JP5422462B2 - 表面検査装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検体の表面を検査する表面検査装置及び方法に関するものである。

シートやフィルム等の連続走行する被検体表面の欠陥を検出する表面検査装置が知られている。この表面検査装置は、投光器から被検体にレーザ検査光を出力し、被検体を透過または反射した光を受光器で受光する。被検体の表面に疵やスジ等の欠陥がある場合には、その欠陥部でレーザ検査光が散乱し、その散乱光を受光した受光器からの受光信号に基づいて、被検体の欠陥を検出する。欠陥の種類によって、欠陥部で散乱する光の散乱方向が異なる。例えば、スリ疵は、被検体の長手方向に長軸を持つ楕円またはスジ形状をしており、スリ疵で散乱した散乱光は、被検体の幅方向に散乱する。

特許文献１記載の表面疵検査方法及び受光センサーでは、受光器を被検体の幅方向及び長手方向それぞれに複数設け、複数の受光器のいずれで光を受光したか、及び受光した光の光量に応じた受光量情報に基づいて、被検体の欠陥を検出することで、凹凸欠陥であるか平面欠陥であるかを判別するとともに、ヘゲ疵、スリ疵、カキ疵等の凹凸欠陥の種類を判別している。例えば、被検体の幅方向にある受光器で光を受光した場合には、スリ疵であると判別する。

特開平５−２１５６９７号公報

複数の光電子増倍管をマトリックス状に敷き詰めて一体化した一体型光電子増倍管が市販されている。特許文献１のように、受光器を被検体の幅方向及び長手方向それぞれに複数設ける場合、上記一体型光電子増倍管が用いられる。一体型光電子増倍管は、複数の光電子増倍管で印可電圧が共通化されているため、各光電子増倍管の受光感度にバラツキが生じる。受光感度にバラツキがあると、同じ光量の散乱光を受光した場合でも、検出される受光量情報が異なることがあり、欠陥検出精度が悪くなる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、欠陥検出精度を向上することができる表面検査装置及び方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の表面検査装置は、シート状の被検体に検査光を出力する投光手段と、前記被検体を透過または反射した光を受光するように、前記被検体の幅方向に配置された複数の受光セルを有する受光器と、前記複数の受光セル毎に出力される受光信号に基づいて、前記被検体の欠陥を検出する欠陥検出手段と、前記複数の受光セルの受光感度のばらつきが所定値以下となるように補正する受光感度補正手段と、を備え、前記受光感度補正手段は、前記受光器の受光面側に前記複数の受光セルそれぞれに対応して設けられた複数の液晶素子と、前記複数の液晶素子それぞれに印可する電圧を制御して、前記複数の液晶素子の光透過率を、前記複数の受光セルの受光感度のばらつきが所定値以下となる光透過率にする透過率制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明の表面検査装置は、シート状の被検体に検査光を出力する投光手段と、前記被検体を透過または反射した光を受光するように、前記被検体の幅方向に配置された複数の受光セルを有する受光器と、前記複数の受光セル毎に出力される受光信号に基づいて、前記被検体の欠陥を検出する欠陥検出手段と、前記複数の受光セルの受光感度のばらつきが所定値以下となるように補正する受光感度補正手段と、を備え、前記受光感度補正手段は、前記受光器の受光面側に前記複数の受光セルそれぞれに対応して複数設けられ、前記複数の受光セルの受光感度のばらつきが所定値以下となるように、前記複数の受光セルそれぞれに応じた光透過率で光を透過する透過フィルタを備えることを特徴とする。透過フィルタとしては、ＮＤ（ニュートラルデンシティ）フィルタや、微小な遮光性ドットを散りばめたフィルタ等が挙げられる。

また、前記被検体は、連続走行するシート状被検体であることが好ましい。

さらに、前記受光セルは、光電子増倍管から構成され、前記光電子増倍管は、前記被検体の幅方向及び長手方向にマトリックス状に配置されていることが好ましい。

さらに、前記所定値は、１５％以下、または５％以下であることが好ましい。

また、前記受光器は、前記被検体と前記検査光との接点を中心とする同一円周上に複数設けられていることが好ましい。

さらに、前記投光手段は、レーザ光を出力する投光器と、前記レーザ光をスポット状のビームに集光する集光手段と、前記ビームを前記被検体の幅方向に走査する走査手段とを備えること、または、レーザ光を出力する投光器と、前記レーザ光を前記被検体の幅方向に延びるライン状の前記検査光に集光する集光手段とを備えることが好ましい。

本発明の表面検査方法は、シート状の被検体に検査光を出力する投光工程と、前記被検体を透過または反射した光を受光するように前記被検体の幅方向に配置された複数の受光セルの受光面側にそれぞれ対応して設けられた複数の液晶素子に印可する電圧を個別に制御して、前記複数の液晶素子の光透過率を、前記複数の受光セルの受光感度のばらつきが所定値以下となる光透過率にする受光感度補正工程と、前記複数の受光セル毎に出力される受光信号に基づいて、前記被検体の欠陥を検出する欠陥検出工程と、を有することを特徴とする。

本発明の表面検査方法は、シート状の被検体に検査光を出力する投光工程と、前記被検体を透過または反射した光を受光するように前記被検体の幅方向に配置された複数の受光セルの受光感度のばらつきが所定値以下となるように、前記複数の受光セルの受光面側にそれぞれ対応して設けられた複数の透過フィルタにより、前記複数の受光セルそれぞれに応じた光透過率で光を透過する受光感度補正工程と、前記複数の受光セル毎に出力される受光信号に基づいて、前記被検体の欠陥を検出する欠陥検出工程と、を有することを特徴とする。

従来知られているように、受光感度の低い受光セルを電気的な増幅により受光感度バラツキを修正する方法では、受光感度の低いセルにおいて受光信号に加重されたノイズ信号も増幅されるため、欠陥の誤検出発生等により欠陥検出精度が十分に改善されないが、本発明の受光感度補正手段によれば、被検体の幅方向及び長手方向に設けられた複数の受光セルの受光感度のばらつきを、受光感度補正手段により、受光信号のノイズを増大させることなく、所定値以下となるように補正するから、複数の受光セルの受光感度のバラツキおよび誤検出による欠陥検出精度の悪化を防止することができる。

また、受光セルを、光電子増倍管から構成したから、微小な光を受光することができる。さらに、光電子増倍管を、被検体の幅方向及び長手方向にマトリックス状に配置したから、レーザ検査光が被検体の欠陥部で幅方向及び長手方向に空間的に広範囲に微小な光が散乱した場合や、限られた方向に光が散乱した場合であっても、この散乱光を受光することができるため、欠陥検出精度が向上する。

表面検査装置を示す斜視図である。 レーザ検査光とフィルムと受光器とを示す側面図である。 受光器と液晶パネルとを示す斜視図である。 複数の光電子増倍管の受光感度を示す説明図である。 表面検査装置内部の電気的構成を示すブロック図である。 各列の光電子増倍管で検出した散乱光強度分布一次元画像を示す説明図である。 複数の散乱光強度分布一次元画像を合成した評価画像を示す説明図である。 受光器を同一円周上に複数配した実施形態の表面検査装置を示す斜視図である。 図８に示す実施形態の受光器とフィルタユニットとを示す斜視図である。 図８に示す実施形態のレーザ検査光とフィルムと受光器とを示す側面図である。 図８に示す実施形態の複数の散乱光強度分布一次元画像を合成した評価画像を示す説明図である。 フィルムを透過した光を受光する実施形態の表面検査装置を示す斜視図である。 ライン状の検査光を出力する実施形態の表面検査装置を示す斜視図である。 受光器をずらして配した実施形態の受光器を示す正面図である。

［第１実施形態］
図１に示すように、表面検査装置２は、レーザ検査光３を出力する投光器４と、このレーザ検査光３をフィルム（被検体）５の幅方向に走査する走査装置６と、フィルム５で反射された光を受光する受光器７ａ〜７ｃとを備える。フィルム５は、搬送ローラ８に巻き付けられ、この搬送ローラ８により長手方向に搬送される。

投光器４は、レーザ発振器１１と、反射ミラー１２と、レンズ１３ａ，１３ｂと、反射ミラー１４とを備える。レーザ発振器１１から出力されたレーザ光は、反射ミラー１２で反射された後にレンズ１３ａ，１３ｂに入射し、このレンズ１３ａ，１３ｂによってフィルム５の表面上で所定径例えば０．３３ｍｍのレーザ検査光３となる。レンズ１３ｂから出射されたレーザ検査光３は、反射ミラー１４で反射されて、走査装置６に入射する。

走査装置６は、反時計方向に高速回転するポリゴンミラー１６と、走査基準用センサ１７とを備える。回転するポリゴンミラー１６は、反射ミラー１４から出射されたレーザ検査光３を、フィルム５の幅方向に走査する。走査基準用センサ１７は、レーザ検査光３がフィルム５を走査する直前でレーザ検査光３を受光し、検査幅設定の基準となる基点通過信号を出力する。

図１〜図３に示すように、受光器７ａ〜７ｃは、搬送ローラ８の上方に配されている。フィルム５の欠陥がない部分に出力されたレーザ検査光３は、フィルム５で正反射されて正反射光３ａとなる（図２（Ａ）参照）。一方、フィルム５表面にできた欠陥部１９に出力されたレーザ検査光３は、欠陥部１９で散乱されて散乱光３ｂとなる（図２（Ｂ）参照）。受光器７ａ〜７ｃは、正反射光３ａが入射せず、散乱光３ｂが入射する位置に配されている。

受光器７ａ〜７ｃは、フィルム５の幅方向に１列８個、フィルム５の長手方向（前後方向）に８列の計６４個設けられた光電子増倍管２１から構成されている。この光電子増倍管２１は、フィルム５の幅方向及び長手方向にマトリックス状に敷き詰められて一体化されている。受光器７ａ〜７ｃは一体化されており、光電子増倍管２１は、１列２４個となり、後列から順に、第１〜第８列の光電子増倍管２１ａ〜２１ｈとなる。受光器７ａ〜７ｃは、浜松ホトニクス（株）製のフラットパネル型光電子増倍管Ｈ８５００シリーズ（製品名）（８×８列）から構成されている。なお、光電子増倍管２１の数は、適宜変更可能である。前記フラットパネル型光電子増倍管Ｈ８５００を使用した場合、各受光器７ａ〜７ｃ内の光電子増倍管２１間のすきまは約０．２ｍｍ、受光器７ａ〜７ｃ間のすきまは約３ｍｍで配置されている。

受光器７ａ〜７ｃは、レーザ検査光３の出力方向に対して７５°〜１０５°の範囲に散乱した散乱光３ｂが入射する位置に配されている。第１列の光電子増倍管２１ａには、７５°〜７８．７５°の範囲に散乱した散乱光３ｂが入射し、第２列の光電子増倍管２１ｂは、７８．７５°〜８２．５°の範囲に散乱した散乱光３ｂが入射する。同様に、第３列〜第８列の光電子増倍管２１ｃ〜２１ｈには、それぞれ３．７５°の範囲に散乱した散乱光３ｂが入射し、第８列の光電子増倍管２１ｈには、１０１．２５°〜１０５°の範囲に散乱した散乱光３ｂが入射する。各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈは、受光した散乱光３ｂの強度に応じた散乱光強度情報を含む受光信号を生成する。

受光器７ａ〜７ｃの受光面（図１及び図２における下面）には、液晶パネル２２が貼り付けられている。この液晶パネル２２は、第１〜第８列の光電子増倍管２１ａ〜２１ｈに対応して、１列２４個、８列の計１９２個設けられた液晶素子２３から構成され、後列から順に、第１〜第８列の液晶素子２３ａ〜２３ｈとなる。各液晶素子２３ａ〜２３ｈは、透過率制御部２４に接続されている。

受光器７ａ〜７ｃは、複数の光電子増倍管２１をマトリックス状に敷き詰めるために、第１〜第８列の各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈの印可電圧は共通化されている。このため、図４に示すように、各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈの受光感度（図４に記載された数値）にバラツキが生じる。この受光感度は、最も受光感度が高いものを１００としたときの比率であり、単位はなく、数値が大きいほど受光感度が高く、数値が小さいほど受光感度が低い。第７列の光電子増倍管２１ｇの左から２，１０，１８番目が最も受光感度が高く、第２列の光電子増倍管２１ｂの左から８，１６，２４番目が最も受光感度が低い。

各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈの受光感度にばらつきがあると、同じ光量の散乱光３ｂを受光したときに、各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈでの散乱光強度情報にもバラツキが発生する。これを防止するために、透過率制御部２４は、第１〜第８列の液晶素子２３ａ〜２３ｈに印可する電圧を個別に制御することで、各液晶素子２３ａ〜２３ｈの光透過率を変えて、散乱光３ｂに対する各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈの受光感度のばらつきを所定値（例えば、５％）以下にする。詳しくは、同じ光量の散乱光３ｂであれば、各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈのいずれで受光したときにも、ほぼ同じ散乱光強度情報となるようにする。なお、受光感度のばらつき（％）は、液晶素子２３による受光感度補正後において、最も高い受光感度をＳ１、最も低い受光感度をＳ２としたときに、（（Ｓ１−Ｓ２）／Ｓ１）×１００で算出される。また、受光感度のばらつきが１５％を超えると、欠陥検出精度が低下するため、受光感度のばらつきは、１５％以内であることが好ましく、５％以内であることがさらに好ましい。

透過率制御部２４は、最も受光感度が低い光電子増倍管２１に対応した液晶素子２３の光透過率を１００％とし、これに合わせて、他の液晶素子２３ａ〜２３ｈの光透過率を決める。最も受光感度が低い光電子増倍管２１と、これに対応した液晶素子２３との１セットでは、（光電子増倍管２１の受光感度）×（液晶素子２３の透過率）で算出されるセット受光感度が、５０（受光感度）×１００（％）で５０００となる。透過率制御部２４は、他の光電子増倍管２１と対応した液晶素子２３とのセット受光感度も、５０００となるように制御する。

例えば、最も受光感度が高い光電子増倍管２１の受光感度は１００であり、これのセット受光感度を５０００とするために、対応した液晶素子２３の透過率は５０％とする。また、受光感度が７９の光電子増倍管２１（第８列の光電子増倍管２１ｈの左から５番目）に対応した液晶素子２３の透過率は６３．３％とする。同様に、他の光電子増倍管２１も、セット受光感度がほぼ同じ（５０００）になるように、対応した液晶素子２３の光透過率を制御する。この制御を行うことにより、全体の受光感度のばらつきは欠陥検出上問題とならない、５％以内に抑えられた。

なお、定期的に各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈの受光感度を測定して、この測定結果に応じて各液晶素子２３ａ〜２３ｈの光透過率を制御することが好ましい。これにより、経年変化により各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈの受光感度が変化したときにも、各液晶素子２３ａ〜２３ｈの光透過率を変えるだけで、各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈ自体を交換する必要がない。

図５に示すように、受光器７ａ〜７ｃの各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈは、強度分布算出部３０に接続されている。強度分布算出部３０内のマルチプレクサ３１ａ〜３１ｃは、各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈの中から、生成された受光信号を取得する光電子増倍管２１を選択する。マルチプレクサ３１ａ〜３１ｃは、出力選択制御回路３２からの指令により、受光信号を取得する光電子増倍管２１を選択する。本実施形態では、マルチプレクサ３１ａ〜３１ｃは、先ず、第１列の光電子増倍管２１ａにおいて、左端から右端まで１個ずつ順に選択し、次に、第２列の光電子増倍管２１ｂにおいて、左端から右端まで１個ずつ順に選択し、同様に、第３列〜第８列の光電子増倍管２１ｃ〜２１ｈを、左端から右端まで１個ずつ順に選択する。

マルチプレクサ３１ａ〜３１ｃで取得された受光信号の散乱光強度情報は、デジタル変換回路３３で散乱光強度デジタルデータ（以下、散乱光強度データ）に変換される。また、デジタル変換回路３３は、散乱光強度データに、各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈのいずれのデータであるかを示す位置データを付加する。散乱光強度データは、メモリ３４に記録される。

散乱光強度分布画像生成回路３５は、メモリ３４に記録された散乱光強度データを読み出し、図６に示すように、第１〜第８列の光電子増倍管２１ａ〜２１ｈ毎の散乱光強度分布一次元画像３７ａ〜３７ｈを生成する。

フィルム搬送量検出部４１は、搬送ローラ８の直径データ及び回転速度に基づいて、フィルム５の搬送速度を算出し、このフィルム搬送速度及び駆動時間に基づいて、フィルム５の搬送量を検出する。フィルム搬送量検出部４１は、フィルム搬送量が予め設定された設定量に到達する毎に、欠陥判定開始信号を出力する。この欠陥判定開始信号は、タイミング制御回路４２に入力される。なお、搬送ローラ８の直径データ及び搬送ローラ８の回転角度に基づいて、フィルム５の搬送量を検出してもよい。

検査幅設定回路４５には、走査基準用センサ１７から基点通過信号が入力される。この検査幅設定回路４５は、フィルム５の幅寸法に対応して予め設定されている検査幅データ、レーザ検査光３の走査速度、及び基点通過信号が入力されてからの経過時間に基づいて、検査幅内にレーザ検査光３が出力されているか否かを判定し、この判定結果に応じて、検査幅内信号をタイミング制御回路４２に出力するか否かを決定する。

タイミング制御回路４２は、検査幅設定回路４５からの検査幅内信号の入力の有無に応じて、出力選択制御回路３２、散乱光強度分布画像生成回路３５に欠陥判定開始信号を出力して各回路３２，３５を作動させるか否かを決定する。

散乱光強度分布画像生成回路３５で生成された散乱光強度分布一次元画像３７ａ〜３７ｈは、欠陥判定部５０に入力される。欠陥判定部５０内の評価画像生成回路５１は、図７に示すように、散乱光強度分布一次元画像３７ａ〜３７ｈを合成して、図７中には図示されないフィルム幅方向と、散乱角度を座標とする２次元の評価画像５２を生成する。欠陥判定情報抽出回路５３は、評価画像５２を、強度が閾値よりも大きい欠陥領域５２ａ（図７におけるハッチング部分）と、強度が閾値よりも小さい正常領域５２ｂとに二値化し、各角度範囲（７５°から３．７５°毎）の欠陥領域５２ａの最大強度情報、フィルム幅方向の長さを抽出して欠陥判定回路５５に出力する。

欠陥判定回路５５は、欠陥特定テーブル５７を有しており、この欠陥特定テーブル５７には、欠陥と判定する欠陥情報（例えば、欠陥領域の最大強度情報、フィルム幅方向の長さ）の組み合わせからなる複数の欠陥データが記録されている。欠陥判定情報抽出回路５３で抽出された、各角度範囲の欠陥領域５２ａの最大強度情報、フィルム幅方向の長さと、欠陥特定テーブル５７の欠陥データとを比較して、記録されている複数の欠陥データの中から、入力された抽出情報と一致もしくは類似する欠陥データを検索し、フィルム５表面に存在する欠陥の種類、大きさ及び位置を判定する。

次に、上記実施形態の作用について説明する。フィルム５の表面に欠陥があるかを検査するときには、先ず、投光器４からレーザ検査光３を出力する。投光器４から出力されたレーザ検査光３は、走査装置６に入射する。

走査装置６は、回転するポリゴンミラー１６によりレーザ検査光３をフィルム５の幅方向に走査する。走査基準用センサ１７は、レーザ検査光３がフィルム５を走査する直前でレーザ検査光３を受光し、基点通過信号を検査幅設定回路４５に出力する。

図２（Ａ）に示すように、フィルム５表面に欠陥がない場合には、レーザ検査光３は、フィルム５で正反射されて正反射光３ａとなり、この正反射光３ａは、受光器７ａ〜７ｃには入射しない。このため、受光信号はデジタル変換回路３３に入力されず、欠陥の最大強度情報、フィルム幅方向の長さも欠陥判定回路５５に入力されない。

一方、図２（Ｂ）に示すように、フィルム５表面に欠陥部１９がある場合には、レーザ検査光３は、走査されて欠陥部１９に入射すると、欠陥部１９で散乱して散乱光３ｂになる。この散乱光３ｂは、受光器７ａ〜７ｃの各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈで受光される。各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈは、受光した散乱光３ｂの強度に応じた散乱光強度情報を含む受光信号を生成する。

各液晶素子２３ａ〜２３ｈは、透過率制御部２４による印可電圧の制御により光透過率が制御され、散乱光３ｂに対する各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈの受光感度のばらつきが５％以下になる。これにより、各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈの受光感度のばらつきによる欠陥検出精度の悪化が防止される。

フィルム搬送量検出部４１は、フィルム５の搬送量を検出するとともに、フィルム搬送量が予め設定された設定量に到達する毎に、欠陥判定開始信号をタイミング制御回路４２に出力する。

検査幅設定回路４５は、検査幅内にレーザ検査光３が出力されているか否かを判定する。検査幅設定回路４５は、図２に示すように、検査幅内にレーザ検査光３が出力されていると判定されるときには、検査幅内信号をタイミング制御回路４２に出力する。また、検査幅設定回路４５は、検査幅内にレーザ検査光３が出力されていないと判定したときには、タイミング制御回路４２への検査幅内信号の出力を停止する。

タイミング制御回路４２は、検査幅内信号が入力されている間は、出力選択制御回路３２、散乱光強度分布画像生成回路３５に欠陥判定開始信号を出力する。また、タイミング制御回路４２は、検査幅内信号が入力されていないときには、各回路３２，３５への欠陥判定開始信号の出力を停止する。

出力選択制御回路３２は、欠陥判定開始信号が入力されている間は、マルチプレクサ３１ａ〜３１ｃを作動する。マルチプレクサ３１ａ〜３１ｃは、第１列〜第８列の光電子増倍管２１ａ〜２１ｈを、左端から右端まで１個ずつ順に選択して、各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈから受光信号を取得する。

マルチプレクサ３１ａ〜３１ｃで取得された受光信号の散乱光強度情報は、デジタル変換回路３３で散乱光強度データに変換される。また、デジタル変換回路３３は、散乱光強度データに、各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈのいずれのデータであるかを示す位置データを付加する。散乱光強度データは、メモリ３４に記録される。

散乱光強度分布画像生成回路３５は、欠陥判定開始信号が入力されている間は、メモリ３４に記録された散乱光強度データを読み出し、図６に示すように、第１〜第８列の光電子増倍管２１ａ〜２１ｈの散乱光強度分布一次元画像３７ａ〜３７ｈを生成する。

散乱光強度分布画像生成回路３５で生成された散乱光強度分布一次元画像３７ａ〜３７ｈは、評価画像生成回路５１に入力される。図７に示すように、評価画像生成回路５１は、散乱光強度分布一次元画像３７ａ〜３７ｈを合成して、フィルム幅方向と散乱角度を座標とする２次元の評価画像５２を生成する。欠陥判定情報抽出回路５３は、評価画像５２を、強度が閾値よりも大きい欠陥領域５２ａと、強度が閾値よりも小さい正常領域５２ｂとに二値化し、各角度範囲それぞれの欠陥領域５２ａにおける最大強度情報、フィルム幅方向の長さを抽出して欠陥判定回路５５に出力する。

欠陥判定回路５５は、欠陥判定情報抽出回路５３で抽出された、各角度範囲の欠陥領域５２ａの最大強度情報、フィルム幅方向の長さと、欠陥特定テーブル５７の欠陥データとを比較して、記録されている複数の欠陥データの中から、入力された抽出情報と一致もしくは類似する欠陥データを検索し、フィルム５表面に存在する欠陥の種類、大きさ及び位置を判定する。

欠陥判定回路５５での判定結果、及び検索された欠陥データは、メモリ３４に記録される。なお、これらを、ディスプレイに表示したり、スピーカから音声出力することにより報知してもよい。

［第２実施形態］
図８〜図１１に示す第２実施形態の表面検査装置６０は、第１受光器６１ａ〜６１ｃ、第２受光器６２ａ〜６２ｃ、第３受光器６３ａ〜６３ｃ、第４受光器６４ａ〜６４ｃ、第５受光器６５ａ〜６５ｃが、レーザ検査光３とフィルム５との接点を中心とする同一円周上に配されている。なお、第１実施形態のものと同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、図８及び図１０では、投光器４及び走査装置６の図示を省略している。

第１〜第５受光器６１ａ〜６５ｃは、第１実施形態の受光器７ａ〜７ｃと同様に第１〜第８列の光電子増倍管２１ａ〜２１ｈから構成されている。強度分布算出部３０も、第１〜第５受光器６１ａ〜６５ｃに対応して５個設けられている。

第１受光器６１ａ〜６１ｃは、レーザ検査光３の出力方向に対して１５°〜４５°の範囲に散乱した散乱光３ｂが入射する位置に配されている。第１列の光電子増倍管２１ａには、１５°〜１８．７５°の範囲に散乱した散乱光３ｂが入射し、同様に、第２列〜第８列の光電子増倍管２１ｂ〜２１ｈには、それぞれ３．７５°の範囲に散乱した散乱光３ｂが入射し、第８列の光電子増倍管２１ｈには、４１．２５°〜４５°の範囲に散乱した散乱光３ｂが入射する。

第２受光器６２ａ〜６２ｃは、レーザ検査光３の出力方向に対して４５°〜７５°の範囲に散乱した散乱光３ｂが入射する位置に配されている。同様に、第３〜第５受光器６３ａ〜６５ｃは、レーザ検査光３の出力方向に対して７５°〜１０５°、１０５°〜１３５°、１３５°〜１６５°の範囲に散乱した散乱光３ｂが入射する位置に配されている。フィルム５の欠陥部６８で僅かに屈折した屈折光３ｄや欠陥部６８で反射した反射光３ｅは、各受光器６１ａ〜６５ｃには入射しない。

第１〜第５受光器６１ａ〜６５ｃの受光面（図８及び図１０における下面）には、それぞれフィルタユニット６６が貼り付けられている。このフィルタユニット６６は、第１〜第８列の光電子増倍管２１ａ〜２１ｈに対応して、１列２４個、８列の計１９２個設けられたニュートラルデンシティフィルタ（以下、フィルタ）６７から構成され、後列から順に、第１〜第８列のフィルタ６７ａ〜６７ｈとなる。

各フィルタ６７ａ〜６７ｈは、第１実施形態の液晶素子２３ａ〜２３ｈと同様に、散乱光３ｂに対する各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈの受光感度のばらつきが５％以下となるように、対応する光電子増倍管２１ａ〜２１ｈに応じた光透過率とされている。これにより、同じ光量の散乱光３ｂであれば、各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈのいずれで受光したときにも、ほぼ同じ散乱光強度情報となる。この制御を行うことにより、全体の受光感度のばらつきは欠陥検出上問題とならない。

次に、上記実施形態の作用について説明する。フィルム５の表面に欠陥があるかを検査するとき、投光器４から出力されたレーザ検査光３は、フィルム５の幅方向に走査されるとともに、フィルム５を走査する直前に走査基準用センサ１７で受光され、基点通過信号が検査幅設定回路４５に出力される。

フィルム５表面に欠陥がない場合には、レーザ検査光３は、フィルム５で正透過されて正透過光３ｃだけとなり、この正透過光３ｃは、受光器７ａ〜７ｃには入射しない。このため、受光信号はデジタル変換回路３３に入力されず、最大強度情報も欠陥判定回路５５に入力されない。欠陥判定回路５５は、最大強度情報が入力されていないときには、フィルム５表面に欠陥がないと判定する。

一方、フィルム５表面に欠陥部６８がある場合には、レーザ検査光３は、欠陥部６８で散乱して散乱光３ｂになる。この散乱光３ｂは、第１〜第５受光器６１ａ〜６５ｃの各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈで受光される。各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈは、受光した散乱光３ｂの強度に応じた散乱光強度情報を含む受光信号を生成する。

各フィルタ６７ａ〜６７ｈは、対応する光電子増倍管２１ａ〜２１ｈに応じた光透過率とされ、散乱光３ｂに対する各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈの受光感度のばらつきは５％以下となる。これにより、各光電子増倍管２１ａ〜２１ｈの受光感度のばらつきによる欠陥検出精度の悪化が防止される。

出力選択制御回路３２は、タイミング制御回路４２から欠陥判定開始信号が入力されている間は、マルチプレクサ３１ａ〜３１ｃを作動する。マルチプレクサ３１ａ〜３１ｃで取得された受光信号の散乱光強度情報は、デジタル変換回路３３で散乱光強度データに変換され、メモリ３４に記録される。

散乱光強度分布画像生成回路３５は、タイミング制御回路４２から欠陥判定開始信号が入力されている間は、メモリ３４に記録された散乱光強度データを読み出し、第１〜第８列の光電子増倍管２１ａ〜２１ｈの散乱光強度分布一次元画像３７ａ〜３７ｈを生成する。

散乱光強度分布画像生成回路３５で生成された散乱光強度分布一次元画像３７ａ〜３７ｈは、評価画像生成回路５１により合成される。この処理を第１〜第５受光器６１ａ〜６５ｃの全てで行い、これらを合成することにより、図１１に示すようなフィルム幅方向（図１１中には図示されない）と散乱角度を座標とする２次元の評価画像６９が生成される。欠陥判定情報抽出回路５３は、評価画像６９を、欠陥領域６９ａ（図１１におけるハッチング部分）と正常領域６９ｂとに二値化し、各角度範囲それぞれの欠陥領域６９ａにおける最大強度情報を抽出して欠陥判定回路５５に出力する。

欠陥判定回路５５は、欠陥判定情報抽出回路５３で抽出された、各角度範囲の欠陥領域５２ａの最大強度情報、フィルム幅方向の長さと、欠陥特定テーブル５７の欠陥データとを比較して、記録されている複数の欠陥データの中から、入力された抽出情報と一致もしくは類似する欠陥データを検索し、フィルム５表面に存在する欠陥の種類、大きさ及び位置を判定する。

このように、第１〜第５受光器６１ａ〜６５ｃを同一円周上に設けることにより、欠陥部６８で広範囲に微小な散乱光３ｂが散乱した場合や、限られた方向に光が散乱した場合であっても、確実に散乱光３ｂを受光することができるから、欠陥検出精度が向上する。

なお、上記実施形態では、液晶素子またはフィルタにより、光電子増倍管に入射するレーザ検査光の光量を減少させることで、複数の光電子増倍管の受光感度のばらつきを５％以下に制御しているが、液晶素子またはフィルタに代えて、増幅器により、光電子増倍管毎に出力される受光信号をそれぞれの受光感度に応じて増幅して、複数の光電子増倍管の受光感度のばらつきを５％以下にしてもよい。例えば、受光感度が１００の光電子増倍管２１は、受光信号を増幅せずに、受光感度が５０の光電子増倍管２１は、受光信号を２倍に増幅する。

また、図１２に示すように、フィルム５を透過した光を受光器７ａ〜７ｃで受光する表面検査装置７０にも、本発明は実施可能である。この表面検査装置７０では、フィルム５は、搬送装置（図示せず）により上方に搬送され、レーザ検査光３は、フィルム５の左方から出力される。受光器７ａ〜７ｃは、フィルム５の右方に配され、フィルム５の欠陥部１９で散乱した散乱光３ｂが入射する。なお、図１２では、投光器４及び走査装置６の図示を省略している。

さらに、上記実施形態では、レーザ検査光３をフィルム５の幅方向に走査しているが、図１３に示すように、レーザ発振器１１から出力されたレーザ光を、第１レンズ８１でフィルム５幅方向（左右方向）に拡大した後、第２レンズ８２で上下方向に集光して、フィルム５とほぼ同じ幅のライン状のレーザ検査光８３にし、このライン状のレーザ検査光８３をフィルム５に照射する表面検査装置８０にも、本発明は実施可能である。

さらに、上記第２実施形態では、第１〜第５受光器６１ａ〜６５ｃの左右端を合わせているが、図１４に示すように、第１〜第５受光器６１ａ〜６５ｃの左右端をずらしてもよい。

２，６０，７０，８０ 表面検査装置
３ レーザ検査光
３ａ 正反射光
３ｂ 散乱光
４ 投光器
５ フィルム（被検体）
６ 走査装置
７ａ〜７ｃ 受光器
２１ａ〜２１ｈ 光電子増倍管
２２ 液晶パネル
２３ａ〜２３ｈ 液晶素子
２４ 透過率制御部
３０ 強度分布算出部
５０ 欠陥判定部
５５ 欠陥判定回路
６１ａ〜６５ｃ 第１〜第５受光器
６６ フィルタユニット
６７ａ〜６７ｈ フィルタ

Claims (11)

1. シート状の被検体に検査光を出力する投光手段と、
   前記被検体を透過または反射した光を受光するように、前記被検体の幅方向に配置された複数の受光セルを有する受光器と、
   前記複数の受光セル毎に出力される受光信号に基づいて、前記被検体の欠陥を検出する欠陥検出手段と、
   前記複数の受光セルの受光感度のばらつきが所定値以下となるように補正する受光感度補正手段と、
   を備え、
   前記受光感度補正手段は、前記受光器の受光面側に前記複数の受光セルそれぞれに対応して設けられた複数の液晶素子と、前記複数の液晶素子それぞれに印可する電圧を制御して、前記複数の液晶素子の光透過率を、前記複数の受光セルの受光感度のばらつきが所定値以下となる光透過率にする透過率制御手段とを備えることを特徴とする表面検査装置。
2. シート状の被検体に検査光を出力する投光手段と、
   前記被検体を透過または反射した光を受光するように、前記被検体の幅方向に配置された複数の受光セルを有する受光器と、
   前記複数の受光セル毎に出力される受光信号に基づいて、前記被検体の欠陥を検出する欠陥検出手段と、
   前記複数の受光セルの受光感度のばらつきが所定値以下となるように補正する受光感度補正手段と、
   を備え、
   前記受光感度補正手段は、前記受光器の受光面側に前記複数の受光セルそれぞれに対応して複数設けられ、前記複数の受光セルの受光感度のばらつきが所定値以下となるように、前記複数の受光セルそれぞれに応じた光透過率で光を透過する透過フィルタを備えることを特徴とする表面検査装置。
3. 前記被検体は、連続走行するシート状被検体であることを特徴とする請求項１または２記載の表面検査装置。
4. 前記受光セルは、光電子増倍管から構成され、
   前記光電子増倍管は、前記被検体の幅方向及び長手方向にマトリックス状に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１つ記載の表面検査装置。
5. 前記所定値は、１５％以下であることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１つ記載の表面検査装置。
6. 前記所定値は、５％以下であることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１つ記載の表面検査装置。
7. 前記受光器は、前記被検体と前記検査光との接点を中心とする同一円周上に複数設けられていることを特徴とする請求項１ないし６いずれか１つ記載の表面検査装置。
8. 前記投光手段は、レーザ光を出力する投光器と、前記レーザ光をスポット状のビームに集光する集光手段と、前記ビームを前記被検体の幅方向に走査する走査手段とを備えることを特徴とする請求項１ないし７いずれか１つ記載の表面検査装置。
9. 前記投光手段は、レーザ光を出力する投光器と、前記レーザ光を前記被検体の幅方向に延びるライン状の前記検査光に集光する集光手段とを備えることを特徴とする請求項１ないし７いずれか１つ記載の表面検査装置。
10. シート状の被検体に検査光を出力する投光工程と、
    前記被検体を透過または反射した光を受光するように前記被検体の幅方向に配置された複数の受光セルの受光面側にそれぞれ対応して設けられた複数の液晶素子に印可する電圧を個別に制御して、前記複数の液晶素子の光透過率を、前記複数の受光セルの受光感度のばらつきが所定値以下となる光透過率にする受光感度補正工程と、
    前記複数の受光セル毎に出力される受光信号に基づいて、前記被検体の欠陥を検出する欠陥検出工程と、
    を有することを特徴とする表面検査方法。
11. シート状の被検体に検査光を出力する投光工程と、
    前記被検体を透過または反射した光を受光するように前記被検体の幅方向に配置された複数の受光セルの受光感度のばらつきが所定値以下となるように、前記複数の受光セルの受光面側にそれぞれ対応して設けられた複数の透過フィルタにより、前記複数の受光セルそれぞれに応じた光透過率で光を透過する受光感度補正工程と、
    前記複数の受光セル毎に出力される受光信号に基づいて、前記被検体の欠陥を検出する欠陥検出工程と、
    を有することを特徴とする表面検査方法。

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