(57)【要約】【課題】  透明体シート状物の有害な実欠陥と表面に付着した異物との判別を、１つの投光部と２つの受光部から構成された装置によって、比較的単純な検出データの照合で実現し、信頼性の高い欠陥管理を行う欠陥検査装置を提供する。【解決手段】  走行する透明体シート状物の走行方向に対して斜めからシート状物の幅方向をライン状に照明する投光部と、シート状物を透過した照明光を投光部と反対側に配置して検出する第１受光部と、投光部から照明された照明光によって拡散または散乱した光を暗視野の方向に配置して検出する第２受光部と、第１受光部の検出データと第２受光部の検出データとを照合することによって、シート状物の欠陥が表面に付着した異物であるか、その他の欠陥であるかを判別する信号処理部とを具備する装置により、上記課題を解決し得る。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行する透明体シート状物の欠陥検査装置において、走行方向に対して斜めからシート状物の幅方向をライン状に照明する投光部と、シート状物を透過した照明光を投光部と反対側に配置して検出する第１受光部と、投光部から照明された照明光によって拡散または散乱した光を暗視野の方向に配置して検出する第２受光部と、第１受光部の検出データと第２受光部の検出データとを照合することによって、シート状物の欠陥が表面に付着した異物であるか、その他の欠陥であるかを判別する信号処理部とを、具備することを特徴とするシート状物の欠陥検査装置。
【請求項２】
前記投光部において、光源は輝度が高く、指向性が強い状態の照明光とし、シート状物の表面に付着した異物によって、一部の照明光を拡散または散乱させることを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記第１受光部は、一次元のイメージセンサカメラを用い、カメラのレンズの絞り値を高く調整することにより、照明光によるイメージセンサの飽和の防止と被写界深度の大きな光学系にすることを特徴とする請求項１または２記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記第２受光部は、一次元のイメージセンサカメラを用い、シート状物の表面に付着した異物によって拡散または散乱した光を明欠陥として検出できるように、カメラのレンズの絞り値を低く調整することと、光源の輝度を調整することと、照明の光軸の角度を調整することと、輝度信号の明欠陥検出のしきい値とを適切に調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記信号処理部は、第１受光部におけるシート状物の暗欠陥と明欠陥の両方の検出データと、第２受光部におけるシート状物の明欠陥の検出データとを取り込み、第２受光部の検出データをシート状物の表面に付着した異物と判定し、第１受光部の検出データと第２受光部の検出データについてシート状物の走行方向と幅方向の座標を照合し、座標が一致しない第１受光部のみで検出したデータを実欠陥と判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状物の実欠陥と表面に付着した異物とを判別しながら検査する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶等に用いる光学フィルムや電子機器部品等に用いる高機能性フィルムは、近年ますます異物に対する要求規格が厳しくなりつつあり、これらのシート状物はクリーンルームで製造され、製造ライン中にある欠陥検査機によってシート状物の欠陥に関する品質の管理が行われている。しかし、運転員の作業等によって発生する環境起因の異物や、スリット工程等で発生したシート状物の切り屑が工程内に飛散することがあり、これらの異物がシート状物の表面に付着することがある。そのため、製造ライン中にある欠陥検査機は、シート状物の品質として有害な実欠陥と、後工程で除去可能な表面に付着した異物とを混在して検出し、一般に実欠陥と付着した異物をリアルタイムで判別をすることは容易ではない。従って、工程トラブル等によって実欠陥が多発した場合でも、付着した異物の増加と間違えて工程への対処が遅れるといった問題があった。
【０００３】
この問題を解決するため、シート状物の生産ラインに斜方照明と落射照明等の２系統以上の複数の検査光学系を走行方法に並べて備え、各光学系で検出した画像についてパターンマッチング等の解析によって欠陥を判別する方法（例えば、特許文献１参照）が提案されている。
【０００４】
しかしながら、上述の方法では、欠陥判別のためのパターンマッチング等を行う際に膨大な統計データに基づいた複雑な解析が必要であり、各光学系の信号処理装置の上位システムとしてのコントローラが別途必要となり、設備費用やメンテナンス費用が高くなるといった問題があった。
【０００５】
また、実欠陥と付着異物を判別する方法として、シート状物生産ラインの上流側と下流側に２式の欠陥検査機を配置し、両者検査機の間に付着異物除去装置を設けて、上流側と下流側の欠陥検査データを比較して実欠陥のみを検出する方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【０００６】
しかしながら、上述の従来の方法では、シート状物の走行時の蛇行やシワ等が発生する場合には、上流側と下流側の両者検査機データについて厳密な座標値で比較できないことや、製造工程によっては、スペースの制約によって走行方向に２式の欠陥検査機が設置できないといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２１５０５１号公報
【特許文献２】特開２００７−１０８１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来の技術の上記問題点を解決し、透明体シート状物の有害な実欠陥と表面に付着した異物との判別を、１つの投光部と２つの受光部から構成された省スペースの装置によって、比較的単純な検出データの照合で実現し、製造工程において信頼性の高い欠陥管理を行う欠陥検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係わる透明体シート状物の欠陥検査装置は、上記課題を解決するために、走行する透明体シート状物の走行方向に対して斜めからシート状物の幅方向をライン状に照明する投光部と、シート状物を透過した照明光を投光部と反対側に配置して検出する第１受光部と、投光部から照明された照明光によって拡散または散乱した光を暗視野の方向に配置して検出する第２受光部と、第１受光部の検出データと第２受光部の検出データとを照合することによって、シート状物の欠陥が表面に付着した異物であるか、その他の欠陥であるかを判別する信号処理部とを具備することを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、１つの投光部から照明されたシート状物に対して、透過する方向と拡散または散乱する方向からシート状物の同じ部位を２つの受光部で撮像するため、同じ欠陥や異物について同じ座標で同時に検出することが可能になり、欠陥の画像パターンによる解析等を行わずに、第１受光部の検出された欠陥について第２受光部でも検出されるか否かを照合することによって判別することが可能となる。従って、２つの受光部において、欠陥の走行方向および幅方向の検出座標に大きなズレが生じることがなく、シート状物が蛇行して走行した場合でも座標を補正して照合するなど処理が不要となる点で優れている。また、２つの光学系を走行方向に一定の距離を置いて配置しないため、省スペースとなる点で好ましい。
【００１１】
ここで、第１受光部と第２受光部に用いるイメージセンサカメラには、製造ラインの速度を検出するために設置した１つのエンコーダから信号を分岐して各受光部のカメラに取り込むことにより、走行方向での座標のズレを防止することが可能になる。また、第１受光部と第２受光部のイメージセンサカメラは、幅方向の分解能を同一にし、欠陥を幅方向で同等のサイズで検出するために、同じ台数にすることが好ましい。
【００１２】
本発明に係わる透明体シート状物の欠陥検査装置において、投光部の光源は輝度が高く、指向性が強い状態の照明光とし、シート状物の表面に付着した異物によって、一部の照明光を拡散または散乱させることを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、輝度が高く、指向性が強い照明光を用いることによって、第１受光部と第２受光部に対して、１つの照明装置で、透過光による欠陥検出と拡散光または散乱光による欠陥検出が可能となる。
【００１４】
本発明に係わる透明体シート状物の欠陥検査装置において、第１受光部は、一次元のイメージセンサカメラを用い、カメラのレンズの絞り値を高く調整することにより、照明光によるイメージセンサの飽和の防止と被写界深度の大きな光学系にすることを特徴としている。
【００１５】
上記構成によれば、輝度が高く、指向性が強い照明光に対して、特殊な光学系を用いずにイメージセンサの飽和を防止できる点で好ましい。また、カメラのレンズの絞り値を高くすることによって被写界深度が大きくなり、シート状物の厚み方向に対して斜めに透過する照明光に対して、欠陥が厚み方向のどの位置にあっても鮮明な画像で検出できる点で優れている。
【００１６】
本発明に係わる透明体シート状物の欠陥検査装置において、第２受光部は、一次元のイメージセンサカメラを用い、シート状物の表面に付着した異物によって拡散または散乱した光を明欠陥として検出できるように、カメラのレンズの絞り値を低く調整することと、光源の輝度を調整することと、照明の光軸の角度を調整することと、輝度信号の明欠陥検出のしきい値とを適切に調整し、欠陥を検出する装置であることを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、シート状物の表面に付着した異物によって拡散または散乱した微弱な光に対して、カメラレンズの絞り値と光源の輝度と照明光軸の角度の３つの調整手段の選択および組み合わせにより、シート状物の表面に異物が付着していない地合信号から欠陥の信号を強調してＳ／Ｎ比を向上させることが可能となる。
【００１８】
ここで、第２受光部で検出する明欠陥とは、シート状物の表面に異物が付着していないときの輝度の地合信号レベルに対して、表面に付着した異物によって拡散光または散乱光がしきい値を越えて輝度が高くなった場合の欠陥をいう。
【００１９】
また、シート状物の内部に微細なフィラーが存在する場合でも、フィラーによる散乱光と、表面に付着した異物による拡散光または散乱光とを、輝度信号レベルのしきい値で分離することが可能である。
【００２０】
本発明に係わる透明体シート状物の欠陥検査装置において、信号処理部は、第１受光部におけるシート状物の暗欠陥と明欠陥の両方の検出データと、第２受光部におけるシート状物の明欠陥の検出データとを取り込み、第２受光部の検出データをシート状物の表面に付着した異物と判定し、第１受光部の検出データと第２受光部の検出データについてシート状物の走行方向と幅方向の座標を照合し、座標が一致しない第１受光部のみで検出したデータを実欠陥と判定することを特徴としている。
【００２１】
上記方法によれば、シート状物を透過した光の輝度の強弱によって実欠陥や表面に付着した異物を含めて全欠陥を漏れなく検出する第１受光部の検出データと、表面に付着した異物のみを検出する第２受光部のデータとを照合することにより、一つの受光部では成し得なかった実欠陥と付着した異物との判別を比較的単純な信号処理で行うことができる。
【００２２】
ここで、第１受光部で検出する暗欠陥とは、シート状物に実欠陥や異物がない状態での透過光輝度を地合信号の基準として、実欠陥や異物によって透過光が減衰や遮断されてしきい値を越えて輝度が低くなった場合の欠陥をいう。また、第１受光部で検出する明欠陥とは、シート状物に実欠陥や異物がない状態での透過光輝度を地合信号の基準として、気泡や凹状欠陥によって透過光が増加されてしきい値を越えて輝度が高くなった場合の欠陥をいう。
【００２３】
また、透過光を検出する第１受光部では、表面に付着した異物は光を遮る暗欠陥として検出し、拡散光および散乱光を検出する第２受光部では、表面に付着した異物を明欠陥として検出するが、第１受光部の暗欠陥と第２受光部の明欠陥の座標に基づいてデータを照合することによって実欠陥と付着した異物との判定が可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、透明体シート状物の有害な実欠陥と表面に付着した異物との判別を、１つの投光部と２つの受光部から構成された省スペースの装置によって、比較的単純な検出データの照合で実現でき、製造工程において信頼性の高い欠陥管理や実欠陥発生時に早期に対処できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る透明体シート状物の欠陥検査装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る第１受光部および第２受光部の欠陥検出データの二次元マップの二値化表示の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明に係わる透明体シート状物の欠陥検査装置に関して図１に基づいて説明する。尚、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態に係る透明体シート状物の欠陥検査装置の概略構成を示す模式図である。
【００２８】
図１において、Ａ方向に走行する透明体のシート状物Ｗに対して、下方向から投光部３によって角度θでシート状物Ｗの位置Ｐの幅方向全域を斜めからスリット状に照明し、照明の光軸上の反対側に配置した第１受光部１によってシート状物Ｗの位置Ｐを透過した照明光の幅方向の輝度分布を検出し、シート状物Ｗの走行方向Ａに対して直角に近い角度で上方向に第２受光部２を配置し、シート状物Ｗの位置Ｐに付着異物Ｔが通過した場合に、その付着異物Ｔによる拡散または散乱した照明光の幅方向の輝度分布を第２受光部２で検出する。第１受光部１と第２受光部２にはシート状物Ｗのライン速度を検出するために設置した一つのエンコーダ５から信号を分岐して入力し、第１受光部１と第２受光部２の検出データは信号処理部４で取り込み、信号処理部４では第１受光部１と第２受光部２の検出データを照合して実欠陥と付着した異物とを判別して検出する構成としている。
【００２９】
第１受光部１は、例えば、一次元ＣＣＤセンサのカメラ（一次元のイメージセンサカメラ）等を用いることができ、カメラの分解能は、検出が必要な欠陥や異物の寸法に対して、好ましくは１／４以下のサイズになるように設定し、その分解能によって定まった検査視野幅がシート状物Ｗの幅よりも小さい場合は、シート状物Ｗの幅をカバーできるように複数台のカメラを幅方向に配置する。
【００３０】
第１受光部１のカメラレンズは、絞り値をＦ＝５．６以上に設定することによって被写界深度が大きくなり、シート状物Ｗの位置Ｐの厚み方向に対して斜めに透過する照明光に対して、欠陥や異物が厚み方向のどの位置にあっても検出が可能となる。
【００３１】
第１受光部１の配置位置は、投光部３による照明光の光軸線上であり、かつ、シート状物Ｗに対して、投光部３の反対側である。もちろん、効果を奏する範囲内において、厳密に、光軸線上である必要はない。
【００３２】
また、第１受光部１において、ＣＣＤセンサの飽和を避けるために必要に応じてカメラレンズの手前に光を減衰させるための図示していないフィルタ（例えばＮＤフィルタ）を用いてもよい。
【００３３】
第２受光部２は、第１受光部１と同様に、例えば、一次元ＣＣＤセンサのカメラ（一次元のイメージセンサカメラ）等を用いることができ、カメラの分解能は検出が必要な異物の寸法に対して、好ましくは１／４以下のサイズになるように設定し、その分解能によって定まった検査視野幅がシート状物Ｗの幅よりも小さい場合は、シート状物Ｗの幅をカバーできるように複数台のカメラを幅方向に配置する。信号処理部４では、第１受光部１と第２受光部２のシート状物Ｗの幅方向と走行方向Ａの座標に基づいて欠陥を照合するので、各受光部間の欠陥の座標のズレを極小化するために、第１受光部１と第２受光部２の各カメラは同じ台数にすることが好ましい。
【００３４】
第２受光部２のカメラレンズは、微弱な拡散光または散乱光を検出するために絞り値をＦ＝５．６以下に設定することが好ましい。
【００３５】
第２受光部２の配置位置は、投光部から照明された照明光によって拡散または散乱した光を暗視野で検出する方向である。具体的には、シート状物Ｗの走行方向Ａに対して直角に近い角度で上方向に第２受光部２は配置されるが、暗視野であれば、上記に限定されない。
【００３６】
投光部３は、シート状物Ｗの表面の付着異物Ｔによる拡散光または散乱光が第２受光部２で検出できるように、輝度が高く、指向性が強い照明光とするため、メタルハライドランプやハロゲンランプやＬＥＤアレイなどの高輝度の光源を用いることが好ましい。投光部３において指向性が強い照明にするために、投光部３の光の照射面とシート状物Ｗの位置Ｐとの距離を２００ｍｍ以上とすることが好ましい。シート状物Ｗの位置Ｐに対して投光部３による照明光の光軸との角度θは、第２受光部２において付着異物Ｔによる拡散光または散乱光の検出感度が適切となる範囲で調整し、角度θを２０度〜７０度の範囲とすることが好ましい。
【００３７】
信号処理部４は、第１受光部１で検出した暗欠陥および明欠陥の検出データと、第２受光部２で検出した明欠陥の検出データとを取り込み、欠陥の検出を開始した時点からシート状物Ｗの走行方向Ａと幅方向の座標に基づいて逐次照合し、第２受光部２で検出した欠陥を付着異物Ｔと判定し、第１受光部１の検出データから同じ座標で検出された第２受光部２の検出データを照合して差し引き、第１受光部１のみで検出したデータを実欠陥と判定する。
【００３８】
ここで、第１受光部１で検出した暗欠陥とは、シート状物Ｗの内部または表面に付着した異物によって、投光部３からの照明光を吸収または遮断されることによって第１受光部１において検出する輝度が、異物や欠陥が存在しないシート状物Ｗを透過して検出された輝度よりも弱まり、予め設定したしきい値よりも輝度が弱い、すなわち、暗い画像となる欠陥をいう。第１受光部１で検出される暗欠陥には、シート状物Ｗの表面に付着した異物や、シート状物Ｗの内部に光を吸収または遮断する異物等が存在する実欠陥がある。
【００３９】
また、第１受光部１で検出した明欠陥とは、シート状物Ｗの表面の凹み等の形状変形部や、内部の空洞等によって、第１受光部１において検出する投光部３からの照明光の輝度が、異物や欠陥が存在しないシート状物Ｗを透過して検出された輝度よりも強まり、予め設定したしきい値よりも輝度が強い、すなわち、明るい画像となる欠陥をいう。
【００４０】
また、第２受光部２で検出した明欠陥とは、シート状物Ｗの表面に付着した異物によって、投光部３からの照明光の拡散または散乱した光を第２受光部２において検出する輝度が、表面に異物が存在しないシート状物Ｗによって拡散または散乱して検出された輝度よりも強まり、予め設定したしきい値よりも輝度が高い、すなわち、明るい画像となる欠陥をいう。第２受光部２で検出される明欠陥は、シート状物Ｗの表面に付着した異物のみであり、シート状物Ｗの表面の疵等の欠陥によって光が拡散または散乱することもあるが、これらの輝度は微弱であり、第２受光部２で検出する輝度が、表面に付着した異物によって拡散または散乱した光を判定するためのしきい値を越えることはない。
【００４１】
このように、第１受光部１では暗欠陥と明欠陥とを検出することによって実欠陥や表面に付着した異物とを検出でき、第２受光部２では明欠陥のみを検出することによって、第１受光部１の検出データから同じ座標で検出された第２受光部２の検出データを照合して差し引き、第１受光部１のみで検出したデータを実欠陥と判定することにより、表面に付着した異物のみを検出することが可能となる。
【００４２】
信号処理部４による欠陥の座標の照合において、幅方向については、第１受光部１での検出座標を基準として第２受光部２の検出座標にカメラの幅方向分解能の左右１ビット分のズレを考慮して判定することが好ましく、走行方向Ａについては、第１受光部１での検出座標を基準として第２受光部２の検出座標にエンコーダのパルス幅に相当した走行方向Ａの分解能の前後１ビット分のズレを考慮して判定することが好ましい。
【００４３】
このように、上記方法によれば、シート状物を透過した光の輝度を検出する第１受光部では、実欠陥と表面に付着した異物も含めて全欠陥を漏れなく検出し、表面に付着した異物のみを検出する第２受光部のデータとを照合する比較的単純な信号処理によって、実欠陥と付着した異物との判別が可能となる。
【実施例】
【００４４】
（実施例１）
１２ｍ／分で走行するイミド系樹脂フィルムについて、厚みが２５μｍのフィルムを対象とし、図１に示した構成で、第１受光部と第２受光部に各々有効画素４０００ビットの一次元ＣＣＤセンサカメラを用い、走行方向の分解能は、第１受光部と第２受光部共に２０μｍとなるようにＣＣＤセンサカメラのスキャンレートを調整し、幅方向の分解能は、第１受光部と第２受光部共に２０μｍとなるようにカメラレンズの倍率と視野を調整した。第１受光部のカメラレンズの絞り値は５．６とし、第２受光部のカメラレンズの絞り値を２．８とした。投光部は、ＬＥＤアレイ照明を用い、フィルム面との角度を６５度とし、照明の先端部とフィルム面までの距離を３５０ｍｍの配置とした。
【００４５】
上述の条件において、予め別途欠陥検査機で検査した実欠陥を含むフィルムを対象とし、第１受光部と第２受光部の上流側で、１００μｍ〜１０００μｍの異物を作為的に付着させ、信号処理装置で検出データの座標の照合による実欠陥と付着した異物との判別評価を行った。
【００４６】
評価の結果、第１受光部では実欠陥（フィルム内部混入異物や表面汚れ等）と付着異物の全ての欠陥を検出し、第２受光部では付着異物のみを検出すること確認した。
【００４７】
図２に第１受光部と第２受光部で検出した欠陥データを、それぞれ二次元マップにして二値化した画像の一例を示す。図２（ａ）は、第１受光部で検出した二次元マップの暗欠陥の二値化画像であり、図中に矢印で指示された部位がフィルム内部混入異物または表面汚れであり、その他は表面に付着した異物である。図２（ｂ）は、第２受光部で検出した二次元マップの明欠陥の二値化画像であり、表面に付着した異物のみを検出して表示したものであり、実欠陥（フィルム内部混入異物または表面汚れ）が存在する部位には目的通りに何も検出されていないことを確認した。
【００４８】
そして、第１受光部と第２受光部のそれぞれの欠陥検出データを信号処理装置で照合することにより、実欠陥と付着異物とを確実に検出して判別できたことを確認した。
【符号の説明】
【００４９】
１    第１受光部
２    第２受光部
３    投光部
４    信号処理部
５    エンコーダ
Ｗ    シート状物
Ａ    シート状物の走行方向
Ｔ    シート状物の表面の付着異物
【図１】
2010223598.tif 000003
【図２】
2010223598.tif 000004