JP6876207B1 - Inspection equipment - Google Patents

Inspection equipment Download PDF

Info

Publication number
JP6876207B1
JP6876207B1 JP2021047681A JP2021047681A JP6876207B1 JP 6876207 B1 JP6876207 B1 JP 6876207B1 JP 2021047681 A JP2021047681 A JP 2021047681A JP 2021047681 A JP2021047681 A JP 2021047681A JP 6876207 B1 JP6876207 B1 JP 6876207B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fiber optic
light
optic plate
core
incident
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021047681A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022146623A (en
Inventor
尚洋 浅香
尚洋 浅香
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LEF Technology Inc
Original Assignee
LEF Technology Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LEF Technology Inc filed Critical LEF Technology Inc
Priority to JP2021047681A priority Critical patent/JP6876207B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6876207B1 publication Critical patent/JP6876207B1/en
Publication of JP2022146623A publication Critical patent/JP2022146623A/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

【課題】 面の微小な凹凸を正確に検出できる三次元解析に適した検査装置を提供する。【解決手段】 異なる波長の光を出射する光源10と、光源10からの出射光がコアに入射してコア内を進む複数の光ファイバを有する第1のファイバオプティックプレート20と、第1のファイバオプティックプレート20のコアからの出射光が入射面の法線に対して所定の角度で入射し、光の波長により異なる角度で光を出射する光学部材40と、複数の光ファイバを有するファイバオプティックプレートであって、光学部材40からの出射光が入射して、内部を第1の方向D1である該光ファイバの光軸と交わる方向に進み、被検査面Sから第1の方向D1とは異なる第2の方向D2に反射された反射光が該光ファイバのコアに入射してコア内を進む第2のファイバオプティックプレート22と、第2のファイバオプティックプレート22のコアからの出射光のうち、所定の波長の光のみがコアに入射してコア内を進む複数の光ファイバを有する第3のファイバオプティックプレート24と、第3のファイバオプティックプレート24のコアからの出射光が入射するイメージセンサ50と、を備え、第3のファイバオプティックプレート24の最大受光角が第2のファイバオプティックプレート22の最大受光角より小さい検査装置22を提供する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection device suitable for three-dimensional analysis capable of accurately detecting minute irregularities on a surface. SOLUTION: A first fiber optic plate 20 having a light source 10 that emits light having different wavelengths, a plurality of optical fibers in which light emitted from the light source 10 is incident on the core and travels in the core, and a first fiber. A fiber optic plate having an optical member 40 in which light emitted from the core of the optic plate 20 is incident on the normal line of the incident surface at a predetermined angle and emits light at different angles depending on the wavelength of the light, and a plurality of optical fibers. Therefore, the light emitted from the optical member 40 is incident and travels inside in the direction intersecting the optical axis of the optical fiber in the first direction D1, which is different from the first direction D1 from the surface S to be inspected. Of the second fiber optic plate 22 in which the reflected light reflected in the second direction D2 is incident on the core of the optical fiber and travels in the core, and the light emitted from the core of the second fiber optic plate 22. A third fiber optic plate 24 having a plurality of optical fibers in which only light of a predetermined wavelength is incident on the core and travels in the core, and an image sensor 50 in which light emitted from the core of the third fiber optic plate 24 is incident. Provided is an inspection device 22 in which the maximum light receiving angle of the third fiber optic plate 24 is smaller than the maximum light receiving angle of the second fiber optic plate 22. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、面の微小な凹凸を検出できる検査装置に関する。 The present invention relates to an inspection device capable of detecting minute irregularities on a surface.

面の微小な凹凸を検出できる検査装置が知られている。そのような検査装置の中には、ホログラフィック回折光学素子を用いて、光の色により異なる照射角度で光を被検査面に照射し、反射光を検出して色の変化により、照射面の凹凸を検査する表面検査装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 An inspection device capable of detecting minute irregularities on a surface is known. In such an inspection device, a holographic diffraction optical element is used to irradiate the surface to be inspected with light at an irradiation angle different depending on the color of the light, detect the reflected light, and change the color of the irradiated surface. A surface inspection device for inspecting unevenness has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開2018−91770号JP-A-2018-91770

しかしながら、特許文献1に記載の表面検査装置では、白色光源からの出射光が、ホログラフィック回折光学素子の入射面にその法線方向からそのまま入射するだけなので、ホログラフィック回折光学素子からの出射光について、光の色ごとに十分に出射角度を異ならせることができない虞がある。このため、面の微小な凹凸を正確に検出できない虞がある。また、カメラに内蔵されたレンズに入射する光を検出するので、撮影画像は、赤色、緑色及び青色が連続的に変化する縞模様のグラデーションとなる。つまり、平らな表面であっても、場所が異なれば異なる色の反射光になる。このため、色の変化による凹凸の検出のため膨大な解析時間を要するので、三次元解析には適さない。 However, in the surface inspection apparatus described in Patent Document 1, since the light emitted from the white light source is only incident on the incident surface of the holographic grating optical element as it is from the normal direction, the emitted light from the holographic grating optical element is emitted. There is a possibility that the emission angle cannot be sufficiently different for each color of light. Therefore, there is a risk that minute irregularities on the surface cannot be detected accurately. Further, since the light incident on the lens built in the camera is detected, the captured image has a striped gradation in which red, green, and blue continuously change. In other words, even if the surface is flat, the reflected light will have different colors in different places. Therefore, it is not suitable for three-dimensional analysis because it takes a huge amount of analysis time to detect unevenness due to color change.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、面の微小な凹凸を正確に検出できる三次元解析に適した検査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an inspection device suitable for three-dimensional analysis capable of accurately detecting minute irregularities on a surface.

本発明の1つの態様は、
異なる波長の光を出射する光源と、
前記光源からの出射光がコアに入射してコア内を進む複数の光ファイバを有する第1のファイバオプティックプレートと、
前記第1のファイバオプティックプレートのコアからの出射光が入射面の法線に対して所定の角度で入射し、光の波長により異なる角度で光を出射する光学部材と、
複数の光ファイバを有するファイバオプティックプレートであって、前記光学部材からの出射光が入射して、内部を第1の方向である該光ファイバの光軸と交わる方向に進み、被検査面から前記第1の方向とは異なる第2の方向に反射された反射光が該光ファイバのコアに入射してコア内を進む第2のファイバオプティックプレートと、
前記第2のファイバオプティックプレートのコアからの出射光のうち、所定の色の光のみがコアに入射してコア内を進む複数の光ファイバを有する第3のファイバオプティックプレートと、
前記第3のファイバオプティックプレートのコアからの出射光が入射するイメージセンサと、
を備え、
前記第3のファイバオプティックプレートの最大受光角が前記第2のファイバオプティックプレートの最大受光角より小さい検査装置である。
One aspect of the present invention is
A light source that emits light of different wavelengths,
A first fiber optic plate having a plurality of optical fibers in which light emitted from the light source enters the core and travels through the core.
An optical member in which light emitted from the core of the first fiber optic plate is incident on the normal of the incident surface at a predetermined angle and emits light at a different angle depending on the wavelength of the light.
A fiber optic plate having a plurality of optical fibers, in which light emitted from the optical member is incident and travels inside in a direction intersecting the optical axis of the optical fiber, which is the first direction, and is described from the surface to be inspected. A second fiber optic plate in which reflected light reflected in a second direction different from the first direction is incident on the core of the optical fiber and travels in the core.
Of the light emitted from the core of the second fiber optic plate, a third fiber optic plate having a plurality of optical fibers in which only light of a predetermined color enters the core and travels through the core.
An image sensor in which light emitted from the core of the third fiber optic plate is incident, and an image sensor
With
This is an inspection device in which the maximum light receiving angle of the third fiber optic plate is smaller than the maximum light receiving angle of the second fiber optic plate.

本発明のその他の態様は、
異なる波長の光を出射する光源と、
前記光源からの出射光がコアに入射してコア内を進む複数の光ファイバを有する第4のファイバオプティックプレートと、
前記第4のファイバオプティックプレートのコアからの出射光が入射面の法線に対して所定の角度で入射し、光の波長により異なる角度で光を出射する光学部材と、
前記光学部材からの出射光がコアに入射してコア内を進み、コアからの出射光が試料の第1の被検査面に入射する複数の光ファイバを有する第5のファイバオプティックプレートと、
前記第1の被検査面に入射した光が前記試料内を進んで、前記試料の第2の被検査面から出射した光がコアに入射してコア内を進む複数の光ファイバを有する第6のファイバオプティックプレートと、
前記第6のファイバオプティックプレートのコアからの出射光のうち、所定の波長の光のみがコアに入射してコア内を進む複数の光ファイバを有する第7のファイバオプティックプレートと、
前記第7のファイバオプティックプレートのコアからの出射光が入射するイメージセンサと、
を備え、
前記第7のファイバオプティックプレートの最大受光角が前記第6のファイバオプティックプレートの最大受光角より小さい検査装置である。
Another aspect of the present invention is
A light source that emits light of different wavelengths,
A fourth fiber optic plate having a plurality of optical fibers in which light emitted from the light source enters the core and travels through the core.
An optical member in which light emitted from the core of the fourth fiber optic plate is incident on the normal of the incident surface at a predetermined angle and emits light at a different angle depending on the wavelength of the light.
A fifth fiber optic plate having a plurality of optical fibers in which the light emitted from the optical member is incident on the core and travels through the core, and the light emitted from the core is incident on the first surface to be inspected of the sample.
A sixth having a plurality of optical fibers in which light incident on the first surface to be inspected travels in the sample, and light emitted from the second surface to be inspected of the sample enters the core and travels in the core. Fiber optic plate and
Of the light emitted from the core of the sixth fiber optic plate, a seventh fiber optic plate having a plurality of optical fibers in which only light having a predetermined wavelength is incident on the core and travels in the core.
An image sensor in which light emitted from the core of the seventh fiber optic plate is incident, and an image sensor.
With
This is an inspection device in which the maximum light receiving angle of the seventh fiber optic plate is smaller than the maximum light receiving angle of the sixth fiber optic plate.

以上のように、上記の態様では、面の微小な凹凸を正確に検出できる三次元解析に適した検査装置を提供することができる。 As described above, in the above aspect, it is possible to provide an inspection device suitable for three-dimensional analysis that can accurately detect minute irregularities on a surface.

本発明の第1の実施形態に係る検査装置の概要を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline of the inspection apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 試料の被検査面の凹凸を検出する方法の概要を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the outline of the method of detecting the unevenness of the surface to be inspected of a sample. 本発明の第2の実施形態に係る検査装置の概要を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline of the inspection apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る検査装置の概要を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline of the inspection apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る検査装置の概要を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline of the inspection apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. パルスレーザの照射による薄膜の改質工程に検査装置2を適用した場合を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the case where the inspection apparatus 2 is applied to the process of reforming a thin film by irradiation of a pulse laser.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための実施形態を説明する。各図面中、同一の機能を有する対応する部材には、同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示す場合があるが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。後述の実施形態では前述の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態ごとには逐次言及しないものとする。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, corresponding members having the same function are designated by the same reference numerals. Although the embodiments may be shown separately for convenience in consideration of the explanation of the main points or the ease of understanding, partial replacement or combination of the configurations shown in the different embodiments is possible. In the embodiment described later, the description of the matters common to the above-described embodiment will be omitted, and only the differences will be described. In particular, similar actions and effects with the same configuration will not be mentioned sequentially for each embodiment.

(第1の実施形態に係る検査装置)
はじめに、図1を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係る検査装置の説明を行う。図1は、本発明の第1の実施形態に係る検査装置の概要を示す模式図である。
本実施形態に係る検査装置2は、現場に持ち運び可能な小型な装置であって、面の微少な凹凸を検出可能な検査装置である。図1では、試料100の被検査面Sに検査装置2を接触させて、面に存在する微少な凹凸を検出するところを示す。この第1の実施形態、並びに後述する第2の実施形態及びその変形例1、2に係る検査装置2は、被検査面Sの反射光を用いて凹凸を検出するようになっている。
(Inspection device according to the first embodiment)
First, the inspection device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view showing an outline of an inspection device according to a first embodiment of the present invention.
The inspection device 2 according to the present embodiment is a small device that can be carried to the site and can detect minute irregularities on the surface. FIG. 1 shows a place where the inspection device 2 is brought into contact with the surface S to be inspected of the sample 100 to detect minute irregularities existing on the surface. The inspection device 2 according to the first embodiment, the second embodiment described later, and the modified examples 1 and 2 thereof is adapted to detect unevenness by using the reflected light of the surface S to be inspected.

検査装置2は、光の進行順に、光源10と、光源10に接続された第1のファイバオプティックプレート20と、第1のファイバオプティックプレート20に接続された光学部材40と、光学部材40に接続された第2のファイバオプティックプレート22と、第2のファイバオプティックプレート22に接続された第3のファイバオプティックプレート24と、第3のファイバオプティックプレート24に接続されたイメージセンサ50とを備える。 The inspection device 2 is connected to the light source 10, the first fiber optic plate 20 connected to the light source 10, the optical member 40 connected to the first fiber optic plate 20, and the optical member 40 in the order of light traveling. The second fiber optic plate 22 is provided, the third fiber optic plate 24 connected to the second fiber optic plate 22, and the image sensor 50 connected to the third fiber optic plate 24 are provided.

<光源>
光源10は、イメージセンサ50で検出可能な任意の波長の光を出射する光源を採用することができる。光源10からの出射光として、紫外線、可視光、近赤外線、赤外線を例示することができる。
<Light source>
As the light source 10, a light source that emits light having an arbitrary wavelength that can be detected by the image sensor 50 can be adopted. Examples of the light emitted from the light source 10 include ultraviolet rays, visible light, near infrared rays, and infrared rays.

本実施形態では、光源10として、青色、緑色、赤色の三原色の光を発するLEDチップを備えた白色光源を用いている。ただし、これに限られるものではなく、青色、緑色、赤色のうちの2つの色のLEDチップを有する光源や、青色の光を発するLEDチップと青色光が入射すると黄色光を発する蛍光体を組み合わせた白色光源や、任意の数のLEDチップと蛍光体とを組み合わせた光源を用いることもできる。また、可視光だけでなく、紫外線、近赤外線、中赤外線、遠赤外線等を出射する光源を用いることもできる。特に、後述するように、光学部材40としてフォトニック結晶素子が用いる場合には、狭い波長帯域の中で光の進む角度を大きく変えることができるので、単色のLEDチップ(例えば、近赤外線LED)のみを用いることもできる。出射光の指向性を高めるため、LEDチップの出射側に反射面を有する光源が好ましい。また、レーザーダイオード(LD)を用いることも可能であり、その場合には、高い指向性を有する出射光が得られる。更に、光源は面光源には限られず、点光源とレンズまたはファイバオプティックプレートの組み合わせを用いることもできる。 In the present embodiment, as the light source 10, a white light source including an LED chip that emits light of the three primary colors of blue, green, and red is used. However, the present invention is not limited to this, and a light source having LED chips of two colors of blue, green, and red, or a combination of an LED chip that emits blue light and a phosphor that emits yellow light when blue light is incident. It is also possible to use a white light source or a light source in which an arbitrary number of LED chips and a phosphor are combined. Further, it is also possible to use a light source that emits not only visible light but also ultraviolet rays, near infrared rays, mid infrared rays, far infrared rays and the like. In particular, as will be described later, when a photonic crystal element is used as the optical member 40, the angle at which light travels can be significantly changed in a narrow wavelength band, so that a single-color LED chip (for example, a near-infrared LED) can be used. Only can be used. In order to improve the directivity of the emitted light, a light source having a reflecting surface on the emitting side of the LED chip is preferable. It is also possible to use a laser diode (LD), in which case an emitted light with high directivity can be obtained. Further, the light source is not limited to a surface light source, and a combination of a point light source and a lens or a fiber optic plate can also be used.

<第1のファイバオプティックプレート>
ファイバオプティックプレートは、コアガラスの周囲をクラッドガラスで覆った複数の光ファイバの束と、各光ファイバの間を埋める吸収ガラスから構成される光学部材である。各光ファイバは同じ方向に延びている。光ファイバの最大受光角以内の光は、コア(ガラス)とクラッド(ガラス)の境界で全反射を起こすため、高い伝達効率でコア内を光が伝送される。最大受光角を越える光はコアに入らないが、吸収ガラスで吸収されるため、他の光ファイバに影響を及ぼす虞はない。
<First fiber optic plate>
A fiber optic plate is an optical member composed of a bundle of a plurality of optical fibers in which a core glass is covered with clad glass and an absorbent glass that fills the space between the optical fibers. Each optical fiber extends in the same direction. Light within the maximum light receiving angle of the optical fiber causes total internal reflection at the boundary between the core (glass) and the cladding (glass), so that the light is transmitted through the core with high transmission efficiency. Light that exceeds the maximum light receiving angle does not enter the core, but is absorbed by the absorbent glass, so there is no risk of affecting other optical fibers.

第1のファイバオプティックプレート20は、その入射面が光源10の出射面と接している。光源10の光軸の方向と第1のファイバオプティックプレート20を構成する各光ファイバの光軸の方向とは略一致している。本実施形態に係る第1のファイバオプティックプレート20は、光源10から出射された全ての波長の光がコアに入るように、大きな最大受光角を有するのが好ましい。本実施形態では、最大受光角が180度(全角)(開口数NA=1.0)のものを用いられている。コアに入った光は、コア内を進むことにより、光の指向性が高まる。
第1のファイバオプティックプレート20は、その出射面が光学部材40の入射面と接している。特筆すべきは、第1のファイバオプティックプレート20を構成する各光ファイバの光軸が、光学部材40の入射面の法線に対して、所定の角度を有している。つまり、第1のファイバオプティックプレート20を構成する各光ファイバからの出射光が、光学部材40の入射面に対して斜めに入射するようになっている。
The incident surface of the first fiber optic plate 20 is in contact with the exit surface of the light source 10. The direction of the optical axis of the light source 10 and the direction of the optical axis of each optical fiber constituting the first fiber optic plate 20 are substantially the same. The first fiber optic plate 20 according to the present embodiment preferably has a large maximum light receiving angle so that light of all wavelengths emitted from the light source 10 enters the core. In this embodiment, a maximum light receiving angle of 180 degrees (full angle) (numerical aperture NA = 1.0) is used. The light that enters the core travels through the core, increasing the directivity of the light.
The exit surface of the first fiber optic plate 20 is in contact with the entrance surface of the optical member 40. It should be noted that the optical axis of each optical fiber constituting the first fiber optic plate 20 has a predetermined angle with respect to the normal of the incident surface of the optical member 40. That is, the light emitted from each optical fiber constituting the first fiber optic plate 20 is obliquely incident on the incident surface of the optical member 40.

<光学部材>
本実施形態では、光学部材40として、フォトニック結晶素子が用いられている。フォトニック結晶の表面に斜めに光が入射するとき、結晶の中を伝わる光の向きが光の波長や入射角に応じて極めて敏感に変化するため、光の分解能力がガラスの100倍から1000倍近く大きくできるものである。このことをスーパープリズム効果とも称する。
上記のように、第1のファイバオプティックプレート20からの出射光が斜めにフォトニック結晶素子である光学部材40に入射するので、スーパープリズム効果により、光の色(波長)ごとに異なる角度で、光学部材40の出射面から出射させることができる。本実施形態では、青色光(B)、緑色光(G)及び赤色光(R)を、それぞれ異なる角度で、光学部材40の出射面から出射する。角度としては、青色光と赤色光との角度の差が最も大きく、緑色光がその中間の角度となる。なお、同じ色(波長)の光はほぼ平行に出射される。ここでは、青色光、緑色光及び赤色光を用いて説明しているが、フォトニック結晶素子では光の波長が10nm違うだけで、屈折角が約60度変化するので、狭い波長帯域の光を用いることもできる。
<Optical member>
In this embodiment, a photonic crystal element is used as the optical member 40. When light is obliquely incident on the surface of a photonic crystal, the direction of the light transmitted through the crystal changes extremely sensitively depending on the wavelength and angle of incidence of the light, so the ability to decompose light is 100 to 1000 times that of glass. It can be nearly doubled. This is also called the super prism effect.
As described above, since the light emitted from the first fiber optic plate 20 is obliquely incident on the optical member 40 which is a photonic crystal element, the super prism effect causes the light to have a different angle for each color (wavelength). It can be emitted from the exit surface of the optical member 40. In the present embodiment, blue light (B), green light (G), and red light (R) are emitted from the exit surface of the optical member 40 at different angles. As for the angle, the difference between the angles of blue light and red light is the largest, and green light is an intermediate angle. Light of the same color (wavelength) is emitted almost in parallel. Here, blue light, green light, and red light are used for explanation, but in the photonic crystal element, the refraction angle changes by about 60 degrees only by changing the wavelength of light by 10 nm, so that light in a narrow wavelength band can be used. It can also be used.

本実施形態では、光学部材40として、フォトニック結晶素子を用いたが、これに限られるものではない。例えば、光学部材40として、ホログラフィック回折光学素子を用いることもできる。ホログラフィック回折光学素子を用いても、上記と同様に、青色光、緑色光及び赤色光を、それぞれ異なる角度で光学部材40の出射面から出射することができる。 In the present embodiment, the photonic crystal element is used as the optical member 40, but the present invention is not limited to this. For example, a holographic diffraction optical element can be used as the optical member 40. Even if the holographic diffractive optical element is used, blue light, green light, and red light can be emitted from the exit surface of the optical member 40 at different angles in the same manner as described above.

<第2のファイバオプティックプレート>
光学部材40の出射面は、第2のファイバオプティックプレート22の入射面22Aに接している。ただし、第2のファイバオプティックプレート22の入射面22Aは、第2のファイバオプティックプレート22のコアの入射面とは接していない。第2のファイバオプティックプレート22は、更に、試料100の被検査面Sと接する出入射面22B、及び第3のファイバオプティックプレート24の入射面と接する出射面22Cを有する。これにより、略三角形の側面形状を有する。被検査面Sと接する出入射面22Bは、第2のファイバオプティックプレート22のコアの入射面と接している。また、第2のファイバオプティックプレート22のコアの出射面は、第3のファイバオプティックプレート24のコアの入射面と接している。
<Second fiber optic plate>
The exit surface of the optical member 40 is in contact with the entrance surface 22A of the second fiber optic plate 22. However, the entrance surface 22A of the second fiber optic plate 22 is not in contact with the entrance surface of the core of the second fiber optic plate 22. The second fiber optic plate 22 further has an entrance surface 22B in contact with the surface S to be inspected of the sample 100 and an exit surface 22C in contact with the entrance surface of the third fiber optic plate 24. As a result, it has a substantially triangular side shape. The entrance / exit surface 22B in contact with the surface to be inspected S is in contact with the entrance surface of the core of the second fiber optic plate 22. Further, the exit surface of the core of the second fiber optic plate 22 is in contact with the incident surface of the core of the third fiber optic plate 24.

光学部材40からの出射光は、第2のファイバオプティックプレート22の内部を光ファイバの光軸と交わる方向である図面で右上から左下の方向に進む。この方向を、第1の方向と称する(矢印D1参照)。光学部材40からの出射光は、光の色によって異なる角度に進むが、概ね矢印D1で示す第1の方向に進む。
第2のファイバオプティックプレート22の吸収ガラスの吸収剤の添加量を適切に調整することにより、ファイバオプティックプレートの機能を果たすとともに、光が第2のファイバオプティックプレート22内を第1の方向D1に進むようにすることができる。
The light emitted from the optical member 40 travels from the upper right to the lower left in the drawing which is the direction in which the inside of the second fiber optic plate 22 intersects the optical axis of the optical fiber. This direction is referred to as the first direction (see arrow D1). The light emitted from the optical member 40 travels at different angles depending on the color of the light, but generally travels in the first direction indicated by the arrow D1.
By appropriately adjusting the amount of the absorbent added to the absorbent glass of the second fiber optic plate 22, the function of the fiber optic plate is fulfilled, and the light enters the second fiber optic plate 22 in the first direction D1. You can move forward.

光学部材40からの出射光は、第2のファイバオプティックプレート22内を第1の方向D1に進んで、試料100の被検査面Sに接した出入射面22Bから被検査面Sに斜めに入射する。試料100の被検査面Sとしては、壁面のような平面を例示できる。被検査面Sに入射した光は、被検査面Sにより斜めに反射され、出入射面22Bから第2のファイバオプティックプレート22のコアに入射する。本実施形態に係る第2のファイバオプティックプレート22は、被検査面Sから出射された、進む角度が異なる青色光(B)、緑色光(G)及び赤色光(R)が全てコアに入るように、大きな最大受光角を有することが好ましい。本実施形態では、第2のファイバオプティックプレート22の最大受光角が180度(全角)になっている。第3のファイバオプティックプレート24のコアに入射した光は、コア内を進んで、光の指向性が高まる。 The emitted light from the optical member 40 travels in the second fiber optic plate 22 in the first direction D1 and is obliquely incident on the surface S to be inspected from the incident surface 22B in contact with the surface S to be inspected of the sample 100. To do. As the surface S to be inspected of the sample 100, a flat surface such as a wall surface can be exemplified. The light incident on the surface to be inspected S is obliquely reflected by the surface to be inspected S and is incident on the core of the second fiber optic plate 22 from the incident surface 22B. In the second fiber optic plate 22 according to the present embodiment, the blue light (B), the green light (G), and the red light (R) emitted from the surface S to be inspected and having different advancing angles all enter the core. It is preferable to have a large maximum light receiving angle. In the present embodiment, the maximum light receiving angle of the second fiber optic plate 22 is 180 degrees (full-width). The light incident on the core of the third fiber optic plate 24 travels in the core, and the directivity of the light is enhanced.

光学部材40からの出射光が、試料100の被検査面Sに当たらずに、直接、イメージセンサ50に入らないようにするため、入射面22A、出入射面22B及び出射面22Cの大きさ、配置角度、コアの角度は、適切に調整されている。また、光が外部に漏れないように、第2のファイバオプティックプレート22の他の部材が接していない外面は、被部材60でシールされている。 In order to prevent the emitted light from the optical member 40 from directly entering the image sensor 50 without hitting the surface S to be inspected of the sample 100, the sizes of the incident surface 22A, the incident surface 22B, and the exit surface 22C. The placement angle and core angle are adjusted appropriately. Further, the outer surface of the second fiber optic plate 22 that is not in contact with other members is sealed with a member 60 so that light does not leak to the outside.

<第3のファイバオプティックプレート>
第2のファイバオプティックプレート22のコア内を進んだ光は、第2のファイバオプティックプレート22の出射面に接した第3のファイバオプティックプレート24の入射面に達する。
ここで、第3のファイバオプティックプレート24は、第2のファイバオプティックプレート22に比べて小さな最大受光角を有する。例えば、第3のファイバオプティックプレート24の最大受光角として、約51度(開口値NA=0.43)を例示できる。
<Third fiber optic plate>
Light traveling through the core of the second fiber optic plate 22 reaches the entrance surface of the third fiber optic plate 24 in contact with the exit surface of the second fiber optic plate 22.
Here, the third fiber optic plate 24 has a smaller maximum light receiving angle than the second fiber optic plate 22. For example, as the maximum light receiving angle of the third fiber optic plate 24, about 51 degrees (opening value NA = 0.43) can be exemplified.

被検査面Sの凹凸のない平面から反射された光において、進む角度が異なる3色の光のうち、中央の緑色光(G)は、コアの最大受光角度以内なのでコアに入射する。しかし、その両側の青色光(B)及び赤色光(R)は、コアの最大受光角度を越えているので、コアには入射せず、基本的に吸収ガラスで吸収される。第2のファイバオプティックプレート22のコアを進む間に各色の光の指向性は高くなっているので、確実に所定の色の光(ここでは、緑色光(G))のみを、選択的に第3のファイバオプティックプレート24に取り込むことができる。 Of the three colors of light reflected from the flat surface of the surface S to be inspected, the green light (G) in the center is within the maximum light receiving angle of the core, so that it is incident on the core. However, since the blue light (B) and the red light (R) on both sides thereof exceed the maximum light receiving angle of the core, they do not enter the core and are basically absorbed by the absorbing glass. Since the directivity of the light of each color is increased while advancing through the core of the second fiber optic plate 22, only the light of a predetermined color (here, green light (G)) is selectively selected. It can be incorporated into the fiber optic plate 24 of 3.

なお、被検査面Sの凹凸がある場合には、反射光の進む角度が異なるので、緑色光(G)がコアには入射せず、逆に青色光(B)や赤色光(R)がコアに入射する場合もあり得るし、いずれの色の光もコアに入射しない場合もあり得る。これを利用して、被検査面Sの凹凸を検出できる。このことは、追って詳細に述べる。
なお、第3のファイバオプティックプレート24の最大受光角は、約51度に限られるものではなく、選択する光の波長の差や光学部材による光の進む角度の差に応じて、最適な最大受光角を有するファイバオプティックプレートを用いるのが好ましい。
If the surface S to be inspected has irregularities, the angle of travel of the reflected light is different, so that the green light (G) does not enter the core, and conversely, the blue light (B) and the red light (R) are emitted. It may be incident on the core, or light of any color may not be incident on the core. By utilizing this, the unevenness of the surface S to be inspected can be detected. This will be described in detail later.
The maximum light receiving angle of the third fiber optic plate 24 is not limited to about 51 degrees, and is optimally maximum light received according to the difference in the wavelength of the selected light and the difference in the traveling angle of the light due to the optical member. It is preferable to use a fiber optic plate having angles.

<イメージセンサ>
第2のファイバオプティックプレート22から所定の色の光(例えば、緑色光(G))のみが、第3のファイバオプティックプレート24の入射面に入射すると、コア内を進んで、コアからの出射光が、第3のファイバオプティックプレート24と接したイメージセンサ50の受光面に入射する。第3のファイバオプティックプレート24からイメージセンサ50に入射した光により、検査用の画像データを得ることができる。イメージセンサ50としては、CMOS、CCDをはじめとする任意の受光素子を用いることができる。
<Image sensor>
When only light of a predetermined color (for example, green light (G)) from the second fiber optic plate 22 enters the incident surface of the third fiber optic plate 24, it travels through the core and emits light from the core. Is incident on the light receiving surface of the image sensor 50 in contact with the third fiber optic plate 24. Image data for inspection can be obtained from the light incident on the image sensor 50 from the third fiber optic plate 24. As the image sensor 50, any light receiving element such as CMOS and CCD can be used.

以上のような構成の検査装置2における光の進み方をまとめて記載すると以下のようになる。
光源10からの出射光は、第1のファイバオプティックプレート20のコアに入射してコア内を進み、光学部材40の入射面に斜めに入射する。そして、光学部材40の出射面から、青色光(B)、緑色光(G)及び赤色光(R)が、光の色ごとに異なる角度で出射する。青色光(B)、緑色光(G)及び赤色光(R)は、第2のファイバオプティックプレート22内を第1の方向である光ファイバの光軸と交わる方向に進み、試料100の被検査面Sに斜めに入射する。
The following is a summary of how light travels in the inspection device 2 having the above configuration.
The light emitted from the light source 10 enters the core of the first fiber optic plate 20, travels through the core, and is obliquely incident on the incident surface of the optical member 40. Then, blue light (B), green light (G), and red light (R) are emitted from the exit surface of the optical member 40 at different angles for each color of light. The blue light (B), green light (G), and red light (R) travel in the second fiber optic plate 22 in the direction intersecting the optical axis of the optical fiber, which is the first direction, and the sample 100 is inspected. It is obliquely incident on the surface S.

被検査面Sからの反射光(青色光(B)、緑色光(G)、赤色光(R))は、第2のファイバオプティックプレート22のコアに入射してコア内を進む。そして、第3のファイバオプティックプレート24では、所定の色の光(緑色光(G))のみがコアに入射し、他の色の光は吸収ガラスに吸収される。これにより、所定の色の光(緑色光(G))のみがイメージセンサ50の受光面に入射する。 The reflected light (blue light (B), green light (G), red light (R)) from the surface S to be inspected enters the core of the second fiber optic plate 22 and travels in the core. Then, in the third fiber optic plate 24, only light of a predetermined color (green light (G)) is incident on the core, and light of other colors is absorbed by the absorbing glass. As a result, only light of a predetermined color (green light (G)) is incident on the light receiving surface of the image sensor 50.

試料100の被検査面Sが、凹凸がない平面である場合には、イメージセンサ50で得られた画像は緑色で示される。一方、第1の被検査面Sに凹凸がある場合には、光の進む角度が変わるので、イメージセンサ50に青色光(B)や赤色光(R)が入射したり、何れの光もメージセンサ50に入射しない場合が生じる。よって、凹凸を有する領域では、イメージセンサ50で得られた画像の色が凹凸のない領域の色と異なり(例えば、青色、赤色、黒色)、色によって凹凸を検出することができる。 When the surface S to be inspected of the sample 100 is a flat surface without unevenness, the image obtained by the image sensor 50 is shown in green. On the other hand, when the first surface S to be inspected has irregularities, the angle at which the light travels changes, so that blue light (B) or red light (R) is incident on the image sensor 50, or any light is an image sensor. There may be cases where it does not enter 50. Therefore, in the region having unevenness, the color of the image obtained by the image sensor 50 is different from the color of the region without unevenness (for example, blue, red, black), and the unevenness can be detected by the color.

(凹凸を検出する方法)
次に、図2を参照しながら、上記の検査装置2を用いて、試料100の略平面である被検査面Sの凹凸を検出する方法の概要を説明する。図2は、試料の被検査面の凹凸を検出する方法の概要を説明するための模式図である。(a)は、光の進み方を模式的に示す側面図であり、(b)がイメージセンサで得られた画像を示す平面図である。
(Method of detecting unevenness)
Next, with reference to FIG. 2, an outline of a method for detecting unevenness of the surface S to be inspected, which is a substantially flat surface of the sample 100, will be described using the above-mentioned inspection device 2. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an outline of a method for detecting unevenness on the surface to be inspected of a sample. (A) is a side view schematically showing how light travels, and (b) is a plan view showing an image obtained by an image sensor.

上記のように、光学部材40からの出射光は、青色光(B)、緑色光(G)及び赤色光(R)それぞれ異なる角度で、試料100の被検査面Sに斜めに入射する。被検査面Sに凹凸の無い平面Saに入射した場合には、青色光(B)、緑色光(G)及び赤色光(R)は、それぞれ異なる角度反射されるが、第2のファイバオプティックプレート22の最大受光角が180度(全角)なので、全てが第2のファイバオプティックプレート22のコアに入射してコア内に進む。第3のファイバオプティックプレート24の入射面に達すると、第3のファイバオプティックプレート24の最大受光角は約51度なので、進む角度が異なる3色の光のうち、中央の緑色光(G)のみがコアに入射し。その他の色の光は、コアに入らず吸収ガラスに吸収される。よって、イメージセンサ50の受光面には緑色光(G)のみが入射するので、図2(b)に示すように、凹凸の無い被検査面Saでは、緑色の画像が得られる。 As described above, the light emitted from the optical member 40 is obliquely incident on the surface S to be inspected of the sample 100 at different angles of blue light (B), green light (G), and red light (R). When the surface S to be inspected is incident on a flat surface Sa having no unevenness, the blue light (B), the green light (G), and the red light (R) are reflected at different angles, but the second fiber optic plate Since the maximum light receiving angle of 22 is 180 degrees (full angle), all of them enter the core of the second fiber optic plate 22 and proceed into the core. When the incident surface of the third fiber optic plate 24 is reached, the maximum light receiving angle of the third fiber optic plate 24 is about 51 degrees, so only the green light (G) in the center is among the three colors of light having different traveling angles. Is incident on the core. Light of other colors is absorbed by the absorbent glass without entering the core. Therefore, since only green light (G) is incident on the light receiving surface of the image sensor 50, as shown in FIG. 2B, a green image can be obtained on the surface to be inspected Sa having no unevenness.

図2では、試料100の被検査面Sに存在する三角形の側面断面形状を有する凹凸を示す。ここでは、斜めに隆起した面Sbに青色光(B)、緑色光(G)及び赤色光(R)が入射すると、赤色光(R)が、凹凸の無い被検査面Saから反射された緑色光の進む方向とほぼ平行な方向に反射される場合を示す。このため、被検査面Saで反射された青色光(B)、緑色光(G)及び赤色光(R)が第3のファイバオプティックプレート24の入射面に達すると、進む角度が異なる3色の光のうち、赤色光(R)は、コアの最大受光角度以内なのでコアに入射するが、その他の青色光(B)及び緑色光(G)は、コアに入らず吸収ガラスに吸収される。よって、イメージセンサ50の受光面には赤色光のみが入射するので、図2(b)に示すように、斜めに隆起した被検査面Sbでは、赤色の画像が得られる。 FIG. 2 shows irregularities having a triangular side cross-sectional shape existing on the surface S to be inspected of the sample 100. Here, when blue light (B), green light (G), and red light (R) are incident on the obliquely raised surface Sb, the red light (R) is reflected from the surface to be inspected Sa without unevenness. The case where the light is reflected in a direction almost parallel to the traveling direction is shown. Therefore, when the blue light (B), the green light (G), and the red light (R) reflected by the surface to be inspected Sa reach the incident surface of the third fiber optic plate 24, the three colors have different traveling angles. Of the light, red light (R) is incident on the core because it is within the maximum light receiving angle of the core, but other blue light (B) and green light (G) are absorbed by the absorbing glass without entering the core. Therefore, since only red light is incident on the light receiving surface of the image sensor 50, as shown in FIG. 2B, a red image can be obtained on the obliquely raised surface Sb to be inspected.

図2では、更に、斜めに隆起した面Scに青色光(B)、緑色光(G)及び赤色光(R)が入射すると、青色光(B)が、凹凸の無い被検査面Saから反射された緑色光の進む方向とほぼ平行な方向に反射される場合を示す。このため、被検査面Scで反射された青色光(B)、緑色光(G)及び赤色光(R)が第3のファイバオプティックプレート24の入射面に達すると、進む角度が異なる3色の光のうち、青色光(B)は、コアの最大受光角度以内なのでコアに入射するが、その他の緑青色(G)光及び赤色光(R)は、コアに入らず吸収ガラスに吸収される。よって、イメージセンサ50の受光面には青色光(B)のみが入射するので、図2(b)に示すように、斜めに隆起した被検査面Scでは、青色の画像が得られる。 In FIG. 2, when blue light (B), green light (G), and red light (R) are incident on the obliquely raised surface Sc, the blue light (B) is reflected from the surface to be inspected Sa having no unevenness. The case where the green light is reflected in a direction almost parallel to the traveling direction is shown. Therefore, when the blue light (B), the green light (G), and the red light (R) reflected by the surface Sc to be inspected reach the incident surface of the third fiber optic plate 24, the three colors travel at different angles. Of the light, blue light (B) is incident on the core because it is within the maximum light receiving angle of the core, but other green-blue (G) light and red light (R) are absorbed by the absorbing glass without entering the core. .. Therefore, since only blue light (B) is incident on the light receiving surface of the image sensor 50, a blue image can be obtained on the obliquely raised surface Sc to be inspected, as shown in FIG. 2B.

以上のように、図2の(b)に示すように、色の変化で容易に、平面状の被検査面Sに存在する凹凸を検出することができる。図2に示す例では、簡単のため、凹凸として斜めに傾いた平面で構成された凸部を例示したが、湾曲した面を有する凸部をはじめとするその他の任意の凸部もあり得るし、平面が凹んだ任意の形状の凹部もあり得る。青色光(B)、緑色光(G)及び赤色光(R)が、そのような凸部や凹部に入射した場合、何れの色の光の反射光も第2のファイバオプティックプレート22のコアに入射しない場合もあり得る。その場合には、イメージセンサ50で得られた画像上では黒色に示される。このような場合でも、容易に平面状の被検査面Sに存在する凹凸を検出することができる。 As described above, as shown in FIG. 2B, the unevenness existing on the flat surface to be inspected S can be easily detected by the change in color. In the example shown in FIG. 2, for the sake of simplicity, a convex portion formed of an obliquely inclined flat surface is illustrated as an unevenness, but any other convex portion including a convex portion having a curved surface may also be used. , There can be any shape of recess with a concave plane. When blue light (B), green light (G), and red light (R) are incident on such protrusions or recesses, the reflected light of any color is transferred to the core of the second fiber optic plate 22. It may not be incident. In that case, it is shown in black on the image obtained by the image sensor 50. Even in such a case, the unevenness existing on the flat surface to be inspected S can be easily detected.

なお、上記では、波長差の大きい三原色の光を用いて凹凸を検出する場合を説明しているが、これに限られるものではない。より狭い波長域内の光を用いて凹凸を検出することもできる。例えば、光の波長の差が10nmあれば、フォトニック結晶素子である光学部材40で進む角度を約60度異ならせることができる。第2のファイバオプティックプレート22の最大受光角は180度なのに対して、第3のファイバオプティックプレート24の最大受光角は約51度なので、半角で90°から約25.5°へ変化する。よって、波長差が10nmといった狭い波長帯域の光を用いても、第3のファイバオプティックプレート24で所定に波長の光のみを選別可能である。このように、狭い波長帯域の光でも、第3のファイバオプティックプレート24で光を選択的にイメージセンサ50に送ることにより、凹凸を検出することができる。広い波長域内の光も狭い波長域内の光も適用できるので、検査対象の面の吸光性質に応じて最適な波長帯域を選択できる。 In the above description, the case where the unevenness is detected by using the light of the three primary colors having a large wavelength difference is described, but the present invention is not limited to this. Unevenness can also be detected using light in a narrower wavelength range. For example, if the difference in wavelength of light is 10 nm, the angle of travel by the optical member 40, which is a photonic crystal element, can be changed by about 60 degrees. The maximum light receiving angle of the second fiber optic plate 22 is 180 degrees, whereas the maximum light receiving angle of the third fiber optic plate 24 is about 51 degrees, so the half angle changes from 90 ° to about 25.5 °. Therefore, even if light having a narrow wavelength band such as a wavelength difference of 10 nm is used, only light having a predetermined wavelength can be selected by the third fiber optic plate 24. As described above, even with light having a narrow wavelength band, unevenness can be detected by selectively sending the light to the image sensor 50 by the third fiber optic plate 24. Since light in a wide wavelength range and light in a narrow wavelength range can be applied, the optimum wavelength band can be selected according to the absorption property of the surface to be inspected.

(第2の実施形態に係る検査装置)
次に、図3を参照しながら、本発明の第2の実施形態に係る検査装置の説明を行う。図3は、本発明の第2の実施形態に係る検査装置の概要を示す模式図である。本実施形態においては、イメージセンサ50の背面側に更なる光源12が備えられている点で、上記の第1の実施形態と異なる。その他の構成については、基本的に第1の実施形態と同様である。
本実施形態のイメージセンサ50は、透光性を有する部材で形成されている。イメージセンサ50の受光面の反対側の背面に、更なる光源12の出射面が接するように取り付けられている。更なる光源12として、LEDを用いた白色光源を例示できる。
(Inspection device according to the second embodiment)
Next, the inspection device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic view showing an outline of the inspection device according to the second embodiment of the present invention. This embodiment differs from the first embodiment in that an additional light source 12 is provided on the back side of the image sensor 50. Other configurations are basically the same as those in the first embodiment.
The image sensor 50 of the present embodiment is formed of a member having translucency. The image sensor 50 is attached to the back surface of the image sensor 50 on the opposite side of the light receiving surface so that the exit surface of the light source 12 is in contact with the back surface. As a further light source 12, a white light source using an LED can be exemplified.

更なる光源12からの出射光は、第3のファイバオプティックプレート24のコアに入射してコア内に進む。第3のファイバオプティックプレート24の最大受光角は大きくないが、更なる光源12からの出射光は、光学部材40を通過していないので、全ての波長の光が第3のファイバオプティックプレート24のコアに入射する。そして、第2のファイバオプティックプレート22のコアに入射してコア内を進み、試料100の被検査面Sに斜めに入射する。 Further light emitted from the light source 12 enters the core of the third fiber optic plate 24 and travels into the core. Although the maximum light receiving angle of the third fiber optic plate 24 is not large, the light emitted from the further light source 12 does not pass through the optical member 40, so that all wavelengths of light are emitted from the third fiber optic plate 24. It is incident on the core. Then, it is incident on the core of the second fiber optic plate 22, advances in the core, and is obliquely incident on the surface S to be inspected of the sample 100.

入射光は、被検査面Sにより斜めに反射されるが、第2のファイバオプティックプレート22の最大受光角は180度(全角)なので、ほぼ全ての反射光が第2のファイバオプティックプレート22のコアに入射して、コア内を入射時と180度反対側に進む。そして、第3のファイバオプティックプレート24のコアに入射してコア内に進む。第3のファイバオプティックプレート24の最大受光角は大きくないが、光学部材40を通過していないので、全ての波長の光が第3のファイバオプティックプレート24のコアに入射する。第3のファイバオプティックプレート24のコアに入射した白色光は、コア内を進んで、イメージセンサ50の受光面に入射する。 The incident light is obliquely reflected by the surface S to be inspected, but since the maximum light receiving angle of the second fiber optic plate 22 is 180 degrees (full-width), almost all the reflected light is the core of the second fiber optic plate 22. It enters the core and travels 180 degrees opposite to that at the time of incidence. Then, it enters the core of the third fiber optic plate 24 and proceeds into the core. Although the maximum light receiving angle of the third fiber optic plate 24 is not large, since it does not pass through the optical member 40, light of all wavelengths is incident on the core of the third fiber optic plate 24. The white light incident on the core of the third fiber optic plate 24 travels in the core and is incident on the light receiving surface of the image sensor 50.

これにより、白色光を照射して得られる試料100の被検査面Sの平面カラー画像を得ることができる。以上のように、本実施形態では、一度の撮影で、色の変化により被検査面Sに存在する凹凸を示す画像とともに、被検査面Sの平面カラー画像を得ることができる。図2に示す例のように、第2のファイバオプティックプレート22を介して、領域により、青色光(B)、緑色光(G)及び赤色光(R)がイメージセンサ50に入射する場合には、既知の画像ソフトにより、被検査面Sの法線(ノーマル)マップを得ることもできる。 Thereby, a plane color image of the surface S to be inspected of the sample 100 obtained by irradiating with white light can be obtained. As described above, in the present embodiment, it is possible to obtain a flat color image of the surface S to be inspected together with an image showing unevenness existing on the surface S to be inspected due to a change in color in one shooting. As in the example shown in FIG. 2, when blue light (B), green light (G), and red light (R) are incident on the image sensor 50 depending on the region via the second fiber optic plate 22. , It is also possible to obtain a normal map of the surface S to be inspected by using known image software.

上記の実施形態に係る検査装置2を用いた応用例として、トンネル平面等のクラッチ検査を例示できる、トンネルなどのインフラの外観検査の現場に、検査装置2を比較的容易に持って行くことができる。光源10による壁面の凹凸の検出に加えて、更なる光源12による平面カラーマップを取得することができるので、壁面の凹凸がキズやクラックによるものなのか、付着物によるものなのか等を迅速に判別できるようになる。 As an application example using the inspection device 2 according to the above embodiment, it is relatively easy to bring the inspection device 2 to a site for visual inspection of infrastructure such as a tunnel, which can exemplify a clutch inspection of a tunnel plane or the like. it can. In addition to detecting the unevenness of the wall surface by the light source 10, it is possible to acquire a plane color map by the light source 12, so that it is possible to quickly determine whether the unevenness of the wall surface is due to scratches or cracks, deposits, or the like. You will be able to distinguish.

また、例えば、近赤外線を出射する光源10を用いて凹凸の検出を行うことにより、高精細な指紋認証に適用することもできる。この場合においても、更なる光源12による法線(ノーマル)マップを有効に活用することができる。 Further, for example, by detecting unevenness using a light source 10 that emits near infrared rays, it can be applied to high-definition fingerprint authentication. Even in this case, the normal map by the light source 12 can be effectively used.

更に、本願の出願人の登録特許である特許4208941号に記載されたような、薄膜の改質工程に上記の実施形態に係る検査装置2を適用することもできる。これについて、図6を用いて説明する。図6は、パルスレーザの照射による薄膜改質工程に検査装置2を適用した場合を模式的に示す図である。
図6に示すように、液晶ポリマーの薄膜100にレーザーダイオード(LD)200からパルス状のレーザー光を照射することにより、薄膜100を改質することができる。パルスレーザを照射するとポリマー間にランダムに架橋構造ができるため、機械的強度や電磁気(光)のシーリング性能が増す。
Further, the inspection device 2 according to the above embodiment can be applied to the thin film modification step as described in Japanese Patent No. 4208941 which is a registered patent of the applicant of the present application. This will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram schematically showing a case where the inspection device 2 is applied to the thin film reforming step by irradiating a pulse laser.
As shown in FIG. 6, the thin film 100 can be modified by irradiating the thin film 100 of the liquid crystal polymer with a pulsed laser beam from the laser diode (LD) 200. Irradiation with a pulsed laser creates a randomly cross-linked structure between the polymers, which increases mechanical strength and electromagnetic (light) sealing performance.

このとき、図6に示すように、薄膜200のレーザー照射面と反対側の面に検査装置2を設置して、薄膜100の表面の構造の変化を検出することができる。適切な波長帯域を用いることにより、検査装置2で三次元構造の撮影像を得て、パルスレーザの照射で生じた薄膜100の光学特性の変化をリアルタイムに捉えていくことができる。 At this time, as shown in FIG. 6, the inspection device 2 can be installed on the surface of the thin film 200 opposite to the laser irradiation surface, and changes in the surface structure of the thin film 100 can be detected. By using an appropriate wavelength band, the inspection device 2 can obtain a photographed image of the three-dimensional structure and capture the change in the optical characteristics of the thin film 100 caused by the irradiation of the pulse laser in real time.

(被検査面で光が反射する検査装置全般)
上記の第1、第2の実施形態を総合すると、被検査面Sで光が反射する検査装置2は、
異なる波長の光を出射する光源10と、光源10からの出射光がコアに入射してコア内を進む複数の光ファイバを有する第1のファイバオプティックプレート20と、第1のファイバオプティックプレート20のコアからの出射光が入射面の法線に対して所定の角度で入射し、光の波長により異なる角度で光を出射する光学部材40と、複数の光ファイバを有するファイバオプティックプレートであって、光学部材40からの出射光が入射して、内部を第1の方向D1である該光ファイバの光軸と交わる方向に進み、被検査面Sから第1の方向D1とは異なる第2の方向D2に反射された反射光が該光ファイバのコアに入射してコア内を進む第2のファイバオプティックプレート22と、第2のファイバオプティックプレート22のコアからの出射光のうち、所定の波長の光のみがコアに入射してコア内を進む複数の光ファイバを有する第3のファイバオプティックプレート24と、第3のファイバオプティックプレート24のコアからの出射光が入射するイメージセンサ50と、を備え、第3のファイバオプティックプレート24の最大受光角(例えば、51度)が第2のファイバオプティックプレート22の最大受光角(例えば、180度)より小さくなっている。
(General inspection equipment that reflects light on the surface to be inspected)
Combining the first and second embodiments described above, the inspection device 2 that reflects light on the surface S to be inspected is
A first fiber optic plate 20 having a light source 10 that emits light of different wavelengths, a plurality of optical fibers in which light emitted from the light source 10 enters the core and travels in the core, and a first fiber optic plate 20. An optical member 40 in which light emitted from the core is incident on the normal line of the incident surface at a predetermined angle and emits light at different angles depending on the wavelength of the light, and a fiber optic plate having a plurality of optical fibers. Light emitted from the optical member 40 is incident and travels inside in a direction intersecting the optical axis of the optical fiber in the first direction D1, and is in a second direction different from the first direction D1 from the surface S to be inspected. Of the light emitted from the core of the second fiber optic plate 22 and the core of the second fiber optic plate 22, the reflected light reflected by D2 is incident on the core of the optical fiber and travels in the core, and has a predetermined wavelength. A third fiber optic plate 24 having a plurality of optical fibers in which only light enters the core and travels in the core, and an image sensor 50 in which light emitted from the core of the third fiber optic plate 24 is incident. , The maximum light receiving angle (for example, 51 degrees) of the third fiber optic plate 24 is smaller than the maximum light receiving angle (for example, 180 degrees) of the second fiber optic plate 22.

検査装置2は、光源10、イメージセンサ50、及び光学的な部材20、40、22、24を組み合わせた装置なので、小型で軽量な装置を実現できる。また、最大受光角が小さい第3のファイバオプティックプレート24により、所定の波長の光(例えば、緑色光(G))のみをイメージセンサ50に取り込むことができるので、イメージセンサ50で得られた画像の色(波長)の変化で、被検査面Sに存在する微少な凹凸を検出することができる。面上のどこにあろうとも、欠陥の構造(角度)が同じであれば同じ色(波長)の反射光をとらえることができる。よって、イメージセンサ50で得られた画像の色(波長)の変化は、一意に表面の構造のみに起因するので、より容易に三次元復元が可能となる。よって、面の微小な凹凸を正確に検出できる三次元解析に適した検査装置2を提供することができる。 Since the inspection device 2 is a device that combines a light source 10, an image sensor 50, and optical members 20, 40, 22, 24, a compact and lightweight device can be realized. Further, since the third fiber optic plate 24 having a small maximum light receiving angle can capture only light having a predetermined wavelength (for example, green light (G)) into the image sensor 50, the image obtained by the image sensor 50 can be captured. By changing the color (wavelength) of, it is possible to detect minute irregularities existing on the surface S to be inspected. Regardless of where it is on the surface, if the structure (angle) of the defect is the same, the reflected light of the same color (wavelength) can be captured. Therefore, since the change in the color (wavelength) of the image obtained by the image sensor 50 is uniquely caused only by the surface structure, three-dimensional restoration can be performed more easily. Therefore, it is possible to provide an inspection device 2 suitable for three-dimensional analysis that can accurately detect minute irregularities on a surface.

このような検出装置2では、光源10の出射面と第1のファイバオプティックプレート20の入射面が接しており、第1のファイバオプティックプレート20の出射面と光学部材40の入射面が接しており、光学部材40の出射面と第2のファイバオプティックプレート22の入射面22Aが接しており、第2のファイバオプティックプレート22の出入射面22Bと被検査面Sが接しており、第2のファイバオプティックプレート22の出射面22Cと第3のファイバオプティックプレート24の入射面が接しており、第3のファイバオプティックプレート24の出射面とイメージセンサ50の受光面が接している。 In such a detection device 2, the exit surface of the light source 10 is in contact with the entrance surface of the first fiber optic plate 20, and the exit surface of the first fiber optic plate 20 is in contact with the entrance surface of the optical member 40. The exit surface of the optical member 40 and the incident surface 22A of the second fiber optic plate 22 are in contact with each other, and the entrance surface 22B of the second fiber optic plate 22 and the surface S to be inspected are in contact with each other. The exit surface 22C of the optic plate 22 and the incident surface of the third fiber optic plate 24 are in contact with each other, and the exit surface of the third fiber optic plate 24 is in contact with the light receiving surface of the image sensor 50.

これにより、コンパクトで堅固な検査装置2が得られる。更に、出射面と入射面(受光面)の間に外気が入ってこないので、防塵性能に優れ、様々な波長、環境下で使用することができる。 As a result, a compact and robust inspection device 2 can be obtained. Furthermore, since outside air does not enter between the exit surface and the entrance surface (light receiving surface), it has excellent dustproof performance and can be used in various wavelengths and environments.

第2の実施形態では、透光性を有するイメージセンサ50の入射面と反対側に配置された更なる光源12を備える。更なる光源12は、その光軸の向きが第3のファイバオプティックプレート24のコアの光軸の向きと略一致し、出射光がイメージセンサ50、第3のファイバオプティックプレート24のコア内から第2のファイバオプティックプレート22のコア内を進んで被検査面Sに入射し、被検査面Sから反射された反射光が、第2のファイバオプティックプレート22のコア内から第3のファイバオプティックプレート24のコア内を進んでイメージセンサ50に入射するようになっている。 The second embodiment includes an additional light source 12 arranged on the opposite side of the incident surface of the translucent image sensor 50. The direction of the optical axis of the further light source 12 substantially matches the direction of the optical axis of the core of the third fiber optic plate 24, and the emitted light is emitted from the inside of the core of the image sensor 50 and the third fiber optic plate 24. The reflected light that travels through the core of the fiber optic plate 22 of 2 and enters the surface S to be inspected and is reflected from the surface S to be inspected is emitted from the core of the second fiber optic plate 22 to the third fiber optic plate 24. It travels through the core of the image sensor 50 and enters the image sensor 50.

これにより、一度の撮影で、光源10による被検査面Sに存在する微少な凹凸を色で示す画像に加えて、更なる光源12による平面カラー画像を得ることができる。更なる光源12による平面画像により、検出された凹凸が何によりものか判別することができるので、一度の撮影で効果的な検査を実現できる。 As a result, it is possible to obtain a flat color image by the light source 12 in addition to the image showing the minute unevenness existing on the surface S to be inspected by the light source 10 in color in one shooting. Further, it is possible to determine what the detected unevenness is due to the plane image by the light source 12, so that an effective inspection can be realized by one shooting.

また、光学部材40がフォトニック結晶素子である場合には、僅かな光の波長の差で、大きく光の進む角度を異ならせることができるので、狭い波長帯域の光を用いても、確実に凹凸の検出を行うことができる。 Further, when the optical member 40 is a photonic crystal element, the angle at which the light travels can be greatly changed by a slight difference in the wavelength of the light, so that even if light in a narrow wavelength band is used, the light can be reliably used. Unevenness can be detected.

(第3の実施形態に係る検査装置)
次に、図4を参照しながら、本発明の第3の実施形態に係る検査装置の説明を行う。図4は、本発明の第3の実施形態に係る検査装置の概要を示す模式図である。
本実施形態に係る検査装置2も、現場に持ち運び可能な小型な装置である。本実形態、及び後述する第4の実施形態に係る検査装置2は、試料100の透過光を用いて、試料100の外面の凹凸や、内部に存在する物体等を検出するようになっている。
(Inspection device according to the third embodiment)
Next, the inspection device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic view showing an outline of the inspection device according to the third embodiment of the present invention.
The inspection device 2 according to the present embodiment is also a small device that can be carried to the site. The inspection device 2 according to the present embodiment and the fourth embodiment described later uses the transmitted light of the sample 100 to detect irregularities on the outer surface of the sample 100, objects existing inside, and the like. ..

本実施形態は、光を試料100の中を透過させて検査する点で異なるが、構成する部材の過半は、上記の反射型の第1の実施形態と同様である。よって、同様な構成部材の詳細な説明は省略する。
検査装置2は、光の進行順に、光源10と、光源10に接続された第4のファイバオプティックプレート30と、第4のファイバオプティックプレート30に接続された光学部材40と、光学部材40に接続され、試料100の第1の被検査面S1に接する第5のファイバオプティックプレート32と、試料100の第2の被検査面S2に接する第6のファイバオプティックプレート34と、第6のファイバオプティックプレート34に接続された第7のファイバオプティックプレート36と、第7のファイバオプティックプレート36に接続されたイメージセンサ50と、を備える。
The present embodiment differs in that light is transmitted through the sample 100 for inspection, but the majority of the constituent members are the same as those of the first reflection type embodiment described above. Therefore, detailed description of similar components will be omitted.
The inspection device 2 is connected to the light source 10, the fourth fiber optic plate 30 connected to the light source 10, the optical member 40 connected to the fourth fiber optic plate 30, and the optical member 40 in the order of light traveling. A fifth fiber optic plate 32 in contact with the first surface to be inspected S1 of the sample 100, a sixth fiber optic plate 34 in contact with the second surface to be inspected S2 of the sample 100, and a sixth fiber optic plate. It includes a seventh fiber optic plate 36 connected to 34 and an image sensor 50 connected to the seventh fiber optic plate 36.

第5のファイバオプティックプレート32及び第6のファイバオプティックプレート34は、図示されていない接続部材で、所定の間隔があくように互いに固定されている。第5のファイバオプティックプレート32及び第6のファイバオプティックプレート34の間の空間に、試料100が挿入されるようになっている。試料100の厚みに応じて、第5のファイバオプティックプレート32及び第6のファイバオプティックプレート34の間の距離を変更する機構を有するのが好ましい。 The fifth fiber optic plate 32 and the sixth fiber optic plate 34 are connecting members (not shown) and are fixed to each other at predetermined intervals. The sample 100 is inserted into the space between the fifth fiber optic plate 32 and the sixth fiber optic plate 34. It is preferable to have a mechanism for changing the distance between the fifth fiber optic plate 32 and the sixth fiber optic plate 34 according to the thickness of the sample 100.

光源10は、上記の実施形態と同様であり、青色、緑色、赤色の三原色の光を発するLEDチップを備えた白色光源を用いている。第4のファイバオプティックプレート30は、上記の第1のファイバオプティックプレート20と同様であり、その最大受光角は180度(全角)である。光学部材40は、上記と同様なフォトニック結晶素子である。
第5のファイバオプティックプレート32及び第6のファイバオプティックプレート34は、上記の第2のファイバオプティックプレート22に対応する光学部材である。試料100は、第1の被検査面S1及び第2の被検査面S2が略平行な板状の形状を有している。
The light source 10 is the same as the above embodiment, and uses a white light source including an LED chip that emits light of the three primary colors of blue, green, and red. The fourth fiber optic plate 30 is the same as the first fiber optic plate 20 described above, and its maximum light receiving angle is 180 degrees (full angle). The optical member 40 is a photonic crystal element similar to the above.
The fifth fiber optic plate 32 and the sixth fiber optic plate 34 are optical members corresponding to the second fiber optic plate 22 described above. The sample 100 has a plate-like shape in which the first surface to be inspected S1 and the second surface to be inspected S2 are substantially parallel to each other.

第5のファイバオプティックプレート32は、図面下側の試料100の第1の被検査面S1に接し、第6のファイバオプティックプレート34は、図面上側の試料100の第2の被検査面S2に接している。第5のファイバオプティックプレート32及び第6のファイバオプティックプレート34の最大受光角は、180度(全角)である。第5のファイバオプティックプレート32及び第6のファイバオプティックプレート34の光ファイバの光軸の向きは、略平行で、第1の被検査面S1及び第2の被検査面S2の法線に対して、所定の角度を有している。ただし、これに限られるものではなく、第5のファイバオプティックプレート32及び第6のファイバオプティックプレート34の光ファイバの光軸が、第1の被検査面S1及び第2の被検査面S2の法線方向に略一致している場合もあり得る。
第7のファイバオプティックプレート36は、上記の第3のファイバオプティックプレート24と同様であり、その最大受光角は約51度である。
The fifth fiber optic plate 32 is in contact with the first surface S1 of the sample 100 on the lower side of the drawing, and the sixth fiber optic plate 34 is in contact with the second surface S2 of the sample 100 on the upper side of the drawing. ing. The maximum light receiving angle of the fifth fiber optic plate 32 and the sixth fiber optic plate 34 is 180 degrees (full angle). The directions of the optical axes of the optical fibers of the fifth fiber optic plate 32 and the sixth fiber optic plate 34 are substantially parallel to each other with respect to the normals of the first surface to be inspected S1 and the second surface to be inspected S2. , Has a predetermined angle. However, the present invention is not limited to this, and the optical axis of the optical fiber of the fifth fiber optic plate 32 and the sixth fiber optic plate 34 is the method of the first surface to be inspected S1 and the second surface to be inspected S2. In some cases, the lines are almost the same.
The seventh fiber optic plate 36 is the same as the third fiber optic plate 24 described above, and its maximum light receiving angle is about 51 degrees.

以上のような構成の検査装置2における光の進み方を説明する。光源10からの出射光は、第4のファイバオプティックプレート30のコアに入射してコア内を進み、光学部材40の入射面に斜めに入射する。そして、光学部材40の出射面から、青色光(B)、緑色光(G)及び赤色光(R)が、光の色ごとに異なる角度で出射する。青色光(B)、緑色光(G)及び赤色光(R)は、第5のファイバオプティックプレート32のコアに入射してコア内を進み、試料100の第1の被検査面S1に斜めに入射する。そして、試料100内を進んで、試料100の第2の被検査面S2から出射する。 The way light travels in the inspection device 2 having the above configuration will be described. The light emitted from the light source 10 enters the core of the fourth fiber optic plate 30, travels through the core, and is obliquely incident on the incident surface of the optical member 40. Then, blue light (B), green light (G), and red light (R) are emitted from the exit surface of the optical member 40 at different angles for each color of light. The blue light (B), green light (G), and red light (R) enter the core of the fifth fiber optic plate 32, travel through the core, and obliquely approach the first surface to be inspected S1 of the sample 100. Incident. Then, it advances in the sample 100 and exits from the second surface to be inspected S2 of the sample 100.

被検査面S2からの出射光(青色光(B)、緑色光(G)、赤色光(R))は、第6のファイバオプティックプレート34のコアに入射してコア内を進む。そして、第7のファイバオプティックプレート36では、基本的に所定の色の光(緑色光(G))のみがコアに入射し、他の色の光は吸収ガラスに吸収される。これにより、所定の色(緑色光(G))のみがイメージセンサ50の受光面に入射する。 The light emitted from the surface to be inspected S2 (blue light (B), green light (G), red light (R)) enters the core of the sixth fiber optic plate 34 and travels in the core. Then, in the seventh fiber optic plate 36, basically only light of a predetermined color (green light (G)) is incident on the core, and light of other colors is absorbed by the absorbing glass. As a result, only a predetermined color (green light (G)) is incident on the light receiving surface of the image sensor 50.

試料100の第1の被検査面S1及び第2の被検査面S2が、凹凸がない平面であり、試料100の内部に光の進行に干渉する物体が存在しない場合には、イメージセンサ50で得られた画像は緑色で示される。一方、第1の被検査面S1、第2の被検査面S2に凹凸がある場合や、試料100の内部に不純物等が存在する場合には、光の進む角度が変わるので、青色や赤色で示される領域や、黒色で示される領域が生じて、それにより凹凸や不純物を検出することができる。 When the first surface to be inspected S1 and the second surface to be inspected S2 of the sample 100 are flat surfaces without unevenness and there is no object that interferes with the progress of light inside the sample 100, the image sensor 50 is used. The resulting image is shown in green. On the other hand, if the first surface to be inspected S1 and the second surface to be inspected S2 have irregularities, or if impurities or the like are present inside the sample 100, the angle at which the light travels changes, so the color is blue or red. A region shown or a region shown in black is generated, whereby unevenness and impurities can be detected.

(第4の実施形態に係る検査装置)
次に、図5を参照しながら、本発明の第4の実施形態に係る検査装置の説明を行う。図5は、本発明の第4の実施形態に係る検査装置の概要を示す模式図である。
本実施形態においては、イメージセンサ50の背面側に更なる光源12が備えられている点で、上記の第3の実施形態と異なる。その他の構成については、基本的に第3の実施形態と同様である。
(Inspection device according to the fourth embodiment)
Next, the inspection device according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic view showing an outline of the inspection device according to the fourth embodiment of the present invention.
This embodiment is different from the third embodiment in that an additional light source 12 is provided on the back side of the image sensor 50. Other configurations are basically the same as those in the third embodiment.

本実施形態のイメージセンサ50は、上記の第2の実施形態と同様で、透光性を有する部材で形成されている。イメージセンサ50の受光面反対側の背面に、更なる光源12からの出射面が接するように取り付けられている。更なる光源12として、LEDを用いた白色光源を例示できる。
更なる光源12からの出射光は、試料100の第1の被検査面S1で反射されて、イメージセンサ50の受光面に入射する。これにより、第1位の被検査面S1の平面カラー画像が得られる。第1の被検査面S1の平面カラー画像が得られる光の進む経路は、上記の第2の実施形態と同様なので、更なる詳細な説明は省略する。
The image sensor 50 of the present embodiment is the same as the second embodiment described above, and is formed of a member having translucency. The image sensor 50 is attached to the back surface of the image sensor 50 on the opposite side of the light receiving surface so that the emission surface from the light source 12 is in contact with the back surface. As a further light source 12, a white light source using an LED can be exemplified.
The light emitted from the further light source 12 is reflected by the first surface to be inspected S1 of the sample 100 and is incident on the light receiving surface of the image sensor 50. As a result, a flat color image of the first surface to be inspected S1 can be obtained. Since the path of light for obtaining the plane color image of the first surface to be inspected S1 is the same as that of the second embodiment described above, further detailed description will be omitted.

(試料内を光が通過する検査装置全般)
上記の第3、第4の実施形態を総合すると、試料100内を光が通過する検査装置2は、
異なる波長の光を出射する光源10と、光源10からの出射光がコアに入射してコア内を進む複数の光ファイバを有する第4のファイバオプティックプレート30と、第4のファイバオプティックプレート30のコアからの出射光が入射面の法線に対して所定の角度で入射し、光の波長により異なる角度で光を出射する光学部材30と、光学部材30からの出射光がコアに入射してコア内を進み、コアからの出射光が試料100の第1の被検査面S1に入射する複数の光ファイバを有する第5のファイバオプティックプレート32と、第1の被検査面S1に入射した光が試料100内を進んで、試料の第2の被検査面S2から出射した光がコアに入射してコア内を進む複数の光ファイバを有する第6のファイバオプティックプレート34と、第6のファイバオプティックプレート34のコアからの出射光のうち、所定の波長の光のみがコアに入射してコア内を進む複数の光ファイバを有する第7のファイバオプティックプレート36と、第7のファイバオプティックプレート36のコアからの出射光が入射するイメージセンサ50と、を備え、第7のファイバオプティックプレート36の最大受光角(例えば、約51度)が第6のファイバオプティックプレート34の最大受光角(例えば、180度)より小さくなっている。
(General inspection equipment through which light passes through the sample)
Combining the above third and fourth embodiments, the inspection device 2 through which light passes through the sample 100 is
A fourth fiber optic plate 30 having a light source 10 that emits light of different wavelengths, and a plurality of optical fibers in which light emitted from the light source 10 enters the core and travels through the core, and a fourth fiber optic plate 30. The optical member 30 in which the light emitted from the core is incident on the normal line of the incident surface at a predetermined angle and emits light at a different angle depending on the wavelength of the light, and the light emitted from the optical member 30 is incident on the core. Light traveling through the core and incident on a fifth fiber optic plate 32 having a plurality of optical fibers in which light emitted from the core is incident on the first surface to be inspected S1 of the sample 100 and the first surface to be inspected S1. A sixth fiber optic plate 34 having a plurality of optical fibers in which light emitted from the second surface to be inspected S2 of the sample enters the core and travels in the core, and a sixth fiber. Of the light emitted from the core of the optic plate 34, a seventh fiber optic plate 36 having a plurality of optical fibers in which only light of a predetermined wavelength is incident on the core and travels in the core, and a seventh fiber optic plate 36. The maximum light receiving angle of the seventh fiber optic plate 36 (for example, about 51 degrees) is the maximum light receiving angle of the sixth fiber optic plate 34 (for example, for example). It is smaller than 180 degrees).

検査装置2は、光源10、イメージセンサ50、及び光学的な部材30、40、32、34、36を組み合わせた装置なので、小型で軽量な装置を実現できる。また、最大受光角が小さい第7のファイバオプティックプレート36により、所定の色の光(例えば、緑色光(G))のみをイメージセンサ50に取り込むことができるので、イメージセンサ50で得られた画像の色の変化で、第1、第2の被検査面S1、S2に存在する微少な凹凸や、試料100内に存在する物体を検出することができる。特に、イメージセンサ50で得られた画像の色(波長)の変化は、一意に表面または内部の構造のみに起因するので、より容易に三次元復元が可能となる。よって、面の微小な凹凸や試料内の物体を正確に検出できる三次元解析に適した検査装置2を提供することができる。 Since the inspection device 2 is a device that combines a light source 10, an image sensor 50, and optical members 30, 40, 32, 34, and 36, a compact and lightweight device can be realized. Further, since the seventh fiber optic plate 36 having a small maximum light receiving angle can capture only light of a predetermined color (for example, green light (G)) into the image sensor 50, the image obtained by the image sensor 50 can be captured. By changing the color of, it is possible to detect minute irregularities existing on the first and second surfaces S1 and S2 to be inspected and an object existing in the sample 100. In particular, since the change in the color (wavelength) of the image obtained by the image sensor 50 is uniquely caused only by the surface or internal structure, three-dimensional restoration can be performed more easily. Therefore, it is possible to provide an inspection device 2 suitable for three-dimensional analysis that can accurately detect minute irregularities on a surface and an object in a sample.

このような検出装置2では、光源10の出射面と第4のファイバオプティックプレート30の入射面が接しており、第4のファイバオプティックプレート30の出射面と光学部材40の入射面が接しており、光学部材40の出射面と第5のファイバオプティックプレート32の入射面が接しており、第5のファイバオプティックプレート32の出射面と第1の被検査面S1が接しており、第2の被検査面S2と第6のファイバオプティックプレート34の入射面が接しており、第6のファイバオプティックプレート34の出射面と第7のファイバオプティックプレート36の入射面が接しており、第7のファイバオプティックプレート36の出射面とイメージセンサ50の受光面と接している。 In such a detection device 2, the exit surface of the light source 10 is in contact with the entrance surface of the fourth fiber optic plate 30, and the exit surface of the fourth fiber optic plate 30 is in contact with the entrance surface of the optical member 40. The exit surface of the optical member 40 and the incident surface of the fifth fiber optic plate 32 are in contact with each other, and the exit surface of the fifth fiber optic plate 32 and the first surface to be inspected S1 are in contact with each other. The inspection surface S2 is in contact with the entrance surface of the sixth fiber optic plate 34, the exit surface of the sixth fiber optic plate 34 is in contact with the entrance surface of the seventh fiber optic plate 36, and the seventh fiber optic is in contact. The exit surface of the plate 36 is in contact with the light receiving surface of the image sensor 50.

これにより、コンパクトで堅固な検査装置2が得られる。更に、出射面と入射面(受光面)の間に外気が入ってこないので、防塵性能に優れ、様々な波長、環境下で使用することができる。 As a result, a compact and robust inspection device 2 can be obtained. Furthermore, since outside air does not enter between the exit surface and the entrance surface (light receiving surface), it has excellent dustproof performance and can be used in various wavelengths and environments.

第4の実施形態では、透光性を有するイメージセンサ50の入射面と反対側に配置された更なる光源12を備える。更なる光源12では、その光軸の向きが第7のファイバオプティックプレート36のコアの光軸の向きと略一致し、出射光がイメージセンサ50、第7のファイバオプティックプレート36のコア内から第6のファイバオプティックプレート34のコア内を進んで第2の被検査面S2に入射し、第2の被検査面S2から反射された反射光が、第6のファイバオプティックプレート34のコア内から第7のファイバオプティックプレートのコア36内を進んでイメージセンサ50に入射するようになっている。 In the fourth embodiment, an additional light source 12 arranged on the side opposite to the incident surface of the translucent image sensor 50 is provided. In the further light source 12, the direction of the optical axis substantially coincides with the direction of the optical axis of the core of the seventh fiber optic plate 36, and the emitted light is emitted from the inside of the core of the image sensor 50 and the seventh fiber optic plate 36. The reflected light that travels through the core of the fiber optic plate 34 of No. 6 and enters the second surface to be inspected S2 and is reflected from the second surface to be inspected S2 is the third from the core of the sixth fiber optic plate 34. It travels through the core 36 of the fiber optic plate of No. 7 and enters the image sensor 50.

これにより、一度の撮影で、光源10による被検査面Sに存在する微少な凹凸や試料100内に存在する物体を色で示す画像に加えて、更なる光源12による平面画像を得ることができる。更なる光源12による平面画像により、検出された凹凸や物体が何によりものか判別することができるので、一度の撮影で効果的な検査を実現できる。 As a result, in addition to the image showing the minute unevenness existing on the surface S to be inspected by the light source 10 and the object existing in the sample 100 in color, a plane image by the light source 12 can be obtained by one shooting. .. Further, the plane image by the light source 12 can be used to determine what the detected unevenness or object is, so that an effective inspection can be realized by taking a single image.

本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。 Although the embodiments and embodiments of the present invention have been described, the disclosed contents may be changed in the details of the configuration, and the invention in which the embodiments and the combinations and orders of the elements in the embodiments are changed are requested. It can be realized without departing from the scope and ideas of.

2 検査装置
10 光源
12 更なる光源
20 第1のファイバオプティックプレート
22 第2のファイバオプティックプレート
24 第3のファイバオプティックプレート
26 透光性部材
30 第4のファイバオプティックプレート
32 第5のファイバオプティックプレート
34 第6のファイバオプティックプレート
36 第7のファイバオプティックプレート
40 光学部材
50 イメージセンサ
100 試料
S 被検査面
S1 第1の被検査面
S2 第2の被検査面
2 Inspection device 10 Light source 12 Further light source 20 First fiber optic plate 22 Second fiber optic plate 24 Third fiber optic plate 26 Translucent member 30 Fourth fiber optic plate 32 Fifth fiber optic plate 34 6th fiber optic plate 36 7th fiber optic plate 40 Optical member 50 Image sensor 100 Sample S Surface to be inspected S1 First surface to be inspected S2 Second surface to be inspected

Claims (7)

異なる波長の光を出射する光源と、
前記光源からの出射光がコアに入射してコア内を進む複数の光ファイバを有する第1のファイバオプティックプレートと、
前記第1のファイバオプティックプレートのコアからの出射光が入射面の法線に対して所定の角度で入射し、光の波長により異なる角度で光を出射する光学部材と、
複数の光ファイバを有するファイバオプティックプレートであって、前記光学部材からの出射光が入射して、内部を第1の方向である該光ファイバの光軸と交わる方向に進み、被検査面から前記第1の方向とは異なる第2の方向に反射された反射光が該光ファイバのコアに入射してコア内を進む第2のファイバオプティックプレートと、
前記第2のファイバオプティックプレートのコアからの出射光のうち、所定の色の光のみがコアに入射してコア内を進む複数の光ファイバを有する第3のファイバオプティックプレートと、
前記第3のファイバオプティックプレートのコアからの出射光が入射するイメージセンサと、
を備え、
前記第3のファイバオプティックプレートの最大受光角が前記第2のファイバオプティックプレートの最大受光角より小さいことを特徴とする検査装置。
A light source that emits light of different wavelengths,
A first fiber optic plate having a plurality of optical fibers in which light emitted from the light source enters the core and travels through the core.
An optical member in which light emitted from the core of the first fiber optic plate is incident on the normal of the incident surface at a predetermined angle and emits light at a different angle depending on the wavelength of the light.
A fiber optic plate having a plurality of optical fibers, in which light emitted from the optical member is incident and travels inside in a direction intersecting the optical axis of the optical fiber, which is the first direction, and is described from the surface to be inspected. A second fiber optic plate in which reflected light reflected in a second direction different from the first direction is incident on the core of the optical fiber and travels in the core.
Of the light emitted from the core of the second fiber optic plate, a third fiber optic plate having a plurality of optical fibers in which only light of a predetermined color enters the core and travels through the core.
An image sensor in which light emitted from the core of the third fiber optic plate is incident, and an image sensor
With
An inspection apparatus characterized in that the maximum light receiving angle of the third fiber optic plate is smaller than the maximum light receiving angle of the second fiber optic plate.
前記光源の出射面と前記第1のファイバオプティックプレートの入射面が接しており、前記第1のファイバオプティックプレートの出射面と前記光学部材の入射面が接しており、前記光学部材の出射面と前記第2のファイバオプティックプレートの入射面が接しており、前記第2のファイバオプティックプレートの出入射面と前記被検査面が接しており、前記第2のファイバオプティックプレートの出射面と前記第3のファイバオプティックプレートの入射面が接しており、前記第3のファイバオプティックプレートの出射面と前記イメージセンサの受光面が接していることを特徴とする請求項1に記載の検査装置。 The exit surface of the light source is in contact with the entrance surface of the first fiber optic plate, the exit surface of the first fiber optic plate is in contact with the entrance surface of the optical member, and the exit surface of the optical member is in contact with the entrance surface of the optical member. The entrance surface of the second fiber optic plate is in contact with the entrance surface of the second fiber optic plate, and the entrance surface of the second fiber optic plate is in contact with the surface to be inspected. The inspection apparatus according to claim 1, wherein the incident surface of the fiber optic plate is in contact with the light-receiving surface of the image sensor, and the exit surface of the third fiber optic plate is in contact with the light-receiving surface of the image sensor. 透光性を有する前記イメージセンサの入射面と反対側に配置された光源であって、その光軸の向きが前記第3のファイバオプティックプレートのコアの光軸の向きと略一致し、出射光が前記イメージセンサ、前記第3のファイバオプティックプレートのコア内から前記第2のファイバオプティックプレートのコア内を進んで前記被検査面に入射し、前記被検査面から反射された反射光が、前記第2のファイバオプティックプレートのコア内から前記第3のファイバオプティックプレートのコア内を進んで前記イメージセンサに入射する更なる光源を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の検査装置。 A light source arranged on the opposite side of the incident surface of the image sensor having translucency, the direction of the optical axis of which is substantially the same as the direction of the optical axis of the core of the third fiber optic plate, and the emitted light is emitted. Is incident on the surface to be inspected from the image sensor and the core of the third fiber optic plate through the core of the second fiber optic plate, and the reflected light reflected from the surface to be inspected is the said light source. The inspection apparatus according to claim 1 or 2, further comprising a light source that travels from within the core of the second fiber optic plate through the core of the third fiber optic plate and enters the image sensor. 異なる波長の光を出射する光源と、
前記光源からの出射光がコアに入射してコア内を進む複数の光ファイバを有する第4のファイバオプティックプレートと、
前記第4のファイバオプティックプレートのコアからの出射光が入射面の法線に対して所定の角度で入射し、光の波長により異なる角度で光を出射する光学部材と、
前記光学部材からの出射光がコアに入射してコア内を進み、コアからの出射光が試料の第1の被検査面に入射する複数の光ファイバを有する第5のファイバオプティックプレートと、
前記第1の被検査面に入射した光が前記試料内を進んで、前記試料の第2の被検査面から出射した光がコアに入射してコア内を進む複数の光ファイバを有する第6のファイバオプティックプレートと、
前記第6のファイバオプティックプレートのコアからの出射光のうち、所定の波長の光のみがコアに入射してコア内を進む複数の光ファイバを有する第7のファイバオプティックプレートと、
前記第7のファイバオプティックプレートのコアからの出射光が入射するイメージセンサと、
を備え、
前記第7のファイバオプティックプレートの最大受光角が前記第6のファイバオプティックプレートの最大受光角より小さいことを特徴とする検査装置。
A light source that emits light of different wavelengths,
A fourth fiber optic plate having a plurality of optical fibers in which light emitted from the light source enters the core and travels through the core.
An optical member in which light emitted from the core of the fourth fiber optic plate is incident on the normal of the incident surface at a predetermined angle and emits light at a different angle depending on the wavelength of the light.
A fifth fiber optic plate having a plurality of optical fibers in which the light emitted from the optical member is incident on the core and travels through the core, and the light emitted from the core is incident on the first surface to be inspected of the sample.
A sixth having a plurality of optical fibers in which light incident on the first surface to be inspected travels in the sample, and light emitted from the second surface to be inspected of the sample enters the core and travels in the core. Fiber optic plate and
Of the light emitted from the core of the sixth fiber optic plate, a seventh fiber optic plate having a plurality of optical fibers in which only light having a predetermined wavelength is incident on the core and travels in the core.
An image sensor in which light emitted from the core of the seventh fiber optic plate is incident, and an image sensor.
With
An inspection apparatus characterized in that the maximum light receiving angle of the seventh fiber optic plate is smaller than the maximum light receiving angle of the sixth fiber optic plate.
前記光源の出射面と前記第4のファイバオプティックプレートの入射面が接しており、前記第4のファイバオプティックプレートの出射面と前記光学部材の入射面が接しており、前記光学部材の出射面と前記第5のファイバオプティックプレートの入射面が接しており、前記第5のファイバオプティックプレートの出射面と前記第1の被検査面が接しており、前記第2の被検査面と前記第6のファイバオプティックプレートの入射面が接しており、前記第6のファイバオプティックプレートの出射面と前記第7のファイバオプティックプレートの入射面が接しており、前記第7のファイバオプティックプレートの出射面と前記イメージセンサの受光面が接していることを特徴とする請求項4に記載の検査装置。 The exit surface of the light source is in contact with the entrance surface of the fourth fiber optic plate, the exit surface of the fourth fiber optic plate is in contact with the entrance surface of the optical member, and the exit surface of the optical member is in contact with the entrance surface. The incident surface of the fifth fiber optic plate is in contact, the exit surface of the fifth fiber optic plate is in contact with the first surface to be inspected, and the second surface to be inspected is in contact with the sixth surface. The entrance surface of the fiber optic plate is in contact with the entrance surface of the sixth fiber optic plate and the entrance surface of the seventh fiber optic plate, and the exit surface of the seventh fiber optic plate is in contact with the image. The inspection device according to claim 4, wherein the light receiving surface of the sensor is in contact with the light receiving surface. 透光性を有する前記イメージセンサの入射面と反対側に配置された光源であって、その光軸の向きが前記第7のファイバオプティックプレートのコアの光軸の向きと略一致し、出射光が前記イメージセンサ、前記第7のファイバオプティックプレートのコア内から前記第6のファイバオプティックプレートのコア内を進んで前記第2の被検査面に入射し、前記第2の被検査面から反射された反射光が、前記第6のファイバオプティックプレートのコア内から前記第7のファイバオプティックプレートのコア内を進んで前記イメージセンサに入射する更なる光源を備えることを特徴とする請求項4または5に記載の検査装置。 A light source arranged on the opposite side of the incident surface of the image sensor having translucency, the direction of the optical axis of which is substantially the same as the direction of the optical axis of the core of the seventh fiber optic plate, and the emitted light is emitted. Is incident on the second surface to be inspected from the image sensor and the core of the seventh fiber optic plate through the core of the sixth fiber optic plate, and is reflected from the second surface to be inspected. 4 or 5 comprising a further light source in which the reflected light travels from within the core of the sixth fiber optic plate through the core of the seventh fiber optic plate and enters the image sensor. The inspection device described in. 前記光学部材がフォトニック結晶素子であることを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の検査装置。 The inspection device according to any one of claims 1 to 6, wherein the optical member is a photonic crystal element.
JP2021047681A 2021-03-22 2021-03-22 Inspection equipment Active JP6876207B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021047681A JP6876207B1 (en) 2021-03-22 2021-03-22 Inspection equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021047681A JP6876207B1 (en) 2021-03-22 2021-03-22 Inspection equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6876207B1 true JP6876207B1 (en) 2021-05-26
JP2022146623A JP2022146623A (en) 2022-10-05

Family

ID=75961460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021047681A Active JP6876207B1 (en) 2021-03-22 2021-03-22 Inspection equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6876207B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7058816B1 (en) 2022-02-14 2022-04-22 株式会社レフ・テクノロジー Optical detection device and system equipped with the optical detection device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120019821A1 (en) * 2010-07-23 2012-01-26 National Taipei University Of Technology Linear chromatic confocal microscopic system
US20130120760A1 (en) * 2011-11-11 2013-05-16 Daniel H. Raguin Ambient light rejection for non-imaging contact sensors
JP2016166811A (en) * 2015-03-10 2016-09-15 アルプス電気株式会社 Object detection device
JP2018091770A (en) * 2016-12-06 2018-06-14 株式会社マクシスエンジニアリング Method for inspecting irregularities of surface of inspection object and surface inspection device for the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120019821A1 (en) * 2010-07-23 2012-01-26 National Taipei University Of Technology Linear chromatic confocal microscopic system
US20130120760A1 (en) * 2011-11-11 2013-05-16 Daniel H. Raguin Ambient light rejection for non-imaging contact sensors
JP2016166811A (en) * 2015-03-10 2016-09-15 アルプス電気株式会社 Object detection device
JP2018091770A (en) * 2016-12-06 2018-06-14 株式会社マクシスエンジニアリング Method for inspecting irregularities of surface of inspection object and surface inspection device for the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7058816B1 (en) 2022-02-14 2022-04-22 株式会社レフ・テクノロジー Optical detection device and system equipped with the optical detection device
JP2023117777A (en) * 2022-02-14 2023-08-24 株式会社レフ・テクノロジー Optical detector and system including the optical detector

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022146623A (en) 2022-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3045629B2 (en) Uneven pattern detector
US9188662B2 (en) Beam splitter for 3D camera, and 3D image acquisition apparatus employing the beam splitter
CN109073367A (en) Integrated colored confocal sensor
JP2019124542A (en) Optical inspection device and optical inspection method
WO2018015517A1 (en) An integrated lens free imaging device
JP2010510639A (en) Illumination system and display device
CN103109152B (en) Selective high speed acquisition vision system and method for observing object features
JP6876207B1 (en) Inspection equipment
CN107561007A (en) A kind of measured thin film apparatus and method
JP2022032193A5 (en)
JP2009015180A (en) Interference objective lens
JP7309640B2 (en) optical inspection equipment
JP2022172868A (en) Inspection device
CN117242324A (en) Method for measuring optical loss of optical film and optical substrate
TW201100864A (en) Hybrid light source system
JP6671938B2 (en) Surface shape measuring device, defect determination device, and surface shape measuring method
US7508522B2 (en) Reflected light measuring apparatus and reflected light measuring method
JP7478420B2 (en) Three-dimensional measuring device and light receiving device
TWI661239B (en) Fiber optic module
TWI698216B (en) Endoscope system and its light source machine
US11802791B2 (en) Optical device metrology systems and related methods
TWI740131B (en) Endoscope system and its light source machine
CN219454998U (en) Three-dimensional scanning device
JP4332744B2 (en) Manufacturing method of fiber optic plate
TWM572463U (en) Optical fiber module

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210322

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20210322

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20210412

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210420

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210423

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6876207

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250