(57)【要約】【課題】欠陥検出精度を向上する。【解決手段】投光器４から出力されたレーザ検査光３は、走査装置６によりフィルム５の幅方向に走査される。走査増倍管演算回路２５は、レーザ検査光３の走査に同期して、正透過光３ａが入射する光電子増倍管２１ｄを順次演算する。制御部２４は、走査増倍管演算回路２５で演算された光電子増倍管２１ｄのスイッチ２３ａをオフにし、その他のスイッチ２３ａをオンにする。レーザ検査光３は、走査されてフィルム５の欠陥部３９に入射すると、正透過光３ａと散乱光３ｂとに分かれる。散乱光３ｂが入射した光電子増倍管２１ｄから出力された受光信号は、欠陥判定回路３７に入力され、正透過光３ａが入射した光電子増倍管２１ｄから出力された受光信号は、欠陥判定回路３７に入力されない。欠陥判定回路３７は、受光信号が入力されたときには、フィルム５表面に欠陥があると判定する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の被検体にレーザ検査光を出力する投光器と、
前記レーザ検査光を前記被検体の幅方向に走査する走査手段と、
前記被検体を透過または反射した光を受光するように、前記被検体の幅方向に配置された複数の受光セルを有する受光器と、
前記レーザ検査光の走査に同期して、前記複数の受光セルの受光感度を制御するセル感度制御手段と、
前記複数の受光セル毎に出力される受光信号に基づいて、前記被検体の欠陥を検出する欠陥検出手段と、
を備えることを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
前記被検体は、連続走行するシート状被検体であることを特徴とする請求項１記載の表面検査装置。
【請求項３】
前記受光セルは、光電子増倍管から構成され、
前記光電子増倍管は、前記被検体の幅方向及び長手方向にマトリックス状に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の表面検査装置。
【請求項４】
前記セル感度制御手段は、前記複数の受光セル毎に出力される受光信号を受信し、前記複数の受光セルのうち、前記被検体を正透過または正反射した主検査光が入射する位置にある受光セルの受光信号に対しては、前記欠陥検出手段による欠陥検出処理を行わせないように制御するセル信号処理マスク手段であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１つ記載の表面検査装置。
【請求項５】
前記セル信号処理マスク手段は、前記走査手段による前記レーザ検査光の走査開始タイミングに基づいて、前記複数の受光セルの中から前記主検査光が入射する受光セルを演算する走査セル演算手段と、前記複数の受光セルの受光信号または前記欠陥検出手段による欠陥検出処理を有効化するか無効化するかを選択するスイッチング回路とを備えることを特徴とする請求項４記載の表面検査装置。
【請求項６】
シート状の被検体にレーザ検査光を出力する投光工程と、
前記レーザ検査光を前記被検体の幅方向に走査する走査工程と、
前記被検体を透過または反射した光を受光するように、前記被検体の幅方向に配置された複数の受光セルの受光感度を、前記レーザ検査光の走査に同期して制御するセル感度制御工程と、
前記複数の受光セル毎に出力される受光信号に基づいて、前記被検体の欠陥を検出する欠陥検出工程と、
を有することを特徴とする表面検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の表面を検査する表面検査装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シートやフィルム等の連続走行する被検体表面の欠陥を検出する表面検査装置が知られている。この表面検査装置は、投光器から被検体にレーザ検査光を出力し、被検体を透過または反射した光を受光器で受光する。被検体の表面に疵やスジ等の欠陥がある場合には、その欠陥部でレーザ検査光が散乱し、その散乱光を受光した受光器からの受光信号に基づいて、被検体の欠陥を検出する。欠陥の種類によって、欠陥部で散乱する光の散乱方向が異なる。例えば、スリ疵は、被検体の長手方向に長軸を持つ楕円またはスジ形状をしており、スリ疵で散乱した散乱光は、被検体の幅方向に散乱する。
【０００３】
特許文献１記載の表面疵検査方法及び受光センサーでは、受光器を被検体の幅方向及び長手方向それぞれに複数設け、複数の受光器のいずれで受光したかに基づいて、被検体の欠陥を検出するとともに、凹凸欠陥であるか平面欠陥であるかを判別し、さらに、ヘゲ疵、スリ疵、カキ疵等の凹凸欠陥の種類を判別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２１５６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、受光器で受光した光が、被検体を正反射した主検査光なのか、被検体の欠陥部で散乱した散乱光なのかを判別しておらず、主検査光を受光した受光器からの受光信号も、欠陥検出処理に用いられる。このため、被検体表面に欠陥がない場合でも、主検査光を受光した受光器からの受光信号により、欠陥があると判定することがあり、欠陥検出精度が悪い。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、欠陥検出精度を向上することができる表面検査装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の表面検査装置は、シート状の被検体にレーザ検査光を出力する投光器と、前記レーザ検査光を前記被検体の幅方向に走査する走査手段と、前記被検体を透過または反射した光を受光するように、前記被検体の幅方向に配置された複数の受光セルを有する受光器と、前記レーザ検査光の走査に同期して、前記複数の受光セルの受光感度を制御するセル感度制御手段と、前記複数の受光セル毎に出力される受光信号に基づいて、前記被検体の欠陥を検出する欠陥検出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記被検体は、連続走行するシート状被検体であることが好ましい。
【０００９】
さらに、前記受光セルは、光電子増倍管から構成され、前記光電子増倍管は、前記被検体の幅方向及び長手方向にマトリックス状に配置されていることが好ましい。
【００１０】
また、前記セル感度制御手段は、前記複数の受光セル毎に出力される受光信号を受信し、前記複数の受光セルのうち、前記被検体を正透過または正反射した主検査光が入射する位置にある受光セルの受光信号に対しては、前記欠陥検出手段による欠陥検出処理を行わせないように制御するセル信号処理マスク手段であることが好ましい。
【００１１】
さらに、前記セル信号処理マスク手段は、前記走査手段による前記レーザ検査光の走査開始タイミングに基づいて、前記複数の受光セルの中から前記主検査光が入射する受光セルを演算する走査セル演算手段と、前記複数の受光セルの受光信号または前記欠陥検出手段による欠陥検出処理を有効化するか無効化するかを選択するスイッチング回路とを備えることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の表面検査方法は、シート状の被検体にレーザ検査光を出力する投光工程と、前記レーザ検査光を前記被検体の幅方向に走査する走査工程と、前記被検体を透過または反射した光を受光するように、前記被検体の幅方向に配置された複数の受光セルの受光感度を、前記レーザ検査光の走査に同期して制御するセル感度制御工程と、前記複数の受光セル毎に出力される受光信号に基づいて、前記被検体の欠陥を検出する欠陥検出工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レーザ検査光の走査に同期して、複数の受光セルの受光感度を制御するから、レーザ検査光の走査に同期して、被検体を正透過または正反射した主検査光が入射する受光セルの受光感度を低下させて、主検査光の受光信号を欠陥検出処理に用いないようにすることにより、主検査光が入射する受光セルから出力された受光信号も欠陥検出処理に用いるものに比べて、欠陥検出精度を向上することができる。
【００１４】
また、受光セルを、光電子増倍管から構成したから、微小な光を受光することができる。さらに、光電子増倍管を、被検体の幅方向及び長手方向に隙間なくマトリックス状に敷き詰めて一体化したから、レーザ検査光が被検体の欠陥部で幅方向及び長手方向に散乱した場合にも、この散乱光を受光することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】表面検査装置を示す斜視図である。
【図２】レーザ検査光とフィルムと受光器とを示す平面図である。
【図３】表面検査装置内部の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】欠陥判定部の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】オフとなるスイッチに接続される光電子増倍管が切り換わる状態の受光器を示す正面図である。
【図６】フィルム表面の欠陥部にレーザ検査光を照射した状態の表面検査装置を示す斜視図である。
【図７】フィルムで反射した反射光を受光器で受光する実施形態の表面検査装置を示す斜視図である。
【図８】図７に示す実施形態の表面検査装置を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示すように、表面検査装置２は、レーザ検査光３を出力する投光器４と、このレーザ検査光３を、フィルム（被検体）５の幅方向に走査する走査装置６と、フィルム５を透過した光を受光する受光器７ａ〜７ｃとを備える。フィルム５は、搬送装置（図示せず）により、上方に搬送される。
【００１７】
投光器４は、レーザ発振器１１と、反射ミラー１２と、レンズ１３ａ，１３ｂと、反射ミラー１４とを備える。レーザ発振器１１から出力されたレーザ光は、反射ミラー１２で反射された後にレンズ１３ａ，１３ｂに入射し、このレンズ１３ａ，１３ｂによってフィルム５の表面上で所定径例えば０．３３ｍｍのレーザ検査光３となる。レンズ１３ｂから出射されたレーザ検査光３は、反射ミラー１４で反射されて、走査装置６に入射する。
【００１８】
走査装置６は、反時計方向に高速回転するポリゴンミラー１６と、走査基準用センサ１７とを備える。回転するポリゴンミラー１６は、反射ミラー１４から出射されたレーザ検査光３を、フィルム５の幅方向に走査する。走査基準用センサ１７は、レーザ検査光３がフィルム５を走査する直前でレーザ検査光３を受光し、検査幅設定の基準となる基点通過信号を出力する。
【００１９】
図１〜図３に示すように、受光器７ａ〜７ｃは、フィルム５の幅方向に１列８個、フィルム５の長手方向（上下方向）に８列の計６４個設けられた光電子増倍管２１から構成されている。この光電子増倍管２１は、フィルム５の幅方向及び長手方向に隙間なくマトリックス状に敷き詰められて一体化されている。受光器７ａ〜７ｃは一体化されており、光電子増倍管２１は、１列２４個となり、上列から順に、第１〜第８列の光電子増倍管２１ａ〜２１ｈとなる。受光器７ａ〜７ｃは、浜松ホトニクス（株）製のフラットパネル型光電子増倍管Ｈ８５００シリーズ（製品名）（８×８列）から構成されている。なお、光電子増倍管２１の数は、適宜変更可能である。前記フラットパネル型光電子増倍管Ｈ８５００を使用した場合、各受光器７ａ〜７ｃ内の光電子増倍管２１間のすきまは約０．２ｍｍ、受光器７ａ〜７ｃ間のすきまは約３ｍｍで配置されている。
【００２０】
各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈは、光を受光したときに、受光量に応じた受光量情報と、自身の位置情報とを含む受光信号を出力する。
【００２１】
第４列の２４個の光電子増倍管２１ｄは、フィルム５を正透過したレーザ検査光（以下、正透過光）３ａが入射する位置に配されている。これら第４列の２４個の光電子増倍管２１ｄは、スイッチング回路２３に設けられた２４個のスイッチ２３ａにそれぞれ個別に接続されている。これら２４個のスイッチ２３ａは、制御部２４により個別にオン／オフ制御される。
【００２２】
走査基準用センサ１７から出力された基点通過信号は、走査光電子増倍管演算回路（以下、走査増倍管演算回路）２５に入力される。この走査増倍管演算回路２５は、ポリゴンミラー１６によるレーザ検査光３の走査速度、及び基点通過信号が入力されてからの経過時間に基づいて、第４列の２４個の光電子増倍管２１ｄの中から正透過光３ａが入射する光電子増倍管２１ｄを演算する。
【００２３】
各スイッチ２３ａは、欠陥判定部２７に接続されている。この欠陥判定部２７には、第１〜第３列の光電子増倍管２１ａ〜２１ｃ、第５〜第８列の光電子増倍管２１ｅ〜２１ｈがそれぞれ接続されている。
【００２４】
図４に示すように、各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈから出力された受光信号は、欠陥判定部２７内の増幅回路３１に入力される。なお、光電子増倍管２１ｄから出力された受光信号は、スイッチング回路２３を介して増幅回路３１に入力される。この増幅回路３１は、入力された受光信号を増幅してフィルタ回路３２に出力する。フィルタ回路３２は、バンドパスフィルタを含み、受光信号に重畳されている低周波及び高周波ノイズ信号を除去し、ノイズ信号を除去した受光信号を二値化回路３３に出力する。二値化回路３３は、受光信号を、出力レベルが閾値よりも大きい欠陥受光信号と、出力レベルが閾値よりも小さい正常受光信号とに二値化し、これらを出力選択回路３４に出力する。なお、欠陥受光信号には、受光量情報及び位置情報が含まれる。
【００２５】
検査幅設定回路３５には、走査基準用センサ１７から基点通過信号が入力される。この検査幅設定回路３５は、フィルム５の幅寸法に対応して予め設定されている検査幅データ、レーザ検査光３の走査速度、及び基点通過信号が入力されてからの経過時間に基づいて、検査幅内にレーザ検査光３が出力されているか否かを判定し、この判定結果に応じて、検査幅内信号を出力選択回路３４に出力するか否かを決定する。
【００２６】
出力選択回路３４は、検査幅設定回路３５からの検査幅内信号の入力の有無に応じて、欠陥受光信号を欠陥判定回路３７に出力するか否かを決定する。また、欠陥判定回路３７には、走査増倍管演算回路２５で演算された正透過光３ａが入射する光電子増倍管２１ｄの位置情報（以下、主検査光入射位置情報）が入力される。
【００２７】
欠陥判定回路３７は、欠陥受光信号の入力の有無に応じて、フィルム５表面に欠陥があるか否かを判定する。主検査光入射位置情報、欠陥受光信号に含まれる受光量情報及び位置情報（以下、欠陥特定用情報）に応じて、欠陥の種類、大きさ及び位置（以下、欠陥詳細情報）は異なる。メモリ４０には、それぞれ異なる欠陥詳細情報を示す複数の欠陥データが、対応する欠陥特定用情報毎に分類された欠陥特定テーブル４１が記録されている。欠陥判定回路３７は、欠陥特定テーブル４１を参照して、複数の欠陥データの中から、入力された欠陥特定用情報と一致する欠陥特定用情報に分類された欠陥データを検索する。
【００２８】
次に、上記実施形態の作用について説明する。フィルム５の表面に欠陥があるかを検査するときには、先ず、投光器４からレーザ検査光３を出力する。投光器４から出力されたレーザ検査光３は、走査装置６に入射する。
【００２９】
走査装置６は、回転するポリゴンミラー１６によりレーザ検査光３をフィルム５の幅方向に走査する。走査基準用センサ１７は、レーザ検査光３がフィルム５を走査する直前でレーザ検査光３を受光し、基点通過信号を走査増倍管演算回路２５及び検査幅設定回路３５に出力する。
【００３０】
走査増倍管演算回路２５は、レーザ検査光３の走査速度、及び基点通過信号が入力されてからの経過時間に基づいて、第４列の光電子増倍管２１ｄの中から正透過光３ａが入射する光電子増倍管２１ｄを演算し、主検査光入射位置情報を欠陥判定回路３７に出力する。図２に示すように、本実施形態では、基点通過信号が入力されてからｔ１後に、レーザ検査光３が１番右の光電子増倍管２１ｄに入射し、ｔ２後に、レーザ検査光３が右から２番目の光電子増倍管２１ｄに入射し、ｔ３後に、レーザ検査光３がフィルム５を透過して、正透過光３ａが右から３番目の光電子増倍管２１ｄに入射する。同様にして、ｔ４〜ｔ２２後に、正透過光３ａが右から４〜２２番目の光電子増倍管２１ｄに入射し、ｔ２３，ｔ２４後に、レーザ検査光３が右から２３，２４番目の光電子増倍管２１ｄに入射する。
【００３１】
制御部２４は、走査増倍管演算回路２５で演算された光電子増倍管２１ｄが接続されているスイッチ２３ａをオフにし、その他のスイッチ２３ａをオンにする。図５（Ａ）に示すように、基点通過信号が入力されてからｔ３後には、右から３番目の光電子増倍管２１ｄ（図５におけるハッチング部分）に接続されたスイッチ２３ａがオフとなる。同様にして、基点通過信号が入力されてからｔ４，ｔ５後には、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように、右から４，５番目の光電子増倍管２１ｄに接続されたスイッチ２３ａがオフとなる。そして、ｔ２２後には、図５（Ｄ）に示すように、右から２２番目（左から３番目）の光電子増倍管２１ｄに接続されたスイッチ２３ａがオフとなる。このように、レーザ検査光３の走査に同期して、スイッチ２３ａがオフとなる光電子増倍管２１ｄが切り換わる。
【００３２】
図１に示すように、フィルム５表面に欠陥がない場合には、レーザ検査光３は、全てフィルム５を正透過して正透過光３ａとなり、各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈには、正透過光３ａだけが入射する。この正透過光３ａが入射した光電子増倍管２１ｄに接続されたスイッチ２３ａはオフになっているため、光電子増倍管２１ｄから出力された受光信号は、増幅回路３１に入力されず、欠陥受光信号も欠陥判定回路３７に入力されない。これにより、スイッチ２３ａがオフとなっている光電子増倍管２１ｄは、電気的にマスクされた状態になる。欠陥判定回路３７は、欠陥受光信号が入力されていないときには、フィルム５表面に欠陥がないと判定する。
【００３３】
一方、図６に示すように、フィルム５表面に疵やスジ等の欠陥部３９がある場合には、レーザ検査光３は、走査されて欠陥部３９に入射すると、正透過光３ａと、欠陥部３９で散乱した散乱光３ｂとに分かれる。この散乱光３ｂは、正透過光３ａが入射する光電子増倍管２１ｄ（図６におけるハッチング部分）の周囲に入射する。
【００３４】
散乱光３ｂが入射した光電子増倍管２１ｄは、受光量情報及び位置情報を含む受光信号を出力する。散乱光３ｂが入射した光電子増倍管２１ｄは、スイッチ２３ａがオンになっているため、出力された受光信号は、スイッチ２３ａを介して増幅回路３１に入力される。増幅回路３１は、受光信号を増幅してフィルタ回路３２に出力する。一方、正透過光３ａが入射した光電子増倍管２１ｄは、スイッチ２３ａがオフになっているため、出力された受光信号は増幅回路３１に入力されず、欠陥受光信号も欠陥判定回路３７に入力されない。
【００３５】
フィルタ回路３２は、受光信号からノイズ信号を除去した後、二値化回路３３に出力する。二値化回路３３は、受光信号を、出力レベルが閾値よりも大きい欠陥受光信号と、出力レベルが閾値よりも小さい正常受光信号とに二値化した後、これらを出力選択回路３４に出力する。
【００３６】
検査幅設定回路３５は、検査幅データ、レーザ検査光３の走査速度、及び基点通過信号が入力されてからの経過時間に基づいて、検査幅内にレーザ検査光３が出力されているか否かを判定する。検査幅設定回路３５は、図６に示すように、検査幅内にレーザ検査光３が出力されていると判定されるときには、出力選択回路３４に検査幅内信号を出力する。また、検査幅設定回路３５は、検査幅内にレーザ検査光３が出力されていないと判定したときには、出力選択回路３４への検査幅内信号の出力を停止する。
【００３７】
出力選択回路３４は、検査幅内信号が入力されている間は、欠陥判定回路３７に欠陥受光信号を出力し、検査幅内信号が入力されていないときには、欠陥判定回路３７への欠陥受光信号の出力を停止する。
【００３８】
欠陥判定回路３７は、欠陥受光信号が入力されたときには、フィルム５表面に欠陥があると判定し、欠陥特定テーブル４１を参照して、複数の欠陥データの中から、入力された欠陥特定用情報と一致する欠陥特定用情報に分類された欠陥データを検索する。
【００３９】
欠陥判定回路３７での判定結果、及び検索された欠陥データは、メモリ４０に記録される。なお、これらを、ディスプレイに表示したり、スピーカから音声出力することにより報知してもよい。
【００４０】
正透過光３ａが入射する光電子増倍管２１ｄから出力された受光信号は、増幅回路３１に入力されず、欠陥受光信号も欠陥判定回路３７に入力されないから、欠陥判定回路３７は、入力された欠陥受光信号を一括処理することができる。これにより、主検査光が入射する光電子増倍管から出力された受光信号に応じた欠陥受光信号を、欠陥判定回路に入力した後に排除するものに比べて、欠陥判定回路３７の構成が簡素化される。
【００４１】
また、正透過光３ａが入射する光電子増倍管２１ｄから出力された受光信号は、欠陥の有無の判定処理、欠陥の種類、大きさ及び位置の特定処理に用いられないから、主検査光が入射する光電子増倍管から出力された受光信号も判定及び特定処理に用いるものに比べて、判定及び特定精度が向上し、欠陥部３９が、シャープで微小な凹凸形状のスジであり、大きな疵に比べて欠陥検出が難しい場合にも、確実に欠陥が検出される。
【００４２】
また、図７及び図８に示すように、フィルム５表面で反射した反射光を受光器７ａ〜７ｃで受光する表面検査装置５０にも、本発明は実施可能である。なお、上記実施形態のものと同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。この表面検査装置５０では、フィルム５は、搬送ローラ５１に巻き付けられて搬送され、レーザ検査光３は、フィルム５の搬送ローラ５１に巻き付けられた部分に出力される。受光器７ａ〜７ｃは、搬送ローラ５１の上方に配され、第４列の光電子増倍管２１ｄは、フィルム５を正反射したレーザ検査光（以下、正反射光）３ｃが入射する位置に配されている。走査増倍管演算回路２５は、第４列の２４個の光電子増倍管２１ｄの中から正反射光３ｃが入射する光電子増倍管２１ｄを演算し、制御部２４は、この演算された光電子増倍管２１ｄが接続されているスイッチ２３ａをオフにし、その他のスイッチ２３ａをオンにする。各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈで受光したときの受光信号処理及び欠陥判定処理は、上記実施形態と同様に行われる。
【００４３】
なお、上記実施形態では、スイッチをオフすることにより、フィルムを正透過または正反射した主検査光が入射する光電子増倍管から出力された受光信号を、欠陥判定回路に入力しないようにしているが、スイッチのオフにより、主検査光が入射する光電子増倍管の受光感度を低下させる電気的なマスク処理を行い、主検査光を受光しないようにすることで、受光信号を欠陥判定回路に入力しないようにしてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態では、レーザ検査光の走査に同期した複数の光電子増倍管の制御として、主検査光が入射する光電子増倍管に接続されたスイッチをオフして、出力された受光信号を欠陥判定回路に入力しないようにしているが、これに限定されることなく、例えば、レーザ検査光の走査に同期して、主検査光が入射する光電子増倍管の周囲の光電子増倍管の受光感度を上げるような制御を行ってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
２，５０  表面検査装置
３  レーザ検査光
３ａ  正透過光
３ｂ  散乱光
４  投光器
５  フィルム（被検体）
６  走査装置
７ａ〜７ｃ  受光器
１６  ポリゴンミラー
２１ａ〜２１ｈ  光電子増倍管
２４  制御部
２５  走査増倍管演算回路
２７  欠陥判定部
３４  出力選択回路
３７  欠陥判定回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2011209142.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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