フィルムの欠陥検査装置及び方法
【課題】光学補償フィルム等の僅かな厚みムラや塗工ムラを検出できるようにする。
【解決手段】連続的に搬送される検査対象フィルム７の下側の面に光源部１５を配してあり、検査対象フィルム７に光を照射する。検査対象フィルム７からの透過光を受光する受光器１６は、検査対象フィルム７を俯瞰するように配置されており、その光軸Ｐとフィルム７に垂直な基準線（法線）Ｌｎと交差角度θ１が与えられ、基準線Ｌｎを回転中心として液晶層の遅相軸Ｌｍを基準に回転角度θ２だけ回転してある。撮影レンズ１６ａと、検査対象フィルム７との間に凸レンズ２１を配してあり、撮影レンズ１６ａとともにテレセントリック光学系を構成する。
【解決手段】連続的に搬送される検査対象フィルム７の下側の面に光源部１５を配してあり、検査対象フィルム７に光を照射する。検査対象フィルム７からの透過光を受光する受光器１６は、検査対象フィルム７を俯瞰するように配置されており、その光軸Ｐとフィルム７に垂直な基準線（法線）Ｌｎと交差角度θ１が与えられ、基準線Ｌｎを回転中心として液晶層の遅相軸Ｌｍを基準に回転角度θ２だけ回転してある。撮影レンズ１６ａと、検査対象フィルム７との間に凸レンズ２１を配してあり、撮影レンズ１６ａとともにテレセントリック光学系を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象のフィルムに光を照射し、その透過光に基づいてフィルムの欠陥を検出するフィルムの欠陥検査装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学異方性のある液晶層を透明なフィルム上に形成することにより、液晶表示装置の視野角を改善することができる光学補償フィルム（位相差フィルム）が知られている。例えば、この光学補償フィルムは、透明フィルムに配向膜を形成し、その上に液晶を塗布し乾燥して液晶層を形成する各種工程を経て製造される。その製造工程は、厳格な管理下に置かれるが、各種要因によって異物の混入、付着による分子配向ムラ、支持体となる透明フィルムの厚みムラ、液晶層での塗工ムラ等の欠陥の発生を完全になくすことは困難である。このため、製造ライン上で検査を行ういわゆるインライン検査を実施し、上記のような欠陥が発生した光学補償フィルム上の位置を把握している。
【０００３】
上記のような光学補償フィルム等の欠陥を検査する手法が特許文献１によって知られている。この特許文献１では、検査対象となる光学補償フィルムをクロスニコル配置とした一対の偏光板の間に通し、一方の偏光板を介して光学補償フィルムに光源からの光を入射させ、光補償フィルムを透過して他方の偏光板から射出される光を受光器で受光する。また、受光器を、その光軸とフィルム面に垂直な基準線とが３０°〜５０°の範囲で交差し、基準線を回転中心にしてフィルムの搬送方向から−６０°〜＋６０°の範囲で回転させた位置に配することで、極僅かなフィルム厚みのムラや塗工物の厚みムラを鋭敏に検出するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−２５０７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の欠陥検査に用いる受光器としては、検査対象フィルム上の検査エリアをライン状とすることに対応して、ラインセンサと撮影レンズを組み合わせたものが用いられるが、検査対象フィルムの視野角特性、すなわち検査対象フィルムの有する光学異方性に起因して、受光器によって受光される光量が検査エリア内で不均一となる。具体的には、受光量が検査エリアの一端側では低く、他端側では高くなるような受光量ムラが生じる。このため、他端側の受光量が大きくなりすぎるためセンサが飽和してしまい欠陥を検出することができなくなったり、検査エリア内において一定のＳ／Ｎ比を確保できないために、検出エリア内における欠陥検出精度にバラツキが生じたりするという問題があった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、受光器の受光量を改善し、検査対象フィルムの僅かな厚みムラ，塗工ムラ，分子配向ムラ等の欠陥の検出をすることができるフィルムの欠陥検査装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するにあたり、請求項１記載のフィルムの欠陥検査装置では、検査対象フィルムの一方の面側に配置され検査対象フィルムに光を照射する光源と、検査対象フィルムを透過した光を集光する撮影レンズ及び複数の受光素子がライン状に配列され撮影レンズによって集光された光を受光して受光量に応じた受光信号を出力するラインセンサを有し撮影レンズの光軸と検査対象フィルムの面に垂直な基準線との間に交差角度θ１が与えられるとともに基準線を回転中心にした検査対象フィルムの遅相軸から回転角度θ２の位置に配された受光器と、光源と検査対象フィルムとの間に配された第１の偏光板と、受光器と検査対象フィルムとの間に配されて透過軸が第１の偏光板の透過軸に対して傾けられた第２の偏光板と、光源と受光器との間のいずれかの位置に配されラインセンサの各受光素子に受光される検査対象フィルムを透過した光の受光量を均一にするように補正する受光量補正手段とを備えるものである。
【０００７】
請求項２記載のフィルムの欠陥検査装置では、受光量補正手段を、撮影レンズと検査対象フィルムとの間に配された補正光学系とし、撮影レンズとともにテレセントリック光学系を構成するようにしたものである。
【０００８】
請求項３記載のフィルムの欠陥検査装置では、撮影レンズを、テレセントリック光学系で構成し、撮影レンズを受光量補正手段で兼ねるようにしたものである。
【０００９】
請求項４記載のフィルムの欠陥検査装置では、受光量補正手段を、光源と第１の偏光板との間に検査対象フィルムに対して傾けて配され、光源からの光を散乱させて検査対象フィルムに照射する散乱板としたものである。
【００１０】
請求項５記載のフィルムの欠陥検査装置では、受光量補正手段を、ライトコントロールフィルムとしたものである。
【００１１】
請求項６記載のフィルムの欠陥検査装置では、受光量補正手段を、ラインセンサの受光素子の配列方向に沿って連続的に透過率が変化するフィルタとしたものである。
【００１２】
請求項７記載のフィルムの欠陥検査装置では、ラインセンサの受光素子の配列方向に沿って連続的に透過率が変化するフィルタを、ラインセンサと撮影レンズとの間に配したものである。
【００１３】
請求項８記載のフィルムの欠陥検査装置では、受光量補正手段としてのライトコントロールフィルムあるいはラインセンサの受光素子の配列方向に沿って連続的に透過率が変化するフィルタを、光源と第１の偏光板との間に配したものである。
【００１４】
請求項９記載のフィルムの欠陥検査装置では、交差角度θ１が、「３０°≦θ１≦５０°」の条件を満たし、回転角度θ２が、「−６０≦θ２≦−３０°」または「＋３０≦θ２≦＋６０°」の条件を満たすようにしたものである。
【００１５】
請求項１０記載のフィルムの欠陥検査装置では、第１及び第２の偏光板を、それぞれ検査対象フィルムと略平行に配したものである。
【００１６】
請求項１１記載のフィルムの欠陥検査装置では、検査対象フィルムを連続的に搬送する搬送手段を備え、受光器を、検査対象フィルムが一定長搬送されるごとに受光を行うよういにしたものである。
【００１７】
請求項１２記載のフィルムの欠陥検査方法では、検査対象フィルムの面に垂直な基準線に対して傾けられ、基準線を中心にして検査対象フィルムの遅相軸から回転させた位置でラインセンサによる受光を行うとともに、光源と受光器との間のいずれかの位置に配した受光量補正手段によってラインセンサの各受光素子に受光される検査対象フィルムを透過した光の受光量を均一となるように補正するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、補正光学系やライトコントロールフィルム，散乱板，連続的に濃度が変化するフィルタ等の受光量補正手段を用いて受光器による受光量を、検査対象のフィルムの光学異方性に影響されることなくほぼ均一となるようにしたから、受光器からの信号に基づいて極僅かなフィルム厚みのムラや塗工物の厚みムラを鋭敏に検出することができ、フィルム厚みや塗工物の厚みに非常に高精度な検査を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の第１実施形態の欠陥検査装置を図１に示す。フィルムロール３から送り出された長尺の透明樹脂フィルム３ａは、配向膜を形成する配向膜形成装置４に送られる。配向膜形成装置４は、透明樹脂フィルム３ａの表面に配向膜形成用樹脂を含む塗布液を塗布してから加熱乾燥し、配向膜形成用樹脂層を形成する。さらに配向膜形成装置４は、配向膜形成用樹脂層に対してラビング処理を行い配向膜とする。ラビング処理は、周知のように布などで配向膜形成用樹脂層を所定の一方向に擦ることにより行われる。
【００２０】
配向膜が形成された透明樹脂フィルム３ａは、液晶層形成装置５に送られる。液晶層形成装置５は、透明樹脂フィルム３ａの配向膜上に液晶性化合物を含む塗布液を塗布し、その塗布液の溶剤を蒸発させてから、液晶相形成温度に加熱して液晶層を形成する。この後に、液晶層に紫外線を照射して、液晶層を架橋する。このようにして所定の方向に液晶を配向して液晶層を形成して、光学異方性を有する位相差フィルムを製造する。この位相差フィルムは、例えば視野角を改善するための透過型の光学補償フィルムとして利用される。
【００２１】
欠陥検査装置１０は、上記のように製造された位相差フィルムを検査対象のフィルム（以下、検査対象フィルムという）７として、厚みムラ，液晶性化合物を含む塗布液の塗工ムラ，分子配向ムラ等の各種欠陥を検査・検出する。例えば厚みムラ，塗工ムラについては厚み差が１ｎｍ〜１μｍ，幅０．１ｍｍ〜５０ｍｍ程度の欠陥を検出できるようにしてある。
【００２２】
なお、本発明の欠陥検査装置の検査対象となるフィルム及びその製造方法は、上記のものに限られるものではなく、光学異方性（複屈折性）を有する各種フイルムに利用することができる。
【００２３】
搬送機構１１は、検査対象フィルム７を一方向（Ｓ方向）に所定の速度で搬送する。検査対象フィルム７の搬送路には、検査ステージを設けてあり、この検査ステージには所定の間隔で２本のガイドローラ１２，１３を配してある。これらガイドローラ１２，１３の間に検査対象フィルム７を掛けて平面状に保持する。ガイドローラ１２，１３は、回動自在であり、検査対象フィルム７の搬送に従動して回転する。なお、検査ステージでは、液晶層を下にした姿勢で検査対象フィルム７が搬送されるが、この向きに限るものではない。
【００２４】
また、検査ステージには、光源部１５，複数の受光器１６を配してある。光源部１５は、搬送路の下側、すなわち検査対象フィルム７の下面側（液層層側）に配してあり、搬送中の検査対象フィルム７に向けて光を照射する。光源部１５は、後述するように検査対象フィルム７の幅方向（Ｍ方向）に対して傾いた検査エリア１７を照明するものであれば種々の構成を採用することができる。この例では、１００〜２００Ｗ程度の管状の複数のランプ１５ａ（図３参照）を検査対象フィルム７の幅方向に対して傾けた姿勢で検査対象フィルム７の幅方向に並べてある。
【００２５】
複数の受光器１６は、搬送路の上側すなわち検査対象フィルム７の上面側に、検査対象フィルム７の幅方向に沿って一列に並べて配してある。各受光器１６は、撮影レンズ１６ａと、ライン状に並べた多数の受光素子からなるラインセンサ１６ｂ（図４参照）とからなるリニアアレイカメラで構成されている。ラインセンサ１６ｂとしては、例えばＣＣＤ型、ＭＯＳ型のものを用いることができる。
【００２６】
この受光器１６は、検査対象フィルム７が一定長搬送されるごとに、検査対象フィルム７の検査エリア１７を撮影して電気的な受光信号に変換して出力する。検査エリア１７は、ラインセンサ１６ｂの受光素子がライン状に配列されていることに対応して一方向に長いライン状になっている。なお、光源部１５を液晶層側に配置してあるが、受光器１６を液晶層側に配置し、光源部１５を液晶層側と反対の面側に配置する構成であってもよい。
【００２７】
各受光器１６は、後述するように検査対象フィルム７の遅相軸を基準にして所定の角度で回転させた姿勢としてある。この例では、検査対象フィルム７の遅相軸が搬送方向とほぼ一致する方向となっているため、検査エリア１７は検査対象フィルム７の幅方向に対してそれぞれ傾いている。上述のように複数の受光器１６を幅方向に沿って並べることにより、その幅方向に傾いた検査エリア１７を幅方向に並べ、検査対象フィルム７の幅方向の実際に使用される領域を検査できるようにしてある。
【００２８】
受光器１６と検査対象フィルム７との距離、検査エリア１７の長さは適宜決定することができるが、この例では、受光器１６と検査対象フィルム７との距離を１５００ｍｍ、検査エリアの長さを２５０ｍｍとし、受光器１６から検査対象エリア１７を望む角度を９．５度としてある。詳細を後述する受光量補正手段を用いて検査エリア１７の各点に対する受光量ムラを解消して受光量の均一化を図っているため必ずしも必要ではないが、受光器１６から検査対エリア１７を望む角度を小さくすることは好ましい。
【００２９】
光源部１５と検査対象フィルム７との間に第１偏光板１８を、検査対象フィルム７と受光器１６との間に第２偏光板１９を、それぞれ検査対象フィルム７と平行となるようにして配してある。これにより、光源部１５からの光は第１偏光板１８を介してフィルム７に照射され、受光器１６は、第２偏光板１９を透過する光を受光する。
【００３０】
第１偏光板１８と第２偏光板１９は、それらの各透過軸（偏光方向）が直交するクロスニコル（直交）配置となっている。なお、この第１偏光板１８と第２偏光板１９の各透過軸の相互の角度は、検査対象フィルム７の特性等に応じて、平行とならない範囲で適宜に設定することができる。また、検査対象フィルム７に対する各偏光板１８，１９の透過軸方向は、適宜に設定することができる。さらに、偏光子が一体に形成された検査対象フィルム７の場合には、その検査対象フィルム７の偏光子を第１偏光板１８あるいは第２偏光板１９として利用することができる。
【００３１】
各受光器１６と第２偏光板１８との間には、それぞれ凸レンズ２１を配してある。この凸レンズ２１は、検査エリア１７の各位置に対するラインセンサ１６ｂの受光量ムラを解消して受光量を均一に補正するための受光量補正手段としての補正光学系となっている。この凸レンズ２１と撮影レンズ１６ａとによってテレセントリック光学系を構成する。このテレセントリック光学系は、物体側テレセントリック光学系、あるいは両側テレセントリック光学系としてあり、検査対象フィルム７から射出される光のうち撮影レンズ１６ａの光軸Ｐと平行な光をラインセンサ１６ｂに集光して受光し、検査対象フィルム７の光学異方性に起因した受光量ムラを解消する。
【００３２】
後述するよう交差角度θ１を大きく持たせる場合では、欠陥の検出感度が高くなる反面、検査対象フィルム７の視野角特性に起因した検査エリア１７の各位置に対するラインセンサ１６ｂの受光量ムラが大きくなるため、受光量補正手段が特に有効となる。
【００３３】
なお、補正光学系としての構成は、凸レンズに限るものではなく、種々のレンズ構成のものを用いることができる。また、テレセントリック光学系として構成された撮影レンズを用いることができるのはいうまでもない。
【００３４】
各受光器１６からの受光信号は、信号処理装置２２に送られる。また、ガイドローラ１３には、このガイドローラ１３が一定角度回転するごとに、すなわち検査対象フィルム７が一定長搬送されるごとに１個のエンコードパルス信号を発生するエンコーダ２３を取り付けてある。このエンコーダ２３からのエンコードパルス信号は、欠陥の位置を特定するための情報として信号処理装置２２に送られる。
【００３５】
図２に信号処理装置２２の構成を示す。各受光器１６からの受光信号は画像強調回路２５に入力される。画像強調回路２５は、受光信号に対して、検査対象フィルム７の欠陥の信号を強調する強調処理を行う。強調処理としては、例えば受光信号中の低周波及び高周波ノイズ成分を除去する処理や、輝度変化を強調させる空間フィルタ処理などが上げられる。また、このような処理とともに、撮影レンズ１６ａの周辺光量低下を補正するシェーディング補正等を行ってもよい。
【００３６】
ゲイン補正回路２６は、画像強調回路２５からの受光信号にゲイン補正を行い、受光信号が適切な信号レベルとなるように自動的に調節する。ゲイン補正された受光信号は、判定処理部２７に送られる。この判定処理部２７は、所定のしきい値により受光信号を二値化する二値化回路２７ａを備えており、二値化された受光信号に基づいて欠陥の有無を判定する。この判定で欠陥を検出すると、判定処理部２７は、検査対象フィルム７における欠陥の位置情報を位置メモリ２７ｂに記憶し、またその欠陥を含む１ライン分の受光信号とその前後の数ラインの光電信号を画像メモリ２７ｃに記憶する。欠陥の位置情報は、エンコーダ２３からのエンコードパルス信号と、受光信号の欠陥箇所に対応する信号位置とから算出することができる。モニタ２８には、位置メモリ２７ｂに記憶された位置情報と画像メモリ２７ｃに記憶された数ライン分の光電信号に基づいて作成された画像が表示される。
【００３７】
図３に示すように、受光器１６は、その光軸Ｐと検査対象フィルム７に垂直な基準線（法線）Ｌｎとの間に角度（以下、交差角度という）θ１を持たせ（θ１≠０）、検査対象フィルム７を俯瞰するように配置してある。交差角度θ１を持たせることにより、正常な地合を検出しているときの受光信号レベルに対する欠陥を検出した際の受光信号レベルの比率、すなわち受光信号のＳ／Ｎ比を高くすることができる。このように交差角度θ１を大きくするとＳ／Ｎ比を高くすることができるが、これを大きくしすぎると逆にＳ／Ｎ比が低下するため、「３０°≦θ１≦５０°」を満たすように設定することが好ましい。
【００３８】
また、図４に上方から見た状態を示すように、受光器１６は、基準線Ｌｎを回転中心として回転する方向で、その光軸Ｐと検査対象フィルム７の遅相軸Ｌｍとの間に角度（以下、回転角度という）θ２を持たせてある（θ２≠０）。回転角度θ２を持たせることにより、受光信号のＳ／Ｎ比をより高くしている。回転角度θ２は、それを大きくしすぎると逆にＳ／Ｎ比が低下するため、遅相軸Ｌｍに対して４５°回転した方向を中心とした３０°程度の角度範囲内とするのが好ましい。すなわち、例えば一方の面側から見て、遅相軸Ｌｍを基準（０°）とし、時計方向を正，反時計方向を負とすれば、回転角度θ２は、「−６０≦θ２≦−３０°」または「＋３０≦θ２≦＋６０°」の条件を満たすようにすることが好ましい。なお、図４では、各偏光板１８，１９を省略して描いてある。
【００３９】
このように交差角度θ１，回転角度θ２で受光器１６を配置して、検査を行うことにより、深さが１ｎｍ程度の極僅かな厚みムラまでを検出可能としている。なお、遅相軸Ｌｍの方向と回転角度θ２によっては、検査エリア１７が検査対象フィルム７の幅方向に傾かず、その長手方向が幅方向と一致することもある。
【００４０】
上記構成の作用について説明する。配向膜形成装置４，液晶層形成装置５によって製造された位相差フィルムが検査対象フィルム７として欠陥検査装置１０に送り込まれ、検査ステージを通って、さらに下流へと搬送される。検査ステージの搬送中には、光源部１５からの光が第１偏光板１８を介して検査対象フィルム７に照射され、検査対象フィルム７が一定長送られるごとに各受光器１６によって１ライン分の検査エリア１７の撮影がそれぞれ行われる。
【００４１】
光源部１５から照射された光は、第１偏光板１８を透過することにより、直線偏光の成分だけとされて検査対象フィルム７に入射する。検査対象フィルム７に入射した直線偏向光は、検査対象フィルム７の光学異方性によって楕円偏光となって射出され、第２偏光板１９に入射する。そして、楕円偏光された光の第２偏光板１９への入射により、その光成分のうちの第２偏光板１９の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過して凸レンズ２１に入射する。
【００４２】
検査エリア１７の各位置には、光源部１５から第１偏光板１８を介して様々な方向から光が入射し、それに応じて反対側の面から様々な方向に光が射出され、その射出方向に応じて検査対象フィルム７の光学異方性が影響する程度が異なり、その光が第２偏光板１９に入射する。このため、進行方向が異なると第２偏光板を透過する直線偏光成分の大きさが変化してしまい、受光量ムラの原因となる。しかしながら、凸レンズ２１は、撮影レンズ１６ａとともにテレセントリック光学系を構成しているため、検査対象フィルム７，第２偏光板１９を透過した光のうち、撮影レンズ１６ａの光軸Ｐと平行な方向に射出される光成分だけを撮影レンズ１６ａを介してラインセンサ１６ｂに受光させる。このため、ラインセンサ１６ｂによる受光には、検査対象フィルム７の光学異方性に起因した受光量ムラが発生しない
【００４３】
上記のように各受光器１６での受光が繰り返し行われ、受光量に基づく受光信号が信号処理装置２２に送られ、その受光信号の変化等に基づいて検査対象フィルム７の欠陥が判定される。例えば検査対象フィルム７の正常な部分を受光している場合には、その正常な部分を透過する光の楕円偏光成分がほぼ一定であり、第２偏光板１９を透過して受光器１６に受光される光量も一定となる。これに対して、欠陥部分を光が透過すると、その透過した楕円偏光成分が正常な部分のものとは異なり、受光器１６による受光量が異なったものとなり、その変化により欠陥部分が検出される。
【００４４】
このように欠陥検出が行われるが、前述のように検査対象フィルム７の光学異方性に起因した受光量ムラがないため、ラインセンサ１６ｂのダイナミックレンジを有効に使って、検査エリア１７内において同じ精度で厚みムラ，塗工ムラ，分子配向ムラ等の欠陥を精度良く検出することが可能であり、極僅かな厚み差の厚みムラ，塗工ムラをも検出することができる。
【００４５】
図５は、受光量補正手段として連続的に透過率を変化させたフィルタを用いた例を示している。なお、以下に説明する他は、最初の実施形態と同様であり、実質的に同じ構成部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
光源部１５と第１偏光板１８との間に、フィルタユニット３１を配してある。このフィルタユニット３１は、図６に示すように各検査エリア１７に対応する位置にフィルタ３２を設けてあり、光源部１５からの光は、このフィルタ３２と第１偏光板１８を通して検査対象フィルム７に照射される。
【００４７】
各フィルタ３２は、矢線で示す検査エリア１７の長手方向について、一端側から他端側に向けて連続的に光の透過率が減少、すなわち濃度が増大するものとなっており、検査対象フィルム７の光学異方性に起因して受光量が大きくなる側の濃度が高く、受光量が小さい側の濃度が低くなる向きで配してある。また、フィルタ３２の濃度の変化率は、受光器１６による１ライン分の受光量ムラが解消されてほぼ均一となるように、検査すべき検査対象フィルム７の特性に基づいて決定される。なお、このようなフィルタ３２としては、例えば商品名「可変濃度フィルター（エドモンド・オプティクス・ジャパン株式会社製）」を利用することができる。
【００４８】
この実施形態によれば、検査対象フィルム７の光学異方性によって受光量が大きくなる検査対象フィルム７の部分ほど、フィルタ３２によって光の照射量が減らされるため、結果として検査エリア１７内をほぼ均一な受光量で受光することができる。
【００４９】
なお、この例のようにフィルタユニット３１を光源部１５と第１偏光板１８との間に配置することが好ましい形態であるが、ラインセンサ１６ｂと光源部１５との間のいずれの位置に配することもできる。例えば、フィルタユニット３１を第１偏光板１８と検査対象フィルム７の間、第２偏光板１９と検査対象フィルム７との間、第２偏光板１９と撮影レンズ１６ａとの間に配してよい。また、図７に示すように、ラインセンサ１６ｂの前面に連続的に光の透過率が変化するフィルタ３３を設けることも好ましい。フィルタ３２，３３としては、いわゆるＮＤフィルタのように照明光の各波長について光量をほぼ均一に減光させるタイプの他、不要な波長域をカットする特性であってもよい。
【００５０】
受光量補正手段として、図８に示すような透過光の方向を制御するライトコントロールフィルム３５を用いることも有効である。ライトコントロールフィルム３５は、微小な間隔で相互に平行に配置した多数の不透明なルーバ３６を一対の透明なフィルム３７で挟み込んだ構造をしており、一方の面に入射して他方の面から射出される光の照射方向をルーバ３６と平行な方向、すなわちライトコントロールフィルム３５の面の法線方向に規制するものである。このようなライトコントロールフィルム３５としては、例えば住友スリーエム株式会社製のものを用いることができる。
【００５１】
ライトコントロールフィルム３５は、例えばフィルタユニット３１と同様に光源部１８と第１偏光板１８との間に配置される。また、ライトコントロールフィルム３５から射出される光の方向が検査対象フィルム７の法線方向となるように、ライトコントロールフィルム３５は検査対象フィルム７と平行に配置される。これによれば、ほぼ一方向の光だけが検査対象フィルム７に入射して透過するので、光学異方性に起因した受光量の変化が生じなくなり、検査エリア１７内について均一な受光量を得ることができる。なお、ライトコントロールフィルム３５についても、フィルタユニット３１と同様に受光器１６と光源部１５との間のいずれの位置に配してもよいが、この例のように光源部１８と第１偏光板１８との間に配置するのが好ましい。
【００５２】
図９に示すように、受光量補正手段として、光源部１５と第１偏光板１８との間に傾けた姿勢で配置した散乱板３８を用いることもできる。散乱板３８は、一方の面から入射する光を散乱させて射出する。この散乱板３８は、検査対象フィルム７の光学異方性に起因して、受光量が小さくなる側ほど検査対象フィルム７に近づくように傾けた姿勢で配される。これにより、光学異方性に起因して受光量が小さくなる側ほど大きな光量で検査エリア１７を照明し、受光器１６による検査エリア１７の受光量をほぼ均一とする。なお、光源部１５とともに散乱板３８を傾けた姿勢で配置することもできる。
【００５３】
この図９の例のように散乱板３８を用いた場合における受光器１６からの受光信号の波形の一例を図１０に示す。また、散乱板３８等の受光量補正手段を用いずに受光した場合の受光信号の波形を図１１に示す。いずれの場合も、撮影距離、すなわち受光器１６と検査対象フィルム７の距離は１５００ｍｍであり、検査エリア１７は２５０ｍｍであって、受光器１６が検査エリア１７を望む角度は９．５°としたものである。また、交差角度θ１は、「４０°」、回転角θ２は、「−４５°」としている。散乱板としては、三菱レイヨン株式会社製アクリライト（商品名）Ｎｏ．４２２を用い、これを１５°の角度で傾けた。
【００５４】
散乱板３８を用いない場合には受光信号の波形に傾きがあり、また検査エリア１７の一方の端部近傍でラインセンサ１６ｂの受光量が過剰となって信号変化が検出できなくなったのに対し、散乱板３８を用いた場合には、ほぼフラットな受光信号の波形が得られ、光学異方性に起因した受光量ムラが解消されていることがわかる。また、散乱板３８を用いない場合には、検査エリア１７のＳ／Ｎ比は、一端が「１．５」、中央が「２．５」、他端が「３．５」であり、Ｓ／Ｎ比に「２．０」の差が生じたのに対し、拡散板を用いた場合には、検査エリアのいずれの点においてもＳ／Ｎ比が「３．０」となり、欠陥検出に良好な結果を得られるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明を実施した欠陥検査装置を示す概略図である。
【図２】受光信号に基づいて欠陥を判定する信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】受光器の交差角度θ１を説明する説明図である。
【図４】受光器の回転角度θ２を説明する説明図である。
【図５】フィルタユニットを配した欠陥検査装置を示す概略図である。
【図６】フィルタユニットのフィルタと検査エリアの関係を示す説明図である。
【図７】フィルタをラインセンサと撮影レンズとの間に配した例を示す説明図である。
【図８】ライトコントフィルムの構成を示す部分断面図である。
【図９】散乱板を配した欠陥検査装置の構成を示す説明図である。
【図１０】散乱板を用いたときに得られる受光信号の波形の一例を示すグラフである。
【図１１】散乱板を用いないときに得られる受光信号の波形の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
７ 検査対象フィルム
１０ 欠陥検査装置
１５ 光源部
１６ 受光器
１６ａ 撮影レンズ
１６ｂ ラインセンサ
１８，１９ 偏光板
２１ 凸レンズ
３２ フィルタ
３５ ライトコントロールフィルム
３８ 散乱板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象のフィルムに光を照射し、その透過光に基づいてフィルムの欠陥を検出するフィルムの欠陥検査装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学異方性のある液晶層を透明なフィルム上に形成することにより、液晶表示装置の視野角を改善することができる光学補償フィルム（位相差フィルム）が知られている。例えば、この光学補償フィルムは、透明フィルムに配向膜を形成し、その上に液晶を塗布し乾燥して液晶層を形成する各種工程を経て製造される。その製造工程は、厳格な管理下に置かれるが、各種要因によって異物の混入、付着による分子配向ムラ、支持体となる透明フィルムの厚みムラ、液晶層での塗工ムラ等の欠陥の発生を完全になくすことは困難である。このため、製造ライン上で検査を行ういわゆるインライン検査を実施し、上記のような欠陥が発生した光学補償フィルム上の位置を把握している。
【０００３】
上記のような光学補償フィルム等の欠陥を検査する手法が特許文献１によって知られている。この特許文献１では、検査対象となる光学補償フィルムをクロスニコル配置とした一対の偏光板の間に通し、一方の偏光板を介して光学補償フィルムに光源からの光を入射させ、光補償フィルムを透過して他方の偏光板から射出される光を受光器で受光する。また、受光器を、その光軸とフィルム面に垂直な基準線とが３０°〜５０°の範囲で交差し、基準線を回転中心にしてフィルムの搬送方向から−６０°〜＋６０°の範囲で回転させた位置に配することで、極僅かなフィルム厚みのムラや塗工物の厚みムラを鋭敏に検出するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−２５０７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の欠陥検査に用いる受光器としては、検査対象フィルム上の検査エリアをライン状とすることに対応して、ラインセンサと撮影レンズを組み合わせたものが用いられるが、検査対象フィルムの視野角特性、すなわち検査対象フィルムの有する光学異方性に起因して、受光器によって受光される光量が検査エリア内で不均一となる。具体的には、受光量が検査エリアの一端側では低く、他端側では高くなるような受光量ムラが生じる。このため、他端側の受光量が大きくなりすぎるためセンサが飽和してしまい欠陥を検出することができなくなったり、検査エリア内において一定のＳ／Ｎ比を確保できないために、検出エリア内における欠陥検出精度にバラツキが生じたりするという問題があった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、受光器の受光量を改善し、検査対象フィルムの僅かな厚みムラ，塗工ムラ，分子配向ムラ等の欠陥の検出をすることができるフィルムの欠陥検査装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するにあたり、請求項１記載のフィルムの欠陥検査装置では、検査対象フィルムの一方の面側に配置され検査対象フィルムに光を照射する光源と、検査対象フィルムを透過した光を集光する撮影レンズ及び複数の受光素子がライン状に配列され撮影レンズによって集光された光を受光して受光量に応じた受光信号を出力するラインセンサを有し撮影レンズの光軸と検査対象フィルムの面に垂直な基準線との間に交差角度θ１が与えられるとともに基準線を回転中心にした検査対象フィルムの遅相軸から回転角度θ２の位置に配された受光器と、光源と検査対象フィルムとの間に配された第１の偏光板と、受光器と検査対象フィルムとの間に配されて透過軸が第１の偏光板の透過軸に対して傾けられた第２の偏光板と、光源と受光器との間のいずれかの位置に配されラインセンサの各受光素子に受光される検査対象フィルムを透過した光の受光量を均一にするように補正する受光量補正手段とを備えるものである。
【０００７】
請求項２記載のフィルムの欠陥検査装置では、受光量補正手段を、撮影レンズと検査対象フィルムとの間に配された補正光学系とし、撮影レンズとともにテレセントリック光学系を構成するようにしたものである。
【０００８】
請求項３記載のフィルムの欠陥検査装置では、撮影レンズを、テレセントリック光学系で構成し、撮影レンズを受光量補正手段で兼ねるようにしたものである。
【０００９】
請求項４記載のフィルムの欠陥検査装置では、受光量補正手段を、光源と第１の偏光板との間に検査対象フィルムに対して傾けて配され、光源からの光を散乱させて検査対象フィルムに照射する散乱板としたものである。
【００１０】
請求項５記載のフィルムの欠陥検査装置では、受光量補正手段を、ライトコントロールフィルムとしたものである。
【００１１】
請求項６記載のフィルムの欠陥検査装置では、受光量補正手段を、ラインセンサの受光素子の配列方向に沿って連続的に透過率が変化するフィルタとしたものである。
【００１２】
請求項７記載のフィルムの欠陥検査装置では、ラインセンサの受光素子の配列方向に沿って連続的に透過率が変化するフィルタを、ラインセンサと撮影レンズとの間に配したものである。
【００１３】
請求項８記載のフィルムの欠陥検査装置では、受光量補正手段としてのライトコントロールフィルムあるいはラインセンサの受光素子の配列方向に沿って連続的に透過率が変化するフィルタを、光源と第１の偏光板との間に配したものである。
【００１４】
請求項９記載のフィルムの欠陥検査装置では、交差角度θ１が、「３０°≦θ１≦５０°」の条件を満たし、回転角度θ２が、「−６０≦θ２≦−３０°」または「＋３０≦θ２≦＋６０°」の条件を満たすようにしたものである。
【００１５】
請求項１０記載のフィルムの欠陥検査装置では、第１及び第２の偏光板を、それぞれ検査対象フィルムと略平行に配したものである。
【００１６】
請求項１１記載のフィルムの欠陥検査装置では、検査対象フィルムを連続的に搬送する搬送手段を備え、受光器を、検査対象フィルムが一定長搬送されるごとに受光を行うよういにしたものである。
【００１７】
請求項１２記載のフィルムの欠陥検査方法では、検査対象フィルムの面に垂直な基準線に対して傾けられ、基準線を中心にして検査対象フィルムの遅相軸から回転させた位置でラインセンサによる受光を行うとともに、光源と受光器との間のいずれかの位置に配した受光量補正手段によってラインセンサの各受光素子に受光される検査対象フィルムを透過した光の受光量を均一となるように補正するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、補正光学系やライトコントロールフィルム，散乱板，連続的に濃度が変化するフィルタ等の受光量補正手段を用いて受光器による受光量を、検査対象のフィルムの光学異方性に影響されることなくほぼ均一となるようにしたから、受光器からの信号に基づいて極僅かなフィルム厚みのムラや塗工物の厚みムラを鋭敏に検出することができ、フィルム厚みや塗工物の厚みに非常に高精度な検査を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の第１実施形態の欠陥検査装置を図１に示す。フィルムロール３から送り出された長尺の透明樹脂フィルム３ａは、配向膜を形成する配向膜形成装置４に送られる。配向膜形成装置４は、透明樹脂フィルム３ａの表面に配向膜形成用樹脂を含む塗布液を塗布してから加熱乾燥し、配向膜形成用樹脂層を形成する。さらに配向膜形成装置４は、配向膜形成用樹脂層に対してラビング処理を行い配向膜とする。ラビング処理は、周知のように布などで配向膜形成用樹脂層を所定の一方向に擦ることにより行われる。
【００２０】
配向膜が形成された透明樹脂フィルム３ａは、液晶層形成装置５に送られる。液晶層形成装置５は、透明樹脂フィルム３ａの配向膜上に液晶性化合物を含む塗布液を塗布し、その塗布液の溶剤を蒸発させてから、液晶相形成温度に加熱して液晶層を形成する。この後に、液晶層に紫外線を照射して、液晶層を架橋する。このようにして所定の方向に液晶を配向して液晶層を形成して、光学異方性を有する位相差フィルムを製造する。この位相差フィルムは、例えば視野角を改善するための透過型の光学補償フィルムとして利用される。
【００２１】
欠陥検査装置１０は、上記のように製造された位相差フィルムを検査対象のフィルム（以下、検査対象フィルムという）７として、厚みムラ，液晶性化合物を含む塗布液の塗工ムラ，分子配向ムラ等の各種欠陥を検査・検出する。例えば厚みムラ，塗工ムラについては厚み差が１ｎｍ〜１μｍ，幅０．１ｍｍ〜５０ｍｍ程度の欠陥を検出できるようにしてある。
【００２２】
なお、本発明の欠陥検査装置の検査対象となるフィルム及びその製造方法は、上記のものに限られるものではなく、光学異方性（複屈折性）を有する各種フイルムに利用することができる。
【００２３】
搬送機構１１は、検査対象フィルム７を一方向（Ｓ方向）に所定の速度で搬送する。検査対象フィルム７の搬送路には、検査ステージを設けてあり、この検査ステージには所定の間隔で２本のガイドローラ１２，１３を配してある。これらガイドローラ１２，１３の間に検査対象フィルム７を掛けて平面状に保持する。ガイドローラ１２，１３は、回動自在であり、検査対象フィルム７の搬送に従動して回転する。なお、検査ステージでは、液晶層を下にした姿勢で検査対象フィルム７が搬送されるが、この向きに限るものではない。
【００２４】
また、検査ステージには、光源部１５，複数の受光器１６を配してある。光源部１５は、搬送路の下側、すなわち検査対象フィルム７の下面側（液層層側）に配してあり、搬送中の検査対象フィルム７に向けて光を照射する。光源部１５は、後述するように検査対象フィルム７の幅方向（Ｍ方向）に対して傾いた検査エリア１７を照明するものであれば種々の構成を採用することができる。この例では、１００〜２００Ｗ程度の管状の複数のランプ１５ａ（図３参照）を検査対象フィルム７の幅方向に対して傾けた姿勢で検査対象フィルム７の幅方向に並べてある。
【００２５】
複数の受光器１６は、搬送路の上側すなわち検査対象フィルム７の上面側に、検査対象フィルム７の幅方向に沿って一列に並べて配してある。各受光器１６は、撮影レンズ１６ａと、ライン状に並べた多数の受光素子からなるラインセンサ１６ｂ（図４参照）とからなるリニアアレイカメラで構成されている。ラインセンサ１６ｂとしては、例えばＣＣＤ型、ＭＯＳ型のものを用いることができる。
【００２６】
この受光器１６は、検査対象フィルム７が一定長搬送されるごとに、検査対象フィルム７の検査エリア１７を撮影して電気的な受光信号に変換して出力する。検査エリア１７は、ラインセンサ１６ｂの受光素子がライン状に配列されていることに対応して一方向に長いライン状になっている。なお、光源部１５を液晶層側に配置してあるが、受光器１６を液晶層側に配置し、光源部１５を液晶層側と反対の面側に配置する構成であってもよい。
【００２７】
各受光器１６は、後述するように検査対象フィルム７の遅相軸を基準にして所定の角度で回転させた姿勢としてある。この例では、検査対象フィルム７の遅相軸が搬送方向とほぼ一致する方向となっているため、検査エリア１７は検査対象フィルム７の幅方向に対してそれぞれ傾いている。上述のように複数の受光器１６を幅方向に沿って並べることにより、その幅方向に傾いた検査エリア１７を幅方向に並べ、検査対象フィルム７の幅方向の実際に使用される領域を検査できるようにしてある。
【００２８】
受光器１６と検査対象フィルム７との距離、検査エリア１７の長さは適宜決定することができるが、この例では、受光器１６と検査対象フィルム７との距離を１５００ｍｍ、検査エリアの長さを２５０ｍｍとし、受光器１６から検査対象エリア１７を望む角度を９．５度としてある。詳細を後述する受光量補正手段を用いて検査エリア１７の各点に対する受光量ムラを解消して受光量の均一化を図っているため必ずしも必要ではないが、受光器１６から検査対エリア１７を望む角度を小さくすることは好ましい。
【００２９】
光源部１５と検査対象フィルム７との間に第１偏光板１８を、検査対象フィルム７と受光器１６との間に第２偏光板１９を、それぞれ検査対象フィルム７と平行となるようにして配してある。これにより、光源部１５からの光は第１偏光板１８を介してフィルム７に照射され、受光器１６は、第２偏光板１９を透過する光を受光する。
【００３０】
第１偏光板１８と第２偏光板１９は、それらの各透過軸（偏光方向）が直交するクロスニコル（直交）配置となっている。なお、この第１偏光板１８と第２偏光板１９の各透過軸の相互の角度は、検査対象フィルム７の特性等に応じて、平行とならない範囲で適宜に設定することができる。また、検査対象フィルム７に対する各偏光板１８，１９の透過軸方向は、適宜に設定することができる。さらに、偏光子が一体に形成された検査対象フィルム７の場合には、その検査対象フィルム７の偏光子を第１偏光板１８あるいは第２偏光板１９として利用することができる。
【００３１】
各受光器１６と第２偏光板１８との間には、それぞれ凸レンズ２１を配してある。この凸レンズ２１は、検査エリア１７の各位置に対するラインセンサ１６ｂの受光量ムラを解消して受光量を均一に補正するための受光量補正手段としての補正光学系となっている。この凸レンズ２１と撮影レンズ１６ａとによってテレセントリック光学系を構成する。このテレセントリック光学系は、物体側テレセントリック光学系、あるいは両側テレセントリック光学系としてあり、検査対象フィルム７から射出される光のうち撮影レンズ１６ａの光軸Ｐと平行な光をラインセンサ１６ｂに集光して受光し、検査対象フィルム７の光学異方性に起因した受光量ムラを解消する。
【００３２】
後述するよう交差角度θ１を大きく持たせる場合では、欠陥の検出感度が高くなる反面、検査対象フィルム７の視野角特性に起因した検査エリア１７の各位置に対するラインセンサ１６ｂの受光量ムラが大きくなるため、受光量補正手段が特に有効となる。
【００３３】
なお、補正光学系としての構成は、凸レンズに限るものではなく、種々のレンズ構成のものを用いることができる。また、テレセントリック光学系として構成された撮影レンズを用いることができるのはいうまでもない。
【００３４】
各受光器１６からの受光信号は、信号処理装置２２に送られる。また、ガイドローラ１３には、このガイドローラ１３が一定角度回転するごとに、すなわち検査対象フィルム７が一定長搬送されるごとに１個のエンコードパルス信号を発生するエンコーダ２３を取り付けてある。このエンコーダ２３からのエンコードパルス信号は、欠陥の位置を特定するための情報として信号処理装置２２に送られる。
【００３５】
図２に信号処理装置２２の構成を示す。各受光器１６からの受光信号は画像強調回路２５に入力される。画像強調回路２５は、受光信号に対して、検査対象フィルム７の欠陥の信号を強調する強調処理を行う。強調処理としては、例えば受光信号中の低周波及び高周波ノイズ成分を除去する処理や、輝度変化を強調させる空間フィルタ処理などが上げられる。また、このような処理とともに、撮影レンズ１６ａの周辺光量低下を補正するシェーディング補正等を行ってもよい。
【００３６】
ゲイン補正回路２６は、画像強調回路２５からの受光信号にゲイン補正を行い、受光信号が適切な信号レベルとなるように自動的に調節する。ゲイン補正された受光信号は、判定処理部２７に送られる。この判定処理部２７は、所定のしきい値により受光信号を二値化する二値化回路２７ａを備えており、二値化された受光信号に基づいて欠陥の有無を判定する。この判定で欠陥を検出すると、判定処理部２７は、検査対象フィルム７における欠陥の位置情報を位置メモリ２７ｂに記憶し、またその欠陥を含む１ライン分の受光信号とその前後の数ラインの光電信号を画像メモリ２７ｃに記憶する。欠陥の位置情報は、エンコーダ２３からのエンコードパルス信号と、受光信号の欠陥箇所に対応する信号位置とから算出することができる。モニタ２８には、位置メモリ２７ｂに記憶された位置情報と画像メモリ２７ｃに記憶された数ライン分の光電信号に基づいて作成された画像が表示される。
【００３７】
図３に示すように、受光器１６は、その光軸Ｐと検査対象フィルム７に垂直な基準線（法線）Ｌｎとの間に角度（以下、交差角度という）θ１を持たせ（θ１≠０）、検査対象フィルム７を俯瞰するように配置してある。交差角度θ１を持たせることにより、正常な地合を検出しているときの受光信号レベルに対する欠陥を検出した際の受光信号レベルの比率、すなわち受光信号のＳ／Ｎ比を高くすることができる。このように交差角度θ１を大きくするとＳ／Ｎ比を高くすることができるが、これを大きくしすぎると逆にＳ／Ｎ比が低下するため、「３０°≦θ１≦５０°」を満たすように設定することが好ましい。
【００３８】
また、図４に上方から見た状態を示すように、受光器１６は、基準線Ｌｎを回転中心として回転する方向で、その光軸Ｐと検査対象フィルム７の遅相軸Ｌｍとの間に角度（以下、回転角度という）θ２を持たせてある（θ２≠０）。回転角度θ２を持たせることにより、受光信号のＳ／Ｎ比をより高くしている。回転角度θ２は、それを大きくしすぎると逆にＳ／Ｎ比が低下するため、遅相軸Ｌｍに対して４５°回転した方向を中心とした３０°程度の角度範囲内とするのが好ましい。すなわち、例えば一方の面側から見て、遅相軸Ｌｍを基準（０°）とし、時計方向を正，反時計方向を負とすれば、回転角度θ２は、「−６０≦θ２≦−３０°」または「＋３０≦θ２≦＋６０°」の条件を満たすようにすることが好ましい。なお、図４では、各偏光板１８，１９を省略して描いてある。
【００３９】
このように交差角度θ１，回転角度θ２で受光器１６を配置して、検査を行うことにより、深さが１ｎｍ程度の極僅かな厚みムラまでを検出可能としている。なお、遅相軸Ｌｍの方向と回転角度θ２によっては、検査エリア１７が検査対象フィルム７の幅方向に傾かず、その長手方向が幅方向と一致することもある。
【００４０】
上記構成の作用について説明する。配向膜形成装置４，液晶層形成装置５によって製造された位相差フィルムが検査対象フィルム７として欠陥検査装置１０に送り込まれ、検査ステージを通って、さらに下流へと搬送される。検査ステージの搬送中には、光源部１５からの光が第１偏光板１８を介して検査対象フィルム７に照射され、検査対象フィルム７が一定長送られるごとに各受光器１６によって１ライン分の検査エリア１７の撮影がそれぞれ行われる。
【００４１】
光源部１５から照射された光は、第１偏光板１８を透過することにより、直線偏光の成分だけとされて検査対象フィルム７に入射する。検査対象フィルム７に入射した直線偏向光は、検査対象フィルム７の光学異方性によって楕円偏光となって射出され、第２偏光板１９に入射する。そして、楕円偏光された光の第２偏光板１９への入射により、その光成分のうちの第２偏光板１９の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過して凸レンズ２１に入射する。
【００４２】
検査エリア１７の各位置には、光源部１５から第１偏光板１８を介して様々な方向から光が入射し、それに応じて反対側の面から様々な方向に光が射出され、その射出方向に応じて検査対象フィルム７の光学異方性が影響する程度が異なり、その光が第２偏光板１９に入射する。このため、進行方向が異なると第２偏光板を透過する直線偏光成分の大きさが変化してしまい、受光量ムラの原因となる。しかしながら、凸レンズ２１は、撮影レンズ１６ａとともにテレセントリック光学系を構成しているため、検査対象フィルム７，第２偏光板１９を透過した光のうち、撮影レンズ１６ａの光軸Ｐと平行な方向に射出される光成分だけを撮影レンズ１６ａを介してラインセンサ１６ｂに受光させる。このため、ラインセンサ１６ｂによる受光には、検査対象フィルム７の光学異方性に起因した受光量ムラが発生しない
【００４３】
上記のように各受光器１６での受光が繰り返し行われ、受光量に基づく受光信号が信号処理装置２２に送られ、その受光信号の変化等に基づいて検査対象フィルム７の欠陥が判定される。例えば検査対象フィルム７の正常な部分を受光している場合には、その正常な部分を透過する光の楕円偏光成分がほぼ一定であり、第２偏光板１９を透過して受光器１６に受光される光量も一定となる。これに対して、欠陥部分を光が透過すると、その透過した楕円偏光成分が正常な部分のものとは異なり、受光器１６による受光量が異なったものとなり、その変化により欠陥部分が検出される。
【００４４】
このように欠陥検出が行われるが、前述のように検査対象フィルム７の光学異方性に起因した受光量ムラがないため、ラインセンサ１６ｂのダイナミックレンジを有効に使って、検査エリア１７内において同じ精度で厚みムラ，塗工ムラ，分子配向ムラ等の欠陥を精度良く検出することが可能であり、極僅かな厚み差の厚みムラ，塗工ムラをも検出することができる。
【００４５】
図５は、受光量補正手段として連続的に透過率を変化させたフィルタを用いた例を示している。なお、以下に説明する他は、最初の実施形態と同様であり、実質的に同じ構成部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
光源部１５と第１偏光板１８との間に、フィルタユニット３１を配してある。このフィルタユニット３１は、図６に示すように各検査エリア１７に対応する位置にフィルタ３２を設けてあり、光源部１５からの光は、このフィルタ３２と第１偏光板１８を通して検査対象フィルム７に照射される。
【００４７】
各フィルタ３２は、矢線で示す検査エリア１７の長手方向について、一端側から他端側に向けて連続的に光の透過率が減少、すなわち濃度が増大するものとなっており、検査対象フィルム７の光学異方性に起因して受光量が大きくなる側の濃度が高く、受光量が小さい側の濃度が低くなる向きで配してある。また、フィルタ３２の濃度の変化率は、受光器１６による１ライン分の受光量ムラが解消されてほぼ均一となるように、検査すべき検査対象フィルム７の特性に基づいて決定される。なお、このようなフィルタ３２としては、例えば商品名「可変濃度フィルター（エドモンド・オプティクス・ジャパン株式会社製）」を利用することができる。
【００４８】
この実施形態によれば、検査対象フィルム７の光学異方性によって受光量が大きくなる検査対象フィルム７の部分ほど、フィルタ３２によって光の照射量が減らされるため、結果として検査エリア１７内をほぼ均一な受光量で受光することができる。
【００４９】
なお、この例のようにフィルタユニット３１を光源部１５と第１偏光板１８との間に配置することが好ましい形態であるが、ラインセンサ１６ｂと光源部１５との間のいずれの位置に配することもできる。例えば、フィルタユニット３１を第１偏光板１８と検査対象フィルム７の間、第２偏光板１９と検査対象フィルム７との間、第２偏光板１９と撮影レンズ１６ａとの間に配してよい。また、図７に示すように、ラインセンサ１６ｂの前面に連続的に光の透過率が変化するフィルタ３３を設けることも好ましい。フィルタ３２，３３としては、いわゆるＮＤフィルタのように照明光の各波長について光量をほぼ均一に減光させるタイプの他、不要な波長域をカットする特性であってもよい。
【００５０】
受光量補正手段として、図８に示すような透過光の方向を制御するライトコントロールフィルム３５を用いることも有効である。ライトコントロールフィルム３５は、微小な間隔で相互に平行に配置した多数の不透明なルーバ３６を一対の透明なフィルム３７で挟み込んだ構造をしており、一方の面に入射して他方の面から射出される光の照射方向をルーバ３６と平行な方向、すなわちライトコントロールフィルム３５の面の法線方向に規制するものである。このようなライトコントロールフィルム３５としては、例えば住友スリーエム株式会社製のものを用いることができる。
【００５１】
ライトコントロールフィルム３５は、例えばフィルタユニット３１と同様に光源部１８と第１偏光板１８との間に配置される。また、ライトコントロールフィルム３５から射出される光の方向が検査対象フィルム７の法線方向となるように、ライトコントロールフィルム３５は検査対象フィルム７と平行に配置される。これによれば、ほぼ一方向の光だけが検査対象フィルム７に入射して透過するので、光学異方性に起因した受光量の変化が生じなくなり、検査エリア１７内について均一な受光量を得ることができる。なお、ライトコントロールフィルム３５についても、フィルタユニット３１と同様に受光器１６と光源部１５との間のいずれの位置に配してもよいが、この例のように光源部１８と第１偏光板１８との間に配置するのが好ましい。
【００５２】
図９に示すように、受光量補正手段として、光源部１５と第１偏光板１８との間に傾けた姿勢で配置した散乱板３８を用いることもできる。散乱板３８は、一方の面から入射する光を散乱させて射出する。この散乱板３８は、検査対象フィルム７の光学異方性に起因して、受光量が小さくなる側ほど検査対象フィルム７に近づくように傾けた姿勢で配される。これにより、光学異方性に起因して受光量が小さくなる側ほど大きな光量で検査エリア１７を照明し、受光器１６による検査エリア１７の受光量をほぼ均一とする。なお、光源部１５とともに散乱板３８を傾けた姿勢で配置することもできる。
【００５３】
この図９の例のように散乱板３８を用いた場合における受光器１６からの受光信号の波形の一例を図１０に示す。また、散乱板３８等の受光量補正手段を用いずに受光した場合の受光信号の波形を図１１に示す。いずれの場合も、撮影距離、すなわち受光器１６と検査対象フィルム７の距離は１５００ｍｍであり、検査エリア１７は２５０ｍｍであって、受光器１６が検査エリア１７を望む角度は９．５°としたものである。また、交差角度θ１は、「４０°」、回転角θ２は、「−４５°」としている。散乱板としては、三菱レイヨン株式会社製アクリライト（商品名）Ｎｏ．４２２を用い、これを１５°の角度で傾けた。
【００５４】
散乱板３８を用いない場合には受光信号の波形に傾きがあり、また検査エリア１７の一方の端部近傍でラインセンサ１６ｂの受光量が過剰となって信号変化が検出できなくなったのに対し、散乱板３８を用いた場合には、ほぼフラットな受光信号の波形が得られ、光学異方性に起因した受光量ムラが解消されていることがわかる。また、散乱板３８を用いない場合には、検査エリア１７のＳ／Ｎ比は、一端が「１．５」、中央が「２．５」、他端が「３．５」であり、Ｓ／Ｎ比に「２．０」の差が生じたのに対し、拡散板を用いた場合には、検査エリアのいずれの点においてもＳ／Ｎ比が「３．０」となり、欠陥検出に良好な結果を得られるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明を実施した欠陥検査装置を示す概略図である。
【図２】受光信号に基づいて欠陥を判定する信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】受光器の交差角度θ１を説明する説明図である。
【図４】受光器の回転角度θ２を説明する説明図である。
【図５】フィルタユニットを配した欠陥検査装置を示す概略図である。
【図６】フィルタユニットのフィルタと検査エリアの関係を示す説明図である。
【図７】フィルタをラインセンサと撮影レンズとの間に配した例を示す説明図である。
【図８】ライトコントフィルムの構成を示す部分断面図である。
【図９】散乱板を配した欠陥検査装置の構成を示す説明図である。
【図１０】散乱板を用いたときに得られる受光信号の波形の一例を示すグラフである。
【図１１】散乱板を用いないときに得られる受光信号の波形の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
７ 検査対象フィルム
１０ 欠陥検査装置
１５ 光源部
１６ 受光器
１６ａ 撮影レンズ
１６ｂ ラインセンサ
１８，１９ 偏光板
２１ 凸レンズ
３２ フィルタ
３５ ライトコントロールフィルム
３８ 散乱板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象フィルムを透過した光を受光して得られる受光信号に基づいて、検査対象フィルムの欠陥を検出するフィルムの欠陥検査装置において、
検査対象フィルムの一方の面側に配置され、検査対象フィルムに光を照射する光源と、
検査対象フィルムを透過した光を集光する撮影レンズ及び複数の受光素子がライン状に配列され前記撮影レンズによって集光された光を受光し、受光量に応じた受光信号を出力するラインセンサを有し、前記撮影レンズの光軸と検査対象フィルムの面に垂直な基準線との間に交差角度θ１が与えられるとともに、前記基準線を回転中心にした検査対象フィルムの遅相軸から回転角度θ２の位置に配された受光器と、
前記光源と検査対象フィルムとの間に配された第１の偏光板と、
前記受光器と検査対象フィルムとの間に配され、透過軸が前記第１の偏光板の透過軸に対して傾けられた第２の偏光板と、
前記光源と前記受光器との間のいずれかの位置に配され、前記ラインセンサの各受光素子に受光される検査対象フィルムを透過した光の受光量を均一にするように補正する受光量補正手段とを備えたことを特徴とするフィルムの欠陥検査装置。
【請求項２】
前記受光量補正手段は、撮影レンズと検査対象フィルムとの間に配された補正光学系であり、前記撮影レンズとともにテレセントリック光学系を構成することを特徴とする請求項１記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項３】
前記撮影レンズは、テレセントリック光学系で構成されており、前記撮影レンズが前記受光量補正手段であることを特徴とする請求項１記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項４】
前記受光量補正手段は、前記光源と前記第１の偏光板との間に検査対象フィルムに対して傾けて配され、光源からの光を散乱させて検査対象フィルムに照射する散乱板であることを特徴とする請求項１記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項５】
前記受光量補正手段は、ライトコントロールフィルムであることを特徴とする請求項１記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項６】
前記受光量補正手段は、ラインセンサの受光素子の配列方向に沿って連続的に透過率が変化するフィルタであることを特徴とする請求項１記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項７】
前記フィルタは、前記ラインセンサと前記撮影レンズとの間に配されていることを特徴とする請求項６記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項８】
前記受光量補正手段は、前記光源と第１の偏光板との間に配されていることを特徴とする請求項５または６に記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項９】
交差角度θ１は、「３０°≦θ１≦５０°」の条件を満たし、回転角度θ２は、「−６０≦θ２≦−３０°」または「＋３０≦θ２≦＋６０°」の条件を満たすことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２の偏光板は、それぞれ検査対象フィルムと略平行に配されていること特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項１１】
検査対象フィルムを連続的に搬送する搬送手段を備え、前記受光器は、検査対象フィルムが一定長搬送されるごとに受光を行うことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項１２】
光源からの光を第１の偏光板を介して検査対象フィルムに照射し、この検査対象フィルムを透過した光を、透過軸が第１の偏光板の透過軸に対して傾けられた第２の偏光板を介してラインセンサで受光し、この受光で得られる受光信号に基づいて、検査対象フィルムの欠陥を検出するフィルムの欠陥検査方法において、
前記検査対象フィルムの面に垂直な基準線に対して傾けられ、基準線を中心にして検査対象フィルムの遅相軸から回転させた位置で前記ラインセンサによる受光を行うとともに、前記光源と前記受光器との間のいずれかの位置に配した受光量補正手段によって前記ラインセンサの各受光素子に受光される検査対象フィルムを透過した光の受光量を均一となるように補正することを特徴とするフィルムの欠陥検査方法。
【請求項１】
検査対象フィルムを透過した光を受光して得られる受光信号に基づいて、検査対象フィルムの欠陥を検出するフィルムの欠陥検査装置において、
検査対象フィルムの一方の面側に配置され、検査対象フィルムに光を照射する光源と、
検査対象フィルムを透過した光を集光する撮影レンズ及び複数の受光素子がライン状に配列され前記撮影レンズによって集光された光を受光し、受光量に応じた受光信号を出力するラインセンサを有し、前記撮影レンズの光軸と検査対象フィルムの面に垂直な基準線との間に交差角度θ１が与えられるとともに、前記基準線を回転中心にした検査対象フィルムの遅相軸から回転角度θ２の位置に配された受光器と、
前記光源と検査対象フィルムとの間に配された第１の偏光板と、
前記受光器と検査対象フィルムとの間に配され、透過軸が前記第１の偏光板の透過軸に対して傾けられた第２の偏光板と、
前記光源と前記受光器との間のいずれかの位置に配され、前記ラインセンサの各受光素子に受光される検査対象フィルムを透過した光の受光量を均一にするように補正する受光量補正手段とを備えたことを特徴とするフィルムの欠陥検査装置。
【請求項２】
前記受光量補正手段は、撮影レンズと検査対象フィルムとの間に配された補正光学系であり、前記撮影レンズとともにテレセントリック光学系を構成することを特徴とする請求項１記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項３】
前記撮影レンズは、テレセントリック光学系で構成されており、前記撮影レンズが前記受光量補正手段であることを特徴とする請求項１記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項４】
前記受光量補正手段は、前記光源と前記第１の偏光板との間に検査対象フィルムに対して傾けて配され、光源からの光を散乱させて検査対象フィルムに照射する散乱板であることを特徴とする請求項１記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項５】
前記受光量補正手段は、ライトコントロールフィルムであることを特徴とする請求項１記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項６】
前記受光量補正手段は、ラインセンサの受光素子の配列方向に沿って連続的に透過率が変化するフィルタであることを特徴とする請求項１記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項７】
前記フィルタは、前記ラインセンサと前記撮影レンズとの間に配されていることを特徴とする請求項６記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項８】
前記受光量補正手段は、前記光源と第１の偏光板との間に配されていることを特徴とする請求項５または６に記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項９】
交差角度θ１は、「３０°≦θ１≦５０°」の条件を満たし、回転角度θ２は、「−６０≦θ２≦−３０°」または「＋３０≦θ２≦＋６０°」の条件を満たすことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２の偏光板は、それぞれ検査対象フィルムと略平行に配されていること特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項１１】
検査対象フィルムを連続的に搬送する搬送手段を備え、前記受光器は、検査対象フィルムが一定長搬送されるごとに受光を行うことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のフィルムの欠陥検査装置。
【請求項１２】
光源からの光を第１の偏光板を介して検査対象フィルムに照射し、この検査対象フィルムを透過した光を、透過軸が第１の偏光板の透過軸に対して傾けられた第２の偏光板を介してラインセンサで受光し、この受光で得られる受光信号に基づいて、検査対象フィルムの欠陥を検出するフィルムの欠陥検査方法において、
前記検査対象フィルムの面に垂直な基準線に対して傾けられ、基準線を中心にして検査対象フィルムの遅相軸から回転させた位置で前記ラインセンサによる受光を行うとともに、前記光源と前記受光器との間のいずれかの位置に配した受光量補正手段によって前記ラインセンサの各受光素子に受光される検査対象フィルムを透過した光の受光量を均一となるように補正することを特徴とするフィルムの欠陥検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−２９８５６６（Ｐ２００８−２９８５６６Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４４５５８（Ｐ２００７−１４４５５８）
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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