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Dokumentenidentifikation DE69932957T2 30.08.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001231461
Titel OPTISCHE UNTERSUCHUNGSVORRICHTUNG
Anmelder Hamamatsu Photonics K.K., Hamamatsu, Shizuoka, JP
Erfinder KOIKE, Takashi, Hamamatsu-shi, Shizuoka-ken 435-8558, JP;
ITO, Toyoshi, Hamamatsu-shi, Shizuoka-ken 435-8558, JP
Vertreter Rummler, F., Dipl.-Ing.Univ., Pat.-Anw., 80802 München
DE-Aktenzeichen 69932957
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 11.11.1999
EP-Aktenzeichen 999741622
WO-Anmeldetag 11.11.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/JP99/06281
WO-Veröffentlichungsnummer 2001035084
WO-Veröffentlichungsdatum 17.05.2001
EP-Offenlegungsdatum 14.08.2002
EP date of grant 23.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.08.2007
IPC-Hauptklasse G01N 21/88(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G01N 21/894(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Untersuchungsvorrichtung, die das Vorliegen oder die Abwesenheit von Löchern in dem untersuchten Objekt optisch erfasst.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Bei der Herstellung von Dünnschichten wie Metallschichten, Magnetschichten, Überzugsschichten, Aufdampfschichten usw. hat das Vorliegen von Löchern (Durchgangslöchern) eine große Auswirkung auf die Qualität, und somit ist es wichtig, die untersuchte Dünnschicht auf das Vorliegen von Löchern hin zu untersuchen. Bei herkömmlichen optischen Untersuchungsvorrichtungen, die das Vorliegen von Löchern in dem untersuchten Objekt erfassen, sind auf beiden Seiten des untersuchten Objektes eine Lichtquelle und ein Photodetektor angeordnet, und ein optischer Detektor erfasst den Lichtstrahl von den von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen, der durch die Löcher (Durchgangslöcher) in dem untersuchten Objekt hindurchtritt, und ermittelt dadurch auf der Grundlage seines Ausgangswertes, ob in dem untersuchten Gegenstand Löcher vorhanden sind oder nicht. Außerdem legt die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. H 5-281156 eine optische Untersuchungsvorrichtung offen, die das zu untersuchende Objekt beleuchtet, während das Licht die Abtastung durchführt, und ein lichtbündelndes optisches System dazu benutzt, das Licht zu bündeln, das durch das zu untersuchende Objekt hindurchtritt, um mithilfe eines Photodetektors das so gebündelte Licht zu erfassen.

In Laguesse, M.: IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, New York, USA, Bd. 39, Nr. 1, Seite 242–246, 1990, wird ein berührungsfreier Sensor beschrieben, der Defekte in Folienstreifen erfasst, auf die Opazitätsschwankungen oder fehlendes Material wie Löcher zurückzuführen sind. Der Sensor verwendet eine fluoreszierende optische Kunststofffaser und eine große Lumineszenzquelle.

OFFENLEGUNG DER ERFINDUNG

Die oben beschriebene konventionelle optische Untersuchungsvorrichtung wies jedoch die folgenden Probleme auf: Bei einer Untersuchungsvorrichtung, bei der die Löcher (Durchgangslöcher) in dem zu untersuchenden Objekt ganz einfach dadurch erfasst werden, dass eine Lichtquelle wie beispielsweise eine Leuchtdiode gegenüber einem Photodetektor wie beispielsweise einem Photoelektronenvervielfacher und dann das zu untersuchende Objekt zwischen den beiden angeordnet wird, können Löcher nur dann erfasst werden, wenn sich diese auf einer geraden Linie zwischen der Lichtquelle und dem Photodetektor befinden. Aus diesem Grund ist der Bereich, in dem das Vorliegen oder die Abwesenheit von Löchern bestätigt werden kann, begrenzt, und eine Bestätigung dazu, ob in dem gesamten Bereich des zu untersuchenden Objekts Löcher vorliegen oder nicht, erfordert eine Operation, bei der das zu untersuchende Objekt bewegt werden muss usw.

Des Weiteren wurde bei der in der oben genannten offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. H 5-281156 offengelegten optischen Untersuchungsvorrichtung mit einem Laserstrahl, der von einer punktförmigen Quelle emittiert wird, mithilfe eines Abtastmechanismus das zu untersuchende Objekt überstrichen (wie in 1 der veröffentlichten Anmeldung verdeutlicht wird), und somit fällt der Laserstrahl zum Beispiel an den Außenkanten des zu untersuchenden Objektes in einem Winkel ein. In einem solchen Fall tritt das Laserlicht, wenn es ein Durchgangsloch mit einem Durchmesser gibt, der ungefähr so groß wie oder größer als die Dicke der Schicht des zu erfassenden Objekts ist, durch dieses Durchgangsloch hindurch, wodurch das Vorliegen des Durchgangsloches nachgewiesen werden kann. Bei Durchgangslöchern mit Durchmessern, die kleiner als die Dicke der Schicht sind, ist der Laserstrahl jedoch nicht in der Lage, durch dieses Durchgangsloch hindurchzutreten, und zu den Gründen dafür zählt beispielsweise, dass der Laserstrahl von der Oberfläche der Innenwand des Durchgangsloches blockiert wird, was die Erfassung des Lochabschnittes erschwert.

In der Praxis können jedoch zu erfassende Objekte, die in Form von Dünnschichten vorliegen, manchmal selbst das Vorhandensein von winzigen Löchern mit Durchmessern, die kleiner als die Schichtdicke sind, nicht tolerieren. Bei einem zu erfassenden Objekt mit einer Schichtdicke von 500 &mgr;m kann es beispielsweise notwendig sein, Durchgangslöcher mit Durchmessern um 20 &mgr;m zu erfassen. Trotzdem ist es äußerst schwierig, solche Durchgangslöcher mit sehr kleinen Durchmessern mithilfe konventioneller optischer Untersuchungsvorrichtungen, zu denen die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. H 5-281156 offengelegte Vorrichtung gehört, zu erfassen.

Die vorliegende Erfindung entstand zu dem Zweck, solche konventionellen Probleme zu lösen, und ihre Aufgabe als solche besteht darin, eine optische Untersuchungsvorrichtung bereitzustellen, die selbst das Vorliegen von Löchern mit kleinen Durchmessern problemlos bestätigen kann, und zwar für alle gleichzeitig und über einen großen Bereich hinweg.

Gemäß der Erfindung wird eine optische Untersuchungsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereitgestellt.

Bei dieser optischen Untersuchungsvorrichtung fällt, wenn in dem zu untersuchenden Objekt ein Loch (Durchgangsloch) vorliegt, der Teil des von der Lichtquelle emittierten Beleuchtungslichts, der durch ein Loch in dem zu untersuchenden Objekt hindurchtritt, nachdem er durch das Loch in dem zu untersuchenden Objekt hindurchgetreten ist, auf die Einfallsfläche des fluoreszierenden Elements. Bei dem fluoreszierenden Element wird durch das Einfallen des Beleuchtungslichts Fluoreszenzlicht erzeugt, woraufhin das Fluoreszenzlicht von der Erfassungsfläche des fluoreszierenden Elements emittiert wird und auf den Photodetektor fällt, von dem es erfasst wird. Anders ausgedrückt basiert die Erfassung des Vorliegens oder der Abwesenheit eines Loches in dem zu untersuchenden Objekt darauf, ob das Fluoreszenzlicht von dem Photodetektor erfasst wird oder nicht. Bei der vorliegenden Erfindung ist ein fluoreszierendes Element zwischen der Lichtquelle und dem Photodetektor angeordnet, wodurch es möglich wird, das Vorliegen eines Loches zu bestätigen, wenn das Licht, das durch das Loch hindurchtritt, auf das fluoreszierende Element fällt, und somit sind die Löcher, die erfasst werden können, nicht auf die beschränkt, die auf der geraden Linie vorliegen, die die Lichtquelle mit dem Photodetektor verbindet, sondern es können über einen großen Bereich hinweg Löcher erfasst werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird des Weiteren eine Lichtquelle mit lichtemittierenden Punkten in einem linearen oder Planaren Muster verwendet, so dass es möglich ist, sofort zu bestätigen, ob in einem großen Bereich ein Loch vorliegt oder nicht, und darüber hinaus wird im Vergleich zu einer Vorrichtung, bei der ein von einer punktförmigen Quelle emittierter Laserstrahl die Abtastung durchführt, das Problem gelöst, dass das Beleuchtungslicht wie oben beschrieben nur in einem Winkel einfällt, wodurch es ohne Weiteres möglich wird, Löcher mit kleinen Durchmessern zu erfassen.

Des Weiteren ist bei einer Ausführungsform der optischen Untersuchungsvorrichtung die Einfallsfläche des fluoreszierenden Elements vorzugsweise größer als der Öffnungsteil. In diesem Fall deckt das fluoreszierende Element den Untersuchungsbereich des zu untersuchenden Objektes ab, wodurch es möglich wird, den größten Teil des Beleuchtungslichts zu erfassen, das durch die Löcher in dem zu untersuchenden Objekt hindurchtritt.

Außerdem handelt es sich vorzugsweise um eine Lichtquelle, bei der das lichtemittierende Element entweder in einem linearen oder in einem planaren Muster angeordnet ist.

Des Weiteren wird vorzugsweise eine Diffusionsplatte zur Verfügung gestellt, die das zu untersuchende Objekt beleuchtet, indem sie das Beleuchtungslicht streut, das von der Lichtquelle emittiert wird. In diesem Fall wird das Vorliegen oder die Abwesenheit von Löchern selbst dann erfasst, wenn die Löcher in dem zu untersuchenden Objekt in einem Winkel liegen, da das von der Diffusionsplatte gestreute Beleuchtungslicht durch die Löcher hindurchtritt.

Des Weiteren wird vorzugsweise an einer Fläche neben der Einfallsfläche des fluoreszierenden Elements ein lichtabschirmendes Element zur Verfügung gestellt, das das Beleuchtungslicht nicht durchdringen darf. In diesem Fall wird kein Störlicht erzeugt, das auf das Einfallen von Außenlicht auf das fluoreszierende Element zurückzuführen wäre. Des Weiteren wird bei der optischen Untersuchungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein reflektierendes Element zur Verfügung gestellt, das das Fluoreszenzlicht auf Flächen neben der Erfassungsfläche des fluoreszierenden Elements reflektiert. In diesem Fall fällt das in dem fluoreszierenden Element erzeugte Fluoreszenzlicht auf effiziente Weise auf den Photodetektor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1A ist eine Querschnittszeichnung einer ersten Ausführungsform einer optischen Untersuchungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

1B ist eine Draufsicht auf eine fluoreszierende Platte und einen Photodetektor bei der in 1A gezeigten optischen Untersuchungsvorrichtung.

1C ist eine Draufsicht auf eine Lichtquelle, bei der ein lichtemittierendes Element in einem Planaren Muster angeordnet ist.

1D ist eine Draufsicht auf eine Lichtquelle, bei der ein lichtemittierendes Element in einem linearen Muster angeordnet ist.

2A ist eine Querschnittszeichnung einer zweiten Ausführungsform einer optischen Untersuchungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

2B ist eine weitere Querschnittszeichnung einer zweiten Ausführungsform einer optischen Untersuchungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es sei angemerkt, dass gleiche Elemente in den Beschreibungen der Zeichungen mit den gleichen Zeichen versehen worden sind und auf überflüssige Beschreibungen verzichtet wird.

Erste Ausführungsform

Eine erste Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 1A bis 1D erläutert. Eine optische Untersuchungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Tisch (Stützteil) 31, der das zu untersuchende Objekt abstützt, eine Lichtquelle 41, eine Diffusionsplatte 51, eine fluoreszierende Platte 61 und einen Photodetektor 71 in einem lichtabschirmenden Gehäuse 21. 1A ist eine Querschnittszeichnung dieser optischen Untersuchungsvorrichtung und 1B eine Draufsicht auf die fluoreszierende Platte 61 und den Photodetektor 71.

Das lichtabschirmende Gehäuse 21 soll dafür sorgen, dass kein Licht von außen nach innen eindringen kann. Der Tisch 31 ist so eingerichtet, dass er das lichtabschirmende Gehäuse 21 innen in zwei Teile unterteilt, und der Außenumfang davon berührt die Innenwand des lichtabschirmenden Gehäuses 21, wobei in dem mittleren Teil davon ein Öffnungsteil 31o ausgebildet ist. Ein zu untersuchendes Objekt 11 wird so auf den Tisch 31 gelegt, dass es den Öffnungsteil 31o abdeckt. Außerdem ist eine Abdeckung 91 vorgesehen, die die Kanten des zu untersuchenden Objektes 11 abdeckt, das auf den Tisch 31 gelegt worden ist. Diese Abdeckung 91 soll dafür sorgen, dass kein Störlicht durch Spalten zwischen dem Tisch 31 und dem zu untersuchenden Objekt 11 hindurchtreten kann.

Unter dem Öffnungsteil 31o des Tisches 31 befindet sich eine Lichtquelle 41 in dem lichtabschirmenden Gehäuse 21. Bei dem von der Lichtquelle 41 emittierten Beleuchtungslicht handelt es sich um Licht mit einer Wellenlänge, die die fluoreszierenden Materialien erregen kann, die sich in der fluoreszierenden Platte 61 befinden. Außerdem wird eine Lichtquelle mit lichtemittierenden Punkten in einem linearen oder planaren Muster als Lichtquelle 41 verwendet. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind lichtemittierende Elemente 41a, wie Leuchtdioden oder Halbleiterlaser, wie beispielsweise die in der Draufsicht in 1C gezeigten in einem planaren Muster angeordnet. Andererseits können die lichtemittierenden Elemente 41a, wie Leuchtdioden oder Halbleiterlaser, wie beispielsweise in der Draufsicht in 1D gezeigt auch in mehreren Zeilenmustern angeordnet sein. Es können auch lichtemittierende Punkte in einem linearen Muster wie bei Fluoreszenzlicht und dergleichen verwendet werden. Insbesondere handelt es sich bei der Lichtquelle 41 bevorzugt um eine flächenförmige Lichtquelle, bei der die lichtemittierenden Punkte in einem kontinuierlichen oder gestreuten Flächenmuster vorliegen, das im Wesentlichen die gleiche Form aufweist wie der Öffnungsteil 31o des Tisches 31.

Die Diffusionsplatte 51 wird über der Lichtquelle 41 und unter dem Öffnungsteil 31o des Tisches 31 in dem lichtabschirmenden Gehäuse 21 bereitgestellt. Die Diffusionsplatte 51 streut das Beleuchtungslicht, das von der Lichtquelle 41 emittiert wird, woraufhin das gestreute Beleuchtungslicht in Richtung des zu untersuchenden Objekts 11 scheint und es von allen Seiten beleuchtet.

Die fluoreszierende Platte 61 wird auf dem Öffnungsteil 31o des Tisches 31 in dem lichtabschirmenden Gehäuse 21 so bereitgestellt, dass sie das zu untersuchende Objekt 11 abdeckt. Außerdem ist die Einfallsfläche 61A der fluoreszierenden Platte 61 breiter als die Öffnungsfläche des Öffnungsteils 31o. Bei der fluoreszierenden Platte 61 handelt es sich beispielsweise um eine Harzplatte aus Acryl, Vinyl oder dergleichen, das ein fluoreszierendes Material enthält, und wenn in dem zu untersuchenden Objekt 11 ein Loch (Durchgangsloch) vorliegt, trifft das Beleuchtungslicht, das durch das genannte Loch hindurchtritt, [auf der fluoreszierenden Platte 61] auf, und die fluoreszierenden Materialien werden durch das Auftreffen dieses Beleuchtungslichts erregt, wodurch Fluoreszenzlicht erzeugt wird.

Bei der fluoreszierenden Platte 61 kann es sich um eine einzelne ebene Platte handeln, oder sie kann, wie in der Figur gezeigt ist, in Form eines Kastens vorliegen und zusammen mit dem Tisch 31 und dem zu untersuchenden Objekt 11 eine Dunkelkammer bilden. Wenn die fluoreszierende Platte 61 eine Kastenform aufweist, wird ein transparenter Kontaktkleber oder dergleichen verwendet, wenn die ebene Platte angeklebt wird, was dafür sorgt, dass das Beleuchtungslicht, das durch die Löcher in dem zu untersuchenden Objekt 11 hindurchtritt und sich in alle Richtungen ausbreitet, auf die fluoreszierende Platte 61 fällt, wodurch es möglich wird, das dementsprechend erzeugte Fluoreszenzlicht zu erfassen, was die Effizienz bei der Fluoreszenzlichterfassung beziehungsweise, anders ausgedrückt, die Effizienz bei der Löchererfassung erhöht.

Vorzugsweise wird ein lichtabschirmendes Element zur Verfügung gestellt, um zu verhindern, dass Beleuchtungslicht zu Flächen neben der Einfallsfläche 61A der fluoreszierenden Platte 61 hindurchdringt, auf die das Licht einfällt, das durch die Löcher in dem zu untersuchenden Objekt 11 hindurchtritt. Wie in 1A gezeigt ist die Einfallsfläche 61A der fluoreszierenden Platte 61, wenn diese in Form eines Kastens vorliegt, die Innenwandfläche des Kastens, so dass das lichtabschirmende Element 65 auf der Außenwandfläche des Kastens angebracht ist. Dadurch wird es möglich, die Nachweisempfindlichkeit für Fluoreszenzlicht zu erhöhen beziehungsweise, anders ausgedrückt, die Nachweisempfindlichkeit für Löcher, da an der Einfallsfläche 61A der fluoreszierenden Platte 61 kein Fluoreszenzlicht aufgrund von Außenlicht erzeugt wird, aus dem dann Störlicht wird. Abgesehen davon erhöht sich, wenn das auf die fluoreszierende Platte 61 fallende Beleuchtungslicht von dem lichtabschirmenden Element 65 reflektiert wird und sich wieder in der fluoreszierenden Platte 61 ausbreitet, der Anteil des fluoreszierenden Materials, der in der fluoreszierenden Platte 61 erregt wird, und auf diese Weise erhöht sich ebenfalls die Nachweisempfindlichkeit für Fluoreszenzlicht beziehungsweise, anders ausgedrückt, die Nachweisempfindlichkeit für Löcher.

Außerdem wird bevorzugt ein reflektierendes Element, das das Fluoreszenzlicht reflektiert, auf der Fläche neben der Erfassungsfläche 61B der fluoreszierenden Platte 61 bereitgestellt, die Fluoreszenzlicht zu dem Photodetektor 71 emittiert. Wenn dies geschieht, dann wird das Fluoreszenzlicht, das erzeugt wird, wenn Beleuchtungslicht auf die fluoreszierende Platte 61 fällt, von dem reflektierenden Element reflektiert, wodurch sich der Anteil, der aus der fluoreszierenden Platte 61 nach außen austritt, reduziert und die Effizienz bei der Löchererfassung aufgrund der effizienten Erfassung durch den Photodetektor 71 erhöht wird.

Es sei angemerkt, dass das lichtabschirmende Element und das reflektierende Element jeweils Mehrschichtfilme sein können, die auf der Oberfläche der fluoreszierenden Platte 61 ausgebildet sind. Außerdem brauchen das lichtabschirmende Element und das reflektierende Element nicht unbedingt voneinander getrennte Teile zu sein. Zum Beispiel kann eine Überzugsschicht oder eine Aufdampfschicht, wie beispielsweise Aluminium, oder ein plattenförmiges Element als lichtabschirmendes Element verwendet werden, das die Transmission von Beleuchtungslicht verhindert, beziehungsweise als reflektierendes Element, das Fluoreszenzlicht reflektiert. Wenn das lichtabschirmende Element und das reflektierende Element auf diese Weise kombiniert werden, werden sie auf den Flächen neben der Einfallsfläche 61A und der Erfassungsfläche 61B der fluoreszierenden Platte 61 bereitgestellt. Es sei angemerkt, dass das lichtabschirmende Element 65 in 1A ebenfalls die Funktion des reflektierenden Elements übernimmt.

Der Photodetektor 71 erfasst das Fluoreszenzlicht, das von der Erfassungsfläche 61B der fluoreszierenden Platte 61 emittiert wird, und kann beispielsweise ein Photoelektronenvervielfacher oder ein lichtempfangendes Halbleiterelement (wie eine Photodiode) sein. Als Photodetektor 71 wird aufgrund seiner hohen Empfindlichkeit bevorzugt ein Photoelektronenvervielfacher verwendet. Des Weiteren wird als Photodetektor 71 aufgrund seiner noch höheren Empfindlichkeit, die auf eine hohe Quanteneffizienz auf einer großen lichtempfangenden Fläche zurückzuführen ist, bevorzugt ein Side-on-Photoelektronenvervielfacher (side-on photomultiplier tube) verwendet.

Des Weiteren ist die Größe der Erfassungsfläche 61B der fluoreszierenden Platte 61, wenn der Querschnitt der fluoreszierenden Platte 61 im Vergleich zu der lichtempfangenden Fläche des Photodetektors 71 groß ist, auf die Größe der lichtempfangenden Fläche des Photodetektors 71 abgestimmt. Zu diesem Zeitpunkt kann der in 1B gezeigte Aufbau der fluoreszierenden Platte 61 statt durch das Zusammenkleben zweier rechteckiger fluoreszierender Platten mithilfe eines Klebers beispielsweise durch Ausschneiden einer einzelnen fluoreszierenden Platte hergestellt werden. Dadurch ist es möglich, die Absorption des Fluoreszenzlichts durch den Kleber zu eliminieren, wodurch sich eine Verringerung der Effizienz bei der Erfassung vermeiden lässt.

Die optische Untersuchungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform funktioniert folgendermaßen. Das Beleuchtungslicht, das von der Lichtquelle 41 emittiert wird, wird durch die Diffusionsplatte 51 gestreut und beleuchtet das zu untersuchende Objekt 11, das so angeordnet ist, dass es den Öffnungsteil 31o auf dem Tisch 31 abdeckt, von allen Seiten. Wenn in dem zu untersuchenden Objekt 11 Löcher (Durchgangslöcher) vorliegen, dann tritt das Beleuchtungslicht durch die Löcher hindurch und fällt auf die Einfallsfläche 61A der fluoreszierenden Platte 61. Bei der fluoreszierenden Platte 61 wird durch die Erregung der fluoreszierenden Materialien, die mit dem Auftreffen des Beleuchtungslichts einhergeht, Fluoreszenzlicht erzeugt. Dann fällt das Fluoreszenzlicht nach seiner Emission von der Erfassungsfläche 61B der fluoreszierenden Platte 61 auf die lichtempfangende Fläche des Photodetektors 71 und wird von dem Photodetektor 71 erfasst. Anders ausgedrückt erfolgt die Erfassung des Vorliegens oder der Abwesenheit von Löchern in dem zu untersuchenden Objekt 11 auf der Grundlage der Erfassung von Fluoreszenzlicht durch den Photodetektor 71.

Bei der optischen Untersuchungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform wird auf diese Weise das Beleuchtungslicht, das durch die Löcher in dem zu untersuchenden Objekt 11 hindurchtritt, nicht direkt erfasst, sondern es fällt auf die fluoreszierende Platte 61, und das so erzeugte Fluoreszenzlicht wird erfasst, und somit beschränken sich die Löcher, die erfasst werden können, nicht auf diejenigen, die sich auf einer direkten Linie zwischen dem lichtemittierenden Element 41a und dem Photodetektor 71 befinden, sondern es können stattdessen in einem großen Bereich Löcher erfasst werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird außerdem eine Lichtquelle 41 verwendet, bei der der lichtemittierende Punkt in einem Flächenmuster vorliegt, und somit kann sofort bestätigt werden, ob in einem großen Bereich Löcher vorliegen oder nicht, und darüber hinaus wird im Vergleich zu Vorrichtungen, bei denen ein von einer punktförmigen Quelle emittierter Laserstrahl die Abtastung durchführt, das Problem gelöst, dass das Beleuchtungslicht nur in einem Winkel einfällt, wodurch es problemlos möglich wird, selbst Löcher mit kleinen Durchmessern zu erfassen.

Des Weiteren ist die Fläche der Einfallsfläche 61A der fluoreszierenden Platte 61 genau so groß wie oder größer als die Öffnungsfläche des Öffnungsteils 31o des Tisches, und somit fällt der größte Teil des Beleuchtungslichts, das durch Löcher in dem zu untersuchenden Objekt 11 hindurchtritt, auf die Einfallsfläche 61A. Aus diesem Grund ist es möglich, mit großer Genauigkeit festzustellen, ob in dem zu untersuchenden Objekt 11 Löcher vorliegen oder nicht.

Des Weiteren ist für die optische Untersuchungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kein großes optisches System erforderlich, und sie ist einfach zu konstruieren und optisch anzupassen, was die gesamte Ausrüstung klein und kostengünstig macht. Zusätzlich dazu ist es aufgrund der Verwendung der Diffusionsplatte 51 möglich, das Vorliegen oder die Abwesenheit von Löchern selbst dann ohne Weiteres zu erfassen, wenn die Durchmesser der Löcher kleiner sind als die Schichtdicke des zu untersuchenden Objektes 11 und wenn sich die Löcher in einem Winkel befinden.

Da das zu untersuchende Objekt 11, die Lichtquelle 41, die Diffusionsplatte 51, die fluoreszierende Platte 61 und der Photodetektor 71 in dem lichtabschirmenden Gehäuse 21 eingeschlossen sind, fällt außerdem kein Licht von außen auf die fluoreszierende Platte 61 und verursacht Störlicht. Des Weiteren fällt dann auch in diesem Bereich, wenn ein lichtabschirmendes Element auf Flächen neben der Einfallsfläche 61A der fluoreszierenden Platte 61 bereitgestellt wird, kein Licht von außen auf die fluoreszierende Platte 61 und verursacht die Emission von Störlicht. Wenn ein reflektierendes Element auf einer Fläche neben der Erfassungsfläche 61B der fluoreszierenden Platte 61 bereitgestellt wird, dann fällt das Fluoreszenzlicht, das an der fluoreszierenden Platte 61 erzeugt wird, auf effiziente Weise auf die lichtempfangende Fläche des Photodetektors 71. Infolgedessen ist es möglich, mit hoher Empfindlichkeit zu erfassen, ob in dem zu untersuchenden Objekt 11 Löcher vorliegen oder nicht.

Zweite Ausführungsform

Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die 2A und 2B eine zweite Ausführungsform erläutert. Eine optische Untersuchungsvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Tisch 32, eine Lichtquelle 42, eine fluoreszierende Platte 62, einen Photodetektor 72 und eine Rolle 82 in einem lichtabschirmenden Gehäuse 22. Die optische Untersuchungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform untersucht fortlaufend ein zu untersuchendes Objekt 12, das in einer Richtung in Form eines langen Bandes, wie beispielsweise als Magnetband, vorliegt, während sich dieses Objekt in dieser einen Richtung bewegt. 2A ist eine schematische Querschnittsdarstellung der optischen Untersuchungsvorrichtung in der Ebene, die parallel zur Bewegungsrichtung des zu untersuchenden Objektes 12 verläuft und senkrecht zu der Richtung, in der sich das zu untersuchende bandförmige Objekt 12 erstreckt, und 2B ist eine schematische Querschnittsdarstellung der optischen Untersuchungsvorrichtung in der Ebene, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des zu untersuchenden Objektes 12 verläuft.

Ein lichtabschirmendes Gehäuse 22 verhindert, dass Licht von außen nach innen eindringen kann, und das zu untersuchende bandförmige Objekt 12 wird in die Zugangsöffnung 22A eingeführt und kommt aus der Ausgangsöffnung 22B heraus. Die Zugangsöffnung 22A und die Ausgangsöffnung 22B des lichtabschirmenden Gehäuses 22 sind jeweils so aufgebaut, dass es für Licht schwierig ist, von außen einzudringen. Ein Tisch (Stützteil) 32 wird so bereitgestellt, dass er das lichtabschirmende Gehäuse 22 innen in zwei Teile unterteilt, und der Außenumfang davon berührt die Innenwände des lichtabschirmenden Gehäuses 22, und im mittleren Bereich davon befindet sich ein Öffnungsteil 32o. Ein Rolle 82 bewegt das zu untersuchende Objekt 12, das durch die Zugangsöffnung 22A des lichtabschirmenden Gehäuses 22 hereingekommen ist, auf eine solche Art und Weise, dass dieses Objekt 12 den Öffnungsteil 32o auf dem Tisch 32 abdeckt, während es sich darüber bewegt, und danach das lichtabschirmende Gehäuse 22 über die Ausgangsöffnung 22B wieder verlässt. Die Rolle 82 dient auch dazu zu verhindern, dass Licht von außen eindringen kann. Des Weiteren wird am Kantenteil des zu untersuchenden Objekts 12 auf dem Tisch 12 eine Abdeckung 92 bereitgestellt. Diese Abdeckung 92 soll dafür sorgen, dass kein Störlicht durch Spalten zwischen dem Tisch 32 und dem zu untersuchenden Objekt 12 hindurchtreten kann.

Eine Lichtquelle 42 befindet sich unter dem Öffnungsteil 32o des Tisches 32. Bei dem von der Lichtquelle 42 emittierten Beleuchtungslicht handelt es sich um Licht mit einer Wellenlänge, die das fluoreszierende Material erregen kann, das sich in der fluoreszierenden Platte 62 befindet. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird als Lichtquelle 42 ein Fluoreszenzlicht verwendet, bei dem sich die lichtemittierenden Punkte in einem linearen Muster befinden, es können jedoch stattdessen mehrere lichtemittierende Halbleiterelemente verwendet werden, die in einem linearen oder einem flächenförmigen Muster angeordnet sind. Es sei ebenso angemerkt, dass „die lichtemittierenden Punkte befinden sich in einem linearen Muster" bedeutet, dass die lichtemittierenden Punkte in einer Linie verlaufen, und dies schließt nicht aus, dass Licht durch Abstrahlen von Fluoreszenzlicht und dergleichen erzeugt wird. Es kann sich auch eine Diffusionsplatte zwischen dem Öffnungsteil 32o des Tisches 32 und der Lichtquelle 42 befinden.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das zu untersuchende Objekt 12 bandförmig und bewegt sich, und somit besitzt der Öffnungsteil 32o in dem Tisch 32 vorzugsweise eine Schlitzform, die quer zu dem zu untersuchenden Objekt 12 verläuft. In diesem Fall handelt es sich bei der Lichtquelle 42 bevorzugt um eine lineare Lichtquelle, die kontinuierliche oder gestreute lichtemittierende Punkte in einem linearen Muster aufweist, das der Form des Öffnungsteils 32o des Tisches 32 entspricht.

Die fluoreszierende Platte 62 wird so bereitgestellt, dass sie den Teil des zu untersuchenden Objekts 12 abdeckt, der sich über dem Öffnungsteil 32o des Tisches 32 befindet. Die fluoreszierende Platte 62 ist beispielsweise eine Harzplatte aus Acryl oder Vinyl und enthält fluoreszierende Materialien, so dass, wenn in dem zu untersuchenden Objekt 12 über dem Öffnungsteil 32o des Tisches 32 ein Loch vorliegt, das Beleuchtungslicht, das durch das genannte Loch hindurchtritt, auf der fluoreszierenden Platte 62 auftrifft, und durch das Auftreffen dieses Beleuchtungslichts werden die fluoreszierenden Materialien erregt, wodurch Fluoreszenzlicht erzeugt wird. Des Weiteren ist die Einfallsfläche 62A der fluoreszierenden Platte 62 breiter gestaltet als die Öffnungsfläche des Öffnungsteils 32o.

Wie bei der ersten Ausführungsform wird auch bei dieser Ausführungsform vorzugsweise ein lichtabschirmendes Element zur Verfügung gestellt, das verhindert, dass Beleuchtungslicht durch eine andere Fläche hindurchdringt als durch die Einfallsfläche der fluoreszierenden Platte 62, auf die das Beleuchtungslicht einfällt, das durch die Löcher in dem zu untersuchenden Objekt 12 hindurchgetreten ist, und vorzugsweise wird auch ein reflektierendes Element bereitgestellt, das das Fluoreszenzlicht an einer anderen Fläche als der Erfassungsfläche der fluoreszierenden Platte 62, die Fluoreszenzlicht zum Photodetektor 72 emittiert, reflektiert.

Der Photodetektor 72 dient zum Erfassen des Fluoreszenzlichts, das beispielsweise mithilfe eines Photoelektronenvervielfachers oder eines lichtempfangenden Halbleiterelements von der Erfassungsfläche 62B der fluoreszierenden Platte 62 emittiert wird. Der Photodetektor 72 befindet sich in der Figur zwar außerhalb des lichtabschirmenden Gehäuses 22, kann aber auch in diesem installiert werden.

Die optische Untersuchungsvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform funktioniert folgendermaßen. Das zu untersuchende bandförmige Objekt 12 wird von der Rolle 82 durch die Zugangsöffnung 22A in das lichtabschirmende Gehäuse 22 eingeführt, läuft dann über den Öffnungsteil 32o des Tisches 32 und verlässt das lichtabschirmende Gehäuse 22 über die Ausgangsöffnung 22B. Das Beleuchtungslicht, das von der Lichtquelle 42 emittiert wird, beleuchtet den Teil des zu untersuchenden Objektes 12, der sich über dem Öffnungsteil 32o des Tisches 32 befindet. Wenn sich in dem von dem Beleuchtungslicht beleuchteten Teil des zu untersuchenden Objektes 12 ein Loch befindet, dann tritt das Beleuchtungslicht durch dieses Loch hindurch und fällt auf die Einfallsfläche 62A der fluoreszierenden Platte 62. Das fluoreszierende Material in der fluoreszierenden Platte 62 wird durch das Einfallen des Beleuchtungslichts erregt und erzeugt somit Fluoreszenzlicht. Dieses Fluoreszenzlicht wird dann von der Erfassungsfläche der fluoreszierenden Platte 62 emittiert und fällt auf die lichtempfangende Fläche des Photodetektors 72 und wird von dem Photodetektor 72 erfasst. Anders ausgedrückt basiert die Erfassung des Vorliegens oder der Abwesenheit von Löchern in dem Teil des zu untersuchenden Objektes 12, der von dem Beleuchtungslicht beleuchtet wird, darauf, ob Fluoreszenzlicht von dem Photodetektor 72 erfasst wird oder nicht.

Auf diese Weise wird auch bei der optischen Untersuchungsvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Beleuchtungslicht, das durch ein Loch in dem zu untersuchenden Objekt 12 hindurchtritt, nicht direkt erfasst, sondern es fällt auf die fluoreszierende Platte 62, und das somit erzeugte Fluoreszenzlicht wird erfasst, wodurch es möglich wird, in einem großen Bereich Löcher zu erfassen, statt die Löcher, die erfasst werden können, auf diejenigen zu beschränken, die sich auf der direkten Linie befinden, die die Lichtquelle 42 mit dem Photodetektor 72 verbindet. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird des Weiteren eine Lichtquelle 42 mit lichtemittierenden Punkten in einem linearen Muster verwendet, wodurch es möglich wird, sofort nachzuprüfen, ob in einem großen Bereich Löcher vorliegen oder nicht, und darüber hinaus wird im Vergleich zu Vorrichtungen, bei denen ein von einer punktförmigen Quelle emittierter Laserstrahl die Abtastung durchführt, das Problem gelöst, dass das Beleuchtungslicht nur in einem Winkel einfällt, wodurch es problemlos möglich wird, selbst Löcher mit kleinen Durchmessern zu erfassen.

Da die Fläche der Einfallsfläche 62A der fluoreszierenden Platte 62 größer als die Öffnungsfläche des Öffnungsteils 32o des Tisches 32 ist, fällt des Weiteren der größte Teil des Beleuchtungslichts, das durch die Löcher in dem zu untersuchenden Objekt 12 hindurchtritt, auf die Einfallsfläche 62A. Aus diesem Grund ist es möglich, mit großer Genauigkeit einzuschätzen, ob in dem zu untersuchenden Objekt 12 Löcher vorliegen oder nicht.

Des Weiteren ist auch für die optische Untersuchungsvorrichtung 2 gemäß dieser Ausführungsform kein großes optisches System erforderlich, und sie ist einfach zu konstruieren und optisch anzupassen, was die gesamte Ausrüstung klein und kostengünstig macht. Zusätzlich dazu ist es aufgrund der Verwendung der Diffusionsplatte möglich, das Vorliegen oder die Abwesenheit von Löchern selbst dann ohne Weiteres zu erfassen, wenn die Durchmesser der Löcher kleiner sind als die Schichtdicke des zu untersuchenden Objektes 12 und wenn sich die Löcher in einem Winkel befinden.

Außerdem sind der Teil des zu untersuchenden Objektes 12, der von dem Beleuchtungslicht beleuchtet wird, die Lichtquelle 42 und die fluoreszierende Platte 62 in dem lichtabschirmenden Gehäuse 22 eingeschlossen, so dass kein Licht von außen auf die fluoreszierende Platte 62 fällt und Störlicht verursacht. Des Weiteren fällt auch hier, wenn ein lichtabschirmendes Element auf einer Fläche neben der Einfallsfläche der fluoreszierenden Platte 62 bereitgestellt wird, kein Licht von außen auf die fluoreszierende Platte 62 und verursacht Störlicht. Wenn ein reflektierendes Element auf einer Fläche neben der Erfassungsfläche der fluoreszierenden Platte 62 bereitgestellt wird, dann fällt das Fluoreszenzlicht, das an der fluoreszierenden Platte 62 erzeugt wird, auf effiziente Weise auf die lichtempfangende Fläche des Photodetektors 72. Infolgedessen wird es möglich, mit hoher Empfindlichkeit festzustellen, ob in dem zu untersuchenden Objekt 12 Löcher vorliegen oder nicht.

Des Weiteren wird bei der optischen Untersuchungsvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Untersuchung durchgeführt, während das zu untersuchende bandförmige Objekt 12 in Längsrichtung bewegt wird, so dass es möglich ist, zu erfassen, ob in dem zu untersuchenden Objekt 12 in Längsrichtung Löcher vorliegen, und die Position der Löcher in Längsrichtung zu erfassen.

GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT

Wie oben erläutert wird, erfasst die optische Untersuchungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das Beleuchtungslicht, das durch Löcher in dem zu untersuchenden Objekt hindurchtritt, nicht direkt, sondern sie erfasst stattdessen das Fluoreszenzlicht, das erzeugt wird, wenn dieses Beleuchtungslicht auf eine fluoreszierende Platte fällt, und somit sind die Löcher, die erfasst werden können, nicht nur auf diejenigen beschränkt, die sich auf der direkten Linie befinden, die die Lichtquelle mit dem Photodetektor verbindet, sondern es wird ein Erfassen von Löchern in einem großen Bereich möglich. Da eine Lichtquelle benutzt wird, bei der die Lichtemission in einem linearen Muster erfolgt, ist es außerdem in einem großen Bereich sofort möglich zu bestätigen, ob Löcher vorliegen oder nicht. Im Vergleich zu Vorrichtungen, bei denen ein von einer punktförmigen Quelle emittierter Laserstrahl die Abtastung durchführt, wird das Problem gelöst, dass das Beleuchtungslicht in einem Winkel einfällt, wodurch selbst Löcher mit kleinen Durchmessern leicht erfasst werden können.


Anspruch[de]
Optische Untersuchungsvorrichtung (1, 2) für das Erfassen von Löchern in einem zu untersuchenden Objekt (11, 12), die Folgendes umfasst:

eine Lichtquelle (41, 42) für das Beleuchten des zu untersuchenden Objekts (11, 12),

ein fluoreszierendes Element (61, 62), das der Lichtquelle (41, 42) gegenüber angeordnet ist, wobei sich das zu untersuchende Objekt (11, 12) dazwischen befindet, das fluoreszierende Element (61, 62) eine Einfallsfläche (61A, 62A) für das Aufnehmen von von der Lichtquelle (41, 42) emittiertem Licht und das Leiten des Lichts durch Löcher in dem zu untersuchenden Objekt (11, 12) und eine Erfassungsfläche (61B, 62B) für das Emittieren von Fluoreszenzlicht als Reaktion auf das Einfallen von Licht aus der Lichtquelle (41, 42) aufweist, und

einen Photodetektor (71, 72) für das Erfassen von Fluoreszenzlicht, das von der Erfassungsfläche (61B, 62B) des fluoreszierenden Elements (61, 62) emittiert wird,

gekennzeichnet durch

einen Stützteil (31, 32) für das Abstützen des zu untersuchenden Objekts (11, 12), der eine Öffnung (31o, 32o) aufweist, durch die Licht aus der Lichtquelle (41, 42) hindurchtreten kann, und

einen Abdeckteil (91, 92), der die Kanten des zu untersuchenden Objekts (11, 12) abdeckt, wenn es an dem Stützteil (31, 32) angebracht ist, und verhindert, dass das Licht aus der Lichtquelle (41, 42) zwischen dem Stützteil (31, 32) und dem zu untersuchenden Objekt (11, 12) hindurchtritt.
Optische Untersuchungsvorrichtung (1, 2) nach Anspruch 1, bei der die Einfallsfläche (61A, 62A) des fluoreszierenden Elements (61, 62) breiter ist als die Öffnung (31o, 32o). Optische Untersuchungsvorrichtung (1, 2) nach Anspruch 1, bei der die Lichtquelle (41, 42) lichtemittierende Elemente (41a) aufweist, die entweder in einem linearen oder einem Planaren Muster angeordnet sind. Optische Untersuchungsvorrichtung (1, 2) nach Anspruch 1, die des Weiteren eine Diffusionsplatte (51) umfasst, die das Beleuchtungslicht streut, das von der Lichtquelle (41, 42) zum Beleuchten des zu untersuchenden Objekts (11, 12) emittiert wird. Optische Untersuchungsvorrichtung (1, 2) nach Anspruch 1, bei der ein lichtabschirmendes Element (65) für das Verhindern des Hindurchtretens von Beleuchtungslicht aus der Lichtquelle (41, 42) auf einer anderen Fläche als der Einfallsfläche (61A, 62A) des fluoreszierenden Elements (61, 62) bereitgestellt wird. Optische Untersuchungsvorrichtung (1, 2) nach Anspruch 1, bei der ein reflektierendes Element für das Reflektieren des Fluoreszenzlichts auf einer anderen Fläche als der Erfassungsfläche (61B, 62B) des fluoreszierenden Elements (61, 62) bereitgestellt wird. Optische Untersuchungsvorrichtung (1, 2) nach Anspruch 1, bei der das fluoreszierende Element (61) die Form eines Kastens aufweist und dadurch gemeinsam mit dem Stützteil (31) und dem zu untersuchenden Objekt (11) eine Dunkelkammer bildet.






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