JP2014211411A - 暗視野光学系欠陥検査機 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に照明光量を補正することが可能な暗視野光学系検査機を提供する。【解決手段】照明手段３６と、撮像手段３９と、照明光路変更手段３７と、照明光強度制御手段４０を備えており、照明手段３６はフィルム１５の幅方向（搬送方向１８と直交する方向）を均一に照明するもので、撮像手段３９は、フィルム１５に対して照明手段３６の反対側に設けられ、照明されたフィルム面を撮像するもので、照明光路変更手段３７は、照明手段３６から発せられた照明光の光路を変更して撮像手段３９に照明光が入るようにする手段で、撮像手段３９で照明光を受光した後に照明手段３６の照明強度を照明光強度制御手段４０で制御し、光量を補正する。【選択図】図５

Description

本発明は、ロール状に巻いたフィルム基材（以下、ワーク）を巻き出して処理し、その後再びロール状に巻き取るロール・トゥ・ロール方式でプロセス加工処理されるフィルムの欠陥を検査する欠陥検査機で、更に詳しくは暗視野光学系を用いた検査機に関するものである。

表示画面をキズから保護したり、防汚、帯電防止、映り込み防止のために、液晶ディスプレイ等の表示デバイスの表示画面の最表面には、反射防止フィルムが貼られている。

反射防止フィルムの製造は、ローラ状の長尺帯状の透光性のフィルムに対し、反射防止材料の塗工、乾燥が単数または複数回行われ、光学膜が形成される。図１は反射防止フィルムの一例を断面で示す図である。図１に示される反射防止フィルムはフィルム基材１、ハードコート層２、反射防止層３の各層で構成されている。

反射防止フィルムの製造工程では、異物やキズやコスレなどの欠陥が発生することがある。また、フィルム自体のキズ、ヘコミ、等の欠陥もあって、品質が低下することがある。

そこで、反射防止フィルムの製造工程内には欠陥の検査を行うために欠陥検査機が設置されている。図２は一般的に用いられている反射防止フィルム（以下、フィルム）の欠陥検査機の一例を示す概略構成図であって、複数のローラ１１〜ローラ１４からなる搬送ユニット（ローラの回転による搬送）によりフィルム１５を巻き出しローラから巻き出して搬送し、例えばライトガイドを用いた照明光源１６によってフィルムの全幅を照明し、フィルム１５を矢印１８で示す方向に搬送しながら巻き取りローラで巻き取る途中でフィルムの幅方向を全走査できるよう複数のラインＣＣＤカメラ（または２次元カメラ）を用いた撮像カメラ１９によってフィルムを撮像する。

フィルム１５の搬送距離に応じた信号をロータリーエンコーダ２１より取得し、前記信号を撮像タイミング信号として、一定の搬送距離毎に前記撮像カメラ１９によってフィルム表面を撮像し、撮像した画像を画像処理装置２０で画像処理し、欠陥部分を抽出する。

一方、図３に示される明視野光学系の検査機は、照明光源１６の光が明るい背景の中の欠陥により光が遮られ、背景より暗い欠陥を撮像カメラ１９で撮像するものである。明視野光学系では、常時カメラに光が入ってくるため、カメラ輝度によって光量の管理が可能であり、検査中（生産中）であってもフィードバック制御を行うことが出来る。検査中（生産中）に光量管理・調整が出来ることで、生産を止めて光量確認をする必要がなくなる。

しかしながら、上記反射防止フィルムの製造工程では、特に、上記異物やキズやコスレ、フィルム自体のキズ、ヘコミ、等の欠陥の検出が要求されるので、これらの欠陥に対しては暗視野光学系の検査が有利である。

そこで、図２に示される欠陥検査機では、撮像カメラ１９に照明光源１６の光が入らないように斜めから照明し、フィルム１５上の欠陥部で散乱した光を撮像カメラ１９で撮像している。この撮像カメラ１９と照明光源１６はいわゆる暗視野光学系と呼ばれるものである。この暗視野光学系は、検査面に散乱成分（異物や汚れ）があると散乱した光がカメ
ラに入ってくることにより検出を行う仕組みである。暗視野光学系は明視野光学系に比べ、上記異物やキズやコスレ、フィルム自体のキズ、ヘコミ、等の微小な凹凸の欠陥に対して検出力が高いというメリットがある。その反面、デメリットとして光源からの光が直接カメラに入ってこないため、照明光量の管理が難しいという点がある。

しかるに、照明光量の管理は、検査機における管理項目として重要であり、常に同じ検査精度で検査を行うためには、検査面が時間の変化に対して一定の光量であることが必要である。しかしながら、光源の劣化などに伴い、光源出力を一定にしておくと経時により光量が低下してくる。そこで、光量低下時に光源出力を増加させるといったフィードバック制御を行う必要がある。そのため暗視野光学系の場合、光量の確認は生産を停止して実施する必要がある。また、光量の確認を行うには多くの時間と労力を費やすため、検査効率の低下を招くといった問題があった。

特開２００６−１４５４９３号公報 特開２００６−２２５４５１号公報

そこで本発明は容易に照明光量を補正することが可能な暗視野光学系検査機を提供することを課題とする。

そこで本発明の請求項１に記載の発明は、
透明な被検査物を照明し、撮像手段で照明された被検査面を撮像して欠陥を検査する暗視野光学系検査機であって、
照明手段と、撮像手段と、照明光路変更手段と、照明光強度制御手段を備え、
照明手段は、被検査物を照明する手段であって、
撮像手段は、被検査物に対して照明手段の反対側に設けられ、照明光の光路に応じて被検査物で散乱された散乱光または照明光を撮像する手段であって、
照明光路変更手段は、照明手段から発せられた照明光の光路を変更して撮像手段に照明光を入れる手段であって、
照明光強度制御手段は、照明光路変更手段によって撮像手段に入った照明光の強度に応じて、照明手段から発せられる照明光の強度を制御して補正する手段であって、
被検査物を照明する照明強度を一定に制御して検査することを特徴とする暗視野光学系検査機である。

本発明の請求項２に記載の発明は、
前記照明光路変更手段は、２つのミラーで構成され、２つのミラーは照明手段と撮像手段の間に並列に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の暗視野光学系検査機である。

本発明の請求項３に記載の発明は、
前記照明光路変更手段は、移動機構を有することを特徴とする請求項１または２に記載の暗視野光学系検査機である。

本発明の請求項４に記載の発明は、
前記照明光路変更手段は、２つのミラーの内、一方のミラーは単独で移動する機構を備
え、他のミラーは被検査物となす角が固定されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の暗視野光学系検査機である。

本発明の請求項５に記載の発明は、
前記照明光路変更手段は、２つのミラーの内、一方のミラーは単独で移動する機構を備え、且つ、仰角を可変とする機構を備え、他のミラーは被検査物となす角が固定されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の暗視野光学系検査機である。

本発明による暗視野光学系検査機によれば、容易に照明強度の調整が可能で検査効率を向上させることが出来る。また、照明強度が一定に調整されるため、検査精度のばらつきを押えることが可能となる。

反射防止フィルムの一例を断面で示した図。 一般的に用いられている反射防止フィルムの欠陥検査機の一例を示す概略構成図。 明視野光学系の検査機を示す図。 本発明の暗視野光学系検査機を設置したフィルムを搬送する装置の概略図を示す図。 本発明に係る照明光路変更手段を模式的に示す斜視図を示す図。 （ａ）は本発明による暗視野光学系検査機でフィルムを検査する場合の照明手段による照明光の光路を示す模式図。（ｂ）は照明強度を一定に制御する場合の本発明に係る照明光路変更手段を示す模式図。 フィルムが屈折率の異なる品種に変わった際に、本発明に係る第一のミラーを単独で移動することを示す模式図。 本発明に係る照明手段の設置位置や設置角度が変わった場合であっても、照明光を確実に撮像手段で受光する方法を示す図。 本発明による暗視野光学系検査機における照明光強度制御手段によって検査前の照明強度補正を行う場合のフローを示す図。

以下、図面を参照して本発明による暗視野光学系検査機の実施形態を反射防止フィルム（以下、フィルム）の欠陥を検査する場合を例として説明する。

図４は本発明の暗視野光学系検査機を設置し、フィルムを搬送する装置の概略図を示す図である。フィルム搬送装置は図２に示される従来のフィルムの欠陥検査機の場合と同じ搬送装置を適用することが出来る。即ち、複数のローラ１１〜ローラ１４からなる搬送ユニット（ローラの回転による搬送）によりフィルム１５を巻き出しローラから巻き出し、矢印１８で示す方向に搬送し、巻き取りローラで巻き取るものである。

本発明の暗視野光学系検査機は、照明手段３６と、撮像手段３９と、照明光路変更手段３７と、照明光強度制御手段４０を備えている。

照明手段３６はフィルム１５の幅方向（搬送方向１８と直交する方向）を均一に照明するもので、例えばライトガイドを用いることが出来る。

撮像手段３９は、フィルム１５に対して照明手段３６の反対側に設けられ、照明されたフィルム面を撮像する手段で、ラインセンサカメラや二次元カメラを用いることが出来る。

照明光路変更手段３７は、照明手段３６から発せられた照明光の光路を変更して撮像手段３９に照明光が入るようにする手段であり、照明光の強度を制御して補正する場合に用いられる。図５は照明光路変更手段３７を模式的に示す斜視図である。照明光路変更手段３７は、第一のミラー３７ａと第二のミラー３７ｂとで構成され、照明手段３６と撮像手段３９の間に並列に設けられている。また、照明光路変更手段３７は、移動機構であるガイド４１によって矢印５０で示す方向に移動することが出来る。

図６（ａ）は本発明による暗視野光学系検査機でフィルム１５を検査する場合の照明手段３６による照明光の光路を示す模式図である。照明手段３６から発せられた照明光はフィルム１５に入射し、フィルム内を進んだ後、再び空気中に出射する。図６（ｂ）は照明強度を一定に制御する場合の本発明に係る照明光路変更手段３７を示す模式図である。照明光路変更手段３７は、照明手段３６から発せられた照明光の光路を変更して撮像手段に照明光を入れる手段であり、第一のミラー３７ａと第二のミラー３７ｂで構成されている。照明光路変更手段３７は、フィルム１５を検査する場合には、外側に退避されているが、照明強度を制御、補正する場合には、図５に示す移動機構４１によって第二のミラー３７ｂが撮像手段３９の真下に来るまで矢印５０ａで示される方向に移動される。

２つのミラーの内、第一のミラー３７ａは照射光をフィルム１５の表面と平行の方向に反射させるミラーであって、第二のミラー３７ｂは被検査物となす角が４５度で固定されている。その結果、照射光は撮像手段３９で受光することが出来る。撮像手段３９で照明光を受光した後に照明手段３６ａの照明強度を照明光強度制御手段４０で制御し、照明強度の劣化を補正して、光量を調整する。

図７はフィルム１５が屈折率の異なる品種に変わった際に、第一のミラー３７ａを単独で移動することを示す模式図である。フィルム１５の品種替えをした際に、そのフィルム１５が屈折率の異なる品種であった場合には、例えば照明手段３６から発せられた照明光の光路は５５ａから５５ｂに変化する。光路５５ｂの照明光は第一のミラー３７ａで反射され光路５５ｃとなり、光路５５ｃの照明光は撮像手段３９に受光されない。そこで第一のミラー３７ａは図示しない単独で移動する機構によって符号３７ｃで示す位置まで矢印５１ａで示す方向に移動される。こうすることによって、フィルム１５が屈折率の異なる品種に変わり、照明光の光路が変化しても、確実に撮像手段３９に照明光を当てることが出来る。この場合、照明光がフィルム１５内から空気中へ出射する位置が符号６０で示される位置から、符号６１で示される位置へ大きく変わった場合には撮像手段３９を矢印７０で示される方向へ、適宜移動することによって、検査位置を撮像する視野に収めることが出来る。

図８は何らかの理由で照明手段３６の設置位置や設置角度が変わった場合であっても、照明光を確実に撮像手段３９で受光する方法を示す図である。図８に示される照明手段３６が何らかの理由で設置位置や設置角度が符号３６ａで示すように変わり、光路５５ｅとなった場合には、先ず、第一のミラー３７ａを単独で矢印５１ｂで示す方向に移動し、更に矢印５２で示す仰角を調整して第一のミラー３７ａを符号３７ｄで示す位置で固定する。こうすることによって光路５５ｅは光路５５ｆとすることが出来、上記同様確実に撮像手段３９に照明光を当てることが出来る。この場合、照明光がフィルム１５内から空気中へ出射する位置が符号６０で示される位置から、符号６２で示される位置へ大きく変わった場合には撮像手段３９を矢印７１で示される方向へ、適宜移動することによって、検査位置を撮像する視野に収めることが出来る。

上記図８では照明手段３６の設置位置や設置角度が変わった場合について説明したが、設置位置や設置角度が変わり、更にフィルム１５が屈折率の異なる品種に変わった場合に
も適用することが出来る。

上記のように、照明手段３６ａから発せられた照明光を撮像手段３９で受光して、照明手段３６ａの照明強度を照明光強度制御手段４０で制御し、照明手段３６ａの設置位置変化に対応させ、更に経時変化による照明強度の劣化を補正して、光量を調整する。

図９は本発明による暗視野光学系検査機における照明光強度制御手段４０によって検査前の照明強度補正を行う場合のフローを示す図である。照明強度補正はフィルムの検査を行う前に実施するが、実施間隔のロット数は適宜決定すれば良い。

照明強度補正を行う場合のフローを図９のフロー図と図６（ｂ）を用いて説明する。先ず、検査前に撮像手段３９の下方に照明光路変更手段３７（３７ａ、３７ｂ）を移動する（Ｓ１）。次に撮像手段３９で照明光を受光し（この場合は既に照明光は撮像手段３９で受光出来るように第一のミラー３７ａが調整されている）、受光した輝度を例えば２５６段階のデジタル信号（照明光の明るさの程度を指す）に変換する（Ｓ２）。受光した輝度が予め設定された輝度値の許容範囲にある場合（Ｓ３のＹＥＳ）は、撮像手段３９の下方から照明光路変更手段３７を退避させ（Ｓ４）、その後検査が開始される（Ｓ５）。許容範囲にない場合（Ｓ３のＮＯ）は、照明手段３６の照明光源出力値が制御調整される（Ｓ６）。この場合の出力値の制御調整は照明光強度制御手段４０によって行われる。照明光強度制御は照明手段３６の照明光源出力値を段階的に上昇（下降）させ、上記許容範囲に入るまで制御が続けられる（Ｓ２、Ｓ３）。

以上説明では、暗視野光学系検査機は反射防止フィルムを検査する場合を例示したが、これに限定されず透明フィルムの検査に広く適用することが出来る。

以上のように本発明の暗視野光学系検査機によれば、フィルムを照明する照明手段から発せられる照明光を２つのミラーを介して直接受光し、その受光輝度の値に応じて照明手段の出力値を制御、調整することが可能となるため、検査前の照明手段の出力値の制御、調整を従来に較べて容易に行うことが出来る。また、経時による照明強度の変化に対応して一定の照度に調整されるため、検査精度のばらつきを押えることが可能となる。

１・・・フィルム基材
２・・・ハードコート層
３・・・反射防止層
１１〜１４・・・ローラ
１５・・・フィルム
１６・・・照明光源
１８・・・フィルム搬送方向
１９・・・撮像カメラ
２０・・・画像処理装置
２１・・・ロータリーエンコーダ
３６・・・照明手段
３６ａ・・・照明手段が変わった設置位置、設置角度
３７・・・照明光路変更手段
３７ａ・・・第一のミラー
３７ｂ・・・第二のミラー
３９・・・撮像手段
４０・・・照明光強度制御手段
４１・・・移動機構（ガイド）
５０、５０ａ・・・照明光路変更手段の移動方向
５１ａ、５１ｂ・・・第一のミラーの移動方向
５２・・・第一のミラーの仰角を調整する方向
５５ａ〜５５ｃ、５５ｅ・・・照明光の光路
５５ｄ、５５ｆ・・・光路が変更された照明光
６０〜６２・・・照明光がフィルムから空気中に出射する位置
７０、７１・・・撮像手段を移動する方向

Claims (5)

1. 透明な被検査物を照明し、撮像手段で照明された被検査面を撮像して欠陥を検査する暗視野光学系検査機であって、
   照明手段と、撮像手段と、照明光路変更手段と、照明光強度制御手段を備え、
   照明手段は、被検査物を照明する手段であって、
   撮像手段は、被検査物に対して照明手段の反対側に設けられ、照明光の光路に応じて被検査物で散乱された散乱光または照明光を撮像する手段であって、
   照明光路変更手段は、照明手段から発せられた照明光の光路を変更して撮像手段に照明光を入れる手段であって、
   照明光強度制御手段は、照明光路変更手段によって撮像手段に入った照明光の強度に応じて、照明手段から発せられる照明光の強度を制御して補正する手段であって、
   被検査物を照明する照明強度を一定に制御して検査することを特徴とする暗視野光学系検査機。
2. 前記照明光路変更手段は、２つのミラーで構成され、２つのミラーは照明手段と撮像手段の間に並列に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の暗視野光学系検査機。
3. 前記照明光路変更手段は、移動機構を有することを特徴とする請求項１または２に記載の暗視野光学系検査機。
4. 前記照明光路変更手段は、２つのミラーの内、一方のミラーは単独で移動する機構を備え、他のミラーは被検査物となす角が固定されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の暗視野光学系検査機。
5. 前記照明光路変更手段は、２つのミラーの内、一方のミラーは単独で移動する機構を備え、且つ、仰角を可変とする機構を備え、他のミラーは被検査物となす角が固定されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の暗視野光学系検査機。