JPS58169013A - 光学的検査装置 - 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】 所により変り、また時間的にも変動するにもかかねらす
、実質的に一様な光の強度をもつ照明領域を作り出すこ
とによる、一般的には光学的検査／ステム、特に言えば
対象物の表面と光ヒームを横切る１つの寸法を光学的に
検査するンステムに関する。

（発明の背景）　　　　　　　　　　　　　　　　　　
ｌある糧の製造された検査対象物では、その対象物が予
め定められた基準に合致しているか否かを、その対象物
に接触することなく検査することか６利である。例えば
燃料棒につめられる核黙料ベレノトでは、研削の後に表
向の欠陥の有無、規定・ｊ法に合致しているか否か、ま
たその他燃料棒の中でのべレソトの性能に悪影響を及ぼ
すよ一うナ異常状態の有無について検査を行わねばなら
ない。その円筒形のペレノトとの接触を避けるため光学
的検査が、望むらくは全プロセスが自動１ヒされた／ス
テムによって行われる。問題の対象物の円筒部を検査す
るために１つの光ヒームがその表向に投射され、その表
面から反射されて来る尤を検出するため感光素子が利用
される。この感光素子はそれに入射する反射光の量を表
示する出力信号を出す。これらの出力信号に変化があれ
はそれはｉｔ　ｉ物の表面の状況の変化に対応している
ものと見償一される。このような装置が適正に機能する
ための１つの要求は反射光の強度の変化が対象物の表面
状態のみによって起り、対象物を照らす尤の強度の変化
によって起るものでないということである。

普通にこの目的のために用いられる光源は一般にこの要
求を満していない。それは、用いられる光の強度分布が
屡々ヒームの断面−Ｌにおいて変化し、また時間によっ
て変化する放である。

この種の光学的検査技術に関係するさらに１つの問題は
、検査対象物の反射特性の変化に起因する反射九弥度の
変化にある。すなわち、輝くような（すな４つも鏡面の
）滑らかな表面で反射された光ビームはその表面上の反
射位置を離れてから実質的に１つの方向に進む。不規則
を方向の光の散乱が比較的に少い故、通常は鏡面反射光
といわれるが、その反射光の大部分が感光素子に到達す
る。

しかし、鈍い（すなわち乱反射性の）滑らかな表向で反
射された光ビームては不規則な方向への光の散乱が起り
、乱反射光といわれるが、その反射光の比較的少い部分
しか感光素子に到達しない。

滑らかではなく粗いというへき表面、すなわちクランク
とかビットを含む表面で光ヒームが反射されるときは大
部分が不規則な方向反射され、その反射は鏡面反射であ
る場合らあり乱反射である場合もある。この場合、反射
位置はもはや表面上にあるのではす（、クラックやピン
トの壁とか底にある。これらの反射位置は不規則に存在
し、そ才（放光か不規則な方向に反射される。かくして
この場合は鈍い表面の場合よりさらに少い分量の反射光
しか感光素子に向わない。検査装置か適正に作動するた
めには以上述べた反射の種類の違いをｆ４１別すること
が可能てなけれはならない。さらに、対象物か視野の中
を進行するに従って検査される表向の部分か移り変る故
、その判別は連続的に可能でなけれはならない。

ここて問題にしている種類の光学的瑛査！Ａ　ＩＷにお
ける９求としてさらにあるのは光をｂ効に利用すること
である。普通に用いられる光源には白地型と位相秩序あ
る型の２種があり、共に比較的強度の低いものである。

高強度の白熱型電源はあるが、それらは熱の発生が大き
く検査装置においては望ましくない。他方、高強度の位
相秩序ある型の光源は問題にならない程高価である。し
なかつて、実際上低強度の光源を用いなけれはならない
以上、反射された、あるいは伝達された尤を効果的に集
め、これを感光素子に向けることにより光の損失を避け
ねばならない。さらに、感光素子によって監視される領
域だけが照明されるよう光ヒームを適切に集束させなけ
ればならない。感光素子が直線的に配列されているなら
照明領域も直線的Ｃｆｉけれは／、ｉらｔい。

（本発明の目的） 本発明の第１の目的は、以上述へた既存技術による装置
における欠点をなくして対象物の表面およびその他の特
性を光学的に検査する装置を提供することにある。

本究明の他の１つの目的は、検査すべき対象物の上の照
明領域に投射される光がその照明領域全体を通じて実質
的に均一な強度をもつような、新しい改良された光学的
検査装置を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、空間的に一様でない尤諒を用
いてさえも照明領域において実質的に−１様な尤の強度
分布が得られるような、新しい改良された光学的検査装
置を提供することにある。

本発明のさらに１つの目的は、光の強度分布が時間的に
変動するような光源を用いてさえも照明領域において実
質的に一様な光の強度分布か得られるような、新しい改
良された光学的検査装置を提供することにある。

本発明のさらに目的とするところは、引伸はされた大き
な長さ／巾の比をもつ照明領域全体を通して実質的に一
様な光の強度分布か得られるような、新しい改良された
光学的検査装置を提供することにある。

本発明のなおまた目的とするところは、反射光が平滑な
表面、鈍い表面、粗い表面のいＶれから来たものかを判
別することかできるような、新しい改良された光学的検
査装置を提供することにある。

本発明のなおまた１つの目的は、検査される対象物で反
射される光を最高度に捕捉するような、新しい改良され
た光学的検査装置を提供することにある。

本発明のなおまた１つの目的は、検査対象物の横断面の
扁さのような１つの手法を測定しつるような、新しい改
良された光学的検査装置を提供することにある。

本究明の前ｄ己の、またその他の目的、並ひにそれらり
）特色や利点てついて以「図面を用いて説明４−る。

（発明の概要） 本発明（こよる光学的検査は、発生する尤の強度が空間
的に一様てなくまたその強度分布が時間的に変動するよ
うな第１の照明装置を用いて先っけに丁いつる。尤は１
つのし／スによって、その強度設入の部分が分散するよ
う、第１の発散方向に発散される。１つの規準レンスが
発散の度合を減じ実質的に平行な光線で成る光ヒームを
作る。その尤こ−ムは次に発散方向に直角な方向に集束
され、引伸はされた形の第１の照明領域を作り、その照
明領域では、空間的に一様でない第１の照明装置によっ
て作られたものではあるが、実質的に一様ｆｉ　Ｌの強
度分布が得られる。なお、強度分布の時間的変化の影響
は１つの強度分布から他の強度分布への移行ということ
になるが、上記のレンズ系によって各々異った強度分布
が空間的に一様な分布に変換される故、第１の照明装置
における時間的変化は、それぞれが空間的に一様な分布
の間での移り変りを生ずるに過ぎず、実害を生ずるもの
でない。かくして第１の照明領域における入射光強度は
実質的に時間的にも空間的にも一様乏する０この第１の
照明領域にある対象物は光を反射させて感光素子の方へ
向わせる。感光素子の各々はその応答として、対象物の
表面の、各々の感光素子のきまった位置に対応する位置
における表向状態を示す出方信号を発する。かくして対
象物の表向状態のマツプが作られうる。

本発明ではなお、第１の照明装置と同様でない特性をも
ってよいような第２の照明装置が用いられる。光はレン
ズによって発散され、規準されて空間的にも時間的にも
実質的に一様な強度をもつ第２の照明領域を作る。この
第２の照明領域にある対象物が光を遮断、つまり掩蔽す
る。掩蔽されなかった光の部分が第２の感光素子配列体
によって検知され、その出力信号は掩蔽された領域の大
きさと位置を示す。かくして検査対象物の横断面の・ｊ
法、たとえば高さ、が測定される。

本発明では、一方または両方の照明領域に対して、そこ
からの光を一方または両方の感光素子配列体の上に集め
るための口径が犬で焦点深度の浅い（ｆｌａｔ　ｆｉｅ
ｌｄ　）リレーレンズを利用することによって測定の精
度を明らかに向上させている。

（発明の詳細） ここで図面による説明に入る。第１図は本発明の主題で
ある装置の表面の検査に関する部分の推奨される実施例
を示す。

図示のように、望むらくはマルチモードのレーサー光源
を用いる第１の照明装置３は第１の光ビーム６を矢印９
で示す伝播方向に発する。

ここで伝播方向というのは、図示のように光ビーム６の
との区間内についてもその進行方向をさす。つまり図示
のように光ビームは鏡、プリズムまたは７同様のもので
進路を変えられているが、その方向が何れを向いても第
１図では一貫して番号６をもってこの尤ビームを示して
いる。

光ビーム６の伝播方向は反射装置例えは鏡１２で９０°
変えられる。光ビーム６は進路を変えられてから図示す
る実施例ではプリズム１５で成っている第２の反射装置
に至る。光ビーム６はフ′リズム１５により進路を９０
０変えられ、矢印９の方向と平行に進みレンズ１８の形
をとる第１の発散装置に突き当る。レンズ１８は光ビー
ム６を屈折させることにより、これを長方形２１で示す
第１の発散面内で発散させる。図示のようにこの而は矢
印９で示す伝播方向に平行でそして第１図の紙面に揃っ
ている。光ヒーム６が鏡３１に突き当る部分を模式的に
線２４で示すが、このようにここにおいては光ビームの
巾が拡がっている。鏡３１はこの発散しつつある光ビー
ムの方向を変え、し／ス３３の形をとる第１の規準装置
に向ける。レンズ３３は光ビーム６を屈折させることに
より発散の度合を減少させ、その光ビームのすへての構
成部分がほぼ平行に進むようにする。このことは光ビー
ム６がレンズ３３および３６を横切る部分を模式的にそ
れぞれ示した線２７および２９によって了解される。

レンズ３６は光ビーム６を屈折させることによりその光
ビームのすべての部分を長方形３９て模式的に示す面に
平行な方向で集束させる。長刀形３９はこの区間での光
ヒームの伝播方向に平行でぞして長方形２１で示した発
散部に垂直である。

長方１２１および３９は、これら２つの長方形が意味す
る基準力向をより明らかに示すために第１図の中の２個
所に画いている。レンズ３６を出た比較的扁平化された
光ヒーム６が長方形２１の面に平行、すなわち図の紙面
にはヌ平行であることが了解されよう。レンズ３６はな
お、引伸ばされ大きな長さ／巾の比をもつ第１の照明領
域４８を形成するように光ヒーム６を方向っけまた集束
する。この照明領域はそれに比して大きな視野の１部を
占めるが、その詳細を第４図に示す。

光ヒーム６は前記のように望むらくはマルチモートルレ
ーサー３で発せられるものとする。この種のレーサーは
安価な割に大きな出力が得られ、同様の価格で入手でき
る他のものに比して断面にの強度分布が一様であるため
利用される。その瞬時における強度分布を光ビーム６の
断面で示したのが第２図である。マルチモードのレーサ
ー光諒の故、この図′に示す分布は時間的に変りうるち
のである。第２図で強度最高の範囲を模式的に円１１５
て、より強度の低い範囲を円１１８で示す。

光の強度は円１１５，１１８の間でなたらかに変化して
いる。

前述のようにレンズ１８が光ビームを拡げ、その結果第
３図に示すように光の強度最高の各々の点は照明領域４
８の水平力自長さすなわち点１２＋と１２２の間ではよ
り一様に分布することになる。

レンズ３６は照明領域を垂直の方向に、すなわち断面図
での高さを減するように集束させる。それは第３図と第
４図の対比で明らかであろう。その結果照明領域は大き
な長さ／巾の比をもっことになる。

領域１８の光の強度分布をさらに第５図に示す。

第５図の点１２１および１２２は第３図および第４図に
おける１２１，１２２に対応している。図Ｉこ示すよう
に光の強度は全体を通じて比較的に一様である。例えば
マルチモードの場合に起りうるレーサー光源３における
強度分布の時間的変動は、照明領域４８の上に集束する
光ヒームの強度分布（こは僅かの変動をもたらすに過き
ない。それは、レーサー尤の強度分布の変化は第５図に
おいて＋２３で示すような最高強度の点を破線で示す）
２４の位置に移すようなものであるという事実に上古し
てよっている。１２１から１２２の間の全体において支
配的な強度レベルは破線１２５のよってあり、最高強度
１２３あるいは１２４は１２６で示す僅かの強度の増分
を付加されているに過きないので、最高強度の点１２３
が移動してもベースライン１２５で示される支配的強度
レベルにさは吉変化が起るものでない。

第１図に示す本発明の推奨される実施例においては、レ
ンズ３６は第１の照明領域を、円筒形の　　　Ｉ・・レ
ット５３，５４．５５および５７を含むものとして示さ
れている連続体５１に与えている。この連続体は通常も
つと多くの数のベレットを含むが、ここに示されている
だけで説明とは適当である。ベレットの連続体は１対の
回転するローラー５６および５９で支持されている。検
査を実施ｒるときは、図示していない押出し装置が矢印
６２で示される方向にベレットの連続体５１を前置させ
る。ローラー５６および５９の回転連動がベレットの連
続体５１に伝わり、押出し装置による直線運動と組合わ
され、このベレットの連続体はその軸線の廻りを螺旋状
に動くことになる。その結果照明領域４８は、ベレット
の連続体５１か回転しつつ矢印６２の方向に進むにつれ
て、その表面を螺旋状の径路に沿って移行して行く。ベ
レットの連続体の表面の照明領域から反射された丸はレ
ンズ６５で集光され、直線的に配列された感光素子の形
をとる光検出装置６８の上番こ集束される。

感光素子の各々は照明領域４８の対応する細分領域から
来る反射光を受け、各々の素子か作り出を出力信号の大
きさはその瞬間に素子に到達している光の量に対応する
ことになる。

配列された感光素子６８の上に来る光は領域４８に入っ
た連続体５１のうちの１つのベレットの表面の特性に関
する情報を含んでいる。以降の説明においては、光ビー
ム６は集束するものではあるが１へてか平行な方向に進
む多数の入射光線から成るしのとして扱われる。

第６図ではベレット５３の上に光線７４ａが入射してい
る。ベレン）５３ａが輝くような表面をもつとき、入射
光線７４ａは図示のように鏡面の反射をする。第６図で
、７５ａて示す反射光線は基準線８（）８に対して角度
７７ａをなして進む。

基準線８Ｕａはベレットの表面の法線すなわち第６図で
８３ａで示す反射位置におけるベレット表面の切線に垂
直な線である。

第７図は第６図と対照されるもので、ベレット５３ｂが
鈍い表面をもつ場合を示す。ベレット５３ｂでは、入射
光線７４ｂは前記の７４ａと同しであるが角度７７ｂで
反射する光は少くなっておりその他の光は８６ｂで示す
ように不規則な方向に乱反射されている。

第８図はペレッ）５３ｃが粗い表面をもつ場合を示す。

誇張して８４の形で示しているが、ベレットの表面にピ
ットがある。入射光線７５ｃは不規則な反射位置８３ｃ
で反射光線７５ｃを作る。

この場合、入射光ビームを構成する各々の光線に対して
別々に不規則に反射位置が存在し、それらの反射位置は
ピット８４の中のどこにでもありうる。したがって、反
射角７７ｃも種々の大きさとなる。すなわちそれは７７
ａまたは７７ｂと比へ小さくも、大きくも、また同じに
もなりうる。それ故に入射光線７４ｃは数多の不規則な
方向に反射されることになる。かくして、鈍い表面から
の反射光線７５ｂのパターンとピットのある表面からの
反射光＠７５ｃのパターンは一見類似でありうる。これ
ら両者を第８図で９５の破線で囲まれた部分に模式的に
示している。第８図に示すように、ピットのある部分で
は円筒面が欠損しているから、この場合、反射位置は輌
６図、第７図の場合のように理想的円筒面９５の上には
ない。

第１図における第１の照明装置は前述のマルチモードの
レーザー３のほかにマルチモードのレーサー２２７をも
っている。これら２つのレーザーは交軸にまたは同時に
使われる。交互に使うということは１つのレーサーを故
障が起るまで使い、そのとき他方に切替えるということ
で、保守点検の間の期間を長くできる。同時に２つを使
うならは１つのレーサーでは不可能な強度の高い第１の
照明領域を作ることができる。

第２のレーサー２２７は第１のレーザーと対称の位置に
おかれる。すなわち、このレーサーは光ビーム２２８を
矢印２３０で示す伝播方向に発する。鏡２３３のような
反射装置によって光ビームは反射されプリズム２３６の
ような第２の反射装置・＼向う。ここから光ビームは光
を発散させる第１の発散装置に至り、これにより而２１
に平行な方向で扇形に拡げられる。鏡３１は光ビーム２
２８を破線２３８で示す点において反射させ、レンズ３
３で成る前述の規準装置に向わせる。光ビーム２２８は
レンズ３３を実線３３ｂで示す点において横切る。し／
ズ３３は尤ビームの発散の度合を減する。その結果光ビ
ームのすべてが互に平行な方向に進む。

光ビーム２２８はレンズ３３を出てからし／ス３６を実
線３６ｂで示す箇所で横切る。レンズ３６は光ビーム２
２８のすべての部分を而２１に平行で尤ビーム２２８の
伝播方向と発散方向の両方に対して垂直な方向に集束さ
せる。したがって光ビーム２２８は伝播方向に垂直な１
方向に発散させられ、発散の方向と伝播方向の両方に対
して垂直な方向に集束され、その結果引伸はされた大き
な長さ／巾の比をもつ照明領域を作る。この光ビーム２
２８によって作られる照明領域は光ビーム６で作られる
照明領域と一致し、前述の、その詳細を第３図に示す実
質的に一様な光の強度分布をもつ第１の照明領域４８が
できる。

本発明の推奨される実施例では光学系６５は［」径か犬
で焦点深度の浅い（ｆｌａｔ　ｆｉｅｌｄ）　’）レー
レ／スとして働くレンズ系で成る。このようなし／ズで
、８３ｂのような点から反射される光の大部分を、それ
が輝くような面からのように実質的に１つの方向に反射
されたものか、あるいは鈍い表面からのように多くの不
規則な方向に反射されたものかには関係なく、集めるこ
とができる。この集光の様子を模式的に第９図の断面図
に示すが、ここでは第７図および第８図の関係部分をと
り出し重ね合わせて示している。レンズ要素１０１を、
）むレンズ系６５は光線７５ｂおよび７５ｃを集め、焦
点面１０４の上に集束させる。表面９５上の反射位置８
３ｂから反射された光線７５ｂは焦点面１０４の中にあ
る感光素子の配列体６８に集束されている。これに反し
、ピットの底にある反射位置８３ｃから反射された光線
７５ｃは点１０７に集束される。この点１０７は同様に
焦点面上にはあるが、素子の配列体６８からは離れてい
る。

カくシて、レンズ系６５によって、理想的表面９５から
すれた位置にある反射位１ｋから反射された場合の７５
ｃのような不規則な方向をもつ光と、表面９５上の点か
ら反射された場合の７５ｂのような不規則な方向をもつ
光とを判別することができる。点］　Ｕ　７と素子配列
体６８との間の距離は反射位置８３ｃが表面９５からず
れている分駿を示している。したがって配列された感光
素子６８て作られる出力信号はベレット５３の表面が、
表面９５のような予めきめられた形状にどの程度合致し
ているかを示すことになる。

レンズ６５によって集められる光の量か、光を反射した
ベレットが第６図のように輝くようであるか、第７図の
ように鈍いかにはさほと影響さイ１ないということは明
らかであろう。いずれのｊｉ合もこれらの反射光は反射
角が一般に７７ｂおまひ７７ｃで示されたようであり、
レンズ要素１０１の周縁１１０の内側に当ることとなる
。そしてそれらの光は反射位置８３ｃの表面９５からの
ずれの度合に関係するが、大体において正確に感光素子
の配列部６８の上に集束される。かくして、個々の細分
領域から出て個々の感光素子の上に集束される光の量は
散乱の度合、したがってベレノ゛トの表面の反射性にさ
ほど影響されない。

本発明の推奨される実施例においては感光素子の配列体
６８は１０２４個の素子から成っている。

その各々の素子が入射光ビームにより照明された領域の
小部分（細分領域）を”監視″することとなる。感光素
子において作られた出力信号はテータ処理装置（図示し
ていない）に入力され、そこで、ベレットの表面が前述
のように螺旋状に走査されるに従ってベレット表面の特
性のマツプが作製される。このようなマツプを作ること
により、仏に離れて存在するビットを発見できるのみで
なく、出力信号が表面において連続したクランクの存在
を示しているがどうかを判定することも可能となる。出
力信号の処理によって、ベレット表面の欠損部分の量を
、例えば全表面積に対する割合て算出することも可能で
ある。これは、個々のベレットの検査における合格層重
を示す数値として有用である。

第１図、第３図および第４図で照合番号４８で示す前述
の第１の照明領域のはかに、視野の中には第２の照明領
域が含まれており、第ｉｏ図にそれが示されている。第
１０図ではなお、第２の光ビーム１３１を発するマルチ
モードのレーサー光＃、１３０が示されている。この光
ビームの最初の伝播方向は矢印１３２で示されており、
その尤の強度分布は第２図に示すものと同様と考えられ
ればよい。鏡１３３および１３６のような反射装置が光
ビームを方向変換させ、レンズ１３９の形をとる発散装
置に向ける。このレンズは光ビーム１３１を屈折させる
ことによりレンズ１３９てｆム播方向に平行な面内で発
散させる。その而は模式的に長方形１４で示されている
。レンズ１５０の形をとる第２の規準装置が発散の度合
を減し、断面の寸法が一定で平行に進む光ビームを作る
。

鏡１５３の形をとる反射装置がさらにあり、これか光を
反射させ、まとめて番号１５６で示す同様に大きな長さ
／巾の比をもつ第２の照明領域に向ける。第２の照明領
域に向う光の強度分布は第３図のそれに似ている。

第１０図の中で示す円筒形ベレットのような検査すべき
対象物が光ビーム１３１の１部を掩蔽つまりａｌ所する
。光か掩蔽された部分を図で１５７で示すか、それは１
対をなす通過した尤の部分１５９および１６２の間にあ
る。それら光ビーム１３１の通過した部分は鏡１６５に
当り、そこで方向変換され第２の光学系１６８に向う。

本発明の推奨される実施例ではこの光学系は多くのレン
ズ装置をもつレンズ系で成る。ローラー５６および５９
の各々には、光ビーム１３１の下方の部分すなわち１６
２の部分が、ベレットの下方において遮られることなく
通過しうるようスリット１７１か設けられている〇 し／ズ系１６８は前記のレンズ系６５の場合と同様に口
径が大で焦点深度の浅い（ｆｌａｔ　ｆｉｅｌｄ　）リ
レーレンズである。このレンズ系は、第１１図の紙面に
垂直で図上２２１および２２１Ａの点を通る中心線で表
わしている面に対して焦点合わせしである。かくするこ
とにより、この近辺で散乱し感光素子の配列体１７４に
作られる光の掩蔽された部分１７７のイメージを漠然と
させるであろうような九を捕捉する効果が得られる。こ
のレンズ系は光ビーム１３１０部分である１５９および
１６２を検出器１７４の上に集束させる。本発明の推奨
される実施例では検出器１７４は１　（１２１個の感ｙ
ｔ素子を直線的に配列したもので成っている。

各々の素子は照明領域１５６の細分領域に７１応じてい
る。照明領域１５６から配列された感光素子１７４に達
した光は光ビームを横切って置かれ九を遮った対象物の
寸法に関する情報を伝える。・・レット５３の場合、光
ビームの部分１５９および１６２の間の距離が照明領域
１５６におけるペレット直径を示す。この距離は番号１
７７て示しており、感光素子の一ヒの光か当らない領域
＋８０で現に見られる。テータ処理装置（図（こ示して
いｔい）を用いて感光素子の配列体１７．１で咋らイ１
、た出力信号を処理し自動的にペレット直＋１を算出す
ることもできる。さらに、ベレット５３か完全ｔよ円筒
形という標準に合致しているか否かに関する情報はベレ
ット５３がその（抽の廻りに回転する間の直径の変化を
測定することにより得られる。直径か実質的に一定とな
れは真円度かよいこと、すｆｊわも標準に合致している
こととなる。

第１１図は第１０図の１部を模式的に断面図て小し、さ
らにべ、ノドの真円度測定の装置と手順を小す。ローラ
ー５６および５９にはスリット＋７１があるか、それは
ローラー表面１８３と／マフ６表向１８６の間のスペー
スを占めている。

ローラー５６および５９はそれぞれ点１８９および１９
２てベレット５３を支えるように配置されている。ナイ
フェツジ２０４のような基準マーカーか置かれ、基準点
２０７かきまる。ベレット５３は矢印２２２の方向に回
転するものとする。光ヒ−Ａ　Ｉ　３１はその上４傍２
０８と下外縁２０９によって確定される。この尤ビーム
は模式的に図示した照明領域１５６の方へと矢印２４０
の方向に・焦む。前述のように、昌−ラー５６および５
９は、照明領域１５６の近傍て尤ビーム１３１の全体の
痛さを通じつるよう、それぞれコア部１５７ならひ１こ
１８６まて切欠かれている。ベレット５３は九ビーム１
３１の１部を掩蔽し、通過した尤ビームの部分１５９お
よび１６２の間にある掩蔽され　また部分の尤ビームを
横切る方向の寸法１７７はその上端縁２１４、工商縁２
１５により確定される。

ナイフェツジ２０４は光ビーム１３１の１部をそ０）Ｆ
端縁２０９付近において掩蔽し１，１０過］７たバ、ビ
ーム部分】６２の新しい下端縁２１３か１１−る。

通過した毘ビーム部分１５９および１６２はレンス系１
６８の光学的働きを受けて配タリされた感光素子１７４
の上に当る。前述のように、これらの感光素子て作られ
た出力信号は尤ビームを横切った距離１７７を確定する
ための情報を含んでいる。同様に縁２１３および２１，
１てきまる距離２１８かこの方式で確定できる。ベレッ
ト５３が矢印２２２の方向に回転するときにこイ１ら２
つの距離に変化が見られるｆＳら、それはベレットの真
円度が基準から外れていることを示す。

本発明の推奨される実施例においては各々の２レツトの
両端は望むらくは面取りされる。第１２図にそれを示す
が、そこでは而取りした後の而２２５および２２６をも
つベレット５・１のＩＩＩ而図面示されている、図に示
されているようにこの＋Ａｉ敗りによってベレット５４
とこれに隣接する麹ひの・・レット５３および５５との
境界が明瞭になる。

第１１図についての説明から明らかなように、尤１−−
ムを横切る寸法＋７７は、面嘔りされたベレットの部分
が照明領域１５６に入ったときに小さくする。このこと
が、ベレットの連続体が第１１図の紙面に直角な方向に
動いて行き、面取りによる直径の減少部が視野の中に入
るとき起る。その変１ヒは感光素子の配列体１７４ｉこ
おいて光を受ける素ｆが増加するこ吉てその出力信号１
こよ・つて検出される。この信号の変化は・ペレットの
始点（または終点）を示すため使われるし、またそれ故
照明狽域１５６を通過するベレットの計数および、もし
・ペレットの直線進行速度が既η１てあれはベレットの
長さの測定に用いられつる。

第１図および第１０１２１１こおける尤の径路の長さは
用いられている種々のし／スの光学的特性から決ったも
ので、またこれらレンスは希望する光学的効果に見合う
よう選定されたものであることは占−うまてもない。各
々の光の径路を比較的小さい大きさの空間の中に収める
ため尤ビームの方向を変換する種々の鏡やプリズムが用
いられてＧする。

かくして光源とそれに対応する照明領域との間０）実際
の距離は方向変換を伴っての光ビームの長さより相当に
短かくなり、この装置を比較的小さｆｉ囲いの中に設置
することができる。

ここに公開した発明においては、空間的に一様でなく、
一般には時間的にも変動する光源を用（７）でいる（・
こもかかわらず、光の強度分布か実質的に一様な第１お
よび第２の照明領域が作られてＣ）る。

かくしてマルチモードのレーサーのような価格０つ安い
光源の使用が可能になっている。光ビームはそれぞれ第
１および第２の照明領域に投射され、これらの領域で表
面の特性を検査すべき対象物は光を反射し、寸法の正確
さを検査すべき対象物は光ビームの１部分を掩蔽する。

感光素子配列体に向う尤の大部分を集めるレンズを使用
することにより光の損失が最小となり、より安価な強度
０）低い光源の使用が可能となる。これらのレンスは感
光素子の配ケリ体の上に光を集束させ、これら感光素子
は前記の表面の特性および寸法的特性を表わず出力信号
をイ乍る。

本発明の推奨される実施例をここに公開したが、別の要
求に対して本発明を適合させる変形が可能−Ｃある。例
えば、レーサー光源を用いることを公開したが、位相秩
序ある光の使用が必要でなく熱の発生が許容される場合
であれば、白熱型光源の使用もｏＪ能である。同様に鏡
およびプリズムを使用しての光ビームの方向変換のやり
方も場合に応して変えられよう。もし、おさまりの良さ
が重要でなく、実質的に直線の光路が収まりうるならは
、鏡やグリスムは全窓用いなくてよい。

検出器として感光素子の配列体を用いることを公開した
が、テレビカメラのような電子ビーム走査の検出装置を
用いることも明らかに可能である。

前述のように、口径が大で焦点深度の浅い（ｆｌａｔ　
ｆｉｅｌｄ　）リレーレ／スを用いることによ２り集光
の効率を高め光の正確な集束を実現できる。

この特徴はある種の応用分野では不必要で、別なもつと
安１’１ｆｆｉ　ｆ、ｉレンズ系がその代りに用いられ
うる。

本発明は円筒形ペレットの検査に限定されるものです＜
、異った形をもつ対象物の検査や異った特性の検査に拡
張して応用されうる。゛すなわち、対象物に投射され、
反射あるいは掩蔽された九Ｉニームの特質を測定する装
置をここに公開したが、本発明は光を透過する対象物の
検査にも類似の方法で適用されうる。例えば、光を遮断
するのではなく、透明な、あるいは半透明の材料によっ
て尤ビームの強度を減殺させ、内容量の計測（ｃａｐａ
ｃｉｔｙ膚ｓｕｒｅｍｅｎｔ　）が行われうる。このよ
うな場合、その材料を通して伝達される光の空間的強度
外缶が標準の材料を通して伝達される光のそれと比較さ
れることになる。

本発明の推奨される実施例を以上において公開したか、
本発明の数多の修正、変形、同等のちのによる入替かり
能であり、ここに公開された特徴のいくつかを用い、他
のそのような特徴を用いないこともてきる。このような
変更のすへてはこの分野の知識を有する人にとっては当
り前のことであり、本発明に包含されるものである。装
するに本発明はその理念と別項の特許請求の範囲によっ
てのみ限定され、るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は対象物を照らし表面の欠陥を検出するために用
いる本発明の１部分の模式的見取図、第２図は第１の照
明装置で得られる光ビームの断面−ヒの強度分布の模式
図、 第°３図は第２図の光ビームの発散させられた後におけ
る断面上の強度分布の模式図、 第４図は第３図の光ビームの集束された後における断面
りの強度分布の模式図、 第５図は第４図の光ビーム断面における光強度を距離に
対してプロットしたもの、 第６図は平滑で輝くような円筒面で鏡面反射されたｙｔ
線を模式的に断面図上に示したもの、第７図は平滑で鈍
い円筒面で乱反射された光線を模式的に断面図ヒに示し
たもの、 第８図は円筒面りの大いに誇張されたビットから反射さ
れた光線を模式的に断面図上に示したち０）、 第９図は相異る２つの而で反射されレンズ系て集束され
る光線を模式的に断面図上に示したもの、第１０図は対
象物を照らし、断面のイメージ寸法を測定するために用
いる本発明の１部分の模式第１１図は第２の照明領域に
おいて円筒形のペレットが２つのローラーに支持されて
いるところの断面の模式図、 第１２図は１つの円筒形ペレットか他の２つのそのよう
なペレットの端に接しているところの立面図である。 第１図−第１の照明領域関係 ３；第１の照明装置（マルチモートのレーザー）６：第
１の光ビーム ９：第１の光ビーム伝播方向 １２：反射装置（鏡） １５：反射装置（プリズム） １８：第１の発散装置（レンズ） ２１：第１の発散口 ２４：光ビーム６が鏡３１に当る所 ２７：光ビーム６がレンズ３３に当る所２９：尤ビーム
６がレンズ３６に当る所３１：鏡 ；３３：第１の規準袋＠（レンズ） ３６：集束装置（レンズ） ３９：集束面 ４８：第１の照明領域 ５１：ヘレノトの連続体 ５３　、５４　、５５　、５７　：ベレット５６　＋　
５９　：支持ローラー ６２：ベレノト進行方向 ６５：第１の検出用し／ス系 ６８：第１の検出装置（第１の感光素子）第１０図、第
１１図−第２の照明領域関係１３０：第２の照明装置（
マルチモードのレーサー） １３１：第２の光ビーム １３２：第２の光ビーム伝播方向 １３３：反射装置（鏡） １３６：反射装置（鏡） １３９：第２の発散装置（レンズ） １４１：第２の発散口 １５０：第２の規準装置（レンズ） １５３：鏡 １５６：第２の照明領域 １５９：通過した光ビーム（上側の） １６２：通過した尤ビーム（下側の） １６５：鏡 １６８：第２の検出用レンズ系 １７１：ローラー５６．５７のスリノート１７４：第２
の検出装置（第２の感光素子）１７７：光ビームの掩蔽
された部分（その高さ）１８０：掩蔽により光が当らぬ
部分（感光素そ上） １８３：ローラー表面 １８６：ローラーシャフト（コア）７而（スｌＪノド部
） １８９：支持点 １９２：支持点 ２０４：マーカー ２０７：マーカーによる基準点 ２０　ｓ　：光ビームの上端 ２０９：光ビームの下端 ２１３：通過した光ビーム１６２の下端２１４：通過し
た尤ビーム１５９の下端２１８：２１３，２１４の距離 ２２１：ベレノト上漏 ２２１Ａ：ペレット下端 ２２２：ベレノト回転方向 ２４０：光ビームの方向（第１１図のみ）特許出願人 七坏うル　エレクトリック　コンパ二一ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　視野の中にある対象物を光学的に検査する装置であ
   って、 上記視野の中の第１の領域（４８）を照らすための第１
   の照明装置（３）、 上記視野の中の第２の領域（１５６）を照らすための第
   ２の照明装置（１３０）、 上記の第１の領域の予めきめられた別々に細分された領
   域の各々に対応して、その第１の細分領域にある対象物
   の部分において反射される尤の量を表現するような、第
   １の複数の出力信号を出すことのできる第１の検出装置
   （６８）、ならびに、 上記の第２の領域の予めきめられた別々に細分された領
   域の各々に対応して、その第２の細分領域にある対象物
   の部分によって掩蔽された光を表現するような、第２の
   複数の出力信号を出すことのできる第２の検出装置（１
   ７４）、をもって構成される検査装置。 ２　前記の第１および第２の検出装置（６８，１７４）
   の各々が直線に配列された感光素子で成る、特許請求の
   範囲第１項に記載の装置。 ：３　前記の第１の照明装置（３）と前記の視野との間
   ｊこ介在し、前記の第１の領域（４８）が、引伸ばされ
   て大きな長さ／巾の比をもつ実質的に線状のらのとｆＳ
   るように、前記の視野に当てられる光を形成する第１の
   光学的サプンステム、ならびに、 前記の第２の照明装置（１３０）と前記の視野との間に
   介在し、前記の第２の領域（１５６）が、引伸はされて
   大きな高さ／巾の比をもつものとなるように、前記の視
   野に当てられる光を形成する第２の光学的サブシステム
   、を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ４　前記の第１および第２の照明装置（３，１３０）の
   各々が少くとも１つの位相秩序ある光を発する光源であ
   るような特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ５．　前記の第１の照明装置が互に離れて設置された１
   対の位相秩序ある光を発する光６ｊＡ（３，２２７）で
   成り、前記の第１の光学的サブ／ステムが、その互に離
   れて設置された１対の光源と前記の視野との間にあって
   そこを通り前記の視野に当てられる１対の光ビームを前
   記の第１の領域（４８）全体において一致するように形
   成する光学的レンズの配列で成る特許請求の範囲第４項
   に記載の装置。 ６、前記の第１および第２の光ヒーム（６，１３１）の
   方向を変換し、これら光ビームの各々の経路を１つの空
   間の中に畳み込み、前記の照明装置（３，１３０）の各
   々と前記の対象物との距離を対応する光ビームの経路よ
   り短かくするような反射装置（１２など、１３３なと）
   をさらに包含する特許請求の範囲第２項に記載の装置。 ７、　対応する光ビームを受けるように前記の検出装置
   （６８，１７４）の前面に位置し、比較的広い範囲の光
   を集めこれをその検出装置の感光素子に向ける。ような
   口径が犬で焦点深度の浅いリレーレンズ（６５，１６８
   ）をさらに包含する特許請求の範囲第２項に記載の装置
   。 ８　前記の第２の照明領域（１５６）に位置し、そこか
   ら前記の第２の光ヒーム（１３１）の掩蔽された部分の
   境界までの距離が測定されるような１つの捲準位置とな
   る基準マーカー装置（２０４）をさらに包含する特許請
   求の範囲第１項に記載の装置０