JP2018009810A - 欠陥検査システム及びフィルム製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系をより適切に配置し、フィルムの欠陥の検出精度を向上させることが可能な欠陥検査システム及びフィルム製造装置を提供する。【解決手段】フィルム２ａに光を照射する光源４と、光源４とフィルム２ａとの間に位置し、光源４からフィルム２ａに照射される光の一部を遮光する遮光体７と、光源４からフィルム２ａに照射されてフィルム２ａを透過した光による画像を撮像する画像撮像装置５とを備えた欠陥検査システム１０において、遮光体７とフィルム２ａとの距離が２０〜８０ｍｍである。遮光体７とフィルム２ａとの距離が２０ｍｍ以上であるため、遮光体７とフィルム２ａとの接触を防止できる。遮光体７とフィルム２ａとの距離が８０ｍｍ以下であるため、画像撮像装置５により撮像された画像において、遮光体７により光が遮光されていない明るい部分と、遮光体７により光が遮光されている暗い部分との差を明瞭にでき、検出精度が向上する。【選択図】図２

Description

本発明は、フィルムの欠陥を検査するための欠陥検査システム及びフィルム製造装置に関する。

偏光フィルム及び位相差フィルム等の光学フィルム、電池のセパレータに用いられる積層フィルム等の欠陥を検出する欠陥検査システムが知られている。例えば、特許文献１には、光源とフィルムとの間に位置する遮光体により光源からフィルムに照射される光の一部を遮光し、撮像装置によりフィルムを透過した光による画像を撮像する欠陥検査システムが開示されている。フィルムからの散乱光が撮像装置に直接入射しないように遮光体が配置されていることにより、フィルムの欠陥によって散乱した散乱光が撮像装置によって受光される。これにより、フィルムの微小な欠陥を検出することができる。

特開２００７−３３３５６３号公報

ところで、上記技術においては、フィルム、光源、遮光体及び撮像装置等の光学系の配置が適切ではないため、フィルムの欠陥を精度良く検出することが難しいことがあり、改善が望まれている。

そこで、本発明は、光学系をより適切に配置し、フィルムの欠陥の検出精度を向上させることが可能な欠陥検査システム及びフィルム製造装置を提供することを目的とする。

本発明は、フィルムに光を照射する光源と、光源とフィルムとの間に位置し、光源からフィルムに照射される光の一部を遮光する遮光体と、光源からフィルムに照射されてフィルムを透過した光による画像を撮像する撮像部とを備え、遮光体とフィルムとの距離が２０〜８０ｍｍである欠陥検査システムである。

この構成によれば、フィルムに光を照射する光源と、光源とフィルムとの間に位置し、光源からフィルムに照射される光の一部を遮光する遮光体と、光源からフィルムに照射されてフィルムを透過した光による画像を撮像する撮像部とを備えた欠陥検査システムにおいて、遮光体とフィルムとの距離が２０〜８０ｍｍに設定される。遮光体とフィルムとの距離が２０ｍｍ以上であることにより、遮光体とフィルムとが接触することを防止することができる。また、遮光体とフィルムとの距離が８０ｍｍ以下であることにより、撮像部により撮像された画像において、遮光体により光が遮光されていない明るい部分と、遮光体により光が遮光されている暗い部分との差を明瞭にすることができ、検出精度を向上させることが可能となる。

この場合、光源とフィルムとの距離が８０〜５００ｍｍであることが好適である。この構成によれば、光源とフィルムとの距離が８０ｍｍ以上であるため、フィルムに光源からの光をより平行に入射させることができる。また、光源とフィルムとの距離が５００ｍｍ以下であるため、光源からの光の輝度が不足することを防止することができる。

また、光源とフィルムとの間に、光源からフィルムに照射される光の進行方向を平行にする平行光ユニットをさらに備えることが好適である。この構成によれば、フィルムに光源からの光をより平行に入射させることができる。

また、本発明は、上記本発明の欠陥検査システムを備え、光源、遮光体及び撮像部に対してフィルムを搬送方向に相対的に搬送する搬送部をさらに備えたフィルム製造装置である。

本発明の欠陥検査システム及びフィルム製造装置によれば、光学系をより適切に配置し、フィルムの欠陥の検出精度を向上させることが可能となる。

第１実施形態に係る欠陥検査システムを示す斜視図である。 図１の欠陥検査システムのフィルム、光源、遮光体及び画像撮像装置の配置を示す図である。 （Ａ）はフィルムと遮光体との距離が遠い場合の搬送方向に対する輝度を示すグラフであり、（Ｂ）はフィルムと遮光体との距離が近い場合の搬送方向に対する輝度を示すグラフである。 第２実施形態に係る欠陥検査システムを示す斜視図である。 様々な光源距離及び遮光体距離における搬送方向に対する輝度を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１に示すように、第１実施形態のフィルム製造装置１ａは、第１実施形態の欠陥検査システム１０を備える。欠陥検査システム１０は、光源４、画像撮像装置５、解析装置６、遮光体７及び平行光レンズ８を備えている。本実施形態のフィルム製造装置１ａは、欠陥検査システム１０に搬送装置３を備えて構成されている。

本実施形態のフィルム製造装置１ａにより製造されるフィルム２ａは、例えば、偏光特性を有する偏光フィルム（光学フィルム）及び偏光特性を有さない位相差フィルム（光学フィルム）等である。また、本実施形態のフィルム製造装置１ａにより製造されるフィルム２ａは、偏光フィルムに貼り合わされるセパレートフィルムや保護フィルム等である。偏光フィルムの偏光子の材料としては、ＰＶＡ（Polyvinyl Alcohol）等が挙げられ、セパレートフィルムや保護フィルムの材料としては、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）等が挙げられる。フィルム２ａは、搬送装置３の搬送方向Ｘに延在し、搬送方向Ｘに直交する幅方向Ｙに予め設定された幅を有する。

フィルム２ａに生じ欠陥としては、異物、打痕、気泡（成形時に生じる物等）、異物気泡（異物の混入により生じる物等）、傷、クニック（折り目痕等により生じる物等）、及びスジ（厚さの違いにより生じる物等）が挙げられる。欠陥検査システム１０は、これらの欠陥を検出する。

図１及び図２に示すように、フィルム製造装置１ａの搬送部である搬送装置３は、フィルム２ａにおいて、光源４により光を照射され、画像撮像装置５により画像を撮像される位置が変化するように、光源４、遮光体７及び画像撮像装置５に対してフィルム２ａを搬送方向Ｘに相対的に搬送する。搬送装置３は、例えば、フィルム２ａを搬送方向Ｘに搬送する送出ローラと受取ローラを備え、ロータリーエンコーダなどにより搬送距離を計測する。本実施形態では搬送速度は、搬送方向に２〜３０ｍ／分程度に設定される。搬送装置３における搬送速度は、解析装置６等によって設定及び制御される。

光源４は、フィルム２ａに光を照射する。光源４は、幅方向Ｙに平行な線状な光を照射するように配置されている。光源４としては、メタルハライドランプ、ハロゲン伝送ライト、蛍光灯など、フィルム２ａの組成および性質に影響を与えない光を照射するものであれば、特に限定されない。

画像撮像装置５は、光源４からフィルム２ａに照射されてフィルム２ａを透過した光による２次元画像を離散時間ごとに撮像する画像撮像部である。画像撮像装置５は、撮像したフィルム２ａの２次元画像の画像データを処理し、解析装置６に出力する。画像撮像装置５は、２次元画像を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子で構成されるエリアセンサからなる。

解析装置６は、画像撮像装置５により処理された画像データを解析する。解析装置６は、画像撮像装置５により処理された画像データにより、フィルム２ａの欠陥の位置を特定する。解析装置６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read OnlyMemory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスク等を有するコンピュータ装置である。

表示装置３０は、例えば、コンピュータ装置等からなり、解析装置６により解析された欠陥の位置をディスプレイに表示する。表示装置３０は、搬送装置３における搬送速度や、画像撮像装置５及び解析装置６における動作の条件を設定及び制御する。

遮光体７は、光源４とフィルム２ａとの間に位置し、光源４からフィルム２ａに照射される光の一部を遮光するナイフエッジである。遮光体７は、画像撮像装置５から視て、搬送方向Ｘにおける画像撮像装置５の撮像領域の半分が隠れるように配置されている。遮光体７は、フィルム２ａからの散乱光が画像撮像装置５に直接入射せず、フィルム２ａの欠陥によって散乱した散乱光が画像撮像装置５によって受光されるように配置されている。

平行光レンズ８は、光源４とフィルム２ａとの間、特に光源４と遮光体７との間、あるいは光源４と遮光体７との距離が極めて近い場合には遮光体７とフィルム２との間に配置され、光源４からフィルム２ａ及び遮光体７に照射される光の進行方向を平行にする平行光ユニットである。平行光レンズ８は、例えば、テレセントリック光学系により構成することができる。

本実施形態では、遮光体７とフィルム２ａとの距離ｄ１が２０〜８０ｍｍに設定されている。遮光体７とフィルム２ａとの距離ｄ１は、２０〜６０ｍｍがより好ましく、２０〜４０ｍｍがさらに好ましい。遮光体７とフィルム２ａとの距離ｄ１とは、遮光体７及びフィルム２ａの互いに対向する面同士の最短距離を意味する。

本実施形態では、遮光体７とフィルム２ａとの距離が２０ｍｍ以上であることにより、遮光体７とフィルム２ａとが接触することを防止することができる。また、遮光体７とフィルム２ａとの距離が８０ｍｍ以下であることにより、画像撮像装置５により撮像された画像において、遮光体７により光が遮光されていない明るい部分と、遮光体７により光が遮光されている暗い部分との差を明瞭にすることができ、検出精度を向上させることが可能となる。

図３（Ａ）に示すように、遮光体７とフィルム２ａとの距離ｄ１が８０ｍｍを超えて大きい場合は、搬送方向Ｘの変化に対して、フィルム２ａを透過した光源４からの光の輝度Ｌの変化の勾配は緩やかになる。そのため、画像撮像装置５の視野Ｒに、輝度Ｌが最大値となる箇所と最小値となる箇所とが収まらなくなる。

一方、図３（Ｂ）に示すように、遮光体７とフィルム２ａとの距離ｄ１が８０ｍｍ以下に小さい場合は、搬送方向Ｘの変化に対して、フィルム２ａを透過した光源４からの光の輝度Ｌの変化の勾配は急峻となる。そのため、画像撮像装置５の視野Ｒに、輝度Ｌが最大値となる箇所と最小値となる箇所とが収まる。フィルム２ａに生じる欠陥には、欠陥の種別に応じて、輝度が大きい箇所（明視野側）で検出し易い欠陥と、輝度が小さい箇所（暗視野側）で検出し易い欠陥とが存在する。したがって、図３（Ｂ）に示すように、画像撮像装置５の視野Ｒにおける輝度の差が大きい方が、検出精度が向上する。

また、本実施形態では、光源４とフィルム２ａとの距離ｄ２が８０〜５００ｍｍに設定されている。光源４とフィルム２ａとの距離ｄ２は、２００〜３８０ｍｍがより好ましく、２５０〜３８０ｍｍがさらに好ましい。光源４とフィルム２ａとの距離ｄ２とは、光源４及びフィルム２ａの互いに対向する面同士の最短距離を意味する。

本実施形態では、光源４とフィルム２ａとの距離ｄ２が８０ｍｍ以上であるため、フィルム２ａに光源からの光をより平行に入射させることができる。また、光源とフィルムとの距離ｄ２が５００ｍｍ以下であるため、光源からの光の輝度が不足することを防止することができる。

また、本実施形態では、光源４とフィルム２ａとの間に、光源４からフィルム２ａに照射される光の進行方向を平行にする平行光レンズ８をさらに備えるため、フィルム２ａに光源４からの光をより平行に入射させることができる。

以下、本発明の第２実施形態について説明する。図４に示すように、本実施形態のフィルム製造装置１ｂは、上記第１実施形態と同様の欠陥検査システム１０に加えて、フィルム２ａを画像撮像装置５に搬送する搬送装置３と、フィルム２ｂを画像撮像装置５に搬送する搬送装置３とをそれぞれ備えている。また、フィルム製造装置１ｂは、フィルム２ａとフィルム２ｂとは搬送装置３によって貼り合わせ、積層されたフィルム２ｃを製造する。画像撮像装置５は、上記第１実施形態と同様に、積層されたフィルム２ｃの欠陥の検査を行う。フィルム２ｃは、例えば、電池用セパレータフィルム等に適用することができる。また、フィルム２ｃは、偏光特性を有する偏光フィルムや、偏光特性を有さない位相差フィルム等を、セパレートフィルムや保護フィルム等の他のフィルムと貼り合わせたフィルム等とすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

（実験例）
図１及び図２に示すようなフィルム製造装置１ａ及び欠陥検査システム１０において、遮光体７とフィルム２ａとの距離ｄ１と、光源４とフィルム２ａとの距離ｄ２とを変化させつつ、搬送方向Ｘの変化に対するフィルム２ａを透過した光源４からの光の輝度Ｌの変化を測定した。

図５に示すように、遮光体７とフィルム２ａとの距離ｄ１が１１０ｍｍの場合は、光源４とフィルム２ａとの距離ｄ２が１１０ｍｍ、１５０ｍｍ、２２０ｍｍ及び３５０ｍｍのいずれの場合であっても、搬送方向Ｘの変化に対する輝度Ｌの変化の勾配は緩やかであり、画像撮像装置５の視野Ｒに、輝度Ｌが最大値となる箇所と最小値となる箇所とが収まらなかった。

光源４とフィルム２ａとの距離ｄ２が１１０ｍｍの場合であって、遮光体７とフィルム２ａとの距離ｄ１が１１０ｍｍの場合は、搬送方向Ｘの変化に対する輝度Ｌの変化の勾配は緩やかであり、搬送方向Ｘの変化に対する輝度Ｌの変化の勾配にばらつきが大きかった。また、光源４とフィルム２ａとの距離ｄ２が１１０ｍｍの場合であって、遮光体７とフィルム２ａとの距離ｄ１が２０ｍｍ及び５０ｍｍの場合は、搬送方向Ｘの変化に対する輝度Ｌの変化の勾配にばらつきが大きかったが、搬送方向Ｘの変化に対する輝度Ｌの変化の勾配は、距離ｄ１が１１０ｍｍの場合よりも急峻となった。

遮光体７とフィルム２ａとの距離ｄ１が５０ｍｍの場合は、搬送方向Ｘの変化に対する輝度Ｌの変化の勾配は、距離ｄ１が１１０ｍｍの場合よりも急峻となり、光源４とフィルム２ａとの距離ｄ２が１５０ｍｍ、２２０ｍｍ及び３５０ｍｍと大きくなるにつれて、搬送方向Ｘの変化に対する輝度Ｌの変化の勾配のばらつきが小さくなった。

遮光体７とフィルム２ａとの距離ｄ１が２０ｍｍの場合は、搬送方向Ｘの変化に対する輝度Ｌの変化の勾配は、光源４とフィルム２ａとの距離ｄ２が１１０ｍｍ、１５０ｍｍ、２２０ｍｍ及び３５０ｍｍのいずれの場合であっても、距離ｄ１が５０ｍｍ及び１１０ｍｍの場合よりも大きくなった。遮光体７とフィルム２ａとの距離ｄ１が２０ｍｍの場合は、光源４とフィルム２ａとの距離ｄ２が１５０ｍｍ、２２０ｍｍ及び３５０ｍｍと大きくなるにつれて、搬送方向Ｘの変化に対する輝度Ｌの変化の勾配のばらつきが小さくなった。遮光体７とフィルム２ａとの距離ｄ１が２０ｍｍであって、光源４とフィルム２ａとの距離ｄ２が３５０ｍｍの場合に、搬送方向Ｘの変化に対する輝度Ｌの変化の勾配が最大となり、搬送方向Ｘの変化に対する輝度Ｌの変化の勾配のばらつきが最小となった。

１ａ，１ｂ…フィルム製造装置、２ａ，２ｂ，２ｃ…フィルム、３…搬送装置、４…光源、５…画像撮像装置、６…解析装置、７…遮光体、８…平行光レンズ、１０…欠陥検査システム、３０…表示装置、Ｘ…搬送方向、Ｙ…幅方向、ｄ１，ｄ２…距離、Ｒ…視野。

Claims (4)

1. フィルムに光を照射する光源と、
   前記光源と前記フィルムとの間に位置し、前記光源から前記フィルムに照射される前記光の一部を遮光する遮光体と、
   前記光源から前記フィルムに照射されて前記フィルムを透過した前記光による画像を撮像する撮像部と、
   を備え、
   前記遮光体と前記フィルムとの距離が２０〜８０ｍｍである、欠陥検査システム。
2. 前記光源と前記フィルムとの距離が８０〜５００ｍｍである、請求項１に記載の欠陥検査システム。
3. 前記光源と前記フィルムとの間に、前記光源から前記フィルムに照射される前記光の進行方向を平行にする平行光ユニットをさらに備えた、請求項１又は２に記載の欠陥検査システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の欠陥検査システムを備え、
   前記光源、前記遮光体及び前記撮像部に対して前記フィルムを搬送方向に相対的に搬送する搬送部をさらに備えた、フィルム製造装置。

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