(57)【要約】【課題】被検査物表面の微細な欠陥を検出可能な表面検査装置の検査ヘッドを提供する。【解決手段】レーザーダイオード１４から射出された検査光を導いて被検査物１００の表面に投光し、その反射光を受光して反射光の強度を検出するフォトディテクタ１５に反射光を導く投受光ファイバ１１を有し、フォトディテクタ１５の検出結果に基づいて被検査物１００の表面を検査する表面検査装置の検査ヘッド１であって、投受光ファイバ１１が、２本の光ファイバ１１ａ、１１ｂの一部を熔融延伸接合した熔融延伸部１１ｃを有する光ファイバカプラであり、熔融延伸部１１ｃから分岐した一方の光ファイバ１１ａはレーザーダイオード１４からの検査光を導き、他方の光ファイバ１１ｂはフォトディテクタ１５に反射光を導き、熔融延伸部１１ｃの端面１１ｆから検査光が被検査物１００の表面に投光され、その反射光を端面１１ｆが受光する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出された検査光を導いて被検査物の表面に投光し、その反射光を受光して反射光の強度を検出する検出手段に反射光を導く投受光ファイバを有し、前記検出手段の検出結果に基づいて前記被検査物の表面を検査する表面検査装置の検査ヘッドであって、
前記投受光ファイバが、２本の光ファイバの一部を熔融延伸接合した熔融延伸部を有する光ファイバカプラであり、前記熔融延伸部から分岐した一方の光ファイバは前記光源からの検査光を導き、他方の光ファイバは前記検出手段に反射光を導き、前記熔融延伸部の端面から検査光が前記被検査物の表面に投光され、その反射光を前記端面が受光する表面検査装置の検査ヘッド。
【請求項２】
前記熔融延伸部の端面が、前記端面に入射する検査光の光路の法線方向に対して傾いている請求項１に記載の検査ヘッド。
【請求項３】
前記投受光ファイバを保持するファイバ保持筒を備え、
前記端面に入射する検査光の入射方向が前記ファイバ保持筒の軸線方向に対して傾いているとともに、前記端面から射出された検査光の光路が前記ファイバ保持筒の軸線方向に沿っている請求項２に記載の検査ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物の表面に検査光を照射し、受光した反射光の光量に基づいて表面状態を検査する表面検査装置における検査光を投受光するための検査ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
円筒状の被検査物の内周面に対して検査ヘッドから検査光を照射してその表面を検査する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この検査装置は、検査光を投光する投光ファイバの周りに反射光を受光する複数の受光ファイバを隣接させてこれらの光ファイバをファイバ保持筒で保持するようにした検査ヘッドを有し、反射光の光量に基づいて表面の二次元画像を生成して表面の傷等の欠陥を検査している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４７３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の検査ヘッドを使用して被検査物の表面を検査する場合、受光ファイバで反射光を受光させるために表面で結んでいる検査光の焦点をずらし、照射するスポット径を大きくすることで投光ファイバの周りに設けられた受光ファイバに反射光が入射できるようにしている。近年、より微細な欠陥を検査することへの要求が高まっているが、上述の検査装置のようにスポット径を大きくすると、取得する二次元画像が不鮮明になり微細な傷等の欠陥が検出できないおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は被検査物表面の微細な欠陥を検出可能な表面検査装置の検査ヘッド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】
【０００６】
本発明の表面検査装置の検査ヘッドは、光源（１４）から射出された検査光を導いて被検査物（１００）の表面に投光し、その反射光を受光して反射光の強度を検出する検出手段（１５）に反射光を導く投受光ファイバ（１１）を有し、前記検出手段の検出結果に基づいて前記被検査物の表面を検査する表面検査装置の検査ヘッド（１）であって、前記投受光ファイバが、２本の光ファイバ（１１ａ、１１ｂ）の一部を熔融延伸接合した熔融延伸部（１１ｃ）を有する光ファイバカプラであり、前記熔融延伸部から分岐した一方の光ファイバ（１１ａ）は前記光源からの検査光を導き、他方の光ファイバ（１１ｂ）は前記検出手段に反射光を導き、前記熔融延伸部の端面（１１ｆ）から検査光が前記被検査物の表面に投光され、その反射光を前記端面が受光することにより上記課題を解決する。
【０００７】
本発明の表面検査装置の検査ヘッドによれば、熔融延伸部が被検査物の表面に検査光を投光し、かつ検査光の反射光を受光するので、従来存在していた投光用ファイバ及び受光用ファイバが共通化される。従って、スポット径を大きくする必要性がなくなり、検査光の焦点を最小値で使用することができる。よって、取得する二次元画像が鮮明になり、より微細な欠陥を検出することができる。
【０００８】
本発明の検査ヘッドの一形態において、前記熔融延伸部の端面が、前記端面に入射する検査光の光路の法線方向に対して傾いていてもよい。この形態によれば、熔融延伸部の端面に検査光が入射する際に、検査光の一部が反射して検出手段に入射することを防ぐことができる。
【０００９】
熔融延伸部の端面が傾いている形態において、前記投受光ファイバを保持するファイバ保持筒（１２）を備え、前記端面に入射する検査光の入射方向が前記ファイバ保持筒の軸線（ＡＸ）方向に対して傾いているとともに、前記端面から射出された検査光の光路が前記ファイバ保持筒の軸線方向に沿っていてもよい。この形態によれば、検査光の検出手段への進入防止のため端面を傾けた場合に、端面に入射する検査光の入射方向をファイバ保持筒の軸線方向に対して傾けることで、検査光の光路をセンサヘッドの軸線方向に沿うように調整することができる。
【００１０】
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】
【００１１】
以上、説明したように、本発明の表面検査装置の検査ヘッドにおいては、熔融延伸部が被検査物の表面に検査光を投光し、かつ検査光の反射光を受光するので、従来存在していた投光用ファイバ及び受光用ファイバが共通化される。従って、スポット径を大きくする必要性がなくなり、検査光の焦点を最小値で使用することができる。よって、取得する二次元画像が鮮明になり、より微細な欠陥を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一形態に係る表面検査装置の検査ヘッドの概略図。
【図２】投受光ファイバの拡大図。
【図３】熔融延伸部の端面を示した平面模式図。
【図４】センサヘッドの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に本発明の一形態に係る表面検査装置の検査ヘッドの概略図を示す。表面検査装置は、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る。表面検査装置は、内周面１００ａを検査する検査ヘッド１を有し、さらに、検査ヘッド１を駆動するための駆動機構や、駆動機構の動作制御や検査ヘッド１による検出結果の処理等を実行するための制御装置を備えている。表面検査装置は、検査ヘッド１を被検査物１００の内周面１００ａに挿入し、被検査物１００又は検査ヘッド１のいずれかを回転駆動させることにより内周面１００ａの表面と検査ヘッド１を相対的に移動させる。検査ヘッド１は検査光を内周面１００ａに照射して表面を検査し、その反射光の検出結果に基づいて制御装置が二次元画像を生成して欠陥の有無を判断する。なお、表面検査装置の駆動機構や制御装置については公知技術を適用してよい。
【００１４】
検査ヘッド１は、検査光及び反射光を投受光するセンサヘッド２と、センサヘッド２の外側に同軸（軸線ＡＸ）に設けられる中空軸状のミラー保持筒３とを備えている。ミラー保持筒３はセンサヘッド２のさらに外側にて回転自在に支持されている。ミラー保持筒３の先端部にはミラー４が固定され、ミラー保持筒３の外周にはそのミラー４と対向するようにして投光窓３ａが設けられている。ミラー４は、センサヘッド２から射出された検査光の光路を投光窓３ａに向けて変更し、かつ、投光窓３ａからセンサヘッド２内に入射した反射光の光路をセンサヘッド２へ向けて変更する。
【００１５】
センサヘッド２は、投受光ファイバ１１と、投受光ファイバ１１を保持するファイバ保持筒１２とを備えている。ファイバ保持筒１２の先端には、投受光ファイバ１１を介して導かれた検査光をミラー保持筒３の軸線ＡＸ方向に沿ってビーム状に射出させ、かつファイバ保持筒１２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投受光ファイバ１１に集光するレンズ１３が設けられている。
【００１６】
図２に投受光ファイバ１１の拡大図を示す。投受光ファイバ１１として、２本の光ファイバ１１ａ、１１ｂの一部を熔融延伸接合した熔融延伸部１１ｃを有する光ファイバカプラが適用される。投受光ファイバ１１の熔融延伸部１１ｃから分岐する２本の光ファイバ１１ａ、１１ｂの端部１１ｄ、１１ｅには、それぞれ、検査光の光源としてのレーザーダイオード１４と、被検査物１００から反射した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検出手段としてのフォトディテクタ１５とが接続される。レーザーダイオード１４から射出された検査光は、端部１１にて受光し光ファイバ１１ａ及び熔融延伸部１１ｃに導かれ、熔融延伸部１１ｃの端面１１ｆからセンサヘッド２の軸線ＡＸ方向へ向けて射出される。また被検査物１００からの反射光は、センサヘッド２内を軸線ＡＸ方向に進み熔融延伸部１１ｃの端面１１ｆに入射して、熔融延伸部１１ｃ及び光ファイバ１１ｂに導かれてフォトディテクタ１５に入射する。熔融延伸部１１ｃは、５０：５０の比率で端面１１ｆから入射した反射光を分岐し、フォトディテクタ１５に分配する。
【００１７】
次に検査ヘッド１の作用を説明する。図３は、熔融延伸部１１ｃの端面１１ｆを示した平面模式図である。投受光ファイバ１１は、熔融延伸部１１ｃにて検査光の射出及び反射光の受光が行われる。従来の表面検査装置における検査ヘッドの光ファイバは、検査光を導く投光用ファイバと反射光を導く受光用ファイバとに分けられ、１本の投光用ファイバの周りに複数の受光用ファイバを配置して使用されている。この場合、被検査物１００の内周面１００ａで反射した反射光を受光用ファイバで受光するには、内周面１００ａで結んでいる焦点をずらし、内周面１００ａに照射するスポット径を大きくすることで反射光が受光用ファイバに入射するように調整している。ところが、スポット径を大きくすると取得した二次元画像が不鮮明になりがちである。近年、表面検査装置の使用者の要求する欠陥検出の精度が高くなり、φ０．１［ｍｍ］以下の微細な欠陥を検出する必要が生じている。本発明の検査ヘッド１においては、投受光ファイバ１１の熔融延伸部１１ｃにより、検査光の射出及び反射光の受光が行えるため、スポット径を大きくする必要がなく、焦点を最小値で使用することができる。このため、取得する二次元画像が鮮明になり、微細な欠陥を検出することができる。
【００１８】
図４にセンサヘッド２の断面図を示す。センサヘッド２の熔融延伸部１１ｃの端面１１ｆは、端面１１ｆに入射する検査光Ｌの法線方向Ｎに対してθ２傾いている。これにより、端面１１ｆで反射した検査光Ｌがフォトディテクタ１５へ入射することを防止している。一方、端面１１ｆをθ２傾けたことで端面１１ｆから射出後の検査光の光路が軸線ＡＸからずれてしまう。これを防止するため、端面１１ｆに入射する検査光Ｌの入射方向をセンサヘッド２の軸線ＡＸ方向に対してθ１傾けることで、端面１１ｆから射出された検査光の光路をセンサヘッド２の軸線ＡＸ方向に沿うように調整している。熔融延伸部１１ｃの端部は、ファイバ保持筒１２に対してθ１、θ２の角度を保つように固定される。これにより、センサヘッド２と、ミラー保持筒３との相対的な移動、回転による内周面１００ａの検査も可能となる。一例として、θ１、θ２、θ３は、それぞれ３°、８°、７９°である。
【００１９】
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することができる。例えば、本形態では、円筒状の内周面１００ａの検査に適用したが、これに限られず例えば、ミラー保持筒３を回転させずに軸線ＡＸ方向へ移動させつつ、軸線ＡＸ方向と直交する方向へも移動させることにより平面状の表面を有する被検査物の検査装置として利用することもできる。
【符号の説明】
【００２０】
１  検査ヘッド
２  センサヘッド
３  ミラー保持筒
１１  投受光ファイバ
１１ｃ  熔融延伸部
１１ｆ  端面
１２  ファイバ保持筒
１４  レーザーダイオード（光源）
１５  フォトディテクタ（検出手段）
１００  被検査物
１００ａ  内周面
ＡＸ  軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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