JP2008008787A - 透明固体の検査方法及び透明固体の検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透明フィルム等の透明固体の内面及び表面に存在する、微小な異物又は欠陥を検出することが可能な透明固体の検査方法を提供する。
【解決手段】面光源１から放出される平行光束は、偏光板２を透過した後、被検査体３を照明する。被検査体３を透過した光は、偏光板４を透過する。受光装置である２次元ＣＣＤカメラ５は、被検査体３の表面の像を、偏光板４を通して撮像するようになっている。２次元ＣＣＤカメラ５に撮像された画像は、パーソナルコンピュータ６に取り込まれ、画像処理により、画像の特異部が検出される。画像の特異部とは、画像の明るさが他の部分に対して所定の閾値以上明るかったり暗かったり、閾値以上に色変化があったりする部分であり、このような特異部の検出は、周知の画像処理技術を使用して行うことができる。検出された特異部は、管理用モニタ７に表示される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、透明フィルム等の透明固体の内面及び表面に存在する異物又は欠陥、透明固体に含まれる含有物の不均一に起因する異常、又は透明固体の熱履歴に起因する異常を光学的に検出する透明固体の検査方法、及び検査装置に関するものである。

透明フィルム等の透明固体の内面及び表面に存在する異物又は欠陥を検出する方法として、自然光をこれらの透明固体に照射し、その透過光又は反射光（主として透過光）を、一次元イメージセンサ又は二次元イメージセンサ等の受光装置で受光し、検出された光のその強度むらに基づいて検出を行う方法が広く用いられてきた。広く無地検査機と呼ばれる装置がこれに該当する。

しかしながら、異物や欠陥の中には非常に微小なものがあり、これらを検出することは従来の装置では困難であった。

また、透明固体に含まれる含有物の不均一に起因する異常、又は透明固体の熱履歴に起因する異常を検出する方法は、開発されていなかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、透明フィルム等の透明固体の内面及び表面に存在する、微小な異物又は欠陥、透明固体に含まれる含有物の不均一に起因する異常、又は透明固体の熱履歴に起因する異常を検出することが可能な透明固体の検査方法及び検査装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための第１の手段は、透明固体の表面及び内部に存在する異物又は欠陥を検出する検査方法であって、白色光の面光源からの光を第１の偏光板を通して、前記透明固体の一方の表面側から照射し、前記透明固体を透過した光を、第２の偏光板を通し、前記第２の偏光板を通った光の強度むら又は色むらに基づいて、前記異物又は欠陥を検出することを特徴とする透明固体の検査方法である。

発明者が発見した事実によれば、透明固体の表面及び内部に異物や欠陥が存在する場合には、透明固体におけるその部分及びその周囲の部分に光学異方性が発生する場合がある。この光学異方性が発生する部分の大きさは、異物や欠陥の大きさの２０〜100倍に達するので、異物や欠陥を直接検出するよりも、検出が容易である。

本手段においては、第２の偏光板を通った光の強度又は色が、光学異方性がある部分で、他の部分と異なったものとなることを利用して、光学異方性のある部分を検出している。そして、それにより、間接的に、透明固体の表面及び内部に存在する微小な異物や欠陥を容易に検出することを可能にしている。

前記課題を解決するための第２の手段は、透明固体に含まれる含有物の不均一に起因する異常、又は前記透明固体の熱履歴に起因する異常を検出する検査方法であって、白色光の面光源からの光を第１の偏光板を通して、前記透明固体の一方の表面側から照射し、前記透明固体を透過した光を、第２の偏光板を通し、前記第２の偏光板を通った光の強度むら又は色むらに基づいて、前記透明固体に含まれる含有物の不均一に起因する異常、又は前記透明固体の熱履歴に起因する異常を検出することを特徴とする透明固体の検査方法である。

透明固体に含まれる含有物の不均一に起因する異常、又は透明固体の熱履歴に起因する異常については、これまでよく認識されておらず、従ってそれらを検出する方法も無かったが、発明者の研究により、これらの異常が存在すると、透明固体の光学異方性が変化することが分かった。よって、前記第１の手段と同様の手段により、これらの異常を検出することができる。

前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記第１の偏光板の透過軸と前記第２の偏光板の透過軸を同一方向となるように、前記第１の偏光板と前記第２の偏光板を配置して検査を行うことを特徴とするものである。

本手段においては、異物や欠陥や、透明固体に含まれる含有物の不均一に起因する異常、又は透明固体の熱履歴に起因する異常が無く、従って光学異方性が無い部分では、第２の偏光板を通過する光の強度が最も強くなり、異物や欠陥や、透明固体に含まれる含有物の不均一に起因する異常、又は透明固体の熱履歴に起因する異常があり、従って光学異方性がある部分では、第２の偏光板を通過する光の強度が弱くなるので、受光器により受光された光の強度むらに基づいて、容易に異物、欠陥や、透明固体に含まれる含有物の不均一に起因する異常、又は透明固体の熱履歴に起因する異常を検出することができる。

前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記第１の偏光板の透過軸と前記第２の偏光板の透過軸が直交するように、前記第１の偏光板と前記第２の偏光板を配置して検査を行うことを特徴とするものである。

本手段においては、異物や欠陥や、透明固体に含まれる含有物の不均一に起因する異常、又は透明固体の熱履歴に起因する異常が無く、従って光学異方性が無い部分では、第２の偏光板を通過する光の強度が最も弱くなり、異物や欠陥や、透明固体に含まれる含有物の不均一に起因する異常、又は透明固体の熱履歴に起因する異常があり、従って光学異方性がある部分では、第２の偏光板を通過する光の強度が強くなるので、受光器により受光された光の強度むらに基づいて、容易に異物や欠陥、透明固体に含まれる含有物の不均一に起因する異常、又は透明固体の熱履歴に起因する異常を検出することができる。

前記課題を解決するための第５の手段は、透明固体の表面及び内部に存在する異物又は欠陥を検出する検査装置であって、白色光の面光源と、前記面光源からの光を透過する第１の偏光板と、前記第１の偏光板を透過して被検査対象物に照射され、前記被検査対象物を透過した光を受光して透過させる第２の偏光板とを有し、前記第２の偏光板を通った光の強度むら又は色むらに基づいて、前記異物又は欠陥を検出する機能を有することを特徴とする透明固体の検査装置である。

前記課題を解決するための第６の手段は、透明固体に含まれる含有物の不均一に起因する異常、又は前記透明固体の熱履歴に起因する異常を検出する検査装置であって、白色光の面光源と、前記面光源からの光を透過する第１の偏光板と、前記第１の偏光板を透過して被検査対象物に照射され、前記被検査対象物を透過した光を受光して透過させる第２の偏光板とを有し、前記第２の偏光板を通った光の強度むら又は色むらに基づいて、前記透明固体に含まれる含有物の不均一に起因する異常、又は前記透明固体の熱履歴に起因する異常を検出する機能を有することを特徴とする透明固体の検査装置である。

前記課題を解決するための第７の手段は、前記第５の手段又は第６の手段であって、前記第１の偏光板の透過軸と前記第２の偏光板の透過軸が同一方向となるように、前記第１の偏光板と前記第２の偏光板が配置されていることを特徴とするものである。

前記課題を解決するための第８の手段は、前記第５の手段又は第６の手段であって、前記第１の偏光板の透過軸と前記第２の偏光板の透過軸が直交するように、前記第１の偏光板と前記第２の偏光板が配置されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、透明フィルム等の透明固体の内面及び表面に存在する、微小な異物又は欠陥、透明固体に含まれる含有物の不均一に起因する異常、又は透明固体の熱履歴に起因する異常を検出することが可能な透明固体の検査方法及び検査装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態である検査装置の概要を示す図である。面光源１から放出される平行光束は、偏光板２を透過した後、被検査体３を照明する。被検査体３を透過した光は、偏光板４を透過する。受光装置である２次元ＣＣＤカメラ５は、被検査体３の表面の像を、偏光板４を通して撮像するようになっている。２次元ＣＣＤカメラ５に撮像された画像は、パーソナルコンピュータ６に取り込まれ、画像処理により、画像の特異部が検出される。画像の特異部とは、画像の明るさが他の部分に対して所定の閾値以上明るかったり暗かったり、閾値以上に色変化があったりする部分であり、このような特異部の検出は、周知の画像処理技術を使用して行うことができる。検出された特異部は、管理用モニタ７に表示される。管理用モニタ７には、例えば、特異部の位置、特異部の種類、特異部の大きさ等が表示される。

２次元ＣＣＤカメラ５は、モノクロ画像を検出するものでも良いが、カラー画像を検出して、カラーイメージとして、他の部分と異なる部分を特異部とした方が検出能力が高まる場合があり、この場合には、カラー画像を検出する機能を有するものを使用する。カラー画像検出可能なものを使用して、画像処理時にモノクロ画像に変換してもよいことは言うまでもない。

被検査体３と検査装置が連続移動しない場合には、２次元ＣＣＤカメラ５により、検査部分（被検査体を区分して、各区分を１回の検査部分とすることもある）の２次元画像を撮像し、画像処理を行うようにする。

被検査体３が、図１の紙面に垂直な方向に連続的に移動している場合、又は、検査装置の光学部分（破線で囲った部分）を図１の紙面に垂直な方向に連続的に移動する場合には、２次元ＣＣＤカメラの代わりに、１次元ＣＣＤセンサを使用し、被検査体３又は検査装置の位置センサと組み合わせて２次元画像を形成して使用することができる。受光装置としては、ＣＣＤカメラに限らず、他の適当なイメージセンサを適宜選定して使用することもできる。

偏光板回転装置８、９は、それぞれ偏光板２、４を回転させるもので、被検査体３や特異部の性質により、最も特異部が検出し易い方向に偏光板２、４を回転させるために用いる。偏光板２と偏光板４の相対角度は、互いの透過軸が同一方向を向いているか、直角に交わる方向を向いているかの状態であることが好ましい。互いの偏光軸が同一方向を向いていれば、特異部がないときに受光される光の強度が最大となり、特異部で光の強度が落ちる。一方、互いの偏光軸が直交している場合は、特異部がないときに受光される光の強度が最小となり、特異部で光の強度が強くなる。よって、信号処理が簡単となる。被検査体３の光学的性質により、透過の際に偏光軸が回転するような場合には、特異部が無いときに光の強度が最大又は最小となるように、偏光板２と偏光板４の相対角度を決定することが好ましい。

なお、以上の実施の形態においては、２次元ＣＣＤカメラ５、パーソナルコンピュータ６、管理用モニタ７を用いて、特異部の自動検出を行っているが、偏光板４を透過した光を目視し、目視検査により特異部の検出を行ってもよいことは言うまでもない。

このような装置により撮像された、フィッシュアイと言われる欠陥の検出画像（静止画像）を図２〜図３に示す。これらによれば、異物が、はっきりと識別されている。本装置によらず、単に被検査体３の表面を撮像しただけでは、異物は識別することができなかった。

図５に、薄い青色塩ビ透明プレートに自然光を当てて見た写真を示す。特に色むら、強度むらが観測されていないことわかる。図６に、この青色塩ビ透明プレートを、図１に示す装置により撮像した写真を示す。同じ種類の青色塩ビ透明プレートでも、サンプル１とサンプル２では、色が異なり、かつ、両サンプルとも、含有物の不均一又は熱履歴に起因する色むら、強度むらが観測されている。このようなむらは、このような試料を偏光特性が問題とされる装置等に使用したときに問題となるので、本発明に係る検査装置により、これらを発見することの意義は大きい。

本発明の実施の形態である検査装置の概要を示す図である。 本発明の実施の形態である検査装置により撮像された欠陥の検出画像を示す図である。 本発明の実施の形態である検査装置により撮像された欠陥の検出画像を示す図である。 本発明の実施の形態である検査装置により撮像された欠陥の検出画像を示す図である。 薄い青色塩ビ透明プレートに自然光を当てて見た写真である。 本発明の実施の形態である検査装置により撮像された薄い青色塩ビ透明プレートの写真である。

符号の説明

１…面光源、２…偏光板、３…被検査体、４…偏光板、５…２次元ＣＣＤカメラ、６…パーソナルコンピュータ、７…管理用モニタ、８…偏光板回転装置、９…偏光板回転装置

Claims (8)

1. 透明固体の表面及び内部に存在する異物又は欠陥を検出する検査方法であって、白色光の面光源からの光を第１の偏光板を通して、前記透明固体の一方の表面側から照射し、前記透明固体を透過した光を、第２の偏光板を通し、前記第２の偏光板を通った光の強度むら又は色むらに基づいて、前記異物又は欠陥を検出することを特徴とする透明固体の検査方法。
2. 透明固体に含まれる含有物の不均一に起因する異常、又は前記透明固体の熱履歴に起因する異常を検出する検査方法であって、白色光の面光源からの光を第１の偏光板を通して、前記透明固体の一方の表面側から照射し、前記透明固体を透過した光を、第２の偏光板を通し、前記第２の偏光板を通った光の強度むら又は色むらに基づいて、前記透明固体に含まれる含有物の不均一に起因する異常、又は前記透明固体の熱履歴に起因する異常を検出することを特徴とする透明固体の検査方法。
3. 前記第１の偏光板の透過軸と前記第２の偏光板の透過軸を同一方向となるように、前記第１の偏光板と前記第２の偏光板を配置して検査を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の透明固体の検査方法。
4. 前記第１の偏光板の透過軸と前記第２の偏光板の透過軸が直交するように、前記第１の偏光板と前記第２の偏光板を配置して検査を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の透明固体の検査方法。
5. 透明固体の表面及び内部に存在する異物又は欠陥を検出する検査装置であって、白色光の面光源と、前記面光源からの光を透過する第１の偏光板と、前記第１の偏光板を透過して被検査対象物に照射され、前記被検査対象物を透過した光を受光して透過させる第２の偏光板とを有し、前記第２の偏光板を通った光の強度むら又は色むらに基づいて、前記異物又は欠陥を検出する機能を有することを特徴とする透明固体の検査装置。
6. 透明固体に含まれる含有物の不均一に起因する異常、又は前記透明固体の熱履歴に起因する異常を検出する検査装置であって、白色光の面光源と、前記面光源からの光を透過する第１の偏光板と、前記第１の偏光板を透過して被検査対象物に照射され、前記被検査対象物を透過した光を受光して透過させる第２の偏光板とを有し、前記第２の偏光板を通った光の強度むら又は色むらに基づいて、前記透明固体に含まれる含有物の不均一に起因する異常、又は前記透明固体の熱履歴に起因する異常を検出する機能を有することを特徴とする透明固体の検査装置。
7. 前記第１の偏光板の透過軸と前記第２の偏光板の透過軸が同一方向となるように、前記第１の偏光板と前記第２の偏光板が配置されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の透明固体の検査装置。
8. 前記第１の偏光板の透過軸と前記第２の偏光板の透過軸が直交するように、前記第１の偏光板と前記第２の偏光板が配置されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の透明固体の検査装置。

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