JP2003065966A - フィルムに対する異物検査方法およびその装置 - Google Patents

フィルムに対する異物検査方法およびその装置

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JP2003065966A
JP2003065966A JP2001259630A JP2001259630A JP2003065966A JP 2003065966 A JP2003065966 A JP 2003065966A JP 2001259630 A JP2001259630 A JP 2001259630A JP 2001259630 A JP2001259630 A JP 2001259630A JP 2003065966 A JP2003065966 A JP 2003065966A
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Takeshi Arai
武 新井
Toshihiko Nakada
俊彦 中田
Yasuhiro Yoshitake
康裕 吉武
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】粒子などが存在するフィルムの中から、迅速か
つ高精度な異物検査を可能にするフィルムに対する異物
検査方法とその装置を提供することにある。 【解決手段】光学的特性が異なる粒子などが存在するフ
ィルム状被検査対象に対して、斜方照明と落斜照明の2
系統の検出光学系を備え、照明光の照射角および照明光
の波長を選択することで、撮像される画像から異物とフ
ィルム中に存在する粒子などの濃淡度の相違を検出し、
これに基づいて異物を弁別し、さらに異物種、大きさ、
異物の検出座標情報を検査結果として出力することで、
製品の品質管理を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フィルム状被検査
対象のフィルム中に含まれ、製品の不良の原因となる金
属種の異物や樹脂種の塊異物等を検出するフィルムに対
する異物検査方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から透明フィルムの異物検査装置と
して、走行中の透明フィルムを一次元CCDカメラやレ
ーザ光でスキャンして透明フィルムの透過光量の変化や
拡散光を検出し、これにより透明フィルム中の異物を検
査してその製品としての良否を判定するものが知られて
いる。
【0003】例えば、特開平10−308506号公報
に記載された検査装置では、毎分数mの早さで走行する
透明フィルムを下方から照明装置により照射し、その透
明フィルムの上方に固定された所定の分解能を有する一
次元CCDカメラが透明フィルムの透過光を撮像するこ
とによって、透明フィルム中に含まれる異物の有無が検
査される。また、レーザをフィルムに照射することで、
異物からの散乱光を検出し、透明フィルム中の異物を検
出する方法も多く適用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような検
査方法では、透明フィルムにおいては透過光による異物
の顕在化が可能であるが、フィルムの樹脂中に透過率の
低い粒子が存在すると、異物と粒子の双方が同様に撮像
されるために、異物と粒子の弁別が困難となる。
【0005】例えば、図19に示すように、粒子181
が基材183上の樹脂層182の中に点在しているフィ
ルムにおいて、図20に示すように異物185がフィル
ム厚さ方向に存在した場合には、照明光184と反対側
に取り付けられた撮像装置(図示せず)でフィルムを観
察すると、図21に示すような透過光に基く観察像18
6が検出され、粒子181と異物185の弁別が困難と
なる。
【0006】さらに、液晶表示装置などの電子回路基板
に用いられている導電性粒子を含んだフィルムの場合に
は、近年の回路の微細化にともないフィルム中の導電性
粒子の密度が高くなる傾向にあり、透過光による検出が
より困難になっているといった課題がある。
【0007】とりわけ異物が極小である場合には、その
発見が難しく、本来不良として判定されるべき透明フィ
ルムが良品として判定される可能性がある。また、逆に
粒子の凝集を異物として検出してしまい、良品を不良と
して判定してしまうといった課題がある。また、透明フ
ィルムや鋼板の表面欠陥検査で多く用いられているレー
ザの散乱光を用いた異物検出では、数μmの粒子から散
乱光が発生してしまい、異物からの散乱光とを弁別し難
いといった問題があった。
【0008】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
導電性粒子のような、フィルムとは光学的特性が異なる
材料で構成された粒子などが存在するフィルムを有する
フィルム状被検査対象において、フィルム中に異物と同
等かそれ以下の粒子が存在しても、これに含まれる異物
を高精度に検出することのできるフィルムに対する異物
検査方法およびその装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、連続的に走行されるフィルム状被検査対
象に対して斜方照明光学系により斜方照明光を集光して
照射し、前記フィルム状被検査対象から得られる散乱反
射光を検出光学系により集光して撮像装置で受光して明
るい背景を有する第1の画像信号を検出し、該検出され
る明るい背景を有する第1の画像信号を基に、該背景と
異なる明るさを有する前記フィルム状被検査対象のフィ
ルム中に存在する非金属種(樹脂種の塊)の異物若しく
はその候補を検出する判定処理を行う第1の異物検出工
程と、連続的に走行されるフィルム状被検査対象に対し
て落射照明光学系により落射照明光を集光して照射し、
前記フィルム状被検査対象から得られる正反射光に近い
光を検出光学系により集光して撮像装置で受光して暗い
背景を有する第2の画像信号を検出し、該検出される暗
い背景を有する第2の画像信号を基に、該背景と異なる
明るさを有する前記フィルム状被検査対象のフィルム中
に存在する金属種の異物若しくはその候補を検出する判
定処理を行う第2の異物検出工程と、前記フィルム状被
検査対象の良否を判定するデータ解析工程とを有するこ
とを特徴とするフィルムに対する異物検査方法である。
【0010】また、本発明は、前記フィルム状被検査対
象としては、内部に導電性粒子が存在するフィルムを基
材に貼りつけたものを対象とする。
【0011】また、本発明は、前記第2の異物検出工程
において、第2の画像信号を基に、前記異物若しくはそ
の候補を検出する判定処理を、第2の画像信号における
異物を示す濃淡度に応じた判定閾値および面積に応じた
判定閾値を併用することを特徴とする。
【0012】また、本発明は、前記第1の異物検出工程
において、第1の画像信号を基に、前記異物若しくはそ
の候補を検出する判定処理を、第1の画像信号における
異物を示す濃淡度に応じた判定閾値および面積に応じた
判定閾値を併用することを特徴とする。
【0013】また、本発明は、前記第2の異物検出工程
において、落射照明光の波長が500nm以下であるこ
とを特徴とする。
【0014】また、本発明は、前記第2の異物検出工程
において、金属種など光沢のある異物を白色異物として
検出する際、該異物の検出感度を向上させるために、フ
ィルム中に含まれる粒子、例えば導電性粒子であれば、
粒子の金属種の反射率が小さい波長(500nm以下の
波長)の光を落射照明として用いることを特徴とする。
導電性粒子としては高伝導度を有するCu、Auといっ
た金属粒子が多く用いられ、金属種の異物としはAl、
Ni金属等が混入する可能性が高い。図4に金属の反射
率の一例を示す。導電性粒子に用いられるCu、Au金
属は、90で示すように、波長500nm近傍92で反
射率が減少するのに対して、金属種の異物として混入す
る可能性の高いAl金属は、91で示すように、500
nm以下の波長領域でも高い反射率である。そのため粒
子と異物を構成する金属の反射率が異なる光源、例え
ば、500nm以下の光を照射することで、導電性粒子
の反射を抑制し、反射率の高い金属種の異物のみを顕在
化させることを特徴としている。
【0015】また、本発明は、導電性粒子と金属種の異
物との反射率の違いをもとに金属種の異物を検出する第
2の異物検出工程と、斜方照明によってフィルム内部の
黒異物(樹脂種の塊異物)を顕在化して検出する第1の
異物検出工程とを有することで、観察像の濃淡度で異物
を顕在化させ、画像処理を単純化することを特徴として
いる。
【0016】また、本発明は、前記斜方照明をフィルム
状被検査対象の垂線に対して60°以上の入射角になる
ようにし、観察領域にあわせて照射光をライン状、また
はスポット状(細帯状)にすることで、エネルギー密度
を高め、異物の検出感度を向上させることを特徴として
いる。
【0017】また、本発明は、斜方照明および落射照明
において、波長およびエネルギー密度は、フィルムを構
成する樹脂を変質させない程度の短波長化、高エネルギ
ー密度化とすることを特徴とする。
【0018】また、本発明は、斜方照明において、フィ
ルム端の明るさむらを低減させるために、画像処理の明
るさ補正に加え、検査光の照射方法をフィルム送り方向
の両側から照射することにより明るさむらを抑制するこ
とを特徴としている。
【0019】また、本発明は、更に、前記第1の異物検出
工程において判定処理された結果と、前記第2の異物検
出工程において判定処理された結果とを基に、異物デー
タの解析を行うデータ解析工程を有することを特徴とす
る。
【0020】また、本発明は、前記第1および第2の検
出工程において、前記撮像装置としてカラー撮像装置を
用いて表示用のカラー画像を得ることを特徴とする。す
なわち、本発明は、カラーTDI(Time Delay and Inte
gration)またはカラーラインセンサを用いることで、フ
ィルムを停止することなく高速に異物検出を行い、異物
状態確認用(表示用)の画像保存が同一のカメラで行
え、装置を単純・小型化することができる。
【0021】また、本発明は、搬送系の速度をモニタリ
ングすることで、フィルムの送り速度に合わせてカメラ
への取り込み速度を変動させることが可能なので、速度
変動時にも同一感度で異物検出が可能である。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るフィルムに対
する異物検査方法およびその装置の実施の形態を図面を
用いて具体的に説明する。
【0023】まず、本発明に係るフィルムに対する異物
検査の第1の実施の形態について説明する。フィルムに
対する異物検査の第1の実施の形態は、半導体素子の電
極を、液晶表示装置などの電子回路基板上の電極に接続
するなどに用いられる高伝導度を有するCu、Auなど
の導電性粒子(球状粒子)3を高密度に含んだフィルム
(樹脂層)2内に混入若しくは存在されたAl、Niな
どの金属種の異物や非金属種の異物である樹脂種の塊異
物等を光学的に検査するものである。なお、被検査対象
10としては、図2に示すように、上記導電性粒子(球
状粒子)3を高密度に散らばされたフィルム樹脂層2を
フィルム基材層1に貼りつけたものである。従って、本
発明に係るフィルムに対する異物検査は、取扱いおよび
連続的な送りを容易にするために、フィルム樹脂層2を
フィルム基材層1に貼りつけた状態で行われる。
【0024】半導体素子の電極と電子回路基板上の電極
との導電接続は、フィルム樹脂層2からフィルム基材層
1を剥がした状態で行われる。
【0025】図1は、本発明に係るフィルムに対する異
物検査装置の一実施の形態を示す概略構成図である。ま
ず、本発明に係るフィルムに対する異物検査装置は、図
2に示すように、フィルム樹脂層2をフィルム基材層1
に貼りつけた状態のフィルム状被検査対象10を連続的
に送る(移動させる)送り機構20と、第1のステーシ
ョンSt1に設けられ、被検査対象10のフィルム樹脂
層2内に存在する上記非金属種の異物である樹脂種の塊
などの塊異物(黒異物)を検出する第1の光学検出部3
0と、第2のステーションSt2に設けられ、被検査対
象10のフィルム樹脂層2内に混入若しくは存在する上
記金属種の異物(白異物)を検出する第2の光学検出部
40と、上記第1および第2の光学検出部30、40か
ら検出される画像信号を基に画像処理して異物を検査・
解析する検査・解析部50とを備えて構成される。
【0026】送り機構20は、搬送用ピンチローラ21
a、21bと、これら搬送用ピンチローラ21a、21
bを駆動するロータリエンコーダ付駆動モータ22と、
該ロータリエンコーダからの信号を基に、被検査対象1
0の送り座標値を出力する制御部23とから構成され
る。即ち、制御部23は、ロータリエンコーダからの信
号を基に、被検査対象の送り座標値を管理することにな
る。
【0027】第1の光学検出部30は、被検査対象10
の振動を抑制する送りローラ31と、ハロゲンランプ等
の光源(図示せず)から得られる白色光37を、振動が
抑制された被検査対象10に対して検出光軸(被検査対
象の垂線)に対して60°以上傾斜した方向から、照射
エネルギーを高くするために、スリット状若しくはスポ
ット状(細帯状)に集光させて対称的に照明する集光レ
ンズを有する斜方照明光学系32a、32bと、白色光
でスリット状若しくはスポット状(細帯状)に斜方照明
された被検査対象10のフィルム樹脂層2を通しての内
部からの散乱反射光(0次以外の回折光)を集光される
対物レンズ36、該集光された散乱反射光を結像させる
光学系(図示せず)、および結像された散乱反射光像を撮
像して画像信号を出力する撮像装置(ラインセンサ若し
くはTDI(Time Delay and Integration)センサ)35
を有する検出光学系とで構成され、フィルム樹脂層2を
透過して基材1の粗表面からは、殆どが乱反射してフィ
ルム2の表面から出射されて対物レンズ36に入射して
図12に示す如く背景73として明るく検出されること
になる。
【0028】フィルム樹脂層2内に存在する樹脂種の塊
等の塊異物(黒異物)4の場合は、反射率が小さいだけ
ではなく、図14に示すように対物レンズ36の瞳に入
射する反射光38が小さくなり、図12に71で示す如
く暗く検出されることになる。さらに、フィルム樹脂層
2内に存在する導電性粒子3や金属種の異物(白異物)
5からは、図13に示すように、等方的に反射光39が
発生して一部分が対物レンズ36に入射して、図12に
72で示すように比較的に明るく検出される。従って、
明るさ判定閾値74を設けることによって、塊異物(黒
異物)4のみを検出することが可能となる。
【0029】なお、上記スリット状(細帯状)照明とし
ては、集光されたスポット光を回転ミラーや回転プリズ
ム等を用いて走査する場合も含むものである。
【0030】第2の検出光学系40は、被検査対象10
の振動を抑制する送りローラ41と、ハロゲンランプ等
の光源42から得られる白色光を波長選択フィルタ43
を用いて約550nm以下の波長を選択して、ハーフミ
ラー44で反射させて、振動が抑制された被検査対象1
0に対して検出光軸方向から、照射エネルギーを高くす
るために、スリット状若しくはスポット状(細帯状)に
集光させて照明する集光レンズを有する落射照明光学系
と、約550nm以下の波長の光47でスリット状若し
くはスポット状(細帯状)に落射照明された被検査対象
10から得られる正反射光(0次回折光)に近い光を集
光される対物レンズ、該集光された正反射光に近い光を
結像させる光学系(図示せず)、および結像された正反射
光に近い光像を撮像して画像信号を出力する撮像装置
(カラーラインセンサ若しくはカラーTDI(Time Dela
y and Integration)センサ)45を有する検出光学系と
で構成され、導電性粒子3と金属種の異物5とで反射率
の差の大きい波長領域を検査光47と選択することで、
図18に示すように金属種の異物5からの反射光48
が、図16に81で示すように明るく検出されることに
なる。図17に示す導電性粒子3からの反射光49は、
上記反射光48に比べて弱く、図16に82で示すよう
に81に比べて暗く検出されることになる。なお、被検
査対象10に照明される垂直落射照明光は、フィルム2
を透過して半透明である基材1を透過し、基材1の粗表
面からは弱い反射光が得られることにより、背景が図1
6に83で示すように暗く検出される。フィルム2内に
存在する樹脂種の塊等の塊異物4については、乱反射さ
れて対物レンズ46の瞳に一部が入射される関係で、導
電性粒子3と同様に暗く検出される。従って、明るさ判
定閾値84を設けることによって、金属種の異物5のみ
を検出することが可能となる。
【0031】なお、上記スリット状(細帯状)照明とし
ては、集光されたスポット光を回転ミラーや回転プリズ
ム等を用いて走査する場合も含むものである。
【0032】検査・解析部50は、第1の検出光学系3
0の撮像装置35から得られる画像信号に基いて樹脂種
の塊などの塊異物4を、樹脂(フィルム)2や導電性粒
子3と弁別して判定する第1の判定処理部51aと、該
第1の判定処理部51aで判定された判定結果に基く塊
異物の画像を保存する第1の画像記憶部52aと、第2
の検出光学系40の撮像装置45から得られる画像信号
に基いて金属種の異物5を、樹脂(フィルム)2や導電
性粒子3と弁別して判定する第2の判定処理部51b
と、該第2の判定処理部51bで判定された判定結果に
基く金属種の異物の画像を保存する第2の画像記憶部5
2bと、上記第1および第2の判定処理部51a、51
bで判定された判定結果並びに上記第1および第2の画
像記憶部52a、52bに保存された異物の画像に基い
て異物の発生状況を集計して解析するデータ解析部53
と、該データ解析部53で解析された結果を出力して表
示する表示装置54とから構成される。上記第1および
第2の判定処理部51a、51bで判定される異物の被
検査対象10上の座標データは、制御部23から出力さ
れるフィルムの送り座標値を基に決定される。
【0033】以上説明した構成により、被検査対象10
は、搬送用ピンチローラ21a、21bが回転駆動され
ることにより搬送される。
【0034】このとき、斜方照明する第1の検出光学系
30と、垂直落射照明する第2の検出光学系40とは送
り方向に並べて設置され、上記第1の検出光学系30の
撮像装置と上記第2の検出光学系40の撮像装置は、走
行している被検査対象10の同じ座標(幅方向、送り方
向)を検査するような構成となっている。被検査対象1
0におけるフィルム樹脂層2に対する検査は、振動を抑
えるために各ステーションに設けられた搬送ローラ3
1、41との接触部で行い、被検査対象の振動による感
度変化を抑制する。
【0035】このように、被検査対象10を直線状に搬
送した際、被検査対象に振動が存在する場合には、図3
に示すように、搬送ローラ31、41において、被検査
対象10に張力が得られるように搬送系を構成する。例
えば、前側および後側にガイド用のピンチローラ61、
62を設け、例えば後側のピンチローラ62にブレーキ
を掛けることによって被検査対象10に張力を付与する
ことが可能となる。
【0036】そして、各ステーションSt1、St2に
おける撮像は、被検査対象10のフィルム2が平坦とな
る部分63,64において行うが、必要に応じて第1の
検出光学系30および第2の検出光学系40を傾けて、
被検査対象10の振動が少ない搬送ローラ31、41と
の接触部分で行ってもよい。
【0037】第1の検出光学系30の照明光源(図示せ
ず)および第2の検出光学系40の照明光源42として
は、ハロゲンランプなどの白色光を用いるが、フィルム
樹脂層2中の導電性粒子3や樹脂の種類により、必要に
応じて波長選択フィルタ43を用いて波長を選択するこ
とによって、異物4、5と導電性粒子3の弁別性を高め
ることができる。
【0038】図4には、導電性粒子3に用いられるC
u、Auの金属と金属種の異物5として混入する可能性
の高いAl金属とのそれぞれにおける照明光の波長(n
m)と反射率(%)との関係を示す。90は、導電性粒
子3に用いられるCu、Auの金属の場合における照明
光の波長に対する反射率の関係を示す。91は、金属異
物5として混入する可能性の高いAl金属の場合におけ
る照明光の波長に対する反射率の関係を示す。このよう
に、光導電性粒子3に用いられるCu、Auの金属は、
波長500nm(92)近傍において反射率が減少する
のに対して、金属種の異物5として混入する可能性の高
いAl金属は、500nm以下の波長領域でも高い反射
率が維持される。
【0039】特に、第2の検出光学系40における波長
選択フィルタ43として、550nm以下の波長を選択
するようにすれば、導電性粒子3がCu粒子の場合に
は、反射率が大きく減少して約60%以下になり、金属
種の異物5としてAlの場合には、反射率が約92%と
なる。このように、照明光の波長として550nm以下
を選択することにより、混入したAlの金属種の異物と
Cuの導電性粒子との反射率に大きな差が生じ、その結
果、導電性粒子3からの金属種の異物5の弁別性を向上
させることが可能となる。この場合、光源42として短
波長領域に強度を有するHgランプなどを使用すると有
効であり、さらに検出感度を向上させることが可能とな
る。
【0040】第1の検出光学系30における斜方照明
は、第2の検出光学系40による垂直落射照明では検出
し難い、フィルム樹脂層2中の樹脂種の塊異物4を検出
するためである。そして、樹脂層の中に存在する導電性
粒子3と塊異物4を顕在化させるために、検査領域の照
射エネルギー密度を高くする必要がある。そのため、斜
方照明装置32a、32bに取り付けられたファイバの
先端に集光レンズ(図示せず)を備えて、白色光を集光
して被検査対象に照射する。検査領域に対応して、ライ
ン状やスポット状に集光するが、何れにしても撮像装置
35の撮像部と同じかそれよりも広い照明でなくてはな
らない。斜方照明装置32a、32bは、フィルム中の
導電性粒子3から塊異物4を顕在化させるために、斜方
照明装置32の入射角を被検査対象の垂線に対して約6
0度以上に設定するのが望ましい。
【0041】ところで、被検査対象10のフィルム樹脂
層2が透明または半透明フィルムの場合、所定の厚さを
持って透過性材料であることから、図5に示すように、
斜方照明装置33a、33bにより送り方向と直交して
斜方から照明すると、図6のようにフィルム樹脂層2の
端93が中心部94より明るくなり、フィルム基材層1
上のフィルム樹脂層2内への照度が不均一になる。これ
を抑制するために、図7に示すような被検査対象10の
送り方向から、斜方照明装置32a、32bにより検査
光を照射することで、図8のように均一な照度分布95
が得られるようにする。
【0042】撮像装置35、45にはカラーラインセン
サまたはカラーTDIセンサを採用することで、異物検
出判定とともに画像を保存して、異物が存在している箇
所の外観を確認できるようになっている。検出画素サイ
ズは導電性粒子と異物とを弁別できるだけの感度を得る
ために、フィルム2中にある導電性粒子の少なくとも3
分の1以下の検出画素サイズとする。この撮像装置3
5、45はフィルム樹脂層2の幅方向、すなわち送り方
向と直角の方向に受光素子列が並ぶように設置されてい
る。この撮像装置35、45はフィルム2の全幅を撮像
するものとし、必要な場合には複数台に分けて全幅を撮
像する。
【0043】上記第1および第2の判定処理部51a、
51bの各々における画像処理は、図9に示す処理フロ
ーにより行う。実線は画像の流れを表し、波線はデータ
信号の流れを示す。まず、ステップS81において、撮
像装置35、45の各々からカラー画像を入力し、ステ
ップS82において、入力された各カラー画像を上記第
1および第2の画像記憶部52a、52bの各々または
別に設けられた一時保存用のメモリの各々に一時保存す
る。次に、入力されたカラー画像RGBのG画像のみを
利用して、明るさ補正(シェーデイング補正)(ステッ
プS83)、平滑化処理(ステップS84)、明るさ判
定閾値や面積判定閾値で2値化する2値化処理(ステッ
プS85)、収縮処理(2値化信号で異物を示す連続し
た一塊の信号を一つの異物信号に収縮する処理)(ステ
ップS86)、ラベリング処理(一つの異物信号毎にラ
ベリングを行う処理)(ステップS87)を行う。
【0044】上記第1および第2の判定処理部51a、
51bの各々に対応する2値化処理において、予め設定
しておいた明るさ判定閾値74、84と面積判定閾値
(例えば、面積に応じて、塊異物4と金属異物5との一
方を消去して他方を顕在化する判定処理)を併用するこ
とで導電性粒子(球状粒子)3が存在するフィルム樹脂
層2中から異物4、5のみを検出する(ステップS8
8)。各ステップS88で、各異物4、5が検出されな
い場合には、ステップS82で一時保存したカラー画像
を、ステップS89で破棄する。各ステップS88で、
各異物4、5が検出された場合には、ステップS82で
一時保存したカラー画像に、制御装置23から得られる
座標情報(ステップS92)を付与して、ステップS9
0において上記第1および第2の画像記憶部52a、5
2bの各々に保存すると共に、この異物検出結果に制御
装置23から得られる座標情報を付与してデータ解析部
53に出力する(ステップS91)。
【0045】次に、主な画像処理の形態とデータ解析部
53による解析結果の出力例について、図10を用いて
説明する。撮像装置35、45の各々で撮像された画像
90a、90bは、第1および第2の判定処理部51
a、51bの各画像入力ボードに転送される。第1およ
び第2の判定処理部51a、51bの各々は、観察画像
90a、90bに対して、濃淡度による2値化処理(ス
テップS85)を行い、フィルム樹脂層2中から異物の
みの2値化画像91a、91bを得る。さらに、ノイズ
成分の除去(ステップS84)や、所定の大きさ以上の
異物を検出するために面積による閾値を設けて、対象異
物4、5のみの検出画像92a、92bが得られる(ス
テップS90)。異物が検出されると、図9に示すよう
に、ステップS82で一時保存されていた画像を例えば
256×256画素で座標情報とともに記録装置52
a、52bに保存し(ステップS90)、検査後にデー
タ解析部53は、第1および第2の判定処理部51a、
51bを介して記録装置52a、52bから画像を呼び
出して、例えば表示装置54に表示することによって確
認できる構成となっている。検査結果は、2系統の判定
処理部51a、51bからそれぞれ出力され、データ集
計をデータ解析部53にて行い、フィルムの幅方向およ
び送り方向の座標、異物種、異物種毎の検出個数、異物
種毎の検出面積または検出直径など、表示装置54に検
査結果画面93のようにマッピング画面とデータ集計表
が表示される。表示装置54のマッピング画面は、表示
分解能を任意のスケールに変更が可能であり、部分的な
異物の発生状況を確認できるものとする。撮像装置であ
るカラーセンサ35、45には、搬送系に備えられたロ
ータリエンコーダ22からパルス信号が送信され、被検
査対象10の走行と同期して画像を取り込むことによ
り、被検査対象10の速度変動時においても検出感度の
変動を抑制している。さらにエンコーダ22のパルス信
号は、制御装置23でパルスをカウントすることで判定
処理部51a、51bである計算機に座標情報および速
度情報を提供する構成となっている。
【0046】検査は、搬送系のピンチローラ21a、2
1bが回転して被検査対象10が所定の搬送速度になる
ことで開始される。すなわち、ロータリエンコーダ22
のパルス信号が所定の値になり、判定処理部51a、5
1bの計算機に検査速度情報が転送されることで開始さ
れる。また、被検査対象10の送り速度が加減速時には
エンコーダ22の信号から撮像装置35、45のスキャ
ンレートまたは駆動周波数を変動させて、検出感度の変
動を抑制することも可能である。
【0047】以下、本発明の具体的実施例について説明
する。ここでは判定処理部51a、51bとしてPC
(Personal Computer)を用いたソフトによる異物検出
を例に説明する。
【0048】第1の実施例は、基材1上に貼り付けられ
たフィルム2中に導電性粒子3が点在した被検査対象1
0の異物検査例である。異物種としては、背景より暗く
検出(黒判定)される樹脂種の塊などの黒異物4と、背
景より明るく検出される金属種の異物(以後、白異物)
5がある。
【0049】まず、第1のステーションSt1において
の黒異物4の検出について説明する。黒異物4の検出で
は、斜方照明装置32a、32bによりフィルム樹脂層
2中に光37が浸透することで、フィルム樹脂層2中に
存在する透過率の低い粒子3と黒異物4とを背景73よ
りも黒い部分71、72として顕在化させる。
【0050】図11には、黒異物4の検出例を示す。被
検査対象10のフィルム樹脂層2である樹脂層6中に存
在する導電性粒子3と黒異物4は斜方から検査光37を
照射する斜方照明装置32a、32bにより、図12に
示す如く、図11のA−A’の断面濃淡波形が得られ
る。フィルム樹脂層2が透明または半透明で可視光領域
に対して透過性の材料であれば、150W程度のハロゲ
ン光源を集光することで十分な検査光が得られるが、低
い透過率の材料の場合には、高出力のHgランプやXe
ランプ光源を用いたり、フィルムの透過率の高い波長領
域を選択的に採用することによって、フィルム樹脂層中
の異物検出率を向上させることができる。
【0051】撮像装置35は、斜方照明により顕在化さ
れた導電性粒子3と黒異物4を撮像する。該撮像された
画像は、第1の判定処理部51aに備えられた画像入力
ボードを介して、ロータリエンコーダ22からの座標情
報とともに第1の判定処理部51aに入力される。ロー
タリエンコーダ22は、送り方向の座標を少なくとも1
00μm以下の分解能を有するものとする。第1の判定
処理部51aに入力した撮像画像(観察画像)は、図9
に示すように、1フレーム分の画像、例えば2048画
素×2048画素分を一時的に保存し(ステップS8
2)、そのうちのG画像を用いて画像処理を行う。本装
置の特徴としては、透過照明装置を用いた検査装置とは
異なり、斜方照明装置32a、32bにより導電性粒子
3と黒異物4の濃淡度に差が生じるため、煩雑な画像処
理を行う必要が無く、画像処理時間の短縮が可能であ
る。
【0052】即ち、図12に示すように、樹脂層6中の
導電性粒子3は、斜方照明装置32a、32bにより、
72で示すように黒く検出されるが、濃淡度は71で示
す黒異物4と比べて73で示す樹脂層6との差が小さい
ため、判定閾値74による黒判定により異物部4のみを
検出することができる。これは、図13に示すように、
導電性粒子3に斜方照明装置32a、32bからの検査
光である斜方照明37が照射されると、粒子3が球状に
近いため、等方的に反射光39が発生し、撮像装置35
に反射光39の一部が対物レンズ36を通過して撮像さ
れる。この撮像の際、導電性粒子3の頂点部が、反射光
を発生する反射部として観察されるため、その大きさは
1画素未満で、その他の部分は暗部であり、1画素あた
りの濃淡度はマージされ、粒子3の濃淡波形72が得ら
れる。黒異物4の場合には、反射率が小さいだけでな
く、図14に示すようにレンズ36を通過して撮像装置
35に入射する反射光38が小さく、粒子3より黒い濃
淡波形71が得られ、明るさ判定閾値74を設けること
で、黒異物4のみを検出することができる。
【0053】また、導電性粒子3が黒異物4と同等の濃
淡度を有している場合でも、2値化処理(ステップS8
5)によりこれらの異物候補を取り上げ、これらの異物
候補の中からラベリング(ステップS87)により検出
対象サイズの黒異物4のみを取り出して(面積による閾
値処理することによって)、ノイズや粒子3の虚報を除
去して、黒異物4のみを検出する。
【0054】第1の検出光学系30において、高精細な
検出分解能を有する検出系を採用した場合には、撮像装
置35で撮像される観察画像(高精細な検出分解能を有
する画素単位では)において導電性粒子3と黒異物4の
濃淡度の差が小さい場合があるが、上記処理方法の他
に、平滑化処理(ステップS84)を加えることで黒異
物4のみを顕在化することが可能である。
【0055】以上説明したように、第1の判定処理部5
1aは、黒異物4が検出されると、制御装置23からの
座標情報とともにこの検査結果のデータをデータ解析部
53に転送する。この黒異物データは、異物発生位置座
標、異物の種類、異物の面積、異物数、検査長などから
構成され、適宜に表示装置54に表示される。また、こ
れと同時に、第1の判定処理部51aにステップS82
において一時保存されていた1フレーム分の画像を座標
情報とともに第1の判定処理部51aから記録装置52
aに保存して(ステップS90)、検査終了後、異物の
状態を観察できるような構成となっている。黒異物が存
在しなかった場合は、そのフレームの画像を破棄する
(ステップS89)。
【0056】次に、第2のステーションSt2において
の白異物5の検出について説明する。背景より明るく検
出される金属異物(白異物)5の検出例を図15に示
す。斜方照明装置32a、32bが黒異物4の顕在化に
有効なのに対して、垂直落射照明装置42〜44による
垂直落斜照明は、フィルム樹脂層2の厚さ方向に点在す
る白異物5に対して、高い検出感度が得られる。図15
のB−B’の断面濃淡波形は、図16に示すように、白
異物5の濃淡度81が導電性粒子3の濃淡度82に対し
て差が生じる。なお、83は背景から検出される濃淡度
を示す。垂直落斜照明47による導電性粒子3と白異物
5の反射光の違いを、図17と図18とに示す。導電性
粒子3と白異物5の物質の反射率の違いを利用して、垂
直落斜照明装置42〜44に波長選択フィルタ43を挿
入して、導電性粒子3と白異物である金属異物5との反
射率の差が大きい波長領域を検査光47として選択する
ことで、白異物5からの反射光48と導電性粒子3から
の反射光49との間に差を得ることができ、検出感度を
向上することが可能である。
【0057】第2の判定処理部51bにおける画像処理
は、黒異物4と同様に、図9の処理フローに従って一連
の画像処理を施し、白異物5の検出を行う。第2の判定
処理部51bは、ステップS85において判定閾値84
による白判定の2値化処理により白異物5の候補をあ
げ、ステップS87においてラベリング処理により検出
対象の大きさ(例えば同じラベリング処理が施された面
積)から白異物5を弁別して検出し、この検出結果をデ
ータ解析部53に出力する(ステップS91)。
【0058】以上説明したように、第2の判定処理部5
1bは、白異物5が検出されると、制御装置23からの
座標情報とともにこの検査結果のデータをデータ解析部
53に転送する。この白異物データは、異物発生位置座
標、異物の種類、異物の面積、異物数、検査長などから
構成され、適宜に表示装置54に表示される。また、こ
れと同時に、第2の判定処理部51bにステップS82
において一時保存されていた1フレーム分の画像を座標
情報とともに第2の判定処理部51bから記録装置52
bに保存して(ステップS90)、検査終了後、異物の
状態を観察できるような構成となっている。白異物が存
在しなかった場合は、そのフレームの画像を破棄する
(ステップS89)。
【0059】また、検査光37として導電性粒子3と白
異物である金属異物5との反射率の差が大きい波長領域
を選択することで、フィルム樹脂層2の表面近傍に存在
する金属異物(白異物)5からは、斜方照明装置32
a、32bでも背景よりも十分な反射光が得られるた
め、黒異物3の判定に加えて、背景よりも明るい判定閾
値による白判定でも検出することが可能となる。
【0060】この場合、垂直落斜照明系40と斜方照明
系30の双方の判定処理部51a、51bで重畳して異
物が検出される可能性があるため、データ解析部53に
おいて同一座標情報を有する異物を同一異物と判定する
ことによって、重畳して異物を検出するのを防止してそ
の判定結果を出力することができる。
【0061】次に、本発明に係るフィルムに対する異物
検査の第2の実施の形態について説明する。フィルムに
対する異物検査の第2の実施の形態は、被検査対象10
として、半透明フィルムであるポリイミドフィルムの場
合である。ポリイミドフィルムは、半導体パッケージや
フレキシブル基板に用いられており、その絶縁性がデバ
イスに特性大きく影響する。従来の透過光での検査方法
では、図21に示すように、透過光の影として撮像され
たものを異物として検出していたため、致命欠陥となる
金属異物か、絶縁性には影響しない異物であるかの弁別
が困難であった。
【0062】本発明に係るフィルムに対する異物検査装
置の一実施の形態である斜方照明装置32a、32bと
垂直落斜装置42〜44を用いることにより、金属種の
異物を顕在化し、品質上問題の生じない絶縁性の異物と
致命欠陥となる金属種の異物を弁別することができる。
ポリイミドフィルムは図1に示す搬送系により搬送さ
れ、上流の斜方照明装置32a、32bを有する第1の
検出光学系30により、黒異物の有無を検査し、下流の
垂直落斜照明装置42〜44を有する第2の検出光学系
40により、金属種の異物(白異物)の有無を検査す
る。それぞれの検出系の第1および第2の判定処理部5
1a、51bを経て、データ解析部53に検査データを
転送し、第2の検出光学系40で異物が検出された場合
は、フィルム中に金属種の異物が存在すると判断する。
金属以外の異物を検出対象とするときは、第1の検出光
学系30からのみ検出されたものを、非金属異物とす
る。ポリイミドフィルムとは異なる樹脂種の異物を検出
する場合は、前述の第1の実施の形態のように、ポリイ
ミドと樹脂異物の反射・吸収特性の相違を利用して、検
査光の波長を選択することで、観察像から得られる濃淡
度の相違を利用して弁別をすることができる。
【0063】なお、上記第1及び第2の実施の形態の他
に、食品用のラップに含まれる金属異物検査、医療用の
カテーテルに用いられる樹脂材料中に存在する異物検査
にも同様の方法で適用することができる。
【0064】また、上記第1及び第2の実施の形態とし
ては、PCを用いたソフト処理を例に説明したが、画像
処理はこれに限らず画像処理ボードによるハード処理で
も同様である。
【0065】
【発明の効果】本発明によれば、フィルムに含まれる非
金属種(樹脂種)や金属種等の異物を高速・高精度に検
出することができる効果を奏する。
【0066】また、本発明によれば、導電性粒子(球状
粒子)が内部に存在しても、フィルムに含まれる非金属
種(樹脂種)や金属種等の異物を高速・高精度に検出す
ることができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るフィルムに対する異物検査装置の
一実施の形態を示す斜視図である。
【図2】本発明に係るフィルム状被検査対象の一実施例
を示す断面図である。
【図3】本発明に係るフィルム状被検査対象の観察位置
を説明するための図である。
【図4】本発明に係る導電性粒子の反射率と金属種の異
物の反射率との相違を説明するための図である。
【図5】斜方照明を送り方向と直角方向にした場合を説
明するための図である。
【図6】図5に示す方法で斜方照明した場合の照度分布
を示す図である。
【図7】斜方照明を送り方向からした場合を説明するた
めの図である。
【図8】図7に示す方法で斜方照明した場合の照度分布
を示す図である。
【図9】本発明に係るフィルムに対する異物検査装置に
おける画像処理フローを示す図である。
【図10】本発明に係る画像処理と検査結果出力の一実
施例を説明するための図である。
【図11】本発明に係るフィルム中の黒異物(樹脂種の
塊異物)の状態を説明する図である。
【図12】図11に示すA−A’断面における斜方照明
による検出画像から得られる濃淡度波形を示す図であ
る。
【図13】本発明に係る斜方照明による導電性粒子から
の反射光の発生状況を説明する図である。
【図14】本発明に係る斜方照明による黒異物(樹脂種
の塊異物)からの反射光の発生状況を説明する図であ
る。
【図15】本発明に係るフィルム中の白異物(金属種の
異物)の状態を説明する図である。
【図16】図15に示すB−B’断面における落射照明
による検出画像から得られる濃淡度波形を示す図であ
る。
【図17】本発明に係る落斜照明による導電性粒子から
の反射光の発生状況を説明する図である。
【図18】本発明に係る落斜照明による白異物(金属種
の異物)からの反射光の発生状況を説明する図である。
【図19】フィルム中に存在する導電性粒子の状態を説
明する断面図である。
【図20】フィルム中に存在する異物の状態を説明する
断面図である。
【図21】図19と図20を透過光により観察した場合
の様子を説明するための図である。
【符号の説明】
1…フィルム基材層、2…フィルム樹脂層、3…導電性
粒子(球状粒子)、4…樹脂種の塊異物(黒異物)、5
…金属種の異物(白異物)、6…樹脂層、10…被検査
対象、20…送り機構、21a、21b…搬送用ピンチ
ローラ、22…ロータリエンコーダ付駆動モータ、23
…制御装置、30…第1の光学検出部、31…送りロー
ラ、32a、32b…斜方照明光学系、35…撮像装
置、36…対物レンズ、40…第2の光学検出部、41
…送りローラ、42…光源、43…波長選択フィルタ、
44…ハーフミラー、45…撮像装置、46…対物レン
ズ、51a…第1の判定処理部、51b…第2の処理判
定部、52a…第1の画像記憶部、52b…第2の画像
記憶部、53…データ解析部、54…表示装置、73…
背景、74…明るさ判定閾値、84…明るさ判定閾値、
83…背景、90a、90b…観察画像、91a、91
b…2値化画像、92a、92b…検出画像。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉武 康裕 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 Fターム(参考) 2F065 AA03 AA07 AA26 AA58 BB13 BB23 CC02 FF04 GG03 GG24 HH05 HH12 HH13 JJ02 JJ25 LL15 LL22 PP16 QQ04 QQ31 2G051 AA41 AB01 BA04 BB01 BB05 BB07 CA04 CA07 CB01 CC07 DA06 EA11 EA16 EA17 EB01 EB02 EC01

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フィルム状被検査対象を連続的に走行させ
    る走行工程と、該走行工程で走行されるフィルム状被検
    査対象に対して斜方照明光学系により斜方照明光を集光
    して照射し、前記フィルム状被検査対象から得られる散
    乱反射光を検出光学系により集光して撮像装置で受光し
    て明るい背景を有する第1の画像信号を検出し、該検出
    される明るい背景を有する第1の画像信号を基に、該背
    景と異なる明るさを有する前記フィルム状被検査対象の
    フィルム中に存在する非金属種の異物若しくはその候補
    を検出する判定処理を行う第1の異物検出工程と、前記
    走行工程で走行されるフィルム状被検査対象に対して落
    射照明光学系により落射照明光を集光して照射し、前記
    フィルム状被検査対象から得られる正反射光に近い光を
    検出光学系により集光して撮像装置で受光して暗い背景
    を有する第2の画像信号を検出し、該検出される暗い背
    景を有する第2の画像信号を基に、該背景と異なる明る
    さを有する前記フィルム状被検査対象のフィルム中に存
    在する金属種の異物若しくはその候補を検出する判定処
    理を行う第2の異物検出工程とを有することを特徴とす
    るフィルムに対する異物検査方法。
  2. 【請求項2】内部に導電性粒子が存在するフィルム状被
    検査対象を連続的に走行させる走行工程と、 該走行工程で走行されるフィルム状被検査対象に対して
    斜方照明光学系により斜方照明光を集光して照射し、前
    記フィルム状被検査対象から得られる散乱反射光を検出
    光学系により集光して撮像装置で受光して明るい背景を
    有する第1の画像信号を検出し、該検出される明るい背
    景を有する第1の画像信号を基に、該背景と異なる明る
    さを有する前記フィルム状被検査対象のフィルム中に存
    在する樹脂種の塊異物若しくはその候補を検出する判定
    処理を行う第1の異物検出工程と、前記走行工程で走行
    されるフィルム状被検査対象に対して落射照明光学系に
    より落射照明光を集光して照射し、前記フィルム状被検
    査対象から得られる正反射光に近い光を検出光学系によ
    り集光して撮像装置で受光して暗い背景を有する第2の
    画像信号を検出し、該検出される暗い背景を有する第2
    の画像信号を基に、該背景と異なる明るさを有する前記
    フィルム状被検査対象のフィルム中に存在する金属種の
    異物若しくはその候補を検出する判定処理を行う第2の
    異物検出工程とを有することを特徴とするフィルムに対
    する異物検査方法。
  3. 【請求項3】前記第1の異物検出工程において、前記斜
    方照明光を、前記被検査対象の走行方向に対して交差す
    る方向に細帯状に集光することを特徴とする請求項1ま
    たは2記載のフィルムに対する異物検査方法。
  4. 【請求項4】前記第1の異物検出工程において、前記細
    帯状に集光された斜方照明光を、前記被検査対象の走行
    方向の上流側と下流側から対称的に照射することを特徴
    とする請求項3記載のフィルムに対する異物検査方法。
  5. 【請求項5】前記第2の異物検出工程において、第2の
    画像信号を基に、前記異物若しくはその候補を検出する
    判定処理を、第2の画像信号における異物を示す濃淡度
    に応じた判定閾値および面積に応じた判定閾値を併用す
    ることを特徴とする請求項1または2記載のフィルムに
    対する異物検査方法。
  6. 【請求項6】前記第1の異物検出工程において、第1の
    画像信号を基に、前記異物若しくはその候補を検出する
    判定処理を、第1の画像信号における異物を示す濃淡度
    に応じた判定閾値および面積に応じた判定閾値を併用す
    ることを特徴とする請求項1または2記載のフィルムに
    対する異物検査方法。
  7. 【請求項7】前記第2の異物検出工程において、落射照
    明光の波長が500nm以下であることを特徴とする請
    求項1または2記載のフィルムに対する異物検査方法。
  8. 【請求項8】更に、前記第1の異物検出工程において判
    定処理された結果と、前記第2の異物検出工程において
    判定処理された結果とを基に、異物データの解析を行う
    データ解析工程を有することを特徴とする請求項1また
    は2記載のフィルムに対する異物検査方法。
  9. 【請求項9】前記第1および第2の検出工程において、
    前記撮像装置としてカラー撮像装置を用いて表示用のカ
    ラー画像信号を得ることを特徴とする請求項1または2
    記載のフィルムに対する異物検査方法。
  10. 【請求項10】フィルム状被検査対象を連続的に走行さ
    せる走行手段と、 前記走行手段で走行された前記フィルム状被検査対象に
    対して斜方照明光を集光して照射する斜方照明光学系、
    該斜方照明光学系により照射されたフィルム状被検査対
    象から得られる散乱反射光を集光して撮像装置で受光し
    て明るい背景を有する第1の画像信号を検出する第1の
    検出光学系、及び該第1の検出光学系の撮像装置から検
    出される明るい背景を有する第1の画像信号を基に、該
    背景と異なる明るさを有する前記フィルム状被検査対象
    のフィルム中に存在する非金属種の異物若しくはその候
    補を検出する判定処理を行う第1の判定処理部を備えた
    第1の異物検出手段と、前記走行手段で走行された前記
    フィルム状被検査対象に対して落射照明光を集光して照
    射する落射照明光学系、該落射照明光学系により照射さ
    れたフィルム状被検査対象から得られる正反射光に近い
    光を集光して撮像装置で受光して暗い背景を有する第2
    の画像信号を検出する第2の検出光学系、該第2の検出
    光学系の撮像装置から検出される暗い背景を有する第2
    の画像信号を基に、該背景と異なる明るさを有する前記
    フィルム状被検査対象のフィルム中に存在する金属種の
    異物若しくはその候補を検出する判定処理を行う第2の
    判定処理部を備えた第2の異物検出手段とを有すること
    を特徴とするフィルムに対する異物検査装置。
  11. 【請求項11】前記走行手段において、走行されるフィ
    ルム状被検査対象には、導電性粒子が内部に存在するフ
    ィルムを有することを特徴とする請求項10記載のフィ
    ルムに対する異物検査装置。
  12. 【請求項12】前記走行手段には、前記フィルム状被検
    査対象を搬送する搬送系と、該搬送系によって搬送され
    るフィルム状被検査対象の走行位置を計測する計測部と
    を備えて構成したことを特徴とする請求項10または1
    1記載のフィルムに対する異物検査装置。
  13. 【請求項13】更に、前記第1の異物検出手段の第1の
    判定処理部によって樹脂種の塊異物若しくはその候補を
    検出された際、その検出された位置の画像を記憶する画
    像記憶部を備えたことを特徴とする請求項10または1
    1記載のフィルムに対する異物検査装置。
  14. 【請求項14】更に、前記第2の異物検出手段の第2の
    判定処理部によって金属種の異物若しくはその候補を検
    出された際、その検出された位置の画像を記憶する画像
    記憶部を備えたことを特徴とする請求項10または11
    記載のフィルムに対する異物検査装置。
  15. 【請求項15】更に、第1および第2の異物検出手段の
    各々によって検出された異物種を前記フィルム状被検査
    対象に対してマッピングし、さらにその異物種毎の個数
    を算出して表示するデータ解析部を備えたことを特徴と
    する請求項10または11記載のフィルムに対する異物
    検査装置。
  16. 【請求項16】前記データ解析部は、さらに、異物種毎
    の面積または直径を算出して表示するように構成したこ
    とを特徴とする請求項15記載のフィルムに対する異物
    検査装置。
  17. 【請求項17】前記第1および第2の検出光学系におけ
    る撮像装置には、カラー撮像装置を備えて構成すること
    を特徴とする請求項10または11記載のフィルムに対
    する異物検査装置。
  18. 【請求項18】前記第1および第2の検出光学系におけ
    る撮像装置には、異物検出用のモノクロ撮像装置と、画
    像保存用のカラー撮像装置とを備えて構成することを特
    徴とする請求項10または11記載のフィルムに対する
    異物検査装置。
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