JP2010139249A - 長寿命光源を有する検査装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学的方法を使用して長期間安定した検査を行うことができる長寿命光源を有する検査装置およびその制御方法を提供する。
【解決手段】長尺な検査対象Ｓの表面検査に使用される長寿命光源を有する検査装置であって、検査対象Ｓに光を照射する光源１１と、光源１１の作動を制御する制御部３０とを備えた投光手段１０と、投光手段１０から検査対象Ｓに照射された光の反射光を受光する受光手段２０とを備えており、投光手段１０は、光源１１が、検査対象Ｓ上の同一の検査位置ＳＡに光を照射する複数のＬＥＤセットＬを備えており、制御部３０は、複数のＬＥＤセットＬのうち、検査対象Ｓに対して光を照射するＬＥＤセットＬを切り換える切換手段３２を備えており、制御部３０は、検査位置ＳＡで反射され受光手段２０に入光する光量が所定の量となるように、各ＬＥＤセットＬから検査対象Ｓ上に照射する光の光量を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、長寿命光源を有する検査装置およびその制御方法に関する。

フィルムや鋼板のウエブ等のように長尺な検査物（以下、ウエブ等という）を連続して搬送する設備では、その表面に形成される傷や凹凸等の欠陥を検査するための検査装置が設けられている。かかる検査装置には、一般的に光学的な方法、つまり非接触で欠陥を検出する技術が採用される。例えば、光源からウエブ等の表面に光を照射し、ウエブ等の表面で反射した光をＣＣＤカメラ等で受光することによってウエブ等の表面の画像を撮影し、この撮影された画像に基づいて欠陥の有無を判別することが行われている。

しかるに、上記のごとき光学的手法を用いる検査装置では、長期間使用すると光源が劣化し、この光源の劣化が進行すると、光源からウエブ等に照射される光の光量の減少や色（波長）の変化が生じる。かかる光量の減少等が生じると、ウエブ等の正常な表面で反射した光がＣＣＤカメラ等に入光してもその部分を欠陥と判断してしまう状態が生じるため、検査精度が低下してしまう。
かかる誤検出が発生するまで光源が劣化した場合、光源を交換することになるが、光源を交換するにはラインを停止させなければならないので、ウエブ等の生産効率の低下が生じる。

ところで、近年、蛍光灯等の従来の光源に比べて寿命の長いＬＥＤ光源の検査装置への採用が行われているが（例えば、特許文献１、２）、かかるＬＥＤ光源でも長期間使用による劣化・交換は避けられない。
よって、ウエブ等の生産効率の低下を防ぐには、検査精度の低下を防ぎつつ、ＬＥＤ光源をさらに長期間継続して使用できる技術の開発が求められている。

特開２００５−７００２１号 ＷＯ２００５/１０３６５８号

本発明は上記事情に鑑み、光学的方法を使用して長期間安定した検査を行うことができる長寿命光源を有する検査装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

第１発明の長寿命光源を有する検査装置は、長尺な検査対象の表面検査に使用される検査装置であって、前記検査対象に光を照射する光源と、この光源の作動を制御する制御部とを備えた投光手段と、該投光手段から前記検査対象に照射された光の反射光を受光する受光手段とを備えており、前記投光手段は、前記光源が、前記検査対象上の検査位置に光を照射する複数のＬＥＤセットを備えており、前記制御部が、前記複数のＬＥＤセットのうち、前記検査対象に対して光を照射するＬＥＤセットを切り換える切換手段を備えていることを特徴とする。
第２発明の長寿命光源を有する検査装置は、第１発明において、前記制御部は、前記複数のＬＥＤセットの作動期間が重複しないように制御することを特徴とする。
第３発明の長寿命光源を有する検査装置の制御方法は、長尺な検査対象の表面検査に使用される検査装置の制御方法であって、該検査装置は、前記検査対象に光を照射する光源と、この光源の作動を制御する制御部とを備えた投光手段と、該投光手段から前記検査対象に照射された光の反射光を受光する受光手段とを備えており、前記投光手段は、前記光源が、前記検査対象上の検査位置に光を照射する複数のＬＥＤセットを備えており、前記制御部によって、前記複数のＬＥＤセットのうち、前記検査対象に対して光を照射するＬＥＤセットを切り換えて、前記複数のＬＥＤセットの作動期間が重複しないように制御することを特徴とする。
第４発明の長寿命光源を有する検査装置の制御方法は、第３発明において、前記制御部は、前記複数のＬＥＤセットの作動期間が重複しないように制御することを特徴とする。

第１発明によれば、検査対象に対してどのＬＥＤセットから光が照射されても、受光手段が受光する受光量を同じ受光量とすることができる。すると、光を照射するＬＥＤセットが切り換わっても受光手段が受光する受光量が変化することを防ぐことができるので、検査対象の状態に無関係な受光量の変化に起因する検査ミスの発生を防ぐことができる。しかも、設備等の稼動中にＬＥＤセットを適宜切り換えれば、１つのＬＥＤセットの作動時間を短くすることができるから、光源全体としての寿命が長くなり、長期間連続して安定した検査を行うことができる。また、１つのＬＥＤセットに故障が生じても、他のＬＥＤセットを点灯させている間に故障したＬＥＤセットの交換修理を行うことができるので、光源の不具合による設備等の停止が発生することを防ぐことができる。
第２発明によれば、検査対象に対して複数のＬＥＤセットから同時に光が照射されることがないので、過大な光が受光手段に入光することによる検査ミスが発生することを防ぐことができる。
第３発明によれば、検査対象に対してどのＬＥＤセットから光が照射されても、受光手段が受光する受光量を同じ受光量とすることができる。すると、光を照射するＬＥＤセットが切り換わっても受光手段が受光する受光量が変化することを防ぐことができるので、検査対象の状態に無関係な受光量の変化に起因する検査ミスの発生を防ぐことができる。しかも、設備等の稼動中にＬＥＤセットを適宜切り換えれば、１つのＬＥＤセットの作動時間を短くすることができるから、光源全体としての寿命が長くなり、長期間連続して安定した検査を行うことができる。また、１つのＬＥＤセットに故障が生じても、他のＬＥＤセットを点灯させている間に故障したＬＥＤセットの交換修理を行うことができるので、光源の不具合による設備等の停止が発生することを防ぐことができる。
第４発明によれば、検査対象に対して複数のＬＥＤセットから同時に光が照射されることがないので、過大な光が受光手段に入光することによる検査ミスが発生することを防ぐことができる。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本実施形態の長寿命光源を有する検査装置の概略説明図であり、（Ａ）はシート状の検査対象Ｓを検査している状態における装置の概略側面図であり、（Ｂ）は各ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２の発光タイミングチャートであり、（Ｃ）は各ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２から光が照射される領域ＬＡ，ＬＢと検査位置ＳＡとの関係を模式的に示した図である。

図１において、符号Ｓは、本実施形態の検査装置によって、その表面の状態、例えば、表面の印刷状態や欠陥の有無等が検査される検査対象を示している。この検査対象Ｓは、連続したウエブや長尺な部材等、長期間連続して検査を行う必要があるものである。
ここでいう「長期間連続して検査を行う」とは、例えば、一ヵ月以上連続して操業することを予定して設備において製品を連続的に検査する状態を意味している。具体的には、連続したシートを連続搬送しながら行う検査や、連続したシートではないが搬送方向に沿った長さがある程度長いもの（例えば２〜３ｍの液晶ディスプレイや太陽電池用ガラス基板等）を連続搬送しながら行う検査を挙げることができる。

図１（Ａ）に示すように、本実施形態の長寿命光源を有する検査装置（以下、単に検査装置という）は、前記検査対象Ｓに対して光を照射するＬＥＤ光源１１を備えた投光手段１０を備えている。この投光手段１０のＬＥＤ光源１１は検査対象Ｓにおいて検査すべき検査位置ＳＡに光を照射するものである。
そして、前記検査対象Ｓに対して、前記投光手段１０と同じ側には、受光手段２０が設けられている。この受光手段２０は、前記投光手段１０から検査対象Ｓに照射された光であって、検査位置ＳＡにおいて反射した反射光を受光するように配設されている。この受光手段２０としては、例えば、ＣＣＤカメラなどであり、連続して画像を撮影することができるものや、所定の間隔毎に画像を撮影するものなどを採用することができる。

以上のごとき構造を有するので、検査対象Ｓに対して投光手段１０のＬＥＤ光源１１から連続して光を照射すれば、受光手段２０によって検査対象Ｓからの光を連続して受光できる。すると、検査対象Ｓの表面における検査位置ＳＡの状態を連続して撮影できるので、連続して搬送されるシートや長尺な部材でも、検査できない部分（検査抜け）ができることを防ぐことができる。

ところで、本実施形態の投光手段１０は、ＬＥＤ光源１１として、２つのＬＥＤセットＬ１，Ｌ２を備えている。この２つのＬＥＤセットＬ１，Ｌ２は、複数のＬＥＤ発光体を備えた光源である。この２つのＬＥＤセットＬ１，Ｌ２は、ＬＥＤセットＬ１が光を照射する領域ＬＡと、ＬＥＤセットＬ２が光を照射する領域ＬＢとが互いに重なり合う部分を有し、かつ、この両領域ＬＡ，ＬＢが互いに重なり合う部分に、前記検査位置ＳＡが含まれるように配設されている（図１（Ｃ））。

また、投光手段１０は、制御部３０を備えている。この制御部３０は、前記各ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２の発光状態を調整する機能を有するものである。具体的には、制御部３０は、各ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２が検査対象Ｓに照射する光の光量を調整する光量調整手段３１と、検査対象Ｓに対して光を照射するＬＥＤセットＬを切り換える切換手段３２とを備えている。

光量調整手段３１は、各ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２を構成するＬＥＤ光源１１の発光量を調整するものである。具体的には、光量調整手段３１は、各ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２から光を検査対象Ｓに照射したときに、検査位置ＳＡで反射され受光手段２０に入光する光量が所定の量となるように、各ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２のＬＥＤ発光体から検査対象Ｓ上に照射する光の光量を調整している。例えば、各ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２から検査対象Ｓに照射される光の光量がほぼ同じになるように制御したり、各ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２から検査対象Ｓに照射される光の光量に若干の差をつけるように制御したりしている。

なお、ＬＥＤ発光体の発光量を調整する方法はとくに限定されないが、例えば、ＬＥＤ発光体に流す電流量を調整して制御したり、電流量を一定にした状態でＬＥＤ発光体に電流を流す時間を制御（パルス制御）したりして調整することができる。
また、前記所定の量とは、受光手段２０に入光する光量が検査ミスが発生しない程度の範囲の光量を意味している。

切換手段３２は、検査対象Ｓに対して光を照射するＬＥＤセットＬを切り換えるものであり、例えば、パワートランジスタ等によって検査対象Ｓに光を照射するＬＥＤセットＬ（言い換えれば、発光させるＬＥＤ発光体）を切り換えることができる。この切換手段３２は、ＬＥＤセットＬを切り換えても受光手段２０に入光する光の光量が所定の範囲内となるように、ＬＥＤセットＬを切り換えるタイミングを制御している。例えば、各ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２から、検査対象Ｓに対して同時に光が照射されることがない、つまり、作動期間が重複しないように制御している。

以上のごとき構成とすれば、検査対象Ｓに対してどのＬＥＤセットＬから光が照射されても、正常な検査対象Ｓの表面で光が反射した場合には、受光手段２０が受光する受光量を常に同じ受光量とすることができる。言い換えれば、ＬＥＤ光源１１に起因する検査対象Ｓの状態に無関係な受光量の変化が生じない。すると、光を照射するＬＥＤセットＬが切り換わっても、受光量の変化に起因する検査ミスの発生を防ぐことができる。

また、制御部３０は、ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２の作動期間が重複しないように両ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２を制御している。具体的には、図１（Ｂ）に示すようなタイミングでＬＥＤセットＬ１，Ｌ２が発光（Ｈの状態）、消灯（Ｌの状態）となるように制御されている。すると、２つのＬＥＤセットＬ１，Ｌ２から、検査対象Ｓに対して同時に光が照射されることがないので、過大な光が受光手段２０に入光することに起因して発生する検査ミスを防ぐことができる。

さらに、長期間連続して検査を行う必要がある検査対象Ｓを製造する設備等に設けられる検査装置の場合、検査対象Ｓの検査抜けができないように、通常、設備等の稼動中は光源の切り換えや変更は行われない。
しかし、本発明の検査装置の場合、消灯状態から所定の光量になるまでの時間（立ち上がり期間）が短く（例えば、１００μｓ以下、好ましくは５０μｓ以下）、また、瞬時に消灯する（例えば、１００μｓ以下、好ましくは５０μｓ以下）ＬＥＤ発光体を使用している。しかも、検査対象Ｓの表面において各ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２によって光が照射される領域ＬＡ，ＬＢが上記のごとき状態（段落００１３参照）となるように配置し、かつ、各ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２が上記のごとく作動（段落００１５、００１７参照）するように制御している。
このため、設備等の稼動させたままＬＥＤセットＬを切り換えても検査対象Ｓの検査抜けがほとんど生じない。

例えば、受光手段２０がＣＣＤカメラの場合であれば、受光素子に蓄積されている電荷をメモリなどの記憶装置に転送する期間（転送期間）が必要である。この転送期間は、受光素子が光を受光している期間（つまり、撮影期間）に比べれば非常に短いのであるが、それでも、その転送期間は受光素子が受光（つまり、撮影）を行うことができない。本発明の検査装置では、この受光素子が受光できない転送期間内にＬＥＤセットＬの切り換えを終了させることができるので、ＬＥＤセットＬの切り換えに起因する検査抜けの発生を防ぐことができる。つまり、本実施形態の検査設備では、受光手段２０が撮影を行うことができない期間（ＣＣＤカメラでは転送期間）に比べて、所定の光量となるまでの立ち上がり期間や所定の光量から消灯状態になるまでの時間が短いＬＥＤ発光体を使用しているので、ＬＥＤセットＬの切り換えに起因する検査抜けの発生を防ぐことができるのである。
そして、設備等の稼動中にも検査位置ＳＡに対して光を照射するＬＥＤセットＬを切り換えることができるので、１つのＬＥＤセットＬの作動時間を短くすることができ、ＬＥＤ光源１１全体としての寿命が長くなり、長期間連続して安定した状態で検査を行うことができる。

また、１つのＬＥＤセットＬに故障が生じても、他のＬＥＤセットＬを点灯させている間に故障したＬＥＤセットＬの交換修理を行うことができるので、検査装置の光源の不具合による設備等の停止が発生することを防ぐことができる。

なお、ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２は複数のＬＥＤ発光体を有しているが、これらＬＥＤ発光体の配列は、各ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２から光が照射される照射領域ＬＡ，ＬＢが上記のごとき条件を満たすのであれば、ＬＥＤ発光体の配列はとくに限定されない。例えば、図２（Ａ）に示すように、ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２を構成する複数のＬＥＤ発光体を、直線的にかつ互いに平行となるように並べてもよい。また、ＬＥＤセットＬ１に含まれるＬＥＤ発光体とＬＥＤセットＬ２に含まれるＬＥＤ発光体とか、一直線上に交互に並ぶように配置されていてもよいし（図２（Ｂ））、千鳥配置に並ぶように配置してもよい（図２（Ｃ））。

また、上記例では、ＬＥＤセットＬが２組の場合を説明したが、ＬＥＤセットＬは２組より多くてもよい。ＬＥＤセットＬが２組よりも多くても、上記のごとく、検査対象Ｓの表面において全てのＬＥＤセットＬから光が照射される領域が重なり合いかつその重なり合った部分に検査位置ＳＡが存在し、しかも、どのＬＥＤセットＬから光が照射されても、検査対象Ｓの表面が正常であれば受光手段２０が受光する受光量が同じ受光量となるようになっていればよい。

さらに、本発明では、２以上のＬＥＤセットＬが同時点灯する状態を完全に排除するわけではない。つまり、２以上のＬＥＤセットから検査対象Ｓに照射された光であって、受光手段２０に入光する光の合計光量が所定の量、つまり、所定の誤差範囲内に収まるのであれば、複数のＬＥＤセットＬを同時点灯する期間が存在してもよい。例えば、一のＬＥＤセットＬを消灯させて他のＬＥＤセットＬを発光させるように切り換えを行う場合、一のＬＥＤセットＬが完全に消える前にはその光量が少なくなる期間が発生する。逆に、他のＬＥＤセットＬが完全に点灯する前にはその光量が少ない期間が発生する。しかし、一のＬＥＤセットＬが完全に消える前に他のＬＥＤセットＬの点灯を開始すれば、両ＬＥＤセットから照射された光が受光手段２０に入光するので、消灯タイミングと点灯タイミングを調整すれば、受光手段２０に入光する光の合計光量を所定の量とすることができる。すると、ＬＥＤセットＬの切り換え時に、光量不足の期間が生じることを防ぐことができ、光量不足により検査ミスの発生が生じる可能性を少なくすることができる。

本発明の検査装置は、フィルムや鋼板のウエブ等のように連続で搬送される製品を製造するラインや、搬送方向に沿った長さがある程度長い液晶ディスプレイや太陽電池用ガラス基板等の製品を製造するライン等、一ヵ月以上連続して操業することを予定して設備における製品製造ラインの検査装置に適している。

本実施形態の長寿命光源を有する検査装置の概略説明図であり、（Ａ）はシート状の検査対象Ｓを検査している状態における装置の概略側面図であり、（Ｂ）は各ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２の発光タイミングチャートであり、（Ｃ）は各各ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２から光が照射される領域ＬＡ，ＬＢと検査位置ＳＡとの関係を模式的に示した図である。 投光手段１０における各ＬＥＤセットＬ１，Ｌ２の配設例を示した図である。

符号の説明

１０ 発光手段
１１ ＬＥＤ光源
２０ 受光手段
３０ 制御部
３２ 切換手段
Ｌ ＬＥＤセット
Ｓ 検査対象

Claims (4)

1. 長尺な検査対象の表面検査に使用される検査装置であって、
   前記検査対象に光を照射する光源と、該光源の作動を制御する制御部とを備えた投光手段と、
   該投光手段から前記検査対象に照射された光の反射光を受光する受光手段とを備えており、
   前記投光手段は、
   前記光源が、
   前記検査対象上の検査位置に光を照射する複数のＬＥＤセットを備えており、
   前記制御部は、
   前記複数のＬＥＤセットのうち、前記検査対象に対して光を照射するＬＥＤセットを切り換える切換手段を備えており、
   該制御部は、
   前記検査位置で反射され前記受光手段に入光する光量が所定の量となるように、各ＬＥＤセットから前記検査対象上に照射する光の光量を調整する
   ことを特徴とする長寿命光源を有する検査装置。
2. 前記制御部は、
   前記複数のＬＥＤセットの作動期間が重複しないように制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の長寿命光源を有する検査装置。
3. 長尺な検査対象の表面検査に使用される検査装置の制御方法であって、
   該検査装置は、
   前記検査対象に光を照射する光源と、この光源の作動を制御する制御部とを備えた投光手段と、
   該投光手段から前記検査対象に照射された光の反射光を受光する受光手段とを備えており、
   前記投光手段は、
   前記光源が、
   前記検査対象上の検査位置に光を照射する複数のＬＥＤセットを備えており、
   前記制御部によって、
   各ＬＥＤセットから前記検査対象上に照射する光の光量を、前記検査位置で反射され前記受光手段に入光する光量が所定の量となるように調整した状態で、前記複数のＬＥＤセットのうち、前記検査対象に対して光を照射するＬＥＤセットを切り換える
   ことを特徴とする長寿命光源を有する検査装置の制御方法。
4. 前記制御部は、
   前記複数のＬＥＤセットの作動期間が重複しないように制御する
   ことを特徴とする請求項３記載の長寿命光源を有する検査装置の制御方法。

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