傷検査装置、傷検査システム、及び傷検査方法
【課題】傷検査装置、傷検査システム、及び傷検査方法において、検査対象の表面を短時間で検査すること。
【解決手段】移動途中のフィルム２の表面に、強度が所定の周波数で変化する検査光Lをライン状に照射する光照射部８と、検査光Lの照射によりフィルム２から出た散乱光Mを集光する鏡１２と、鏡１２で集光された散乱光Mの強度に応じた出力信号SMを出力する光電変換部１５と、出力信号SMの周波数と検査光Lの周波数とが同一であるか否かを示す周波数比較信号SFを出力する周波数比較部３２とを有する傷検査装置による。
【解決手段】移動途中のフィルム２の表面に、強度が所定の周波数で変化する検査光Lをライン状に照射する光照射部８と、検査光Lの照射によりフィルム２から出た散乱光Mを集光する鏡１２と、鏡１２で集光された散乱光Mの強度に応じた出力信号SMを出力する光電変換部１５と、出力信号SMの周波数と検査光Lの周波数とが同一であるか否かを示す周波数比較信号SFを出力する周波数比較部３２とを有する傷検査装置による。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傷検査装置、傷検査システム、及び傷検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルや電子ペーパ等の表示デバイスでは、基材となるフィルムの上に様々な膜が積層される。フィルムの表面に傷があると、その上に形成される膜に欠陥が入ってデバイスの歩留まりが低下するので、傷検査装置によりフィルムの表面を予め検査しておくのが好ましい。
【０００３】
そのような傷検査装置として楕円鏡を利用した装置が提案されている。その装置では、検査対象の観察点にレーザ光を照射しながら、その観察点に楕円鏡の一つの焦点を合わせ、観察点で散乱したレーザ光を楕円鏡の他の焦点において観察する。
【０００４】
しかしながら、この装置では、観察点が検査対象の表面の一点であるため、検査対象の全面を検査するのに長時間を要する。しかも、全面を検査するには、検査対象を一平面内で移動させなければならず、そのためには少なくとも二つの駆動軸が必要となり、装置の機構が複雑となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０１−０５３１３８号公報
【特許文献２】特開平１１−２１８４９８号公報
【特許文献３】特開平０６−３１７５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
傷検査装置、傷検査システム、及び傷検査方法において、検査対象の表面を短時間で検査することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下の開示の一観点によれば、移動途中の検査対象の表面に、強度が所定の周波数で変化する検査光をライン状に照射する光照射部と、前記検査光の照射により前記検査対象から出た散乱光を集光する集光系と、前記集光系で集光された前記散乱光の強度に応じた出力信号を出力する光電変換部と、前記出力信号の周波数と前記検査光の前記周波数とが同一であるか否かを示す周波数比較信号を出力する周波数比較部とを有する傷検査装置が提供される。
【０００８】
また、その開示の他の観点によれば、検査対象を移動させる移動部と、前記移動部により移動されている途中の前記検査対象の表面に、強度が所定の周波数で変化する検査光をライン状に照射する光照射部と、前記検査光の照射により前記検査対象から出た散乱光を集光する集光系と、前記集光系で集光された前記散乱光の強度に応じた出力信号を出力する光電変換部と、前記出力信号の周波数と前記検査光の前記周波数とが同一であるか否かを示す周波数比較信号を出力する周波数比較部とを有する傷検査システムが提供される。
【０００９】
更に、その開示の別の観点によれば、移動途中の検査対象に、所定の周波数で強度が変わる検査光をライン状に照射し、前記検査光の照射により前記検査対象から出た散乱光の周波数と、前記検査光の前記周波数とが同一であるときに、移動方向に延在する傷が前記検査対象に存在すると判断する傷検査方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
以下の開示によれば、移動途中の検査対象の表面に検査光をライン状に照射するので、検査のために検査対象を二軸方向に移動させる必要がなく、検査対象の広範囲を短時間で検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１実施形態に係る傷検査システムの構成図である。
【図２】図２（ａ）はフィルムの平面図であり、図２（ｂ）はフィルムの拡大断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る傷検査装置の構成図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る制御部の機能ブロック図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る制御回路の回路図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係る処理部の機能ブロック図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係る傷検査装置の断面図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係る出力信号の強度の時間変化を示す図である。
【図９】図９は、第１実施形態に係る出力信号の周波数と強度との関係について示す模式図である。
【図１０】図１０は、第１実施形態において、符号i（＝０、１、・・・n）をフィルムの幅方向の位置を特定するのに使用した場合における出力信号の強度の時間変化を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、第１実施形態に係る傷検査方法のフローチャートである。
【図１２】図１２は、第２実施形態に係る傷検査装置の断面図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態に係る傷検査装置の断面図である。
【図１４】図１４は、第４実施形態に係る光電変換部の断面図である。
【図１５】図１５は、第５実施形態に係る傷検査システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る傷検査システム１の構成図である。
【００１３】
図１に示すように、この検査システム１は、第１のローラ３、第２のローラ４、傷検査装置１０、及びロータリーエンコーダ１６を有する。
【００１４】
このうち、第１のローラ３と第２のローラ４は、不図示のモータにより回転可能であり、検査対象のフィルム２を移動させる移動部として供する。本実施形態のように検査対象が長尺状のフィルムの場合、その移動方向D1は当該フィルム２の長尺方向に等しい。
【００１５】
フィルム２は、第２のローラ４から送り出され、途中で傷検査装置１０による検査を受けた後、第１のローラ３により巻き取られる。
【００１６】
フィルム２の単位時間あたりの移動距離である移動速度はロータリーエンコーダ１６により計測される。ロータリーエンコーダ１６は、フィルム２の縁に開口されたスプロケットホールに嵌合する不図示のスプロケットピンを備え、移動方向D1に沿ったフィルム２の移動速度を示す移動速度信号SRを出力する。
【００１７】
なお、移動速度信号SRに代えて、ローラ３、４の回転数からフィルム２の移動速度を把握することも考えられる。但し、フィルム２の移動速度は各ローラ３、４に巻き取られているフィルム２の積層厚により変わるため、本実施形態のように移動途中のフィルム２にロータリーエンコーダ１６を嵌合させた方が正確な移動速度を得ることができる。
【００１８】
図２（ａ）は、フィルム２の平面図である。
【００１９】
フィルム２の材料は特に限定されないが、液晶表示パネルに使用するポリカーボネイトフィルム等の透明フィルムをフィルム２として使用し得る。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、フィルム２の表面には、その移動方向D1に延在する線状の傷２ａが存在することがある。このような傷２ａが存在すると、液晶表示デバイス用の透明電極をフィルム２の上に形成する場合に、その透明電極が傷２ａを境にして断線するおそれがある。
【００２１】
図２（ｂ）は、フィルム２の幅方向D2に沿う拡大断面図である。
【００２２】
図２（ｂ）に示すように、フィルム２の表面２ｘには透明電極膜５が形成されると共に、上記の傷２ａが複数存在する。
【００２３】
その傷２ａのうち、図２（ａ）の左側のものは透明電極膜５の表面から形成されたものである。
【００２４】
一方、図２（ｂ）の右側のものは、透明電極５の形成前に表面２ｘに形成されたものである。、このような傷２ａが存在すると、傷２ａの上の透明電極５にひび割れが生じ、透明電極５が不良になってしまう。
【００２５】
このようにフィルム２の表面２ｘには上記の傷２ａが存在するが、その裏面２ｙには複数の微小突起２ｂが意図的に形成される場合がある。その微小突起２ｂは裏面２ｙを滑り易くする役割を担う。
【００２６】
後述のように、上記の傷検査装置１０（図１参照）は、この微小突起２ｂを傷と誤認せずに、移動方向D1に延在する傷２ａのみを認識することができる。
【００２７】
図３は、傷検査装置１０の構成図である。
【００２８】
傷検査装置１０は、光照射部８、鏡１２、光電変換部１５、アンプ１７、処理部１８、制御部１９、及び判断部２０を備える。
【００２９】
このうち、光照射部８は、フィルム２の幅方向D2に列状に並べられたLD(Laser Diode)等の複数の光源８ａを備える。なお、LDに代えて、LED(Light Emitting Diode)を光源８ａとして設けてもよい。
【００３０】
また、光源８ａの個数は特に限定されないが、本実施形態では列の端部の光源８ａから順に０、１、・・・nと符号を付す。
【００３１】
その光照射部８は、フィルム２の裏面にライン状に検査光Lを照射する。なお、各光源８ａには指向性があり、ライン状の照射領域Rの各部がそれぞれ各光源８ａにより照射される。
【００３２】
また、そのライン状の照射領域Rは、フィルム２の面内において移動方向D1に垂直な方向に延在する。
【００３３】
一方、鏡１２は、その反射面が楕円柱面となっており、検査光Lが傷２ａにより散乱されて発生した散乱光Mを集光する集光系として供される。
【００３４】
光電変換部１５は、鏡１２により集光された散乱光Mを受光する蛍光ファイバ１３と、蛍光ファイバ１３の端部に接続されたフォトマルチプライヤ１４とを備える。
【００３５】
蛍光ファイバ１３においては、その側面から侵入した散乱光Mによってファイバ内の蛍光物質から蛍光が発生し、当該蛍光がファイバ内を伝播してその端部から出力される。その蛍光は、フォトマルチプライヤ１４によって散乱光Mの強度に応じたアナログ電圧値の出力信号SMに変換される。
【００３６】
アンプ１７は、その出力信号SMを増幅し、後段の処理部１８に当該出力信号SMを出力する。なお、フォトマルチプライヤ１４から出た直後の出力信号SMが十分な大きさの電圧値を有している場合はアンプ１７を省いてもよい。
【００３７】
一方、制御部１９は、ロータリーエンコーダ１６（図１参照）から出力された移動速度信号SRを用いて、n個の光源８ａの強度を個別に制御する制御信号Fi（i=０、１、２、…n）を出力する。
【００３８】
図４は、制御部１９の機能ブロック図である。
【００３９】
図４に示すように、制御部１９は、複数の光源８ａの各々に対応した複数の制御回路１９ａを有する。
【００４０】
図５は各制御回路１９ａの回路図である。
【００４１】
図５に示すように、制御回路１９ａは、加算器２１、ラッチ２２、SIN ROM２３、D-Aコンバータ２４、ローパスフィルタ２５、及びアンプ２６を有する。
【００４２】
この制御回路１９ａにおいては、ラッチ２２の８ビットの出力値と８ビットの規定値Nとが加算器２１で加算される。加算器２１の出力値は、ラッチ２２において１クロック遅延された後にラッチ２２から出力されるため、ラッチ２２の出力値は１クロック前と比較してNだけ増加することになる。
【００４３】
そのラッチ２２のクロック信号としては、既述のロータリーエンコーダ１６から出力された移動速度信号SRが入力されるので、ラッチ２２の出力値はフィルム２の移動速度に応じて変化することになる。
【００４４】
ラッチ２２の出力値は、後段のSIN ROM２３に入力される。SIN ROM２３には、正弦波の各点の振幅値がラッチ２２の出力値に対応して格納されており、フィルム２の移動速度に応じてSIN ROM２３から正弦波の振幅値が出力される。
【００４５】
SIN ROM２３の出力値は、D-Aコンバータにおいてアナログ電圧値の制御信号Fiに変換される。制御信号Fiは、ローパスフィルタ２３においてその遮断周波数以上の周波数成分が除去された後、アンプ２６で増幅され、各光源８ａ（図３参照）に入力される。
【００４６】
このような制御回路１９ａによれば、ラッチ２２のクロック端子に移動速度信号SRを入力するので、フィルム２の移動速度に応じてSIN ROM２３の出力も変わり、フィルム２の移動速度が速くなるほど制御信号Fiの周波数f0が速くなる。
【００４７】
本実施形態では、各光源８ａの各々の制御信号Fiを同位相とするのではなく、次の式（１）のように、制御信号Fiの位相に値iに依存した位相成分θiを含ませる。
【００４８】
【数１】
【００４９】
なお、Foffsetは、制御信号Fiが任意の時刻tにおいて正となるような任意のオフセット電圧値である。
【００５０】
上記の位相成分θiは、例えば、制御回路１９ａの各々において、移動速度信号SRを入力するタイミングをずらす等により、式（１）の位相に含ませることができる。
【００５１】
式（１）によれば、隣接する光源８ａにおける位相のずれ量δθ（＝θi+1−θi＝π／n）は、iの値によらない正の固定値となる。
【００５２】
各光源８ａからは、制御信号Fiと同位相であってその制御信号Fiの大きさに比例した強度の検査光が発生する。例えば、i番目の光源８ａから出る検査光Lの強度をIiとする場合、Iiは次の式（２）で表される。
【００５３】
【数２】
【００５４】
なお、式（２）においてAは正の定数である。そして、Ioffsetは、式（１）のFoffsetに対応した正の定数である。
【００５５】
一方、図６は、処理部１８の機能ブロック図である。
【００５６】
図６に示すように、処理部１８は、位相比較器３１と周波数比較部３２とを有する。
【００５７】
このうち、位相比較器３１は、０番目の制御信号F0（t）と出力信号SMの各々の位相を比較し、それらの位相差δφに比例した電圧の位相比較信号Spを出力する。
【００５８】
一方、周波数比較部３２は、例えばロックインアンプであって、出力信号SMの周波数が各光源８ａの周波数f0と同一であるか否かを判断するのに使用される。
【００５９】
その周波数比較部３２には、測定対象の出力信号SMが入力されると共に、参照信号として０番目の制御信号F0（t）が入力される。そして、出力信号SMの周波数が０番目の光源８ａの周波数f0と同一である場合には、周波数比較部３２からハイレベルの周波数比較信号SFが出力され、出力信号SMの周波数がf0と異なる場合には周波数比較信号SFがローレベルとなる。
【００６０】
上記のように処理部１８から出力された位相比較信号Spと周波数比較信号SFは、それぞれ判断部２０（図３参照）に入力される。
【００６１】
判断部２０は、PC(Personal Computer)等の電子計算機であって、上記の位相比較信号Spと周波数比較信号SFに基づいて、後述のようにフィルム２における傷２ａの有無や傷２ａの位置などを特定する。
【００６２】
次に、この傷検査装置１０の動作について説明する。
【００６３】
図７は、傷検査装置１０の断面図である。
【００６４】
図７に示すように、検査に際しては検査光Lがフィルム２の裏面２ｙから照射される。このとき、フィルム２の表面２ｘに傷２ａがあると、検査光Lが傷２ａにより散乱し、その散乱光Mが鏡１２によって集光される。
【００６５】
鏡１２の反射面は楕円Eに沿った楕円柱面であり、本実施形態では鏡１２の第１の焦点F1に検査光Lを照射し、第２の焦点F2に蛍光ファイバ１３を配する。このようにすると、第１の焦点F1から出た散乱光Mが第２の焦点F2に集まり、蛍光ファイバ１３に効率的に散乱光Mを集光することができる。
【００６６】
更に、このように第２の焦点F2に光ファイバ１３を設けることで、蛍光ファイバ１３の側面からその散乱光Mが入射するようになるので、蛍光ファイバ１３の側面で散乱光Mが反射するのが抑制され、光ファイバ１３内で効率的に蛍光を発生させることができる。
【００６７】
しかも、第２の焦点F2を中心にして実質的に全方位の散乱光Mが蛍光ファイバ１３に入射するので、光ファイバ１３内で更に効率的に蛍光が発生する。
【００６８】
なお、第１の焦点F1から見た鏡１２の視角Φは、フィルム２を透過した検査光Lに鏡１２が触れない範囲で可能な限り大きくするのが好ましい。これにより、傷２ａから出た散乱光Mの多くを光ファイバ１３に集めることができ、出力信号SMの強度を高めることができる。
【００６９】
特に、幅が１μm程度の微細な傷２ａの場合は、弱い強度の散乱光Mが広範囲に散乱するので、上記のように視角Φを大きくして出力信号SMの強度を高める実益がある。
【００７０】
ところで、傷検査装置１０において検出の対象となる傷は、フィルム２の移動方向D1に延在する線状の傷２ａである。
【００７１】
本実施形態では、上記の出力信号SMに基づいて、以下のようにして線状の傷２ａの有無を判断する。
【００７２】
図８は、出力信号SMの強度の時間変化を示す図である。なお、図８では、傷２ａが存在する場合の出力信号SMの波形を実線で示し、傷２ａがない場合の出力信号SMの波形を点線で示している。
【００７３】
傷２ａがない場合は、傷２ａから散乱光Mが発生せず、散乱光Mが原因の蛍光が蛍光ファイバ１３で発生しないので、出力信号SMはローレベルのままとなる。
【００７４】
一方、移動方向D1に延在する傷２ａが存在する場合、傷２ａから散乱光Mが発生し、その散乱光Mによって蛍光ファイバ１３で蛍光が発生するので、傷２ａがない場合と比較して出力信号SMが大きくなる。
【００７５】
また、式（２）のように検査光Lの波形は周波数がf0の正弦波であるため、線状の傷２ａに検査光Lが当たっている間は散乱光Mや出力信号SMの波形も周波数がf0の正弦波となる。
【００７６】
このように出力信号SMが検査光Lと同一周波数の正弦波となるには、傷２ａが移動方向D1に十分に長く、検査光Lに傷２ａが曝されている時間が少なくとも検査光Lの１周期以上の時間であることを要する。
【００７７】
よって、微小突起２ｂのようにフィルム２にランダムに存在する構造体や埃に検査光Lが曝されても、散乱光Mや出力信号SMは正弦波とはならず、当該出力信号SMの周波数はf0とは異なる値となる。
【００７８】
そこで、本実施形態では、周波数比較部３２（図６参照）により出力信号SMの周波数がf0であるかどうかを調べ、周波数がf0であることが分かった場合に、移動方向D1に延在する線状の傷２ａがフィルム２に存在すると判断する。
【００７９】
図９は、出力信号SMの周波数と強度との関係について示す模式図である。
【００８０】
図９に示すように、周波数がf0の近辺に出力信号SMのピークが存在する場合には、上記のように線状の傷２ａが存在することになる。
【００８１】
一方、検査対象外の構造体が存在する場合は、f0から外れたところの周波数に出力信号SMのピークが発生する。例えば、微小突起２ｂは、傷２ａよりも短い間隔でフィルム２に点在するため、微小突起２ｂに対応する出力信号SMの周波数はf0よりもかなり小さくなる。
【００８２】
次に、傷２ａの位置の特定方法について説明する。
【００８３】
図３に示したように、光照射部８は、端から０、１、・・・nと符号を付された複数の光源８ａを備え、これらの光源８ａの各々によりライン状の照射領域Rに検査光Lが照射される。
【００８４】
図１０は、上記の符号i（＝０、１、・・・n）をフィルム２の幅方向D2の位置を特定するのに使用した場合における出力信号SMの強度の時間変化を模式的に示す図である。
【００８５】
図１０の実線は、k番目の光源８ａから出た検査光Lにより傷２ａが照射された場合の出力信号SMの波形を示す。この場合、上記のように傷２ａが十分に長ければ、出力信号SMは周波数がf0の正弦波となる。
【００８６】
また、図１０の破線は、0番目の光源８ａに入力される制御信号F0(t)の波形である。式（１）に示したように、０番目の制御信号F0(t)とk番目の制御信号Fk(t)は位相がθkだけずれている。
【００８７】
上記のように傷２ａがk番目の光源８ａにより照射されていれば、上記の位相差θkと同じ位相差が制御信号F0(t)と出力信号SMとの間にも発生する。式（１）より、その位相差θkはπk／nに等しいので、k=θkn／πなる関係が成立する。
【００８８】
よって、制御信号F0(t)と出力信号SMとの位相差θkを検出し、そのθkを用いてθkn／πを計算すればその値はkとなり、傷２ａがフィルム２の端からk番目にあることが分かる。
【００８９】
なお、上記の位相差θkは、位相比較器３１（図６参照）から出力される位相比較信号Spにより把握することができる。
【００９０】
このように、本実施形態に係る傷検査装置１０によれば、線状の傷２ａの有無と、傷２ａの位置とを知ることができる。
【００９１】
次に、この傷検査装置１０を用いた傷検査方法について説明する。
【００９２】
図１１は、本実施形態に係る傷検査方法のフローチャートである。
【００９３】
最初のステップＰ１では、図３に示したように、移動方向D1に移動途中のフィルム２に検査光Lをライン状に照射する。
【００９４】
上記のように、検査光Lは各光源８ａから照射される。そして、式（２）のように、各光源８ａから出る検査光Lは強度Iki(t)が周波数f0で変わる正弦波であり、その強度Ik(t)には隣接する光源８ａ間で位相差δθ（＝θk+1−θk＝π／n）がある。
【００９５】
次に、ステップＰ２に移り、散乱光Mと検査光Lの各々の周波数が同一であるかどうかを調べ、同一である場合には移動方向D1に延在する傷２ａがフィルム２に存在すると判断する。
【００９６】
周波数の同一性の判断は、周波数比較部３２（図６参照）から出力される周波数比較信号SFに基づいて判断部２０（図３参照）が行い、周波数比較信号SFがハイレベルのときに散乱光Mと検査光Lの各々の周波数が同一であると判断する。
【００９７】
なお、判断部２０に代えて、ユーザが周波数の同一性を判断するようにしてもよい。
【００９８】
次に、ステップＰ３に移り、散乱光Mの位相と０番目の光源８ａの制御信号F0(t)の位相と位相差δθに基づいて、傷２ａがフィルム２の幅方向D2のどこに存在するのかを特定する。
【００９９】
上記のように、位相差δθがθk（＝πk／n）に等しければ、傷２ａがk番目の光源８ａにより照射されており、フィルム２の端から数えてk番目のところに傷２ａがあると特定することができる。
【０１００】
この判断は、周波数比較信号SFに基づいて判断部２０（図３参照）が行ってもよいし、ユーザが行ってもよい。
【０１０１】
また、上記では、散乱光Mとの比較対象として０番目の光源８ａを選んだが、複数の光源８ａのうちの任意の一の光源８ａの位相と散乱光Mの位相とを比較してもよい。
【０１０２】
以上により、本実施形態に係る傷検査方法の基本ステップを終了する。
【０１０３】
上記した本実施形態によれば、図３に示したように、移動方向D1に移動途中のフィルム２にライン状に検査光Lを照射して傷の有無を検査するので、フィルム２を二軸方向に移動させる必要がなく、フィルム２の全範囲を短時間に検査することができる。
【０１０４】
また、検査光Lと出力信号SMの各々の周波数が同一か否かを調べることで、フィルム２の移動方向D1に延在する線状の傷２ａのみを選択的に検知でき、微小突起のような検査対象外の構造体を傷であると誤認するのを防止できる。
【０１０５】
更に、ライン状の照射領域Rの延在方向に沿って複数の光源９ａの位相をずらし、制御信号F0(t)と出力信号SMの各々の位相差δθを検出することで、傷２ａがフィルム２の幅方向D2のどこにあるのかが分かる。
【０１０６】
（第２実施形態）
第１実施形態では、図３に示したように、検査対象のフィルム２として透明フィルムを使用した。
【０１０７】
これに対し、本実施形態では、不透明なフィルム２を検査することができる検査装置について説明する。
【０１０８】
図１２は、本実施形態に係る傷検査装置４０の断面図である。
【０１０９】
なお、図１２において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０１１０】
図１２に示すように、この検査装置４０では、フィルム２の表面２ｘ側に光照射部８を設け、表面２ｘ側からフィルム２に検査光Lを照射する。その表面２ｘは、反射面が楕円柱面の鏡１２の第１の焦点F1に位置合わせされており、その第１の焦点F1に相当する部分の表面２ｘに上記の検査光Lが照射される。
【０１１１】
そして、鏡１２の第２の焦点F2には、第１実施形態と同様に蛍光ファイバ１３を配する。その蛍光ファイバ１３には、第１実施形態で説明した出力信号SMを出力するフォトマルチプライヤ１４（図３参照）が接続される。
【０１１２】
なお、その出力信号SMを用いた傷検査方法は第１実施形態と同様なので以下では省略する。
【０１１３】
上記した本実施形態によれば、フィルム２が検査光Lに対して不透明な場合であっても、傷２ａにおいて検査光Lを散乱させて散乱光Mを発生させ、その散乱光Mを鏡１２で集光することができる。これにより、フィルム２が不透明であっても傷２ａの有無やその位置を特定できる。
【０１１４】
（第３実施形態）
第１実施形態と第２実施形態では、フィルム２の片方の面側にのみ鏡を設けた。これに対し、本実施形態では、透明なフィルム２の両方の面側に鏡を設ける。
【０１１５】
図１３は、本実施形態に係る傷検査装置の断面図である。なお、図１３において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０１１６】
この傷検査装置５０は、フィルム２の表面２ｘ側に設けられた第１の鏡５１と、フィルム２の裏面２ｙ側に設けられた第２の鏡５２とを有する。
【０１１７】
第１の鏡５１と第２の鏡５２は集光系として供するものであって、それらの反射面の各々はいずれも楕円柱面であり、各鏡５１、５２に共通の焦点Q0にフィルム２の表面２ｘが位置する。また、各鏡５１、５２の他方の焦点Q1、Q2には、第１実施形態と同様に蛍光ファイバ１３が設けられる。
【０１１８】
また、フィルム２の裏面２ｙ側には光照射部８が設けられ、焦点Q0におけるフィルム２に光照射部８から検査光Lが照射される。
【０１１９】
なお、焦点Q0から見た第２の鏡５２の視角Ωは、裏面２ｙで反射した検査光Lの正反射光Nが第２の鏡５２に入射しない範囲で可能な限り大きくするのが好ましい。
【０１２０】
フィルム２に傷２ａが存在する場合、傷２ａにより検査光Lが散乱して散乱光Mが発生し、その散乱光Mが第１の鏡５１と第２の鏡５２の各々により各焦点Q1、Q2に集光されて蛍光ファイバ１３に入射する。
【０１２１】
それらの蛍光ファイバ１３の各々の端部には、第１実施形態で説明した出力信号SMを出力するフォトマルチプライヤ１４が個別に接続される。各フォトマルチプライヤ１４から出力された出力信号SMは、合成された後にアンプ１７（図３参照）に入力され、その強度が増幅される。
【０１２２】
なお、その出力信号SMを用いた傷検査方法は第１実施形態と同様なので以下では省略する。
【０１２３】
上記した本実施形態によれば、検査光Lの集光系として第１の鏡５１と第２の鏡５２を設けるので、フィルム２の両面に発生した散乱光Mをこれらの鏡５１、５２により集めることができる。そのため、第１実施形態や第２実施形態と比較して広い範囲で散乱光Mを集めることができ、傷２ａの検出感度を高めることができる。
【０１２４】
（第４実施形態）
第１実施形態では、図３に示したように、光電変換部１５として、蛍光ファイバ１３とフォトマルチプライヤ１４とを使用した。
【０１２５】
本実施形態が第１実施形態と異なる点はその光電変換部１５の構造だけであり、それ以外は第１実施形態と同様である。
【０１２６】
図１４は、本実施形態に係る光電変換部１５の断面図である。
【０１２７】
図１４に示されるように、この光電変換部１５は、複数のフォトダイオード５５を有する。各フォトダイオード５５は、それらの受光面５５ａを外側にして円状に配される。
【０１２８】
このように円状にすることで、あらゆる方向からの散乱光Mを光電変換部１５で受光することができ、傷２ａの検出感度を高めることができる。
【０１２９】
（第５実施形態）
第１実施形態では、図１に示したように、各ローラ３、４によりフィルム２を懸架するようにした。本実施形態が第１実施形態と異なる点は、フィルム２の懸架の仕方のみであり、これ以外は第１実施形態と同じである。
【０１３０】
図１５は、本実施形態に係る傷検査システムの構成図である。なお、図１５において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態に係るのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０１３１】
図１５に示すように、本実施形態に係る傷検査システム６０においては、第１のローラ３と第２のローラ４の各々よりも高い位置に二つのロータリーエンコーダ１６を設け、これらのロータリーエンコーダ１６によりフィルム２を水平に懸架する。
【０１３２】
このようにすると、傷検査装置１０による検査が進んで各ローラ３、４におけるフィルム２の巻取り厚が変化しても、二つのロータリーエンコーダ１６で懸架された部分のフィルム２を水平に保つことができる。そのため、フィルム２の傾斜が原因で傷検査装置１０による検査が不正確になるのを防止でき、傷の検査精度を一定に維持することが可能となる。
【０１３３】
以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１３４】
（付記１） 移動途中の検査対象の表面に、強度が所定の周波数で変化する検査光をライン状に照射する光照射部と、
前記検査光の照射により前記検査対象から出た散乱光を集光する集光系と、
前記集光系で集光された前記散乱光の強度に応じた出力信号を出力する光電変換部と、
前記出力信号の周波数と前記検査光の前記周波数とが同一であるか否かを示す周波数比較信号を出力する周波数比較部と、
を有することを特徴とする傷検査装置。
【０１３５】
（付記２） 前記光照射部が、前記ラインの延在方向に沿って位相がずれた複数の前記検査光を発生する複数の光源を備え、
前記出力信号の位相と、複数の前記光源のうちの一から出た前記検査光の位相との位相差を示す位相比較信号を出力する位相比較器を更に有することを特徴とする付記１に記載の傷検査装置。
【０１３６】
（付記３） 前記周波数比較信号に基づいて、前記出力信号と前記検査光の各々の前記周波数が同一の場合に、前記検査対象に移動方向に延在する傷が存在すると判断すると共に、
前記位相比較信号が示す前記位相差に基づいて、前記傷が前記検査対象のどこに存在するのかを特定する判断部を更に有することを特徴とする付記２に記載の傷検査装置。
【０１３７】
（付記４） 前記光照射部は、前記移動方向に垂直なライン状の前記検査光を前記検査対象に照射することを特徴とする付記１に記載の傷検査装置。
【０１３８】
（付記５） 前記集光系は、前記検査対象の前記表面側又は裏面側の少なくとも一方に設けられた反射面が楕円柱面の鏡であり、
前記光照射部は、前記楕円柱面の第１の焦点に位置する部分の前記検査対象に前記検査光を照射し、
前記光電変換部は、前記楕円柱面の第２の焦点に集光した前記散乱光を前記出力信号に変換することを特徴とする付記１乃至付記４のいずれかに記載の傷検査装置。
【０１３９】
（付記６） 前記光電変換部は、前記第２の焦点に位置して前記散乱光を側面から受ける蛍光ファイバと、前記蛍光ファイバの端部に接続されて前記出力信号を出力するフォトマルチプライヤとを備えることを特徴とする付記１に記載の傷検査装置。
【０１４０】
（付記７） 検査対象を移動させる移動部と、
前記移動部により移動されている途中の前記検査対象の表面に、強度が所定の周波数で変化する検査光をライン状に照射する光照射部と、
前記検査光の照射により前記検査対象から出た散乱光を集光する集光系と、
前記集光系で集光された前記散乱光の強度に応じた出力信号を出力する光電変換部と、
前記出力信号の周波数と前記検査光の前記周波数とが同一であるか否かを示す周波数比較信号を出力する周波数比較部と、
を有することを特徴とする傷検査システム。
【０１４１】
（付記８） 移動途中の検査対象に、所定の周波数で強度が変わる検査光をライン状に照射し、
前記検査光の照射により前記検査対象から出た散乱光の周波数と、前記検査光の前記周波数とが同一であるときに、移動方向に延在する傷が前記検査対象に存在すると判断することを特徴とする傷検査方法。
【０１４２】
（付記９） 前記検査対象に前記検査光を照射するときに、前記ラインの延在方向に沿って位相がずれた複数の前記検査光を前記検査対象に照射すると共に、
前記散乱光の位相と、複数の前記検査光のうちの一の位相との位相差に基づいて、前記傷が前記検査対象のどこに存在するのかを特定することを特徴とする付記８に記載の傷検査方法。
【符号の説明】
【０１４３】
１…傷検査システム、２…フィルム、２ａ…傷、２ｘ…表面、２ｙ…裏面、２ｂ…微小突起、３…第１のローラ、４…第２のローラ、８…光照射部、８ａ…光源、１０、４０、５０…傷検査装置、１２…鏡、１３…蛍光ファイバ、１４…フォトマルチプライヤ、１５…光電変換部、１６…ロータリーエンコーダ、１７…アンプ、１８…処理部、１９…制御部、１９ａ…制御回路、２０…判断部、２１…加算器、２２…ラッチ、２３…SIN ROM、２４…D-Aコンバータ、２５…ローパスフィルタ、２６…アンプ、３１…位相比較器、３２…周波数比較部、５１…第１の鏡、５２…第２の鏡、L…検査光、M…散乱光、F1…第１の焦点、F2…第２の焦点。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傷検査装置、傷検査システム、及び傷検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルや電子ペーパ等の表示デバイスでは、基材となるフィルムの上に様々な膜が積層される。フィルムの表面に傷があると、その上に形成される膜に欠陥が入ってデバイスの歩留まりが低下するので、傷検査装置によりフィルムの表面を予め検査しておくのが好ましい。
【０００３】
そのような傷検査装置として楕円鏡を利用した装置が提案されている。その装置では、検査対象の観察点にレーザ光を照射しながら、その観察点に楕円鏡の一つの焦点を合わせ、観察点で散乱したレーザ光を楕円鏡の他の焦点において観察する。
【０００４】
しかしながら、この装置では、観察点が検査対象の表面の一点であるため、検査対象の全面を検査するのに長時間を要する。しかも、全面を検査するには、検査対象を一平面内で移動させなければならず、そのためには少なくとも二つの駆動軸が必要となり、装置の機構が複雑となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０１−０５３１３８号公報
【特許文献２】特開平１１−２１８４９８号公報
【特許文献３】特開平０６−３１７５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
傷検査装置、傷検査システム、及び傷検査方法において、検査対象の表面を短時間で検査することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下の開示の一観点によれば、移動途中の検査対象の表面に、強度が所定の周波数で変化する検査光をライン状に照射する光照射部と、前記検査光の照射により前記検査対象から出た散乱光を集光する集光系と、前記集光系で集光された前記散乱光の強度に応じた出力信号を出力する光電変換部と、前記出力信号の周波数と前記検査光の前記周波数とが同一であるか否かを示す周波数比較信号を出力する周波数比較部とを有する傷検査装置が提供される。
【０００８】
また、その開示の他の観点によれば、検査対象を移動させる移動部と、前記移動部により移動されている途中の前記検査対象の表面に、強度が所定の周波数で変化する検査光をライン状に照射する光照射部と、前記検査光の照射により前記検査対象から出た散乱光を集光する集光系と、前記集光系で集光された前記散乱光の強度に応じた出力信号を出力する光電変換部と、前記出力信号の周波数と前記検査光の前記周波数とが同一であるか否かを示す周波数比較信号を出力する周波数比較部とを有する傷検査システムが提供される。
【０００９】
更に、その開示の別の観点によれば、移動途中の検査対象に、所定の周波数で強度が変わる検査光をライン状に照射し、前記検査光の照射により前記検査対象から出た散乱光の周波数と、前記検査光の前記周波数とが同一であるときに、移動方向に延在する傷が前記検査対象に存在すると判断する傷検査方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
以下の開示によれば、移動途中の検査対象の表面に検査光をライン状に照射するので、検査のために検査対象を二軸方向に移動させる必要がなく、検査対象の広範囲を短時間で検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１実施形態に係る傷検査システムの構成図である。
【図２】図２（ａ）はフィルムの平面図であり、図２（ｂ）はフィルムの拡大断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る傷検査装置の構成図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る制御部の機能ブロック図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る制御回路の回路図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係る処理部の機能ブロック図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係る傷検査装置の断面図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係る出力信号の強度の時間変化を示す図である。
【図９】図９は、第１実施形態に係る出力信号の周波数と強度との関係について示す模式図である。
【図１０】図１０は、第１実施形態において、符号i（＝０、１、・・・n）をフィルムの幅方向の位置を特定するのに使用した場合における出力信号の強度の時間変化を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、第１実施形態に係る傷検査方法のフローチャートである。
【図１２】図１２は、第２実施形態に係る傷検査装置の断面図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態に係る傷検査装置の断面図である。
【図１４】図１４は、第４実施形態に係る光電変換部の断面図である。
【図１５】図１５は、第５実施形態に係る傷検査システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る傷検査システム１の構成図である。
【００１３】
図１に示すように、この検査システム１は、第１のローラ３、第２のローラ４、傷検査装置１０、及びロータリーエンコーダ１６を有する。
【００１４】
このうち、第１のローラ３と第２のローラ４は、不図示のモータにより回転可能であり、検査対象のフィルム２を移動させる移動部として供する。本実施形態のように検査対象が長尺状のフィルムの場合、その移動方向D1は当該フィルム２の長尺方向に等しい。
【００１５】
フィルム２は、第２のローラ４から送り出され、途中で傷検査装置１０による検査を受けた後、第１のローラ３により巻き取られる。
【００１６】
フィルム２の単位時間あたりの移動距離である移動速度はロータリーエンコーダ１６により計測される。ロータリーエンコーダ１６は、フィルム２の縁に開口されたスプロケットホールに嵌合する不図示のスプロケットピンを備え、移動方向D1に沿ったフィルム２の移動速度を示す移動速度信号SRを出力する。
【００１７】
なお、移動速度信号SRに代えて、ローラ３、４の回転数からフィルム２の移動速度を把握することも考えられる。但し、フィルム２の移動速度は各ローラ３、４に巻き取られているフィルム２の積層厚により変わるため、本実施形態のように移動途中のフィルム２にロータリーエンコーダ１６を嵌合させた方が正確な移動速度を得ることができる。
【００１８】
図２（ａ）は、フィルム２の平面図である。
【００１９】
フィルム２の材料は特に限定されないが、液晶表示パネルに使用するポリカーボネイトフィルム等の透明フィルムをフィルム２として使用し得る。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、フィルム２の表面には、その移動方向D1に延在する線状の傷２ａが存在することがある。このような傷２ａが存在すると、液晶表示デバイス用の透明電極をフィルム２の上に形成する場合に、その透明電極が傷２ａを境にして断線するおそれがある。
【００２１】
図２（ｂ）は、フィルム２の幅方向D2に沿う拡大断面図である。
【００２２】
図２（ｂ）に示すように、フィルム２の表面２ｘには透明電極膜５が形成されると共に、上記の傷２ａが複数存在する。
【００２３】
その傷２ａのうち、図２（ａ）の左側のものは透明電極膜５の表面から形成されたものである。
【００２４】
一方、図２（ｂ）の右側のものは、透明電極５の形成前に表面２ｘに形成されたものである。、このような傷２ａが存在すると、傷２ａの上の透明電極５にひび割れが生じ、透明電極５が不良になってしまう。
【００２５】
このようにフィルム２の表面２ｘには上記の傷２ａが存在するが、その裏面２ｙには複数の微小突起２ｂが意図的に形成される場合がある。その微小突起２ｂは裏面２ｙを滑り易くする役割を担う。
【００２６】
後述のように、上記の傷検査装置１０（図１参照）は、この微小突起２ｂを傷と誤認せずに、移動方向D1に延在する傷２ａのみを認識することができる。
【００２７】
図３は、傷検査装置１０の構成図である。
【００２８】
傷検査装置１０は、光照射部８、鏡１２、光電変換部１５、アンプ１７、処理部１８、制御部１９、及び判断部２０を備える。
【００２９】
このうち、光照射部８は、フィルム２の幅方向D2に列状に並べられたLD(Laser Diode)等の複数の光源８ａを備える。なお、LDに代えて、LED(Light Emitting Diode)を光源８ａとして設けてもよい。
【００３０】
また、光源８ａの個数は特に限定されないが、本実施形態では列の端部の光源８ａから順に０、１、・・・nと符号を付す。
【００３１】
その光照射部８は、フィルム２の裏面にライン状に検査光Lを照射する。なお、各光源８ａには指向性があり、ライン状の照射領域Rの各部がそれぞれ各光源８ａにより照射される。
【００３２】
また、そのライン状の照射領域Rは、フィルム２の面内において移動方向D1に垂直な方向に延在する。
【００３３】
一方、鏡１２は、その反射面が楕円柱面となっており、検査光Lが傷２ａにより散乱されて発生した散乱光Mを集光する集光系として供される。
【００３４】
光電変換部１５は、鏡１２により集光された散乱光Mを受光する蛍光ファイバ１３と、蛍光ファイバ１３の端部に接続されたフォトマルチプライヤ１４とを備える。
【００３５】
蛍光ファイバ１３においては、その側面から侵入した散乱光Mによってファイバ内の蛍光物質から蛍光が発生し、当該蛍光がファイバ内を伝播してその端部から出力される。その蛍光は、フォトマルチプライヤ１４によって散乱光Mの強度に応じたアナログ電圧値の出力信号SMに変換される。
【００３６】
アンプ１７は、その出力信号SMを増幅し、後段の処理部１８に当該出力信号SMを出力する。なお、フォトマルチプライヤ１４から出た直後の出力信号SMが十分な大きさの電圧値を有している場合はアンプ１７を省いてもよい。
【００３７】
一方、制御部１９は、ロータリーエンコーダ１６（図１参照）から出力された移動速度信号SRを用いて、n個の光源８ａの強度を個別に制御する制御信号Fi（i=０、１、２、…n）を出力する。
【００３８】
図４は、制御部１９の機能ブロック図である。
【００３９】
図４に示すように、制御部１９は、複数の光源８ａの各々に対応した複数の制御回路１９ａを有する。
【００４０】
図５は各制御回路１９ａの回路図である。
【００４１】
図５に示すように、制御回路１９ａは、加算器２１、ラッチ２２、SIN ROM２３、D-Aコンバータ２４、ローパスフィルタ２５、及びアンプ２６を有する。
【００４２】
この制御回路１９ａにおいては、ラッチ２２の８ビットの出力値と８ビットの規定値Nとが加算器２１で加算される。加算器２１の出力値は、ラッチ２２において１クロック遅延された後にラッチ２２から出力されるため、ラッチ２２の出力値は１クロック前と比較してNだけ増加することになる。
【００４３】
そのラッチ２２のクロック信号としては、既述のロータリーエンコーダ１６から出力された移動速度信号SRが入力されるので、ラッチ２２の出力値はフィルム２の移動速度に応じて変化することになる。
【００４４】
ラッチ２２の出力値は、後段のSIN ROM２３に入力される。SIN ROM２３には、正弦波の各点の振幅値がラッチ２２の出力値に対応して格納されており、フィルム２の移動速度に応じてSIN ROM２３から正弦波の振幅値が出力される。
【００４５】
SIN ROM２３の出力値は、D-Aコンバータにおいてアナログ電圧値の制御信号Fiに変換される。制御信号Fiは、ローパスフィルタ２３においてその遮断周波数以上の周波数成分が除去された後、アンプ２６で増幅され、各光源８ａ（図３参照）に入力される。
【００４６】
このような制御回路１９ａによれば、ラッチ２２のクロック端子に移動速度信号SRを入力するので、フィルム２の移動速度に応じてSIN ROM２３の出力も変わり、フィルム２の移動速度が速くなるほど制御信号Fiの周波数f0が速くなる。
【００４７】
本実施形態では、各光源８ａの各々の制御信号Fiを同位相とするのではなく、次の式（１）のように、制御信号Fiの位相に値iに依存した位相成分θiを含ませる。
【００４８】
【数１】
【００４９】
なお、Foffsetは、制御信号Fiが任意の時刻tにおいて正となるような任意のオフセット電圧値である。
【００５０】
上記の位相成分θiは、例えば、制御回路１９ａの各々において、移動速度信号SRを入力するタイミングをずらす等により、式（１）の位相に含ませることができる。
【００５１】
式（１）によれば、隣接する光源８ａにおける位相のずれ量δθ（＝θi+1−θi＝π／n）は、iの値によらない正の固定値となる。
【００５２】
各光源８ａからは、制御信号Fiと同位相であってその制御信号Fiの大きさに比例した強度の検査光が発生する。例えば、i番目の光源８ａから出る検査光Lの強度をIiとする場合、Iiは次の式（２）で表される。
【００５３】
【数２】
【００５４】
なお、式（２）においてAは正の定数である。そして、Ioffsetは、式（１）のFoffsetに対応した正の定数である。
【００５５】
一方、図６は、処理部１８の機能ブロック図である。
【００５６】
図６に示すように、処理部１８は、位相比較器３１と周波数比較部３２とを有する。
【００５７】
このうち、位相比較器３１は、０番目の制御信号F0（t）と出力信号SMの各々の位相を比較し、それらの位相差δφに比例した電圧の位相比較信号Spを出力する。
【００５８】
一方、周波数比較部３２は、例えばロックインアンプであって、出力信号SMの周波数が各光源８ａの周波数f0と同一であるか否かを判断するのに使用される。
【００５９】
その周波数比較部３２には、測定対象の出力信号SMが入力されると共に、参照信号として０番目の制御信号F0（t）が入力される。そして、出力信号SMの周波数が０番目の光源８ａの周波数f0と同一である場合には、周波数比較部３２からハイレベルの周波数比較信号SFが出力され、出力信号SMの周波数がf0と異なる場合には周波数比較信号SFがローレベルとなる。
【００６０】
上記のように処理部１８から出力された位相比較信号Spと周波数比較信号SFは、それぞれ判断部２０（図３参照）に入力される。
【００６１】
判断部２０は、PC(Personal Computer)等の電子計算機であって、上記の位相比較信号Spと周波数比較信号SFに基づいて、後述のようにフィルム２における傷２ａの有無や傷２ａの位置などを特定する。
【００６２】
次に、この傷検査装置１０の動作について説明する。
【００６３】
図７は、傷検査装置１０の断面図である。
【００６４】
図７に示すように、検査に際しては検査光Lがフィルム２の裏面２ｙから照射される。このとき、フィルム２の表面２ｘに傷２ａがあると、検査光Lが傷２ａにより散乱し、その散乱光Mが鏡１２によって集光される。
【００６５】
鏡１２の反射面は楕円Eに沿った楕円柱面であり、本実施形態では鏡１２の第１の焦点F1に検査光Lを照射し、第２の焦点F2に蛍光ファイバ１３を配する。このようにすると、第１の焦点F1から出た散乱光Mが第２の焦点F2に集まり、蛍光ファイバ１３に効率的に散乱光Mを集光することができる。
【００６６】
更に、このように第２の焦点F2に光ファイバ１３を設けることで、蛍光ファイバ１３の側面からその散乱光Mが入射するようになるので、蛍光ファイバ１３の側面で散乱光Mが反射するのが抑制され、光ファイバ１３内で効率的に蛍光を発生させることができる。
【００６７】
しかも、第２の焦点F2を中心にして実質的に全方位の散乱光Mが蛍光ファイバ１３に入射するので、光ファイバ１３内で更に効率的に蛍光が発生する。
【００６８】
なお、第１の焦点F1から見た鏡１２の視角Φは、フィルム２を透過した検査光Lに鏡１２が触れない範囲で可能な限り大きくするのが好ましい。これにより、傷２ａから出た散乱光Mの多くを光ファイバ１３に集めることができ、出力信号SMの強度を高めることができる。
【００６９】
特に、幅が１μm程度の微細な傷２ａの場合は、弱い強度の散乱光Mが広範囲に散乱するので、上記のように視角Φを大きくして出力信号SMの強度を高める実益がある。
【００７０】
ところで、傷検査装置１０において検出の対象となる傷は、フィルム２の移動方向D1に延在する線状の傷２ａである。
【００７１】
本実施形態では、上記の出力信号SMに基づいて、以下のようにして線状の傷２ａの有無を判断する。
【００７２】
図８は、出力信号SMの強度の時間変化を示す図である。なお、図８では、傷２ａが存在する場合の出力信号SMの波形を実線で示し、傷２ａがない場合の出力信号SMの波形を点線で示している。
【００７３】
傷２ａがない場合は、傷２ａから散乱光Mが発生せず、散乱光Mが原因の蛍光が蛍光ファイバ１３で発生しないので、出力信号SMはローレベルのままとなる。
【００７４】
一方、移動方向D1に延在する傷２ａが存在する場合、傷２ａから散乱光Mが発生し、その散乱光Mによって蛍光ファイバ１３で蛍光が発生するので、傷２ａがない場合と比較して出力信号SMが大きくなる。
【００７５】
また、式（２）のように検査光Lの波形は周波数がf0の正弦波であるため、線状の傷２ａに検査光Lが当たっている間は散乱光Mや出力信号SMの波形も周波数がf0の正弦波となる。
【００７６】
このように出力信号SMが検査光Lと同一周波数の正弦波となるには、傷２ａが移動方向D1に十分に長く、検査光Lに傷２ａが曝されている時間が少なくとも検査光Lの１周期以上の時間であることを要する。
【００７７】
よって、微小突起２ｂのようにフィルム２にランダムに存在する構造体や埃に検査光Lが曝されても、散乱光Mや出力信号SMは正弦波とはならず、当該出力信号SMの周波数はf0とは異なる値となる。
【００７８】
そこで、本実施形態では、周波数比較部３２（図６参照）により出力信号SMの周波数がf0であるかどうかを調べ、周波数がf0であることが分かった場合に、移動方向D1に延在する線状の傷２ａがフィルム２に存在すると判断する。
【００７９】
図９は、出力信号SMの周波数と強度との関係について示す模式図である。
【００８０】
図９に示すように、周波数がf0の近辺に出力信号SMのピークが存在する場合には、上記のように線状の傷２ａが存在することになる。
【００８１】
一方、検査対象外の構造体が存在する場合は、f0から外れたところの周波数に出力信号SMのピークが発生する。例えば、微小突起２ｂは、傷２ａよりも短い間隔でフィルム２に点在するため、微小突起２ｂに対応する出力信号SMの周波数はf0よりもかなり小さくなる。
【００８２】
次に、傷２ａの位置の特定方法について説明する。
【００８３】
図３に示したように、光照射部８は、端から０、１、・・・nと符号を付された複数の光源８ａを備え、これらの光源８ａの各々によりライン状の照射領域Rに検査光Lが照射される。
【００８４】
図１０は、上記の符号i（＝０、１、・・・n）をフィルム２の幅方向D2の位置を特定するのに使用した場合における出力信号SMの強度の時間変化を模式的に示す図である。
【００８５】
図１０の実線は、k番目の光源８ａから出た検査光Lにより傷２ａが照射された場合の出力信号SMの波形を示す。この場合、上記のように傷２ａが十分に長ければ、出力信号SMは周波数がf0の正弦波となる。
【００８６】
また、図１０の破線は、0番目の光源８ａに入力される制御信号F0(t)の波形である。式（１）に示したように、０番目の制御信号F0(t)とk番目の制御信号Fk(t)は位相がθkだけずれている。
【００８７】
上記のように傷２ａがk番目の光源８ａにより照射されていれば、上記の位相差θkと同じ位相差が制御信号F0(t)と出力信号SMとの間にも発生する。式（１）より、その位相差θkはπk／nに等しいので、k=θkn／πなる関係が成立する。
【００８８】
よって、制御信号F0(t)と出力信号SMとの位相差θkを検出し、そのθkを用いてθkn／πを計算すればその値はkとなり、傷２ａがフィルム２の端からk番目にあることが分かる。
【００８９】
なお、上記の位相差θkは、位相比較器３１（図６参照）から出力される位相比較信号Spにより把握することができる。
【００９０】
このように、本実施形態に係る傷検査装置１０によれば、線状の傷２ａの有無と、傷２ａの位置とを知ることができる。
【００９１】
次に、この傷検査装置１０を用いた傷検査方法について説明する。
【００９２】
図１１は、本実施形態に係る傷検査方法のフローチャートである。
【００９３】
最初のステップＰ１では、図３に示したように、移動方向D1に移動途中のフィルム２に検査光Lをライン状に照射する。
【００９４】
上記のように、検査光Lは各光源８ａから照射される。そして、式（２）のように、各光源８ａから出る検査光Lは強度Iki(t)が周波数f0で変わる正弦波であり、その強度Ik(t)には隣接する光源８ａ間で位相差δθ（＝θk+1−θk＝π／n）がある。
【００９５】
次に、ステップＰ２に移り、散乱光Mと検査光Lの各々の周波数が同一であるかどうかを調べ、同一である場合には移動方向D1に延在する傷２ａがフィルム２に存在すると判断する。
【００９６】
周波数の同一性の判断は、周波数比較部３２（図６参照）から出力される周波数比較信号SFに基づいて判断部２０（図３参照）が行い、周波数比較信号SFがハイレベルのときに散乱光Mと検査光Lの各々の周波数が同一であると判断する。
【００９７】
なお、判断部２０に代えて、ユーザが周波数の同一性を判断するようにしてもよい。
【００９８】
次に、ステップＰ３に移り、散乱光Mの位相と０番目の光源８ａの制御信号F0(t)の位相と位相差δθに基づいて、傷２ａがフィルム２の幅方向D2のどこに存在するのかを特定する。
【００９９】
上記のように、位相差δθがθk（＝πk／n）に等しければ、傷２ａがk番目の光源８ａにより照射されており、フィルム２の端から数えてk番目のところに傷２ａがあると特定することができる。
【０１００】
この判断は、周波数比較信号SFに基づいて判断部２０（図３参照）が行ってもよいし、ユーザが行ってもよい。
【０１０１】
また、上記では、散乱光Mとの比較対象として０番目の光源８ａを選んだが、複数の光源８ａのうちの任意の一の光源８ａの位相と散乱光Mの位相とを比較してもよい。
【０１０２】
以上により、本実施形態に係る傷検査方法の基本ステップを終了する。
【０１０３】
上記した本実施形態によれば、図３に示したように、移動方向D1に移動途中のフィルム２にライン状に検査光Lを照射して傷の有無を検査するので、フィルム２を二軸方向に移動させる必要がなく、フィルム２の全範囲を短時間に検査することができる。
【０１０４】
また、検査光Lと出力信号SMの各々の周波数が同一か否かを調べることで、フィルム２の移動方向D1に延在する線状の傷２ａのみを選択的に検知でき、微小突起のような検査対象外の構造体を傷であると誤認するのを防止できる。
【０１０５】
更に、ライン状の照射領域Rの延在方向に沿って複数の光源９ａの位相をずらし、制御信号F0(t)と出力信号SMの各々の位相差δθを検出することで、傷２ａがフィルム２の幅方向D2のどこにあるのかが分かる。
【０１０６】
（第２実施形態）
第１実施形態では、図３に示したように、検査対象のフィルム２として透明フィルムを使用した。
【０１０７】
これに対し、本実施形態では、不透明なフィルム２を検査することができる検査装置について説明する。
【０１０８】
図１２は、本実施形態に係る傷検査装置４０の断面図である。
【０１０９】
なお、図１２において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０１１０】
図１２に示すように、この検査装置４０では、フィルム２の表面２ｘ側に光照射部８を設け、表面２ｘ側からフィルム２に検査光Lを照射する。その表面２ｘは、反射面が楕円柱面の鏡１２の第１の焦点F1に位置合わせされており、その第１の焦点F1に相当する部分の表面２ｘに上記の検査光Lが照射される。
【０１１１】
そして、鏡１２の第２の焦点F2には、第１実施形態と同様に蛍光ファイバ１３を配する。その蛍光ファイバ１３には、第１実施形態で説明した出力信号SMを出力するフォトマルチプライヤ１４（図３参照）が接続される。
【０１１２】
なお、その出力信号SMを用いた傷検査方法は第１実施形態と同様なので以下では省略する。
【０１１３】
上記した本実施形態によれば、フィルム２が検査光Lに対して不透明な場合であっても、傷２ａにおいて検査光Lを散乱させて散乱光Mを発生させ、その散乱光Mを鏡１２で集光することができる。これにより、フィルム２が不透明であっても傷２ａの有無やその位置を特定できる。
【０１１４】
（第３実施形態）
第１実施形態と第２実施形態では、フィルム２の片方の面側にのみ鏡を設けた。これに対し、本実施形態では、透明なフィルム２の両方の面側に鏡を設ける。
【０１１５】
図１３は、本実施形態に係る傷検査装置の断面図である。なお、図１３において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０１１６】
この傷検査装置５０は、フィルム２の表面２ｘ側に設けられた第１の鏡５１と、フィルム２の裏面２ｙ側に設けられた第２の鏡５２とを有する。
【０１１７】
第１の鏡５１と第２の鏡５２は集光系として供するものであって、それらの反射面の各々はいずれも楕円柱面であり、各鏡５１、５２に共通の焦点Q0にフィルム２の表面２ｘが位置する。また、各鏡５１、５２の他方の焦点Q1、Q2には、第１実施形態と同様に蛍光ファイバ１３が設けられる。
【０１１８】
また、フィルム２の裏面２ｙ側には光照射部８が設けられ、焦点Q0におけるフィルム２に光照射部８から検査光Lが照射される。
【０１１９】
なお、焦点Q0から見た第２の鏡５２の視角Ωは、裏面２ｙで反射した検査光Lの正反射光Nが第２の鏡５２に入射しない範囲で可能な限り大きくするのが好ましい。
【０１２０】
フィルム２に傷２ａが存在する場合、傷２ａにより検査光Lが散乱して散乱光Mが発生し、その散乱光Mが第１の鏡５１と第２の鏡５２の各々により各焦点Q1、Q2に集光されて蛍光ファイバ１３に入射する。
【０１２１】
それらの蛍光ファイバ１３の各々の端部には、第１実施形態で説明した出力信号SMを出力するフォトマルチプライヤ１４が個別に接続される。各フォトマルチプライヤ１４から出力された出力信号SMは、合成された後にアンプ１７（図３参照）に入力され、その強度が増幅される。
【０１２２】
なお、その出力信号SMを用いた傷検査方法は第１実施形態と同様なので以下では省略する。
【０１２３】
上記した本実施形態によれば、検査光Lの集光系として第１の鏡５１と第２の鏡５２を設けるので、フィルム２の両面に発生した散乱光Mをこれらの鏡５１、５２により集めることができる。そのため、第１実施形態や第２実施形態と比較して広い範囲で散乱光Mを集めることができ、傷２ａの検出感度を高めることができる。
【０１２４】
（第４実施形態）
第１実施形態では、図３に示したように、光電変換部１５として、蛍光ファイバ１３とフォトマルチプライヤ１４とを使用した。
【０１２５】
本実施形態が第１実施形態と異なる点はその光電変換部１５の構造だけであり、それ以外は第１実施形態と同様である。
【０１２６】
図１４は、本実施形態に係る光電変換部１５の断面図である。
【０１２７】
図１４に示されるように、この光電変換部１５は、複数のフォトダイオード５５を有する。各フォトダイオード５５は、それらの受光面５５ａを外側にして円状に配される。
【０１２８】
このように円状にすることで、あらゆる方向からの散乱光Mを光電変換部１５で受光することができ、傷２ａの検出感度を高めることができる。
【０１２９】
（第５実施形態）
第１実施形態では、図１に示したように、各ローラ３、４によりフィルム２を懸架するようにした。本実施形態が第１実施形態と異なる点は、フィルム２の懸架の仕方のみであり、これ以外は第１実施形態と同じである。
【０１３０】
図１５は、本実施形態に係る傷検査システムの構成図である。なお、図１５において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態に係るのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０１３１】
図１５に示すように、本実施形態に係る傷検査システム６０においては、第１のローラ３と第２のローラ４の各々よりも高い位置に二つのロータリーエンコーダ１６を設け、これらのロータリーエンコーダ１６によりフィルム２を水平に懸架する。
【０１３２】
このようにすると、傷検査装置１０による検査が進んで各ローラ３、４におけるフィルム２の巻取り厚が変化しても、二つのロータリーエンコーダ１６で懸架された部分のフィルム２を水平に保つことができる。そのため、フィルム２の傾斜が原因で傷検査装置１０による検査が不正確になるのを防止でき、傷の検査精度を一定に維持することが可能となる。
【０１３３】
以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１３４】
（付記１） 移動途中の検査対象の表面に、強度が所定の周波数で変化する検査光をライン状に照射する光照射部と、
前記検査光の照射により前記検査対象から出た散乱光を集光する集光系と、
前記集光系で集光された前記散乱光の強度に応じた出力信号を出力する光電変換部と、
前記出力信号の周波数と前記検査光の前記周波数とが同一であるか否かを示す周波数比較信号を出力する周波数比較部と、
を有することを特徴とする傷検査装置。
【０１３５】
（付記２） 前記光照射部が、前記ラインの延在方向に沿って位相がずれた複数の前記検査光を発生する複数の光源を備え、
前記出力信号の位相と、複数の前記光源のうちの一から出た前記検査光の位相との位相差を示す位相比較信号を出力する位相比較器を更に有することを特徴とする付記１に記載の傷検査装置。
【０１３６】
（付記３） 前記周波数比較信号に基づいて、前記出力信号と前記検査光の各々の前記周波数が同一の場合に、前記検査対象に移動方向に延在する傷が存在すると判断すると共に、
前記位相比較信号が示す前記位相差に基づいて、前記傷が前記検査対象のどこに存在するのかを特定する判断部を更に有することを特徴とする付記２に記載の傷検査装置。
【０１３７】
（付記４） 前記光照射部は、前記移動方向に垂直なライン状の前記検査光を前記検査対象に照射することを特徴とする付記１に記載の傷検査装置。
【０１３８】
（付記５） 前記集光系は、前記検査対象の前記表面側又は裏面側の少なくとも一方に設けられた反射面が楕円柱面の鏡であり、
前記光照射部は、前記楕円柱面の第１の焦点に位置する部分の前記検査対象に前記検査光を照射し、
前記光電変換部は、前記楕円柱面の第２の焦点に集光した前記散乱光を前記出力信号に変換することを特徴とする付記１乃至付記４のいずれかに記載の傷検査装置。
【０１３９】
（付記６） 前記光電変換部は、前記第２の焦点に位置して前記散乱光を側面から受ける蛍光ファイバと、前記蛍光ファイバの端部に接続されて前記出力信号を出力するフォトマルチプライヤとを備えることを特徴とする付記１に記載の傷検査装置。
【０１４０】
（付記７） 検査対象を移動させる移動部と、
前記移動部により移動されている途中の前記検査対象の表面に、強度が所定の周波数で変化する検査光をライン状に照射する光照射部と、
前記検査光の照射により前記検査対象から出た散乱光を集光する集光系と、
前記集光系で集光された前記散乱光の強度に応じた出力信号を出力する光電変換部と、
前記出力信号の周波数と前記検査光の前記周波数とが同一であるか否かを示す周波数比較信号を出力する周波数比較部と、
を有することを特徴とする傷検査システム。
【０１４１】
（付記８） 移動途中の検査対象に、所定の周波数で強度が変わる検査光をライン状に照射し、
前記検査光の照射により前記検査対象から出た散乱光の周波数と、前記検査光の前記周波数とが同一であるときに、移動方向に延在する傷が前記検査対象に存在すると判断することを特徴とする傷検査方法。
【０１４２】
（付記９） 前記検査対象に前記検査光を照射するときに、前記ラインの延在方向に沿って位相がずれた複数の前記検査光を前記検査対象に照射すると共に、
前記散乱光の位相と、複数の前記検査光のうちの一の位相との位相差に基づいて、前記傷が前記検査対象のどこに存在するのかを特定することを特徴とする付記８に記載の傷検査方法。
【符号の説明】
【０１４３】
１…傷検査システム、２…フィルム、２ａ…傷、２ｘ…表面、２ｙ…裏面、２ｂ…微小突起、３…第１のローラ、４…第２のローラ、８…光照射部、８ａ…光源、１０、４０、５０…傷検査装置、１２…鏡、１３…蛍光ファイバ、１４…フォトマルチプライヤ、１５…光電変換部、１６…ロータリーエンコーダ、１７…アンプ、１８…処理部、１９…制御部、１９ａ…制御回路、２０…判断部、２１…加算器、２２…ラッチ、２３…SIN ROM、２４…D-Aコンバータ、２５…ローパスフィルタ、２６…アンプ、３１…位相比較器、３２…周波数比較部、５１…第１の鏡、５２…第２の鏡、L…検査光、M…散乱光、F1…第１の焦点、F2…第２の焦点。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動途中の検査対象の表面に、強度が所定の周波数で変化する検査光をライン状に照射する光照射部と、
前記検査光の照射により前記検査対象から出た散乱光を集光する集光系と、
前記集光系で集光された前記散乱光の強度に応じた出力信号を出力する光電変換部と、
前記出力信号の周波数と前記検査光の前記周波数とが同一であるか否かを示す周波数比較信号を出力する周波数比較部と、
を有することを特徴とする傷検査装置。
【請求項２】
前記光照射部が、前記ラインの延在方向に沿って位相がずれた複数の前記検査光を発生する複数の光源を備え、
前記出力信号の位相と、複数の前記光源のうちの一から出た前記検査光の位相との位相差を示す位相比較信号を出力する位相比較器を更に有することを特徴とする請求項１に記載の傷検査装置。
【請求項３】
前記周波数比較信号に基づいて、前記出力信号と前記検査光の各々の前記周波数が同一の場合に、前記検査対象に移動方向に延在する傷が存在すると判断すると共に、
前記位相比較信号が示す前記位相差に基づいて、前記傷が前記検査対象のどこに存在するのかを特定する判断部を更に有することを特徴とする請求項２に記載の傷検査装置。
【請求項４】
前記集光系は、前記検査対象の前記表面側又は裏面側の少なくとも一方に設けられた反射面が楕円柱面の鏡であり、
前記光照射部は、前記楕円柱面の第１の焦点に位置する部分の前記検査対象に前記検査光を照射し、
前記光電変換部は、前記楕円柱面の第２の焦点に集光した前記散乱光を前記出力信号に変換することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の傷検査装置。
【請求項５】
検査対象を移動させる移動部と、
前記移動部により移動されている途中の前記検査対象の表面に、強度が所定の周波数で変化する検査光をライン状に照射する光照射部と、
前記検査光の照射により前記検査対象から出た散乱光を集光する集光系と、
前記集光系で集光された前記散乱光の強度に応じた出力信号を出力する光電変換部と、
前記出力信号の周波数と前記検査光の前記周波数とが同一であるか否かを示す周波数比較信号を出力する周波数比較部と、
を有することを特徴とする傷検査システム。
【請求項６】
移動途中の検査対象に、所定の周波数で強度が変わる検査光をライン状に照射し、
前記検査光の照射により前記検査対象から出た散乱光の周波数と、前記検査光の前記周波数とが同一であるときに、移動方向に延在する傷が前記検査対象に存在すると判断することを特徴とする傷検査方法。
【請求項１】
移動途中の検査対象の表面に、強度が所定の周波数で変化する検査光をライン状に照射する光照射部と、
前記検査光の照射により前記検査対象から出た散乱光を集光する集光系と、
前記集光系で集光された前記散乱光の強度に応じた出力信号を出力する光電変換部と、
前記出力信号の周波数と前記検査光の前記周波数とが同一であるか否かを示す周波数比較信号を出力する周波数比較部と、
を有することを特徴とする傷検査装置。
【請求項２】
前記光照射部が、前記ラインの延在方向に沿って位相がずれた複数の前記検査光を発生する複数の光源を備え、
前記出力信号の位相と、複数の前記光源のうちの一から出た前記検査光の位相との位相差を示す位相比較信号を出力する位相比較器を更に有することを特徴とする請求項１に記載の傷検査装置。
【請求項３】
前記周波数比較信号に基づいて、前記出力信号と前記検査光の各々の前記周波数が同一の場合に、前記検査対象に移動方向に延在する傷が存在すると判断すると共に、
前記位相比較信号が示す前記位相差に基づいて、前記傷が前記検査対象のどこに存在するのかを特定する判断部を更に有することを特徴とする請求項２に記載の傷検査装置。
【請求項４】
前記集光系は、前記検査対象の前記表面側又は裏面側の少なくとも一方に設けられた反射面が楕円柱面の鏡であり、
前記光照射部は、前記楕円柱面の第１の焦点に位置する部分の前記検査対象に前記検査光を照射し、
前記光電変換部は、前記楕円柱面の第２の焦点に集光した前記散乱光を前記出力信号に変換することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の傷検査装置。
【請求項５】
検査対象を移動させる移動部と、
前記移動部により移動されている途中の前記検査対象の表面に、強度が所定の周波数で変化する検査光をライン状に照射する光照射部と、
前記検査光の照射により前記検査対象から出た散乱光を集光する集光系と、
前記集光系で集光された前記散乱光の強度に応じた出力信号を出力する光電変換部と、
前記出力信号の周波数と前記検査光の前記周波数とが同一であるか否かを示す周波数比較信号を出力する周波数比較部と、
を有することを特徴とする傷検査システム。
【請求項６】
移動途中の検査対象に、所定の周波数で強度が変わる検査光をライン状に照射し、
前記検査光の照射により前記検査対象から出た散乱光の周波数と、前記検査光の前記周波数とが同一であるときに、移動方向に延在する傷が前記検査対象に存在すると判断することを特徴とする傷検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１５４６８６（Ｐ２０１２−１５４６８６Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２１１６（Ｐ２０１１−１２１１６）
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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