WO2013140952A1

WO2013140952A1 - 欠陥検査方法

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Publication number: WO2013140952A1
Application number: PCT/JP2013/054754
Authority: WO
Inventors: 一平高橋; 明大江口
Original assignee: 富士フイルム株式会社
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2013-09-26
Also published as: JP5808015B2; TW201339569A; JP2013195413A

Abstract

　被検体（３）の欠陥の有無を欠陥検査装置（２）により検査する。欠陥検査装置（２）は、照明装置（４）と、ラインセンサカメラ（６）と、プレート状の遮光部材（８）とを備える。遮光部材（８）には、中央エリアと端部エリアとが設けられている。中央エリアは、被検体（３）の移動方向Ｘにおいて、被検体（３）の移動方向と所定の角度で交わる直線状のエッジ（８Ａ）を境界にして発光面（４Ａ）を部分的に覆う。端部エリアには、発光面（４Ａ）の端部を被検体（３）の移動方向で全体的に覆う遮光領域に所定パターンの透孔が形成されている。中央エリアで被検体（３）の欠陥の有無を評価し、端部エリアでラインセンサカメラ（６）に対する遮光部材（８）の相対位置を検出する。

Description

欠陥検査方法

　本発明は、欠陥検査方法に関するものである。

　透明なウェブ状またはシート状の被検体に欠陥が存在するか否かについては、非接触でオンライン検査することができる。オンライン検査は、このような被検体を連続移動させ、その幅方向に光をスキャンし、又は幅方向を横切るようなライン状の光を照射し、被検体からの透過光のレベル変動を光電的に監視することによって行われる。チェック対象となる欠陥には、製品の材質や品質レベルあるいはその用途などに応じ、ピンホール、粒状物の混入、スリ傷、光学歪みなど様々なものがある。

　特許第４１３２０４６号公報で知られる検査装置は、移動するウェブ状の透明シートを被検体とし、その下面側に幅方向に細長い発光面を有する照明装置を配置し、上面側にラインセンサカメラを配置している。照明装置は遮光プレートを備え、そのエッジが発光面の長手方向と平行となるように発光面を被検体の移動方向に関して部分的に遮光している。ラインセンサカメラに組み込まれたラインセンサは、その画素配列の方向が遮光プレートのエッジと平行に合わせられる。カメラの光軸は遮光プレートのエッジと一致するように調整される。またラインセンサカメラのピントは被検体の表面近傍に合わせられる。したがってラインセンサ上では遮光プレートのエッジによる明暗の境界はぼやけて不鮮明になり、被検体が正常な透明体である場合には遮光プレートによる明部と暗部の中間の５０％濃度の灰色光がラインセンサに入射する。

　遮光プレートを併用した上記検査装置によれば、被検体になんら欠陥がなければ、被検体の全幅にわたってラインセンサからは５０％濃度の灰色光に相当する光電信号が得られる。これに対し、被検体に何らかの欠陥が含まれている場合には、光吸収や光散乱などによりラインセンサから得られる光電信号が変化する。そして、欠陥部が遮光プレートのエッジを通過する過程では、被検体の移動方向及び幅方向で欠陥の種類に応じた濃度パターンが現れる。この手法によれば、欠陥部が通過する過程で得られる検査光の変化が二次元のパターン情報として得られるようになり、欠陥の種類を判別する情報としても利用可能となる。そして、幅方向における検査光の強度変化のパターン情報を高精度で得ることができるように、ラインセンサ一画素あたりの分解能を高くすることが求められてきている。

　一方、上述の検査装置では、ラインセンサカメラの光軸を遮光プレートのエッジに一致させた標準設定で使用するのが通常である。ところが、当初は標準設定にしておいたとしても、繰り返し使用している間に、検査装置の構成の一部、例えば照明装置やラインセンサカメラを支持しているフレームやブラケット類が周囲温度の変化などによって変形してしまうことがある。この結果、ラインセンサカメラの光軸が遮光プレートのエッジから外れ、あるいはラインセンサの画素配列の方向とエッジとの平行が崩れたりすることがある。

　こうして遮光プレートのエッジによる明暗の境界線がラインセンサに対してずれてしまうと、ずれた方向に応じてラインセンサから得られる光電出力が増減する結果となる。このため、欠陥検査の精度が劣化するおそれがある。特に、ラインセンサの一画素あたりの分解能を高くするために画素サイズを小さくすると、これに応じて空間的な位置ずれに対する感度が敏感になるため標準設定では適正レベルに検出できていた光電信号が検出できなくなり、検査精度を安定に維持することが困難になる。なお、照明装置自体の光量変動に対しては、一般的なフィードバック制御で光量の安定化は図ることができる。しかし、上述のカメラの光軸と遮光プレートのエッジとの相対位置の変化に伴う光量変動に対しては、照明装置の光量制御では対応することができない。

　そこで、本発明は、透明なシートなどの被検体を連続的に移動させながらその一方の面に光を照射し、他方の面から透過してくる検査光を遮光プレートのエッジ越しにラインセンサカメラで受光して欠陥の有無を検査するにあたり、ラインセンサカメラの光軸に対して遮光プレートのエッジがずれたり、あるいは光軸回りに傾いたりすることを防ぎ、検査精度が安定に保たれるようにした欠陥検査方法を提供することにある。

　上記目的を達成するために、本発明の欠陥検査方法は、連続移動ステップと、照射ステップと、設置ステップと、受光ステップと、評価ステップとを備える。連続移動ステップは、透明なウェブ状またはシート状の被検体を連続移動させる。照射ステップは、矩形の発光面を備える照明装置の発光面から、連続移動中の被検体の一方の面に向けて光を照射する。発光面の長辺は、被検体の幅を超える長さである。照明装置は、発光面の長辺方向が被検体の移動方向に所定の角度で配置される。設置ステップは、遮光プレートを位置決めした状態で発光面と被検体との間に設ける。遮光プレートは、中央エリアと端部エリアとを有する。中央エリアは、発光面を被検体の幅方向では全体的に覆い、被検体の移動方向では移動方向と所定の角度で交わる直線状のエッジを境界にして部分的に覆う。端部エリアは、発光面の端部を被検体の移動方向で全体的に覆う遮光領域に所定パターンの透孔が形成されている。遮光プレートは、エッジがラインセンサカメラの光軸と合致するように位置決めされる。受光ステップは、ラインセンサカメラのラインセンサにより、被検体を透過してきた検査光と共に被検体の幅外を通過した発光面端部からの端部光を受光する。ラインセンサカメラは、被検体の他方の面に対面し、ラインセンサの画素の配列方向が発光面の長辺方向と平行になるように配置される。評価ステップは、ラインセンサカメラから得られる中央エリアの光電信号に基づいて被検体の欠陥の有無を評価し、端部エリアの光電信号に基づいてラインセンサカメラに対する遮光プレートの相対位置を評価する。

　ラインセンサカメラに対する遮光プレートの相対位置を、中央エリアの光電信号と端部エリアの光電信号との双方を参照し、ラインセンサカメラの光軸に対して遮光プレートが標準位置から被検体の移動方向にずれているか否かで評価することが好ましい。

　ラインセンサカメラに対する遮光プレートの相対位置を、端部エリアの各々の光電信号を対照し、ラインセンサカメラの画素の配列方向と遮光プレートのエッジとの相対的な平行度で評価することが好ましい。

　ラインセンサカメラに対する遮光プレートの相対位置の評価結果に基づき、遮光プレートのエッジがラインセンサカメラの光軸と合致していないときに合致していないことの警告を発することが好ましい。

　ラインセンサカメラに対する遮光プレートの相対位置の評価結果に基づき、遮光プレートのエッジがラインセンサカメラの光軸と合致するように機械的又は光学的に調整する調整手段を用いて遮光プレートと光軸とを合致させることが好ましい。

　光学的に調整する調整手段は、被検体の幅方向に全体に覆うように設けられた屈折率及び厚みが均一な透明部材を回転することが好ましい。被検体と遮光プレートの間の端部光の光路上に、それぞれ凹シリンドリカルレンズが設けられていることが好ましい。中央エリアの光電信号強度が略一定となるように、照明装置から照射される光量を調整することが好ましい。

　本発明によれば、中央エリアから得られる光電信号に基づいて被検体の欠陥の有無を評価することができ、端部エリアから得られる光電信号に基づいてラインセンサカメラに対する遮光プレートの相対位置を検出することができるようになる。このため、ラインセンサカメラの光軸に対して遮光プレートのエッジがずれたり、あるいは光軸回りに傾いたりすることを防ぎ、検査精度を安定に保つことができる。

本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の概略斜視図である。図１の欠陥検査装置の断面図である。本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の欠陥検査例の説明図である。本発明の実施形態に係る欠陥検査装置に用いられる遮光部材の第１の実施形態を説明する図である。本発明の実施形態に係る欠陥検査装置に用いられる遮光部材の第１の実施形態について、光軸面の変化に対するラインセンサの信号の変化を説明する図である。本発明の実施形態に係る欠陥検査装置に用いられる遮光部材の第２の実施形態を説明する図である。本発明の実施形態に係る欠陥検査装置に用いられる遮光部材の第２の実施形態について、光軸面の変化に対するラインセンサの信号の変化を説明する図である。本発明の実施形態に係る欠陥検査装置に用いられる遮光部材の第３の実施形態を説明する図である。本発明の実施形態に係る欠陥検査装置に用いられる遮光部材の第３の実施形態について、光軸面の変化に対するラインセンサの信号の変化を説明する図である。本発明の実施形態に係る別の欠陥検査装置の断面図である。本発明の実施形態に係る別の欠陥検査装置の概略斜視図である。図１１の欠陥検査装置の断面図である。

　図１に示すように、本発明に係る欠陥検査装置２は、透明なウェブ状またはシート状の被検体３を連続移動させながら被検体３の一方の面に光を照射し、被検体３を透過してきた検査光に基づいて被検体の欠陥の有無を検査する。被検体３としては、例えばフィルムやガラスなどがある。欠陥検査装置２は、照明装置４と、ラインセンサカメラ６と、プレート状の遮光部材８とを有する。照明装置４は、被検体３の一方側（図の下側）に設けられ、被検体３に光を照射させる。ラインセンサカメラ６は、被検体３に対して照明装置４と反対側（図の上側）に設けられ、検査光を受光する。遮光部材８は、被検体３と照明装置４との間に設けられ、照明装置４から照射される光を部分的に遮断する。

　照明装置４は、被検体３の幅を超える長さの矩形状の発光面４Ａを備え、発光面４Ａの長辺方向が被検体３の移動方向Ｘに直交して配置される。発光面４Ａは、通過する被検体３と平行にされている。被検体３の幅とは、被検体３の移動方向に直交する方向における長さである。また、図２に示すように、照明装置４には、発光面４Ａを向いて発光ダイオード４Ｂが発光面４Ａの長辺方向に複数並列して設けられ、発光面４Ａ側に拡散板４Ｃが設けられている。ゆえに照明装置４は、発光面４Ａから発光強度の座標依存性が極めて少ない光を照射する。なお、発光ダイオード４Ｂの代わりに他の発光素子を用いてもかまわない。

　図２に示すように、ラインセンサカメラ６は、レンズ６Ａと、ラインセンサ６Ｂとを備える。ラインセンサ６Ｂは、被検体３の幅方向でライン状に複数並んだセンサ（図示無し）等で構成されており、一定の幅をもつライン状の検査エリアからの光を受光する。ラインセンサカメラ６のレンズ６Ａは発光面４Ａと対向して配置され、レンズ６Ａの光軸及びラインセンサカメラ６の光軸１０が被検体３の移動方向Ｘにおける発光面４Ａの略中心を通る。照明装置４から被検体３に照射された光は、被検体３を透過してレンズ６Ａを介して、ラインセンサ６Ｂのそれぞれのセンサに受光されて、光電信号に変換される。また、ラインセンサカメラ６のピントは、被検体３の表面に合わせている。

　また、遮光部材８は、発光面４Ａを被検体３の幅方向では全体的に覆う。遮光部材８は、被検体３の移動方向Ｘではその移動方向Ｘと直交する直線状のエッジ８Ａを境界にして部分的に覆う中央エリアと、発光面端部を被検体の移動方向で全体的に覆う遮光領域に所定パターンの透孔を形成した端部エリアとを有する。中央エリアと端部エリアとの詳細については、別の図面を用いて後述する。遮光部材８は、エッジ８Ａがラインセンサカメラ６の光軸１０と合致する状態に位置決めされる。遮光部材８には、例えば、第１の実施形態である遮光プレート３０（図４，図５参照）や、第２の実施形態である遮光プレート４０（図６，図７参照）や、第３の実施形態である遮光プレート５０（図８，図９参照）が、用いられる。第１，第２，第３の実施形態については、具体的にそれぞれ後述する。

　ここでは、被検体３をウェブ状の透明フィルムとする場合を例にして説明をする。しかし、被検体３は、ウェブ状でない透明フィルムや透明なガラス板など、所望の条件を満たすものであれば他のものであってもかまわない。被検体３がウェブ状の透明フィルムである場合には、被検体３が安定して一方向に移動するために、例えばウェブ状の透明フィルムの供給ローラ及びその巻取ローラ及びその搬送ローラといった搬送系が設けられる。

　加えて、本発明に係る欠陥検査装置２は、図１に示すように、システムコントローラ１１と、光強度調整部１２と、カメラ作動部１４と、信号処理部１６と、欠陥判定部１８と、欠陥表示部１９とを有する。システムコントローラ１１は、欠陥検査装置２の全体のシステムを制御する。光強度調整部１２は、照明装置４から照射される光強度を調整する。カメラ作動部１４は、ラインセンサカメラ６を作動させる。信号処理部１６は、ラインセンサカメラ６のラインセンサ６Ｂに取得された光電信号を処理する。欠陥判定部１８は、中央エリアにおける光電信号の処理結果から被検体３の欠陥を判定する。欠陥表示部１９は、欠陥判定部１８により判定された被検体３の欠陥を表示する。また、欠陥検査装置２は、図１に示すように、遮光プレート位置検出部２１と、警報部２２と、遮光プレート位置調整部２３と、記録部２５とを有する。遮光プレート位置検出部２１は、端部エリアにおける光電信号の処理結果から遮光部材８の位置を検出する。警報部２２は、遮光部材８のエッジ８Ａがラインセンサカメラ６の光軸１０と合致していない時に合致していないことを示す警報を発する。遮光プレート位置調整部２３は、遮光部材８のエッジ８Ａがラインセンサカメラ６の光軸１０と合致する状態に遮光部材８やラインセンサカメラ６を機械的又は光学的に調整する。この調整においては、遮光プレート位置調整部２３は、エッジ８Ａがライン状の検査エリアと平行な状態に、遮光部材８の姿勢とラインセンサカメラ６による検査エリアとの少なくともいずれか一方を調整する。エッジ８Ａが検査エリアと合致する状態とは、遮光部材８をラインセンサカメラ６からみたときに、エッジ８Ａが検査エリア内に入る状態であることを意味する。記録部２５は、信号処理された光電信号及び照明装置４の光強度情報及び遮光部材８の位置情報などを記録する。なお、警報部２２が発する警報は音によるものや光によるものなど、どのようなものであってもかまわない。

　被検体３が明欠陥３Ａ，３Ｄと、暗欠陥３Ｂ，３Ｃとを有する場合の中央エリアにおける光電信号について、図３を用いて説明する。明欠陥３Ａ，３Ｄは、被検体３の欠陥を有しない部分を透過して得られる光電信号の強度よりも強い強度が得られる部位である。暗欠陥３Ｂ，３Ｃは、欠陥を有しない部分を透過して得られる光電信号の強度よりも弱い強度が得られる部位である。欠陥を横切る測定ライン（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）における中央エリアの光電信号は、それぞれ図３の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）のようになる。欠陥を横切らない測定ライン（Ｆ）における中央エリアの光電信号は、図３（Ｆ）に示す通り、ピーク等が無い一定のレベルの直線になる。より具体的には、遮光部材８のエッジ８Ａを挟む明部を濃度０％の白、暗部を濃度１００％の黒とするとき、被検体３が欠陥のない正常なものである場合には、被検体３の全幅に渡って正常信号レベルに保たれた正常信号Ｐが得られる。この正常信号レベルは、ラインセンサ６Ｂから得られる濃度５０％の灰色の光電信号に相当する。一方、被検体３に欠陥がある場合には、図３の（Ａ）～（Ｅ）に示すように、その該当箇所にそれぞれの欠陥信号Ｑが得られる。本発明に係る欠陥検査装置２では、これらの光電信号が処理され、濃度分布を持つ二次元パターンやラインスキャン画像として表現され、被検体３における明欠陥３Ａ，３Ｄ及び暗欠陥３Ｂ，３Ｃが検出される。なお、測定ラインは、前述の検査エリアである。

　図４（Ａ）に示すように、遮光部材８の第１の実施形態である遮光プレート３０は、エッジ３０Ａを有する中央エリア３０Ｂと、遮光プレート３０の幅方向両端に設けられた端部エリア３０Ｃと、を有する。遮光プレート３０の幅方向とは、発光面４Ａの長辺方向に一致する方向であり、後述の各遮光プレート４０，５０についても同様である。端部エリア３０Ｃはそれぞれ、遮光領域と、エッジ３０Ａの延長線を跨ぐ一定の長さを持つ一定幅のスリット３０Ｄを有する。

　遮光プレート３０の幅方向において、エッジ３０Ａが設けられた中央エリア３０Ｂにて被検体３の欠陥の有無を評価し、端部エリア３０Ｃにてラインセンサカメラ６に対する遮光プレート３０の相対位置を評価する。また、測定ライン２７Ａは、エッジ３０Ａが被検体３の移動方向Ｘに直交しラインセンサカメラ６の光軸１０と合致する時の測定ライン、つまり遮光プレート３０が検査に際し適切な位置にある場合の測定ラインを示している。

　第１の実施形態において測定ラインが測定ライン２７Ａであるとき、ラインセンサカメラ６は図４（Ｂ）に示すような光電信号を得る。この光電信号では、中央エリア３０Ｂでは欠陥のない場所における信号強度が３２Ａであり、明欠陥３Ａ，３Ｄのあるところでは信号強度３２Ａより強い光電信号が得られ、暗欠陥３Ｂ，３Ｃのあるところでは信号強度３２Ａより弱い光電信号が得られる。また、端部エリア３０Ｃでは、遮光領域においては光電信号は得られず、スリット３０Ｄを有する領域においては信号強度３２Ａよりもはるかに強い光電信号３２Ｂが得られる。

　図６の（Ａ）に示すように、遮光部材８の第２の実施形態である遮光プレート４０は、エッジ４０Ａを有する中央エリア４０Ｂと、遮光プレート４０の幅方向両端に設けられた端部エリア４０Ｃと、を有する。端部エリア４０Ｃはそれぞれ、遮光領域と、エッジ４０Ａの延長線を跨ぎ被検体３の移動方向Ｘに空隙幅が連続的に変化する楔形状の空隙４０Ｄを有する。

　遮光プレート４０の幅方向において、エッジ４０Ａが設けられた中央エリア４０Ｂにて被検体３の欠陥の有無を評価し、端部エリア４０Ｃにてラインセンサカメラ６に対する遮光プレート４０の相対位置を評価する。また、測定ライン２７Ａは、第１の実施形態と同様に、エッジ４０Ａが被検体３の移動方向Ｘに直交しラインセンサカメラ６の光軸１０と合致する時の測定ライン、つまり遮光プレート４０が測定に際し適切な位置にある場合の測定ラインを示している。

　第２の実施形態において測定ラインが２７Ａであるとき、ラインセンサカメラ６は図６（Ｂ）に示すような光電信号を得る。この光電信号では、中央エリア４０Ｂでは欠陥のない場所における信号強度が４２Ａであり、明欠陥３Ａ，３Ｄのあるところでは信号強度４２Ａより強い光電信号が得られ、暗欠陥３Ｂ，３Ｃのあるところでは信号強度４２Ａより弱い光電信号が得られる。また、端部エリア４０Ｃでは、遮光領域においては光電信号は得られず、楔形状の空隙４０Ｄを有する領域においては信号強度４２Ａよりもはるかに強く信号幅が４２Ｃである信号強度４２Ｂが得られる。

　図８（Ａ）に示すように、遮光部材８の第３の実施形態である遮光プレート５０は、エッジ５０Ａを有する中央エリア５０Ｂと、遮光プレート５０の幅方向両端に設けられた端部エリア５０Ｃと、を有する。端部エリア５０Ｃにはそれぞれ、遮光領域と、被検体３の移動方向Ｘに一定の長さを持つ一定幅のスリット５０Ｄ１，５０Ｄ２，５０Ｄ３，５０Ｄ４が設けられている。スリット５０Ｄ１，５０Ｄ２，５０Ｄ３，５０Ｄ４は、この順番に中央エリア５０Ｂ側から設けられており、この順番に被検体３の移動方向の長さが変化する。スリット５０Ｄ１，５０Ｄ２がエッジ５０Ａの延長線を跨ぐ長さに設計されており、スリット５０Ｄ３，５０Ｄ４は、エッジ５０Ａの延長線を跨がない程度に短く設計されている。

　遮光プレート５０の幅方向において、エッジ５０Ａが設けられた中央エリア５０Ｂにて被検体３の欠陥の有無を評価し、端部エリア５０Ｃにてラインセンサカメラ６に対する遮光プレート５０の相対位置を評価する。また、測定ライン２７Ａは、第１及び第２の実施形態と同様に、エッジ５０Ａが被検体３の移動方向に直交しラインセンサカメラ６の光軸１０と合致する時の測定ライン、つまり遮光プレート５０が測定に際し適切な位置にある場合の測定ラインを示している。

　第３の実施形態において測定ラインが２７Ａであるとき、ラインセンサカメラ６は図８（Ｂ）に示すような光電信号を得る。この光電信号では、中央エリア５０Ｂでは欠陥のない場所における信号強度が５２Ａであり、明欠陥３Ａ，３Ｄのあるところでは信号強度５２Ａより強い光電信号が得られ、暗欠陥３Ｂ，３Ｃのあるところでは信号強度５２Ａより弱い光電信号が得られる。また、端部エリア５０Ｃでは、遮光領域においては光電信号は得られず、スリット５０Ｄ１，５０Ｄ２を有する領域においては信号強度５２Ａよりもはるかに強い信号強度５２Ｂが得られる。一方、スリット５０Ｄ３，５０Ｄ４を有する領域においては遮光領域と同様に光電信号は得られない。

　以下、本発明の作用について説明する。まず、被検体３であるウェブ状の透明フィルムが、本発明に係る欠陥検査装置２に設けられた搬送系によって安定して長手方向に移動する。例えば、図１における右下方向から左上方向に向かって被検体３であるウェブ状の透明フィルムが等速で移動し、欠陥検査装置２の間を等速で通過する。

　図１及び図２に示すように、エッジ８Ａが光軸１０に重なるように遮光部材８がラインセンサカメラ６に対して検査に際し相対的に適切な位置に配されている場合には、照明装置４の発光面４Ａから遮光部材８を介して被検体３の一方の面に光が照射され、被検体３を透過した検査光がラインセンサカメラ６内に配されたレンズ６Ａを介してラインセンサ６Ｂに受光され、光電信号に変換され取得される。なお、照明装置４はシステムコントローラ１１により制御されている光強度調整部１２により信号強度３２Ａ，４２Ａ，５２Ａが常に一定になるように照射強度が制御されている。また、ラインセンサカメラ６はシステムコントローラ１１により制御されているカメラ作動部１４により受光，変換，及び取得が行われている。

　ラインセンサ６Ｂにより取得された光電信号は、信号処理部１６にて平面分布のデータとなるよう処理され、その処理結果が記録部２５にて記録される。また、中央エリア３０Ｂ，４０Ｂ，５０Ｂの光電信号から明欠陥（例えば図３における符号３Ａ，３Ｄ）及び暗欠陥（例えば図３における符号３Ｂ，３Ｃ）に該当する波形を検出し、欠陥判定部１８により欠陥であるか否かを判定する。そして、欠陥表示部１９にて、欠陥と判定された部分及びその欠陥の種類などがディスプレイに表示される。

　また、端部エリア３０Ｃ，４０Ｃ，５０Ｃの光電信号から、遮光プレート位置検出部２１によりラインセンサカメラ６の光軸１０に対する遮光プレート３０，４０，５０の相対位置を検出する。その相対位置が検査に適切な位置でなければ警報部２２により警報が発せられ、遮光プレート位置調整部２３により機械的又は光学的にその相対位置が調整される。位置調整の方法としては、例えば遮光プレート３０，４０，５０を検査に適切な相対位置に移動させて適切な相対位置にする機械的方法や、光学部材を用いて光軸１０を検査に適切な位置にする光学的方法などがある。以下、それぞれの遮光プレート３０，４０，５０の位置の検出方法について説明する。

　ここで、図５，図７及び図９に示した測定ライン２７Ｂは測定ライン２７Ａからエッジ３０Ａが遮光プレート３０のある側に平行にずれた時の測定ラインであり、測定ライン２７Ｃは測定ライン２７Ａに対して測定ライン２７Ｂとは逆側にずれた時の測定ラインである。また、測定ライン２７Ｄは、測定ライン２７Ａに対してエッジ３０Ａの中点（図面の横方向における中央）を中心にして反時計回りにずれた時の測定ラインである。測定ライン２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄはいずれも、ラインセンサカメラ６の光軸１０と合致しない時の測定ラインである。

　遮光部材８に第１の実施形態である遮光プレート３０を用いている場合について、図５を用いて、測定ラインの変化に伴う光電信号の変化について説明する。測定ライン２７Ａの場合の光電信号は、先に説明したように図５（Ａ）のようになる。測定ラインが２７Ａから２７Ｂにずれた瞬間には中央エリア３０Ｂの信号強度３４Ａが信号強度３２Ａと比較して減少し、端部エリア３０Ｃの信号強度３４Ｂは信号強度３２Ｂのまま変化しない。その直後に光強度調整部１２により信号強度３４Ａが信号強度３２Ａと等しくなるように照明装置４の照明強度が強くなる方向に調整される。それに呼応して信号強度３４Ｂは信号強度３２より小さくなる。その結果、測定ライン２７Ｂの場合の光電信号は図５（Ｂ）のようになる。

　測定ライン２７Ｃの場合の光電信号は、測定ライン２７Ｂのときとは全く逆に変化し、中央エリア３０Ｂの信号強度３６Ａが信号強度３２Ａと等しくなるように照明装置４の照明強度が弱くなる方向に調整される。それに呼応して端部エリア３０Ｃの信号強度３６Ｂは信号強度３２より大きくなる。その結果、測定ライン２７Ｃの場合の光電信号は図５（Ｃ）のようになる。

　測定ライン２７Ｄの場合の光電信号は、中央エリア３０Ｂの信号強度３８Ａに幅方向座標依存性が生じる。また、信号強度３８について幅方向座標の平均を取れば信号強度３８Ａと等しくなるため、照明装置４の照明強度は特に調整されない。そのため、端部エリア３０Ｃの信号強度３８Ｂは信号強度３２Ｂから変化しない。その結果、測定ライン２７Ｄの場合の光電信号は図５（Ｄ）のようになる。

　これらより、測定ラインの光軸１０に対する平行移動によるずれについては、その方向及び大きさは、端部エリア３０Ｃの信号強度の測定ラインが２７Ａにあるときの信号強度３２Ｂに対する大小で以って読み取られる。信号強度３２Ｂより小さいときには測定ラインは２７Ｂの方向に、大きいときには測定ライン２７Ｃの方向にずれていると読み取ることができ、信号強度３２Ｂとの強度差からずれ幅を読み取ることができる。また、測定ラインの光軸に対する回転移動によるずれについては、中央エリア３０Ｂにおける信号強度の幅方向座標依存性から読み取られる。このようにして、光電信号から測定ラインの光軸に対する平行移動及び回転移動によるずれが読み取られる。

　遮光部材８に第２の実施形態である遮光プレート４０を用いている場合について、図７を用いて、測定ラインの変化に伴う光電信号の変化について説明する。測定ライン２７Ａの場合の光電信号は、先に説明したように図７（Ａ）のようになる。測定ラインが２７Ａから２７Ｂにずれた瞬間には中央エリア４０Ｂの信号強度４４Ａが信号強度４２Ａと比較して減少し、端部エリア４０Ｃの信号強度４４Ｂは信号強度４２Ｂのまま変化しない。一方で、端部エリアの信号幅４４Ｃ，４４Ｄはそれぞれ信号幅４２Ｃ，４２Ｄと比較して広くなる。その直後に光強度調整部１２により信号強度４４Ａが信号強度４２Ａと等しくなるように照明装置４の照明強度が強くなる方向に調整され、それに呼応して信号強度４４Ｂは信号強度４２Ｂより小さくなる。その結果、測定ライン２７Ｂの場合の光電信号は図７（Ｂ）のようになる。

　測定ライン２７Ｃの場合の光電信号は、測定ライン２７Ｂのときとは全く逆に変化し、中央エリア４０Ｂの信号強度４６Ａが信号強度４２Ａと等しくなるように照明装置４の照明強度が弱くなる方向に調整され、それに呼応して端部エリア４０Ｃの信号強度４６Ｂは信号強度４２Ｂより大きくなる。一方で、端部エリアの信号幅４６Ｃ，４６Ｄはそれぞれ信号幅４２Ｃ，４２Ｄと比較して狭くなる。その結果、測定ライン２７Ｃの場合の光電信号は図７（Ｃ）のようになる。

　測定ライン２７Ｄの場合の光電信号は、中央エリア４０Ｂの信号強度４８Ａに幅方向座標依存性が生じる。また、信号強度４８Ａについて幅方向座標の平均を取れば信号強度４２Ａと等しくなるため、照明装置４の照明強度は特に調整されない。そのため、端部エリア４０Ｃの信号強度４８Ｂは信号強度４２Ｂから変化しない。一方で、端部エリアの信号幅については、一方では信号幅４８Ｃは信号幅４２Ｃと比較して広くなり、他方では信号幅４８Ｄは信号幅４２Ｄと比較して狭くなる。つまり、測定ラインが光軸に対して回転移動によるずれを起こした場合には、端部エリア４０Ｃのそれぞれの信号幅４８Ｃ，４８Ｄに差が生じる。その結果、測定ライン２７Ｄの場合の光電信号は図７（Ｄ）のようになる。

　これらより、測定ラインの光軸１０に対する平行移動によるずれについては、その方向及び大きさは、次の二つの要素で読み取られる。一つは、端部エリア４０Ｃの信号強度の、測定ラインが２７Ａにあるときの信号強度４２Ｂに対する大小であり、もう一つは、端部エリア４０Ｃの信号幅の、測定ラインが２７Ａにあるときの信号幅４２Ｃ，４２Ｄに対する大小である。信号強度４２Ｂより小さいときには測定ラインは２７Ｂの方向に、大きいときには測定ラインは２７Ｃの方向にずれていると読み取ることができ、信号強度４２Ｂとの強度差からずれ幅を読み取ることができる。また、信号幅４２Ｃ，４２Ｄより大きいときには測定ラインは２７Ｂの方向に、小さい時には測定ラインは２７Ｃの方向にずれていると読み取ることができ、信号強度４２Ｂとの強度差からずれ幅を読み取ることができる。また、測定ラインの光軸１０に対する回転移動によるずれについては、中央エリア４０Ｂにおける信号強度の幅方向座標依存性から読み取られる。加えて、端部エリア４０Ｃのそれぞれの信号幅の差からも読み取られる。このようにして、光電信号から測定ラインの光軸１０に対する平行移動及び回転移動によるずれが読み取られる。なお、第２の実施形態においては、測定ラインの光軸１０に対するずれを読み取られる情報が２種類あるため、第１の実施形態よりも高い精度でずれを読み取ることができる。

　遮光部材８に第３の実施形態である遮光プレート５０を用いている場合について、図９を用いて、測定ラインの変化に伴う光電信号の変化について説明する。測定ライン２７Ａの場合の光電信号は、先に説明したように図９（Ａ）のようになる。測定ラインが２７Ａから２７Ｂにずれた瞬間には中央エリア５０Ｂの信号強度５４Ａが信号強度５２Ａと比較して減少し、端部エリア５０Ｃの信号強度５４Ｂは信号強度５２Ｂのまま変化しない。一方で、測定ライン２７Ｂはスリット５０Ｄ１，５０Ｄ２に加えて５０Ｄ３も横切るため、端部エリアの信号の本数は、２本から３本に増加する。その直後に光強度調整部１２により信号強度５４Ａが信号強度５２Ａと等しくなるように照明装置４の照明強度が強くなる方向に調整され、それに呼応して信号強度５４Ｂは信号強度５２Ｂより小さくなる。その結果、測定ライン２７Ｂの場合の光電信号は図９（Ｂ）のようになる。

　測定ライン２７Ｃの場合の光電信号は、測定ライン２７Ｂのときとは全く逆に変化し、中央エリア５０Ｂの信号強度５６Ａが信号強度５２Ａと等しくなるように照明装置４の照明強度が弱くなる方向に調整され、それに呼応して端部エリア５０Ｃの信号強度５６Ｂは信号強度５２Ｂより大きくなる。一方で、測定ライン２７Ｃはスリット５０Ｄ１しか横切らず５０Ｄ２を横切らないため、端部エリアの信号の本数は、２本から１本に減少する。その結果、測定ライン２７Ｃの場合の光電信号は図９（Ｃ）のようになる。

　測定ライン２７Ｄの場合の光電信号は、中央エリア５０Ｂの信号強度５８Ａに幅方向座標依存性が生じる。また、信号強度５８Ａについて幅方向座標の平均を取れば信号強度５２Ａと等しくなるため、照明装置４の照明強度は特に調整されない。そのため、端部エリア５０Ｃの信号強度５８Ｂは信号強度５２Ｂから変化しない。一方で、測定ライン２７Ｄは端部エリア５０Ｃの一方ではスリット５０Ｄ１しか横切らず５０Ｄ２を横切らないため、端部エリアの信号の本数は、２本から１本に減少する。端部エリア５０Ｃの他方ではスリット５０Ｄ１，５０Ｄ２に加えて５０Ｄ３も横切るため、端部エリアの信号の本数は、２本から３本に増加する。つまり、測定ラインが光軸に対して回転移動によるずれを起こした場合には、端部エリア５０Ｃのそれぞれの信号の本数に差が生じる。その結果、測定ライン２７Ｄの場合の光電信号は図９（Ｄ）のようになる。

　これらより、測定ラインの光軸に対する平行移動によるずれについては、その方向及び大きさは、次の二つの要素で読み取られる。一つは、端部エリア５０Ｃの信号強度の、測定ラインが２７Ａにあるときの信号強度５２Ｂに対する大小であり、もう一つは、端部エリア５０Ｃの信号の本数の、測定ラインが２７Ａにあるときの信号の本数に対する増減である。信号強度５２Ｂより小さいときには測定ラインは２７Ｂの方向に、大きいときには測定ラインは２７Ｃの方向にずれていると読み取ることができ、信号強度５２Ｂとの強度差からずれ幅を読み取ることができる。また、信号の本数が増加した時には測定ラインは２７Ｂの方向に、減少した時には測定ラインは２７Ｃの方向にずれていると読み取ることができ、信号の本数の差からずれ幅を読み取ることができる。また、測定ラインの光軸１０に対する回転移動によるずれについては、中央エリア５０Ｂにおける信号強度の幅方向座標依存性から読み取られる。加えて、端部エリア５０Ｃのそれぞれの信号の本数の差からも読み取られる。このようにして、光電信号から測定ラインの光軸１０に対する平行移動及び回転移動によるずれが読み取られる。なお、第３の実施形態においては、第２の実施形態と同様に、測定ラインの光軸に対するずれを読み取られる情報が２種類あるため、第１の実施形態よりも高い精度でずれを読み取ることができる。

　図１０を用いて、本発明の実施形態に係る欠陥検査装置６０について説明する。欠陥検査装置６０は、欠陥検査装置２の第１変形例である。欠陥検査装置６０は、欠陥検査装置２に加えて、被検体３とラインセンサカメラ６との間に、被検体３の幅方向に全体的に覆うように、屈折率及び厚みが均一な透明部材６２が設けられている。透明部材６２は、回転自在に設置されており、図１０に示すように、その回転角度を制御することで光軸１０を屈折させる光軸屈折機構として作用する。なお、欠陥検査装置２と同様の機能を示すものについては、図１０にて図１と同じ符号を付し、説明は省略する。

　図１０に示す例は、光軸面の平行移動によるずれについて、欠陥検査装置２のところで説明する遮光部材８及び遮光プレート３０，４０，５０を光軸面に対して平行移動させることなく、透明部材６２の回転によって光軸１０を平行移動させて調整する例である。この場合、遮光部材８及び遮光プレート３０，４０，５０の位置調整は回転移動によるずれに対応する移動のみが行われる。

　図１１及び図１２を用いて、本発明の実施形態に係る欠陥検査装置７０について説明する。欠陥検査装置７０は、欠陥検査装置２の第２変形例である。図１１に示すように、欠陥検査装置７０は、欠陥検査装置２に加えて、凹シリンドリカルレンズ７２が設けられたものである。凹シリンドリカルレンズ７２は、被検体３と遮光部材８との間の、遮光部材８の端部エリアに照射され検出される端部光の光路上に、それぞれ設けられている。なお、欠陥検査装置２と同様の機能を示すものについては、図１１，図１２にて図１と同じ符号を付し、説明は省略する。

　図１２に示すように、凹シリンドリカルレンズ７２は、光軸ずれが生じた場合にそれを空間的に拡大する機能を有する。これにより、光軸ずれ量がより高精度に検知され、微細な欠陥に対して高い感度が保持される。また、第１の変形例と第２の変形例を組み合わせて用いてもかまわない。

　なお、本発明に係る実施形態として、上記実施形態では、被検体３をウェブ状の透明フィルムであるとしてそのフィルムを移動させながらその表面などの欠陥を検査する方法及びその装置について説明している。しかし、本発明はこれに限ることはない。例えば、透明なガラス板を移動させながらその表面などの欠陥を検査する方法及びその装置についても本発明の範囲内である。また、水族館の水槽や潜水艦などに用いられるような非常に厚く透明なガラスブロックを検査する場合において、その大きな質量を考慮して、欠陥検査装置の方を移動可能に設計し、欠陥検査装置を移動させながら欠陥を検査することについても本発明の範囲内である。

　また、本発明に係る実施形態において、どのタイプの欠陥をより感度よく検査したいかという使用者の需要に合わせて、遮光プレート及び光軸を移動させて照明装置より発せられる光の通過割合を変更するように適宜設計変更を行うことも、本発明の範囲内である。また、本発明に係る実施形態では、ラインセンサカメラ６のピントを被検体３の表面に合わせることとしたが、これに限ることはない。例えば、遮光部材８のエッジ８Ａにピントを合わせても、同等の検査を行うことは可能である。さらに、ピントの合わせる位置は、被検体３の表面及びエッジ８Ａの近傍であればよく、実用的には被検体３とエッジ８Ａとの間に合わせても、同等の検査を行うことも可能である。

　また、本発明に係る実施形態では、照明装置４から遮光部材８を介して被検体３に光を照射し、被検体３を透過した検査光及び被検体３の幅外を通過した端部光をラインセンサカメラ６により受光する。しかし、被検体３が反射性を強く有する場合においては、透過光の変わりに反射光を検査光とし、被検体の幅外に全反射ミラーを置いてその全反射ミラーからの反射光を端部光として、ラインセンサカメラ６により受光するように設計を変更して実施することも、本発明の範囲内である。

　また、上記実施形態では、被検体３の移動方向と照明装置４の発光面４Ａの長辺方向との角度、及び被検体３の移動方向と遮光部材８のエッジ８Ａとの角度が、垂直である場合であるが、これに限ることはない。例えば、これらの角度が６０度や４５度などといった９０度以外の所定の角度である場合も、本発明の範囲内とする。

　また、本発明に係る実施形態では、ラインセンサカメラ６が一台のみ設けられた場合について説明したが、これに限ることなく、カメラが測定幅方向に複数台並べられる場合も、本発明の範囲内とする。つまり、本願明細書及び本願請求項におけるラインセンサカメラは、カメラが測定幅方向に複数台並べられた様相を含むものと解する。

Claims

　透明なウェブ状またはシート状の被検体を連続移動させるステップと、
　長辺が前記被検体の幅を超える長さの矩形状の発光面を備え、前記発光面の長辺方向が前記被検体の移動方向に所定の角度で配置された照明装置の前記発光面から、連続移動中の前記被検体の一方の面に向けて光を照射するステップと、
　前記発光面を前記被検体の幅方向では全体的に覆い、前記被検体の移動方向では前記移動方向と所定の角度で交わる直線状のエッジを境界にして部分的に覆う中央エリアと、前記発光面端部を前記被検体の移動方向で全体的に覆う遮光領域に所定パターンの透孔を形成した端部エリアとを有する遮光プレートを、前記エッジがラインセンサカメラの光軸と合致するように位置決めされた状態で前記発光面と前記被検体との間に設けるステップと、
　前記被検体の他方の面に対面し、ラインセンサの画素の配列方向が前記発光面の長辺方向と平行になるように配置された前記ラインセンサカメラの前記ラインセンサにより、前記被検体を透過してきた検査光と共に前記被検体の幅外を通過した発光面端部からの端部光を受光するステップと、
　前記ラインセンサカメラから得られる前記中央エリアの光電信号に基づいて前記被検体の欠陥の有無を評価し、前記端部エリアの光電信号に基づいて前記ラインセンサカメラに対する前記遮光プレートの相対位置を評価するステップとを備えることを特徴とする欠陥検査方法。
　前記相対位置を、前記中央エリアの光電信号と前記端部エリアの光電信号との双方を参照し、前記ラインセンサカメラの光軸に対して前記遮光プレートが標準位置から前記被検体の移動方向にずれているか否かで評価することを特徴とする請求の範囲第１項記載の欠陥検査方法。
　前記相対位置を、前記端部エリアの各々の光電信号を対照し、前記ラインセンサカメラの画素の配列方向と前記遮光プレートの前記エッジとの相対的な平行度で評価することを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載の欠陥検査方法。
　前記相対位置の評価結果に基づき、前記遮光プレートのエッジが前記ラインセンサカメラの光軸と合致していないときに合致していないことの警告を発することを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載の欠陥検査方法。
　前記相対位置の評価結果に基づき、前記遮光プレートのエッジが前記ラインセンサカメラの光軸と合致するように機械的又は光学的に調整する調整手段を用いて前記遮光プレートと前記光軸とを合致させることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載の欠陥検査方法。
　光学的に調整する前記調整手段は、前記被検体の幅方向に全体に覆うように設けられた屈折率及び厚みが均一な透明部材を回転することを特徴とする請求の範囲第５項記載の欠陥検査方法。
　前記被検体と前記遮光プレートの間の前記端部光の光路上に、それぞれ凹シリンドリカルレンズが設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載の欠陥検査方法。
　前記中央エリアの光電信号強度が略一定となるように、前記照明装置から照射される光量を調整することを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載の欠陥検査方法。