができ、リフトオフが大きすぎる場合、警告を発し、プローブ設置条件の再検討を検査員に知らせることが可能である。
【００６８】
以上説明した本実施形態によれば、磁性フォトニック結晶膜を用いた磁気光学測定法により、センサリフトオフを小さくできるため、磁場検出感度が高くなり、磁場検査の精度が向上する。
【００６９】
また、複数の波長の光を用いることで、プローブを物理的に動かさずとも磁気検査と光学検査の両方を実施でき、光学検査データに基づき磁気検査データを補正できるため、精度を向上できる。
【００７０】
また、センサと被検査体の距離が離れるリフトオフがおこって磁場検出感度が低下しても、リフトオフ量を計測することで、磁場検出感度の低下分を補正することが可能となる。
【００７１】
次に、図１３を用いて、本発明の他の実施形態による検査装置および検査方法について説明する。  
図１３は、本発明の他の実施形態による検査装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図１３において、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００７２】
本実施形態の検査装置は、図１と同一構成であるが、磁場検査像と光学検査像とを取得する上で、カメラなどの光受信デバイス２５との距離が変化することから、レンズの調整もしくは、異なる焦点にあわせたレンズを用意する必要があったが、この部分を統括する選択手段６Ａのレンズ部をオートフォーカスレンズ１０１とすることで、波長を変更と連動して、焦点をあわせることができる。
【００７３】
以上より、磁性フォトニック結晶膜を用いた磁気光学測定法により、センサリフトオフを小さくできるため、磁場検出感度が高くなり、磁場検査の精度が向上する。
【００７４】
また、複数の波長の光を用いることで、プローブを物理的に動かさずとも磁気検査と光学検査の両方を実施でき、光学検査データに基づき磁気検査データを補正できるため、精度を向上できる。
【００７５】
また、センサと被検査体の距離が離れるリフトオフがおこって磁場検出感度が低下しても、リフトオフ量を計測することで、磁場検出感度の低下分を補正することが可能となる。
【００７６】
なお、図３に示した光学系の代わりに、光ファイバーを用いた光学系を用いてもよいものである。この場合、発光部から放射した第１の波長の光は、光ファイバーに入光し、サーキュレーターを介して、被検査体面直上に設置した膜状の前記磁性フォトニック結晶膜に照射し、また、前記発光部から放射した第２の波長の光は、光ファイバーに入光し、サーキュレーターを介して、被検査体面に照射することで、照射部が構成される。さらに、照射部で前記磁性フォトニック結晶膜に照射した第１の波長の光を、光ファイバーとレンズとを介して、磁場検査情報を受信し、照射部で被検査体面に照射した第２の波長の光を、光ファイバーとレンズとを介して、検査面情報を受信することで、選択部が構成される。
【００７７】
次に、図１４〜図１６を用いて、本発明のその他の実施形態による検査装置の構成及び動作について説明する。
【００７８】
図１４〜図１６は、光ファイバーによる光学系を用いた実施形態を示している。
【００７９】
図１４は、光ファイバーを用いた検査装置の測定形態の一例を示している。図１４（ａ）に示すように、プローブのセンサ部２０１は、光ファイバーで構成したケーブル２０２を介して、検査装置本体３０１に接続されている。検査装置本体３０１には、測定画像を表示するモニタ４０１と、プローブの制御情報や、測定画像の操作を行うための入力デバイス（たとえば、キーボード４０２、ポインティングデバイス４０３）が接続されており、検査員が本発明による検査データを観察することできる。
【００８０】
光ファイバーにより、光学系が自由に移動できるため、プローブが挿入しにくい狭隘部や、曲面をもつ検査対象１２のきず１３に対しても、プローブ２０１を安定して設置することができる。
【００８１】
図１４（ｂ）は、プローブ２０１の内部構造の一例を図示したものである。光ファイバーの先端に磁性フォトニック結晶膜２０３を設置している。磁場を発生させるコイル２０４はプローブ内に設置しており、たとえば、光ファイバーをコイル軸として設置することでプローブの小型化をすることができる。コイル２０４を駆動するための電源は、光ファイバーとともにコイル２０４からのリード線２０５によって、検査装置本体３０１に内蔵されている励磁電源に接続されている。
【００８２】
図１５は、検査装置本体３０１の構成を示している。光ファイバーとコイルのリード線などで構成したケーブル２０２は、コネクタ３０２より接続される。
【００８３】
コイルのリード線と接続されるのは、電力増幅器であり、波形発生器ならびにＰＣによって励磁電流制御が行われる。また、検査装置外部から接続される光ファイバーは、検査装置内部のサーキュレーター３０３と接続される光伝送路３０４と接続されている。光伝送路３０４は、光ファイバーや空間により、プローブ２０１への入力および出力光の伝搬がなされる。サーキュレーター３０３は、光源３０６と、カメラ３０５に対する光の入出力方向を変更する目的で設置されている。光源３０６は、ＰＣによって、出力する光の波長を変更する制御部を担っており、プローブ２０１に入出力する光の波長を変更することができる。
【００８４】
図１６は、プローブ２０１の内部において、光ファイバー２０２と、磁性フォトニック結晶膜２０３の設置形態の例を示したものである。図中左側列は、最終的な構造で、右側列に分解した構造を示している。
【００８５】
光ファイバーを用いて、画像を取得するものとして、光ファイバーを多数束ねたファイバースコープが利用できる。図１６（ａ）に示すようにファイバースコープ２０２に磁性フォトニック結晶膜２０３を設置することで、本発明による２つ以上の異なる波長の光を用いることで磁場検査像と光学検査像を取得することができる。
【００８６】
また、磁場検査像と光学検査像を鮮明に撮影するために、レンズなどの焦点調整が必要となる場合、図１６（ｂ）に図示するように、光ファイバー２０２と、磁性フォトニック結晶膜２０３の間にレンズ５０１を挿入することも可能である。
【００８７】
プローブと被検査対象との距離が大きく変わったとしても、光学検査像を鮮明に撮影したい場合、図１６（ｃ）のように、光ファイバー２０２と、磁性フォトニック結晶膜２０３の間に挿入されているレンズ５０１の位置を変更できるように、レンズをガイドする機能を設けることができる。
【００８８】
図１６（ｃ）は、レンズ５０１の位置を変更させるためのプローブ構造の一例である。ファイバースコープ２０２と、磁性フォトニック結晶膜２０３の間に空間を作るため、ファイバースコープ２０２と、磁性フォトニック結晶膜２０３とをつなぐ空洞状の枠５０２を設置する。枠５０２の内径は、レンズ５０１の外径とほぼ同じであり、レンズ５０１がファイバースコープ２０２と、磁性フォトニック結晶膜２０３の中に収めることができる。レンズ５０１の外周部に突起５０３を設置し、さらに、枠５０２には、これら突起５０３のガイドとなる溝５０４を設置する。溝５０４に嵌められた突起５０３を利用し、レンズの位置を変更することができる。図１６（ｃ）の例では、溝５０４は、枠５０３の軸方向に対して斜めに、加工されている。こうすることにより、突起５０３を枠５０２の周方向にずらすことによりレンズ５０１を移動させることができ、被検査対象物との焦点距離を変えることができ、磁性フォトニック結晶膜２０３にも焦点を合わせることが可能になる。
【００８９】
このような構成により、光ファイバーもしくは、ファイバースコープを用いて、本発明による２つ以上の異なる波長の光を用いることで磁場検査像と光学検査像を取得することができる。
【００９０】
なお、本発明の実施の態様として以下のものが挙げられる。
（実施の態様１）
請求項２記載の検査装置において、
前記照射部は、前記発光部から放射した第１の波長の光は、光ファイバーに入光し、サーキュレーターを介して、被検査体面直上に設置した膜状の前記磁性フォトニック結晶膜に照射し、
前記発光部から放射した第２の波長の光は、光ファイバーに入光し、サーキュレーターを介して、被検査体面に照射すること
を特徴とする検査装置。
（実施の態様２）
請求項２記載の検査装置において、
前記選択部は、前記照射部で前記磁性フォトニック結晶膜に照射した第１の波長の光を、ハーフミラーとレンズとを介して、磁場検査情報を受信し、
前記照射部で被検査体面に照射した第２の波長の光を、ハーフミラーとレンズとを介して、検査面情報を受信する、
ことを特徴とする検査装置。
（実施の態様３）
請求項２記載の検査装置において、
前記選択部は、前記照射部で前記磁性フォトニック結晶膜に照射した第１の波長の光を、光ファイバーとレンズとを介して、磁場検査情報を受信し、
前記照射部で被検査体面に照射した第２の波長の光を、光ファイバーとレンズとを介して、検査面情報を受信する、
ことを特徴とする検査装置。
（実施の態様４）
実施の態様２若しくは３のいずれかに記載の検査装置において、
前記レンズとして、オートフォーカスレンズを用い、
前記選択部は、前記磁性フォトニック結晶膜に照射した第１の波長の光の情報の焦点と、被検査体面に照射した第２の波長の光の情報の焦点とをそれぞれ調整する
ことを特徴とする検査装置。
【符号の説明】
【００９１】
１…発光手段
２…照射手段
３…磁性フォトニック結晶膜
４…被検査体
５…励磁手段
６…選択手段
７…磁場検査情報
８…検査面情報
９…画像生成手段
１０…表示器
１１…検査プローブ
１３…きず
１５…磁性体コア
１６…励磁コイル
１９…光
２０，２３…レンズ
２１…偏光子
２２…ミラー
２４…検光子
２５…光受信デバイス
【図１】
2014153318.tif 000003
【図２】
2014153318.tif 000004
【図３】
2014153318.tif 000005
【図４】
2014153318.tif 000006
【図５】
2014153318.tif 000007
【図６】
2014153318.tif 000008
【図７】
2014153318.tif 000009
【図８】
2014153318.tif 000010
【図９】
2014153318.tif 000011
【図１０】
2014153318.tif 000012
【図１１】
2014153318.tif 000013
【図１２】
2014153318.tif 000014
【図１３】
2014153318.tif 000015
【図１４】
2014153318.tif 000016
【図１５】
2014153318.tif 000017
【図１６】
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