表面検査装置、表面検査方法および高分子フィルム表面検査方法
【課題】被検査物の厚みが大きく変化する場合でも、検出感度を損なうことのない、表面検査装置、表面検査方法および高分子フィルムの製造方法を提供すること。
【解決手段】被検査物に光を投射する投光手段と、該被検査物を介した透過光または反射光を受光する受光手段と、該受光手段が受光した透過光または反射光に基づいて前記被検査物の表面凹凸欠点を検査するデータ処理手段とを有する表面検査装置であって、前記投光手段と前記受光手段との投受光軸上に複数の遮光手段を有することを特徴とする表面検査装置。
【解決手段】被検査物に光を投射する投光手段と、該被検査物を介した透過光または反射光を受光する受光手段と、該受光手段が受光した透過光または反射光に基づいて前記被検査物の表面凹凸欠点を検査するデータ処理手段とを有する表面検査装置であって、前記投光手段と前記受光手段との投受光軸上に複数の遮光手段を有することを特徴とする表面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面検査装置、表面検査方法および高分子フィルムの製造方法に関する。さらに詳しくは、被検査物の厚みが大きく変化する場合でも、検出感度を損なうことのない、安価な表面検査装置、表面検査方法および高分子フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、被検査物の欠点を検査する場合、被検査物に光を投射し、その透過光または反射光の状態を参照することで、被検査物の欠点を検出する方法がよく用いられている。
【０００３】
特に、被検査物の表面凹凸欠点を検出するためには、光軸ずらし方式と呼ばれる方法が良く用いられる。この方法を、被検査物（屈折率≠１．０）に光を投射し、その透過光を受光して検査する場合を例にとり、図８および図９を用いて説明する。図８は表面凹凸欠点のない場合の投受光の説明図で、図９は表面凹凸欠点のある場合の投受光の説明図である。
【０００４】
被検査物１０２を挟んで、受光手段１０１と投光手段１０４を設置する。このとき、受光手段１０１が受光する光の軸（受光光軸）の中心軸（以後、受光中心光軸と呼ぶ）Ｌｃが投光手段１０４に直接届かないように、遮光手段１０３を設置する。即ち、投光手段１０４と受光手段１０１との間で投・受光される光の軸（投受光軸。ここでは簡単のため、受光中心光軸Ｌｃのみとする）上に遮光手段１０３が存在しており、投光手段１０４からの光を受光手段１０１は受光しない。これに対し、被検査物１０２に表面凹凸欠点１０５が存在すると、受光手段１０１の受光中心光軸Ｌｃは、被検査物１０２での屈折状態が変化し、遮光手段１０３を避けて投光手段１０４に届く。即ち、投光手段１０４からの光を、受光手段１０１は受光する。この受光手段１０１が受光する光量の変化によって、表面凹凸欠点１０５を検出する。または、投光手段１０４の光指向性を高めることで、同様の効果を得ても良い。
【０００５】
光軸ずらし方式による被検査物１０２の表面凹凸欠点１０５の検出感度を高めるには、表面凹凸欠点１０５が存在しない状態で、遮光手段１０３の、投光手段１０４側の端部１０３ａに、受光手段１０１の受光中心光軸Ｌｃを合わせることが好ましい。このように設定すれば、表面凹凸欠点による屈折状態の変化が微小でも、受光手段１０１の受光する光量が変化するからである。また、さらに好ましくは、入射角θを大きくすることである。こうすることで、表面凹凸欠点での屈折による受光光軸の変化が大きくなるからである。
【０００６】
図８および図９のように遮光手段１０３によって遮光される方向を１方向とせず、２方向としたものは遮光方式とも呼ばれるものである（例えば、特許文献１など参照）。表面凹凸欠点の検出原理は、光軸ずらし方式と同様である。
【０００７】
上記のように、光軸ずらし方式および遮光方式は、受光手段が受光する光量の変化によって、被検査物の表面凹凸欠点を検出する方法である。しかしながら、受光光量を変化させるものは、表面凹凸欠点による、被検査物での屈折状態の変化だけではなく、被検査物の厚みの変化もある。このことを、図１０および図１１を用いて説明する。図１０は厚い被検査物の場合を、図１１は薄い被検査物の場合を示した説明図である。
【０００８】
図１０においては受光手段１０１の受光中心光軸Ｌｃは遮光手段１０３によって遮られているが、図１１のように被検査物１０２が薄くなると、表面凹凸欠点がないにも関わらず、受光中心光軸Ｌｃは投光手段１０４に届く。したがって、被検査物１０２の厚みが大きく異なる場合、厚みに依存せず、同程度の検出感度を維持するためには、受光手段１０１と、遮光手段１０３または／および投光手段１０４の相対位置を変化させる、またはこれに準じた対策が必要となる。例えば、ｄの方向に移動するに従い、投光手段１０４の、光量を（大きく）変化させる、波長を変化させる、位相を変化させるなどの工夫を施す必要がある。
【０００９】
しかしながら、被検査物１０２の厚みに従って光学系（受光手段１０１、遮光手段１０３、投光手段１０４）を変更することは、一般の光学的手段を用いた検査装置では好ましくなく、また、投光手段１０４への上記工夫もコストがかかり、さらに受光手段１０１の受光した信号を処理する手順が複雑になるため好ましくない。
【特許文献１】特開２００２−３９９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上に鑑みて、本発明の目的は、被検査物の厚みが大きく変化する場合でも、検出感度を損なうことのない、安価な表面検査装置、表面検査方法および高分子フィルムの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は下記の構成を有する。
【００１２】
すなわち、被検査物に光を投射する投光手段と、該被検査物を介した透過光または反射光を受光する受光手段と、該受光手段が受光した透過光または反射光に基づいて前記被検査物の表面凹凸欠点を検査するデータ処理手段とを有する表面検査装置であって、前記投光手段と前記受光手段との投受光軸上に複数の遮光手段を有することを特徴とする表面検査装置である。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記複数の遮光手段は、前記投光手段と前記受光手段との投受光において、第１の所定方向の投受光を略遮光し、前記第１の所定方向とは異なる第２の所定方向の投受光を略遮光しないものであることを特徴とする表面検査装置である。
【００１４】
また、本発明の別の態様によれば、被検査物に光を投射する投光ステップと、該被検査物を介した透過光または反射光を受光する受光ステップと、該受光ステップで受光した透過光または反射光に基づいて前記被検査物の表面凹凸欠点を検査するデータ処理ステップとを有する表面検査方法であって、該投光ステップで投射され、前記受光ステップで受光される光の投受光軸上において複数の遮光ステップを有することを特徴とする表面検査方法である。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記複数の遮光ステップは、前記投光ステップで投射され、前記受光ステップで受光される光の投受光において、第１の所定方向の投受光を略遮光し、前記第１の所定方向とは異なる第２の所定方向の投受光を略遮光しないことを特徴とする表面検査方法である。
【００１６】
また、本発明の別の態様によれば、シート状にすることで高分子フィルムを製造するに際して、該高分子フィルムに光を投射する投光ステップと、高分子フィルムを介した透過光または反射光を受光する受光ステップと、前記受光ステップで受光した透過光または反射光に基づいて前記高分子フィルムの表面凹凸欠点を検査するデータ処理ステップとを有する高分子フィルム表面検査方法であって、前記投光ステップで投射され、前記受光ステップで受光される光の投受光軸上において複数の遮光ステップを有することを特徴とする、高分子フィルム表面検査方法である。
【００１７】
本発明における「所定方向の投受光」を、図１２を用いて説明する。図１２は、所定方向の投受光の一例を示す説明図である。一般に、受光手段１０１は、受光中心光軸Ｌｃに沿った光のみを受光するのではなく、その周辺の光も受光することに注意する。今、受光中心光軸Ｌｃが予め定めた所定方向Ｌｄを向いており、投光手段１０４から投射された光の中で、受光手段１０１が、受光可能な光全てを受光することを、所定方向Ｌｄの投受光とする。ただし、受光中心光軸Ｌｃの向いている方向は予め定めた方向に厳密に一致している必要はなく、各手段を設置する精度程度の許容範囲は持つものとする。
【００１８】
また、本発明における「投受光軸」とは、投光手段１０４から投射され、受光手段１０１が受光する、投受光における光の軸である。したがって、上記受光中心光軸Ｌｃも、この投受光軸に含まれる。
【００１９】
また、本発明における「略遮光」とは、受光手段が受光する光量が予め設定した範囲内に収まるように遮光することである。即ち、設定した範囲に従って、投受光軸の一部または全てを遮光することである。例えば、受光手段の出力が受光光量に依存して０〜２５５の値を取りうる場合に、範囲を１１０以下と設定し、受光手段の出力がこの範囲となるように遮光することである。
【００２０】
また、本発明における「第１の所定方向とは異なる第２の所定方向」を、図１３を用いて説明する。図１３は、第２の所定方向の一例を示す説明図である。第１の所定方向を方向Ｌｄ１としたとき、第２の所定方向Ｌｄ２は、方向Ｌｄ１とは異なり、かつ、予め定めた範囲Φｄ（図では、被検査物１０２からの出射角度の範囲）に含まれる任意の方向であるとする。例えば、第１の所定方向が被検査物１０２の表面の法線から３０度ずれた方向であり、予め定めた範囲Φｄを被検査物１０２表面の法線から３３度以上５０度以下ずれたものとしたときに、範囲Φｄに含まれる任意の方向が第２の所定方向となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、以下に説明するとおり、被検査物の厚みが大きく変化する場合でも、検出感度を損なうことのない、安価な表面検査装置、表面検査方法および高分子フィルムの製造方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明における最良の実施形態を、製膜中の、単層透明高分子フィルムの表面に生じる突起欠点を、透過光を受光することで検出する場合を例にとって、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
本実施形態の装置構成を、図１に示す。図１は、本実施形態の概略構成図である。
【００２４】
１は被検査物で、ここでは単層の透明高分子フィルムとしている。図示しない口金の間隙から溶融されたポリマが押し出され、これを図示しない大型のドラムで受けてシート状にすることで高分子フィルムとなる。ここでは単層の透明高分子フィルムを用いて説明しているが、被検査物１としては特に限定されず、ガラスなどの透明体や、表面が鏡面であるものなどを用いることができる。また、紙や金属などでも良い。しかし、被検査物１としては高分子フィルムを用いることが好ましい。高分子フィルムとしては特に限定されず、例えば、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルアミド、ポリスルホン、ポリオレフィン、セルローストリアセテート、ポリフェニレンオキサイド、ポリビニルアルコール、セルロース系重合体、ポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、芳香族ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＰＴ）等が挙げられるが、より好ましくは溶融材料（溶融樹脂）からなるプラスチックフィルムである。その中でも特に好ましくはポリエステル樹脂を主成分とするものである。ここで、主成分とは５０重量％以上１００％以下であることを言う。好ましくは、８０重量％〜１００重量％である。また、例えば、酸成分として、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸等の樹脂属ジカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸、さらにはトリメリット酸等のトリカルボン酸等を用いることができ、ジオール成分として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、ポリテトラメチレングリコール等を用いることができる。また、製膜性を損ねないものであれば、その他のモノマやプレポリマを共重合しても良く、各種ポリマとブレンドしても良い。上記のようなポリエステル樹脂を重合するに際し、エステル交換触媒としては、Ｃａ、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｔｉ等を用いることができる。あるいはテレフタル酸を直接エステル交換させても良い。また、重合触媒として、Ｓｂ２Ｏ３、酸化ゲルマニウム等を用いても良い。
【００２５】
上記ポリエステル樹脂に、必要に応じて公知の添加剤、例えば安定剤、粘度調整剤、酸化防止剤、帯電防止剤、ブロッキング防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤等を添加しても良い。 また、被検査物１として好ましくは、被検査物１の流れ方向および／または幅方向に高分子フィルムが延伸されることである。
【００２６】
また、高分子フィルムは単層であっても多層であっても良い。また、表面（上面）および／または裏面（下面）に、塗剤がコーティングされていても良い。
【００２７】
また、本発明の被検査物１として用いられる高分子フィルムは、半透明であっても良く、着色されていても良い。図１では光学系を透過方式として、被検査物１を透過した光を検出した例を示すが、もし高分子フィルムの光透過率が小さければ、光学系は反射方式とすることができる。また、被検査物１が紙や金属などの場合も、同様に反射方式とすることができる。
【００２８】
１ａは表面凹凸欠点で、ここでは突起欠点を示す。欠点は、凹み欠点でも、凹凸欠点でも、特定の１方向に長く続くスジ状欠点でも良い。また、高分子フィルムそのものの表面凹凸でも良いし、塗剤の抜けやハジキによる凹凸を伴う欠点でも良い。
【００２９】
２は投光手段であり、被検査物１に光を投射している。投光手段２は、蛍光灯であっても良く、ハロゲン光源であっても良く、メタルハライド光源であっても良く、ＬＥＤ光源であっても良い。また、特定の波長特性を持っていても良い。好ましくは、１方向に長く投光部位を有しており、また、投光部位から投射される光量が略均一であることである。図1では、白色の高周波蛍光灯を用い、被検査物１の幅方向と蛍光灯長手方向が略一致するように設置されている。
【００３０】
３は受光手段であり、被検査物１を介した、投光手段２からの透過光を受光するように配置されている。好ましくは、被検査物１の透過光を介した箇所が、バタツキやシワが少ないことである。受光手段３は、ラインセンサカメラであっても良く、エリアセンサカメラであっても良く、その他、複数の光電変換センサを有する構成物であっても良い。好ましくは、受光手段３の有する光電変換センサが、感度が良く、ノイズに強く、センサ間の差異が小さいことである。図１ではラインセンサカメラを用い、そのセンサの並び方向が、投光手段２の長手方向と略一致するように配置されている。
【００３１】
なお図１においては、投光手段２からの透過光を受光するように配置しているが、上述したように反射方式として、投光手段２からの光を被検査物１で反射した反射光を受光するように、受光手段３を配置することもできる。
【００３２】
４は遮光構造物であり、複数の、特定の遮光部位を有する遮光手段で構成されている。図１では３つの遮光手段４ａ、４ｂ、４ｃで構成されており、それらは、投光手段２から投射され、受光手段３が受光する光の一部を遮るように配置されている。遮光手段４ａ、４ｂ、４ｃは、遮光板であっても良いし、スリット状であっても良いし、格子状であっても良いし、その他、特定のパターンを施したものであっても良い。また、透明体に特定のパターンを施したものであっても良い。好ましくは、遮光部位のエッジの加工精度が高いことである。ここでは、３枚の遮光板が、それらの長手方向が、投光手段２の長手方向と略一致するように配置されている。なおこれら複数の遮光手段は、投光手段２と受光手段３との投受光軸上に配置される。
【００３３】
５はデータ処理手段であり、受光手段３と接続されている。受光手段３が受光した透過光（または反射光）の受光量に基づいて、被検査物１の表面凹凸欠点を検出する。
【００３４】
６は外部出力手段であり、データ処理手段５と接続されている。データ処理手段５が被検査物１の表面凹凸欠点を検出した場合、その情報を外部に出力する。外部出力手段６は、ディスプレイ、警報装置、プリンタなどに代表されるものである。
【００３５】
ところで、被検査物１の、表面凹凸欠点１ａの有無と厚み変化とにおける、受光光軸の、被検査物１での屈折状態の違いは、屈折後の角度に影響される。すなわち、被検査物１の厚みが変化したときには、被検査物１を出た後の受光光軸の出射角度は変化せずに、被検査物１からの出射位置が変化するだけであるが、表面（上面）凹凸欠点１ａがあると、出射角度も変化する。本発明者は、この事実に着目し、鋭意検討を進めた結果、特許文献１を始め、従来方法では、１枚の遮光板またはそれに準じたもののみで構成されていた遮光構造物４を、複数の遮光手段で構成すれば良いことを見いだしたのである。
【００３６】
以下、遮光構造物４を、複数の遮光手段で構成したときの設計および配置について、図２〜図６を用いて説明する。図２は投受光の説明図で、図３は遮光構造物４の設計・配置を行う際の説明図で、図４は遮光手段（遮光板）４ａを設計・配置するときの説明図で、図５は遮光手段（遮光板）４ｂを設計・配置するときの説明図で、図６は遮光手段（遮光板）４ｃを設計・配置するときの説明図である。
【００３７】
このとき、図２に示すように、受光手段３が受光するのは、受光中心光軸Ｌｃだけでなく、受光光軸Ｌ１、Ｌ２に囲まれる領域に及ぶことに注意する。これは、受光手段３（ここではラインセンサカメラ）の絞りおよびカメラのレンズに依存する。これら受光光軸Ｌ１、Ｌ２が（作図上）交わる点が、レンズ焦点となる。微小な欠点を検出するために被検査物１の表面（上面）（または裏面（下面））に、焦点を合わせることが好ましい。
【００３８】
図３に示すように、ここでは、被検査物１の表面（上面）凹凸欠点１ａによって、受光光軸の出射角度φが大きくなるとして設計・配置する。また、複数の遮光手段を３枚の遮光板とし、被検査物１に近い方から遮光板４ａ、４ｂ、４ｃとする。また、それぞれの遮光板において、点Ｐ（受光光軸の出射位置）に近い端部を左端、反対側の端部を右端とする。
【００３９】
まず、受光光軸Ｌ１、Ｌ２、被検査物１の厚みおよび屈折率を考慮し、表面凹凸欠点１ａがない場合における、被検査物１下面（裏面）からの受光光軸の出射位置の範囲を見極める。ここでは点Ｐから点Ｑまで、出射位置が変化する（図では、点Ｐ、点Ｑそれぞれから受光光軸Ｌ１、Ｌ２が出ているが、実際には受光光軸Ｌ１、Ｌ２は少し離れた箇所から出射する。ただし、その距離は非常に小さいため、ここでは無視できるとした）。すなわち、請求項２または請求項４における第１の所定方向とは、表面凹凸欠点１aがない場合に、受光中心光軸Ｌｃが向く方向である。
【００４０】
また、点Ｐ、点Ｑそれぞれが出射位置となる被検査物１の厚みにおいて、限度レベル（欠点として検出したい最小レベル）の表面凹凸欠点１ａが存在していたときの出射位置を、それぞれ点Ｐ’、点Ｑ’とする。また、表面凹凸欠点１ａがないときの受光光軸Ｌ１、Ｌ２それぞれが、表面凹凸欠点１ａによって変化した後の受光光軸を、それぞれＬ１’、Ｌ２’とする。ここでも、受光光軸Ｌ１’、Ｌ２’は、同一の出射位置から出るものとする。すなわち、請求項２または請求項４における第２の所定方向とは、表面凹凸欠点１ａがある場合に、受光中心光軸Ｌｃが向く方向である。本実施形態では表面凹凸欠点１ａが限度レベルである場合に限定して説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００４１】
以下で、遮光板４ａ、４ｂ、４ｃそれぞれの設置位置と幅の一例を示すが、前記のとおり、本発明は、従来ならば１つの遮光手段で構成していた遮光構造物４を、複数の遮光手段で構成するところに意義があり、ここに示す例に限定されるものではない。ここでの方針は、以下のとおりである。
【００４２】
点Ｐから点Ｑに亘って受光光軸Ｌ１、Ｌ２の組が移動しても、これらに囲まれる領域が投光手段２に到達することがなく（つまり、第１の所定方向の投受光を略遮光し）、点Ｐ’から点Ｑ’に亘って受光光軸Ｌ１’、Ｌ２’の組が移動しても、これらに囲まれる領域の一部が投光手段２に到達するように（つまり、第２の所定方向の投受光を略遮光しないように）、遮光板４ａ、４ｂ、４ｃそれぞれの設置位置と幅を決定する。好ましくは、点Ｐ’から点Ｑ’に亘って受光光軸Ｌ１’、Ｌ２’の組が移動するときに、投光手段２に到達する受光領域の範囲が同程度となることである。
【００４３】
まず、遮光板４ａの、設置位置と幅ｗａを決定する。図４に示すように、被検査物１の下面（裏面）からの距離ｌａを暫定的に定める。このｌａは、実際の遮光板設置スペースや、以下に述べる遮光板４ａの幅ｗａの製作難易度に従って、変更していく。ｌａが定まったら、遮光板４ａの右端位置を決定する。遮光板４ａを延長して行き、点Ｑ’からの受光光軸Ｌ２’との交点を考える。この交点から幅Δｗａだけ離して、そこを遮光板４ａの右端位置とする。このΔｗａは、表面凹凸欠点１ａが発生したときに、受光手段３が受光する光量の変化をどの程度とするかに依存する。このΔｗａは、外乱成分による受光光量の変動よりも、大きくなるように設定することが好ましい。ここでは、点Ｑから受光光軸Ｌ２’が出射したときに、遮光板４ａの右端位置を通過するように、Δｗａを設定する。次に、点Ｑ’から受光光軸Ｌ２が出射すると仮想的に考え、その受光光軸Ｌ２が遮光板４ａの左端位置を通過するように遮光板４ａの幅ｗａを決定する。
【００４４】
次に、遮光板４ｂの、設置位置と幅ｗｂを決定する。図５に示すように、被検査物１の下面（裏面）からの距離ｌｂを暫定的に定める。このｌｂは、実際の遮光板設置スペースや、以下に述べる遮光板４ｂの幅ｗｂの製作難易度に従って、変更していく。ｌｂが定まったら、点Ｑからの受光光軸Ｌ２を考え、遮光板４ｂの右端を通過するように、遮光板４ｂの右端位置を決める。次に、遮光板４ａの左端を、受光光軸Ｌ２’が通過するような被検査物１下面の出射位置の点Ｒを考える。この点Ｒから出射される受光光軸Ｌ２を考え、遮光板４ｂの左端位置を通過するように、幅ｗｂを決定する。
【００４５】
次に、遮光板４ｃの、設置位置と幅ｗｃを決定する。まず、図６に示すように、遮光板４ｃの右端位置を決めるが、遮光板４ｃの右端位置は、点Ｒからの受光光軸Ｌ２上のどこかと一致するようにする。次に、幅ｗｃを決めるが、遮光板４ｃの左端位置は、点Ｐからの受光光軸Ｌ１上のどこかと一致するようにする。最後に、被検査物１の下面（裏面）からの距離ｌｃを定めるが、点Ｒから点Ｐ’に亘って受光光軸Ｌ１’、Ｌ２’の２つが移動するときに、遮光板４ｂの左端と遮光板４ｃの右端との間からの投光手段２からの光を、受光手段３が受光できるように、幅ｌｃを決定する。この際に、受光する光量が、外乱成分による受光光量の変動よりも、大きくなるように設定することが好ましい。
【００４６】
上記のように、複数の遮光手段４ａ、４ｂ、４ｃを設計・配置する、つまり複数の遮光手段は、投光手段２と受光手段３との投受光において、第１の所定方向の投受光を略遮光し、前記第１の所定方向とは異なる第２の所定方向の投受光を略遮光しないものとなるように設計・配置することにより、被検査物１の厚みが変化しても、被検査物１の表面凹凸欠点１ａの検出感度が大きく変化することのない表面検査装置を実現することができる。
【００４７】
なお、図１などでは遮光手段を３つとして説明したが、本発明では２つ以上の遮光手段を有すればこれに限定されるものではない。被検査物１の品質管理に充分な検査精度を実現できるように、上記方針に沿って設計・配置を行えば良い。好ましくは、投光手段２、受光手段３、遮光構造物４の設計・配置が容易になることである。
【００４８】
また、本発明でいう投光ステップとは、被検査物１に投光手段２から光を投射する工程を示し、受光ステップとは、投光手段２から投光され被検査物１を透過した光を受光手段３により受光する工程、もしくは投光手段２から投光され被検査物１で反射した光を受光手段３により受光する工程を示し、遮光ステップとは投受光軸上においた複数の遮光手段（図１では、４ａ、４ｂ、４ｃ）により投光手段２と受光手段３との投受光を略遮光する工程を示し、データ処理ステップとは、受光手段３の受光量に基づいてデータ処理手段５により表面（若しくは裏面）の凹凸欠点を検出する工程を示す。
【００４９】
上述した表面検査装置を用いることで、被検査物１に投光手段２から光を投射する投光ステップを実現し、その透過光を受光手段３により受光する受光ステップを実現し、この投受光軸上において複数の遮光ステップを実現できる。この複数の遮光ステップにおいて、第１の所定方向の投受光を略遮光し、前記第１の所定方向とは異なる第２の所定方向の投受光を略遮光しない表面検査方法を実現可能である。
【００５０】
さらに上述した高分子フィルムを製造するに際し、上述した表面検査装置を用いることで、シート状の高分子フィルムを製造するに際して、該高分子フィルムに光を投射する投光ステップと、高分子フィルムを介した透過光または反射光を受光する受光ステップと、前記受光ステップで受光した透過光または反射光に基づいて前記高分子フィルムの表面凹凸欠点を検査するデータ処理ステップとを有する高分子フィルム表面検査方法であって、前記投光ステップで投射され、前記受光ステップで受光される光の投受光軸上において複数の遮光ステップを有することを特徴とする、高分子フィルム表面検査方法、を実現可能である。なお、本発明の表面検査装置は、例えば、溶融材料を吐出した直後の工程や溶融材料のプラスチックフィルムを延伸した直後の工程など、溶融材料によるプラスチックフィルムを製造する際の様々な工程に設置することができる。
【実施例】
【００５１】
溶融されたポリマを口金の間隙から吐出し、大型のドラムによってシート状にした後、シート流れ方向への延伸、幅方向への延伸を行うことで得られる、ポリエステル樹脂による単層のプラスチックフィルムを製造するに際し、図１に示す表面検査装置を導入して検査を行った。図１における方向Ｄは、被検査物１の流れ方向である。
【００５２】
投光手段２として白色の高周波蛍光灯を使用し、その長手方向を、被検査物１の幅方向に略一致させた。受光手段３としてラインセンサを用い、センサ並び方向を、蛍光灯の長手方向に略一致させた。遮光手段４として遮光板を選び、３枚用いた。これら３枚の遮光板について、それぞれの長手方向を蛍光灯長手方向と略一致させた。遮光板それぞれの、被検査物１の下面（裏面）からの距離や幅については、前記考え方の通りに設計・配置した。
【００５３】
表面凹凸欠点の検査位置における被検査物１の厚みが、１００μｍの場合と、１５００μｍの場合において、それぞれ検査を行った。表面検査装置による検査後に、被検査物の目視検査を行い、同程度と判断されたそれぞれの厚みにおける欠点を、どのように検出したかを確認した。その結果を、図７に示す。
【００５４】
図７は、受光手段３からのデータ信号を処理したデータ処理手段５の出力結果である。この出力に基づいて、表面凹凸欠点の有無を判断する。図７にあるように、厚みが大きく変わっても表面凹凸欠点の検出感度にはほとんど変化がなく、被検査物の厚みによる検出感度の変化（低下）という従来方式の課題を解決できている。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、被検査物の表面凹凸欠点を検出する表面検査装置に限らず、キズ欠点や異物欠点など種々の欠点を検出する、光学的手段を用いた検査装置などにも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態における装置構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態における投受光の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態における遮光構造物の設計・配置の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態における遮光手段の設計・配置の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態における遮光手段の設計・配置の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態における遮光手段の設計・配置の説明図である。
【図７】本発明の一実施形態におけるデータ処理手段の出力図である。
【図８】光軸ずらし方式の説明図である。
【図９】光軸ずらし方式の説明図である。
【図１０】被検査物が厚い場合の光軸ずらし方式の説明図である。
【図１１】被検査物が薄い場合の光軸ずらし方式の説明図である。
【図１２】所定方向の投受光の一例を示す説明図である。
【図１３】第１の所定方向とは異なる第２の所定方向の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１：被検査物
１ａ：表面凹凸欠点
２：投光手段
３：受光手段
４：遮光構造物
４ａ：遮光手段
４ｂ：遮光手段
４ｃ：遮光手段
５：データ処理手段
６：外部出力手段
θ：受光光軸の入射角度
φ：受光光軸の出射角度
Ｄ：被検査物の流れ方向
Ｌｃ：受光中心光軸
Ｌ１：受光光軸
Ｌ２：受光光軸
Ｌ１’：受光光軸
Ｌ２’：受光光軸
Ｐ：受光光軸の出射位置
Ｐ’：受光光軸の出射位置
Ｑ：受光光軸の出射位置
Ｑ’：受光光軸の出射位置
Ｒ：受光光軸の出射位置
ｗａ：遮光板４ａの幅
Δｗａ：遮光板４ａに関する配置パラメータ
ｌａ：遮光板４ａと被検査物１下面との距離
ｗｂ：遮光板４ｂの幅
ｌｂ：遮光板４ｂと被検査物１下面との距離
ｗｃ：遮光板４ｃの幅
ｌｃ：遮光板４ｃと被検査物１下面との距離
１０１：受光手段
１０２：被検査物
１０３：遮光手段
１０３ａ：遮光手段１０３の端部
１０４：投光手段
１０５：表面凹凸欠点
ｄ：光軸ずらし方式の説明における方向
Ｌｄ：所定方向
Ｌｄ１：所定方向
Ｌｄ２：所定方向
Φｄ：範囲
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面検査装置、表面検査方法および高分子フィルムの製造方法に関する。さらに詳しくは、被検査物の厚みが大きく変化する場合でも、検出感度を損なうことのない、安価な表面検査装置、表面検査方法および高分子フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、被検査物の欠点を検査する場合、被検査物に光を投射し、その透過光または反射光の状態を参照することで、被検査物の欠点を検出する方法がよく用いられている。
【０００３】
特に、被検査物の表面凹凸欠点を検出するためには、光軸ずらし方式と呼ばれる方法が良く用いられる。この方法を、被検査物（屈折率≠１．０）に光を投射し、その透過光を受光して検査する場合を例にとり、図８および図９を用いて説明する。図８は表面凹凸欠点のない場合の投受光の説明図で、図９は表面凹凸欠点のある場合の投受光の説明図である。
【０００４】
被検査物１０２を挟んで、受光手段１０１と投光手段１０４を設置する。このとき、受光手段１０１が受光する光の軸（受光光軸）の中心軸（以後、受光中心光軸と呼ぶ）Ｌｃが投光手段１０４に直接届かないように、遮光手段１０３を設置する。即ち、投光手段１０４と受光手段１０１との間で投・受光される光の軸（投受光軸。ここでは簡単のため、受光中心光軸Ｌｃのみとする）上に遮光手段１０３が存在しており、投光手段１０４からの光を受光手段１０１は受光しない。これに対し、被検査物１０２に表面凹凸欠点１０５が存在すると、受光手段１０１の受光中心光軸Ｌｃは、被検査物１０２での屈折状態が変化し、遮光手段１０３を避けて投光手段１０４に届く。即ち、投光手段１０４からの光を、受光手段１０１は受光する。この受光手段１０１が受光する光量の変化によって、表面凹凸欠点１０５を検出する。または、投光手段１０４の光指向性を高めることで、同様の効果を得ても良い。
【０００５】
光軸ずらし方式による被検査物１０２の表面凹凸欠点１０５の検出感度を高めるには、表面凹凸欠点１０５が存在しない状態で、遮光手段１０３の、投光手段１０４側の端部１０３ａに、受光手段１０１の受光中心光軸Ｌｃを合わせることが好ましい。このように設定すれば、表面凹凸欠点による屈折状態の変化が微小でも、受光手段１０１の受光する光量が変化するからである。また、さらに好ましくは、入射角θを大きくすることである。こうすることで、表面凹凸欠点での屈折による受光光軸の変化が大きくなるからである。
【０００６】
図８および図９のように遮光手段１０３によって遮光される方向を１方向とせず、２方向としたものは遮光方式とも呼ばれるものである（例えば、特許文献１など参照）。表面凹凸欠点の検出原理は、光軸ずらし方式と同様である。
【０００７】
上記のように、光軸ずらし方式および遮光方式は、受光手段が受光する光量の変化によって、被検査物の表面凹凸欠点を検出する方法である。しかしながら、受光光量を変化させるものは、表面凹凸欠点による、被検査物での屈折状態の変化だけではなく、被検査物の厚みの変化もある。このことを、図１０および図１１を用いて説明する。図１０は厚い被検査物の場合を、図１１は薄い被検査物の場合を示した説明図である。
【０００８】
図１０においては受光手段１０１の受光中心光軸Ｌｃは遮光手段１０３によって遮られているが、図１１のように被検査物１０２が薄くなると、表面凹凸欠点がないにも関わらず、受光中心光軸Ｌｃは投光手段１０４に届く。したがって、被検査物１０２の厚みが大きく異なる場合、厚みに依存せず、同程度の検出感度を維持するためには、受光手段１０１と、遮光手段１０３または／および投光手段１０４の相対位置を変化させる、またはこれに準じた対策が必要となる。例えば、ｄの方向に移動するに従い、投光手段１０４の、光量を（大きく）変化させる、波長を変化させる、位相を変化させるなどの工夫を施す必要がある。
【０００９】
しかしながら、被検査物１０２の厚みに従って光学系（受光手段１０１、遮光手段１０３、投光手段１０４）を変更することは、一般の光学的手段を用いた検査装置では好ましくなく、また、投光手段１０４への上記工夫もコストがかかり、さらに受光手段１０１の受光した信号を処理する手順が複雑になるため好ましくない。
【特許文献１】特開２００２−３９９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上に鑑みて、本発明の目的は、被検査物の厚みが大きく変化する場合でも、検出感度を損なうことのない、安価な表面検査装置、表面検査方法および高分子フィルムの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は下記の構成を有する。
【００１２】
すなわち、被検査物に光を投射する投光手段と、該被検査物を介した透過光または反射光を受光する受光手段と、該受光手段が受光した透過光または反射光に基づいて前記被検査物の表面凹凸欠点を検査するデータ処理手段とを有する表面検査装置であって、前記投光手段と前記受光手段との投受光軸上に複数の遮光手段を有することを特徴とする表面検査装置である。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記複数の遮光手段は、前記投光手段と前記受光手段との投受光において、第１の所定方向の投受光を略遮光し、前記第１の所定方向とは異なる第２の所定方向の投受光を略遮光しないものであることを特徴とする表面検査装置である。
【００１４】
また、本発明の別の態様によれば、被検査物に光を投射する投光ステップと、該被検査物を介した透過光または反射光を受光する受光ステップと、該受光ステップで受光した透過光または反射光に基づいて前記被検査物の表面凹凸欠点を検査するデータ処理ステップとを有する表面検査方法であって、該投光ステップで投射され、前記受光ステップで受光される光の投受光軸上において複数の遮光ステップを有することを特徴とする表面検査方法である。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記複数の遮光ステップは、前記投光ステップで投射され、前記受光ステップで受光される光の投受光において、第１の所定方向の投受光を略遮光し、前記第１の所定方向とは異なる第２の所定方向の投受光を略遮光しないことを特徴とする表面検査方法である。
【００１６】
また、本発明の別の態様によれば、シート状にすることで高分子フィルムを製造するに際して、該高分子フィルムに光を投射する投光ステップと、高分子フィルムを介した透過光または反射光を受光する受光ステップと、前記受光ステップで受光した透過光または反射光に基づいて前記高分子フィルムの表面凹凸欠点を検査するデータ処理ステップとを有する高分子フィルム表面検査方法であって、前記投光ステップで投射され、前記受光ステップで受光される光の投受光軸上において複数の遮光ステップを有することを特徴とする、高分子フィルム表面検査方法である。
【００１７】
本発明における「所定方向の投受光」を、図１２を用いて説明する。図１２は、所定方向の投受光の一例を示す説明図である。一般に、受光手段１０１は、受光中心光軸Ｌｃに沿った光のみを受光するのではなく、その周辺の光も受光することに注意する。今、受光中心光軸Ｌｃが予め定めた所定方向Ｌｄを向いており、投光手段１０４から投射された光の中で、受光手段１０１が、受光可能な光全てを受光することを、所定方向Ｌｄの投受光とする。ただし、受光中心光軸Ｌｃの向いている方向は予め定めた方向に厳密に一致している必要はなく、各手段を設置する精度程度の許容範囲は持つものとする。
【００１８】
また、本発明における「投受光軸」とは、投光手段１０４から投射され、受光手段１０１が受光する、投受光における光の軸である。したがって、上記受光中心光軸Ｌｃも、この投受光軸に含まれる。
【００１９】
また、本発明における「略遮光」とは、受光手段が受光する光量が予め設定した範囲内に収まるように遮光することである。即ち、設定した範囲に従って、投受光軸の一部または全てを遮光することである。例えば、受光手段の出力が受光光量に依存して０〜２５５の値を取りうる場合に、範囲を１１０以下と設定し、受光手段の出力がこの範囲となるように遮光することである。
【００２０】
また、本発明における「第１の所定方向とは異なる第２の所定方向」を、図１３を用いて説明する。図１３は、第２の所定方向の一例を示す説明図である。第１の所定方向を方向Ｌｄ１としたとき、第２の所定方向Ｌｄ２は、方向Ｌｄ１とは異なり、かつ、予め定めた範囲Φｄ（図では、被検査物１０２からの出射角度の範囲）に含まれる任意の方向であるとする。例えば、第１の所定方向が被検査物１０２の表面の法線から３０度ずれた方向であり、予め定めた範囲Φｄを被検査物１０２表面の法線から３３度以上５０度以下ずれたものとしたときに、範囲Φｄに含まれる任意の方向が第２の所定方向となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、以下に説明するとおり、被検査物の厚みが大きく変化する場合でも、検出感度を損なうことのない、安価な表面検査装置、表面検査方法および高分子フィルムの製造方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明における最良の実施形態を、製膜中の、単層透明高分子フィルムの表面に生じる突起欠点を、透過光を受光することで検出する場合を例にとって、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
本実施形態の装置構成を、図１に示す。図１は、本実施形態の概略構成図である。
【００２４】
１は被検査物で、ここでは単層の透明高分子フィルムとしている。図示しない口金の間隙から溶融されたポリマが押し出され、これを図示しない大型のドラムで受けてシート状にすることで高分子フィルムとなる。ここでは単層の透明高分子フィルムを用いて説明しているが、被検査物１としては特に限定されず、ガラスなどの透明体や、表面が鏡面であるものなどを用いることができる。また、紙や金属などでも良い。しかし、被検査物１としては高分子フィルムを用いることが好ましい。高分子フィルムとしては特に限定されず、例えば、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルアミド、ポリスルホン、ポリオレフィン、セルローストリアセテート、ポリフェニレンオキサイド、ポリビニルアルコール、セルロース系重合体、ポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、芳香族ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＰＴ）等が挙げられるが、より好ましくは溶融材料（溶融樹脂）からなるプラスチックフィルムである。その中でも特に好ましくはポリエステル樹脂を主成分とするものである。ここで、主成分とは５０重量％以上１００％以下であることを言う。好ましくは、８０重量％〜１００重量％である。また、例えば、酸成分として、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸等の樹脂属ジカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸、さらにはトリメリット酸等のトリカルボン酸等を用いることができ、ジオール成分として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、ポリテトラメチレングリコール等を用いることができる。また、製膜性を損ねないものであれば、その他のモノマやプレポリマを共重合しても良く、各種ポリマとブレンドしても良い。上記のようなポリエステル樹脂を重合するに際し、エステル交換触媒としては、Ｃａ、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｔｉ等を用いることができる。あるいはテレフタル酸を直接エステル交換させても良い。また、重合触媒として、Ｓｂ２Ｏ３、酸化ゲルマニウム等を用いても良い。
【００２５】
上記ポリエステル樹脂に、必要に応じて公知の添加剤、例えば安定剤、粘度調整剤、酸化防止剤、帯電防止剤、ブロッキング防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤等を添加しても良い。 また、被検査物１として好ましくは、被検査物１の流れ方向および／または幅方向に高分子フィルムが延伸されることである。
【００２６】
また、高分子フィルムは単層であっても多層であっても良い。また、表面（上面）および／または裏面（下面）に、塗剤がコーティングされていても良い。
【００２７】
また、本発明の被検査物１として用いられる高分子フィルムは、半透明であっても良く、着色されていても良い。図１では光学系を透過方式として、被検査物１を透過した光を検出した例を示すが、もし高分子フィルムの光透過率が小さければ、光学系は反射方式とすることができる。また、被検査物１が紙や金属などの場合も、同様に反射方式とすることができる。
【００２８】
１ａは表面凹凸欠点で、ここでは突起欠点を示す。欠点は、凹み欠点でも、凹凸欠点でも、特定の１方向に長く続くスジ状欠点でも良い。また、高分子フィルムそのものの表面凹凸でも良いし、塗剤の抜けやハジキによる凹凸を伴う欠点でも良い。
【００２９】
２は投光手段であり、被検査物１に光を投射している。投光手段２は、蛍光灯であっても良く、ハロゲン光源であっても良く、メタルハライド光源であっても良く、ＬＥＤ光源であっても良い。また、特定の波長特性を持っていても良い。好ましくは、１方向に長く投光部位を有しており、また、投光部位から投射される光量が略均一であることである。図1では、白色の高周波蛍光灯を用い、被検査物１の幅方向と蛍光灯長手方向が略一致するように設置されている。
【００３０】
３は受光手段であり、被検査物１を介した、投光手段２からの透過光を受光するように配置されている。好ましくは、被検査物１の透過光を介した箇所が、バタツキやシワが少ないことである。受光手段３は、ラインセンサカメラであっても良く、エリアセンサカメラであっても良く、その他、複数の光電変換センサを有する構成物であっても良い。好ましくは、受光手段３の有する光電変換センサが、感度が良く、ノイズに強く、センサ間の差異が小さいことである。図１ではラインセンサカメラを用い、そのセンサの並び方向が、投光手段２の長手方向と略一致するように配置されている。
【００３１】
なお図１においては、投光手段２からの透過光を受光するように配置しているが、上述したように反射方式として、投光手段２からの光を被検査物１で反射した反射光を受光するように、受光手段３を配置することもできる。
【００３２】
４は遮光構造物であり、複数の、特定の遮光部位を有する遮光手段で構成されている。図１では３つの遮光手段４ａ、４ｂ、４ｃで構成されており、それらは、投光手段２から投射され、受光手段３が受光する光の一部を遮るように配置されている。遮光手段４ａ、４ｂ、４ｃは、遮光板であっても良いし、スリット状であっても良いし、格子状であっても良いし、その他、特定のパターンを施したものであっても良い。また、透明体に特定のパターンを施したものであっても良い。好ましくは、遮光部位のエッジの加工精度が高いことである。ここでは、３枚の遮光板が、それらの長手方向が、投光手段２の長手方向と略一致するように配置されている。なおこれら複数の遮光手段は、投光手段２と受光手段３との投受光軸上に配置される。
【００３３】
５はデータ処理手段であり、受光手段３と接続されている。受光手段３が受光した透過光（または反射光）の受光量に基づいて、被検査物１の表面凹凸欠点を検出する。
【００３４】
６は外部出力手段であり、データ処理手段５と接続されている。データ処理手段５が被検査物１の表面凹凸欠点を検出した場合、その情報を外部に出力する。外部出力手段６は、ディスプレイ、警報装置、プリンタなどに代表されるものである。
【００３５】
ところで、被検査物１の、表面凹凸欠点１ａの有無と厚み変化とにおける、受光光軸の、被検査物１での屈折状態の違いは、屈折後の角度に影響される。すなわち、被検査物１の厚みが変化したときには、被検査物１を出た後の受光光軸の出射角度は変化せずに、被検査物１からの出射位置が変化するだけであるが、表面（上面）凹凸欠点１ａがあると、出射角度も変化する。本発明者は、この事実に着目し、鋭意検討を進めた結果、特許文献１を始め、従来方法では、１枚の遮光板またはそれに準じたもののみで構成されていた遮光構造物４を、複数の遮光手段で構成すれば良いことを見いだしたのである。
【００３６】
以下、遮光構造物４を、複数の遮光手段で構成したときの設計および配置について、図２〜図６を用いて説明する。図２は投受光の説明図で、図３は遮光構造物４の設計・配置を行う際の説明図で、図４は遮光手段（遮光板）４ａを設計・配置するときの説明図で、図５は遮光手段（遮光板）４ｂを設計・配置するときの説明図で、図６は遮光手段（遮光板）４ｃを設計・配置するときの説明図である。
【００３７】
このとき、図２に示すように、受光手段３が受光するのは、受光中心光軸Ｌｃだけでなく、受光光軸Ｌ１、Ｌ２に囲まれる領域に及ぶことに注意する。これは、受光手段３（ここではラインセンサカメラ）の絞りおよびカメラのレンズに依存する。これら受光光軸Ｌ１、Ｌ２が（作図上）交わる点が、レンズ焦点となる。微小な欠点を検出するために被検査物１の表面（上面）（または裏面（下面））に、焦点を合わせることが好ましい。
【００３８】
図３に示すように、ここでは、被検査物１の表面（上面）凹凸欠点１ａによって、受光光軸の出射角度φが大きくなるとして設計・配置する。また、複数の遮光手段を３枚の遮光板とし、被検査物１に近い方から遮光板４ａ、４ｂ、４ｃとする。また、それぞれの遮光板において、点Ｐ（受光光軸の出射位置）に近い端部を左端、反対側の端部を右端とする。
【００３９】
まず、受光光軸Ｌ１、Ｌ２、被検査物１の厚みおよび屈折率を考慮し、表面凹凸欠点１ａがない場合における、被検査物１下面（裏面）からの受光光軸の出射位置の範囲を見極める。ここでは点Ｐから点Ｑまで、出射位置が変化する（図では、点Ｐ、点Ｑそれぞれから受光光軸Ｌ１、Ｌ２が出ているが、実際には受光光軸Ｌ１、Ｌ２は少し離れた箇所から出射する。ただし、その距離は非常に小さいため、ここでは無視できるとした）。すなわち、請求項２または請求項４における第１の所定方向とは、表面凹凸欠点１aがない場合に、受光中心光軸Ｌｃが向く方向である。
【００４０】
また、点Ｐ、点Ｑそれぞれが出射位置となる被検査物１の厚みにおいて、限度レベル（欠点として検出したい最小レベル）の表面凹凸欠点１ａが存在していたときの出射位置を、それぞれ点Ｐ’、点Ｑ’とする。また、表面凹凸欠点１ａがないときの受光光軸Ｌ１、Ｌ２それぞれが、表面凹凸欠点１ａによって変化した後の受光光軸を、それぞれＬ１’、Ｌ２’とする。ここでも、受光光軸Ｌ１’、Ｌ２’は、同一の出射位置から出るものとする。すなわち、請求項２または請求項４における第２の所定方向とは、表面凹凸欠点１ａがある場合に、受光中心光軸Ｌｃが向く方向である。本実施形態では表面凹凸欠点１ａが限度レベルである場合に限定して説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００４１】
以下で、遮光板４ａ、４ｂ、４ｃそれぞれの設置位置と幅の一例を示すが、前記のとおり、本発明は、従来ならば１つの遮光手段で構成していた遮光構造物４を、複数の遮光手段で構成するところに意義があり、ここに示す例に限定されるものではない。ここでの方針は、以下のとおりである。
【００４２】
点Ｐから点Ｑに亘って受光光軸Ｌ１、Ｌ２の組が移動しても、これらに囲まれる領域が投光手段２に到達することがなく（つまり、第１の所定方向の投受光を略遮光し）、点Ｐ’から点Ｑ’に亘って受光光軸Ｌ１’、Ｌ２’の組が移動しても、これらに囲まれる領域の一部が投光手段２に到達するように（つまり、第２の所定方向の投受光を略遮光しないように）、遮光板４ａ、４ｂ、４ｃそれぞれの設置位置と幅を決定する。好ましくは、点Ｐ’から点Ｑ’に亘って受光光軸Ｌ１’、Ｌ２’の組が移動するときに、投光手段２に到達する受光領域の範囲が同程度となることである。
【００４３】
まず、遮光板４ａの、設置位置と幅ｗａを決定する。図４に示すように、被検査物１の下面（裏面）からの距離ｌａを暫定的に定める。このｌａは、実際の遮光板設置スペースや、以下に述べる遮光板４ａの幅ｗａの製作難易度に従って、変更していく。ｌａが定まったら、遮光板４ａの右端位置を決定する。遮光板４ａを延長して行き、点Ｑ’からの受光光軸Ｌ２’との交点を考える。この交点から幅Δｗａだけ離して、そこを遮光板４ａの右端位置とする。このΔｗａは、表面凹凸欠点１ａが発生したときに、受光手段３が受光する光量の変化をどの程度とするかに依存する。このΔｗａは、外乱成分による受光光量の変動よりも、大きくなるように設定することが好ましい。ここでは、点Ｑから受光光軸Ｌ２’が出射したときに、遮光板４ａの右端位置を通過するように、Δｗａを設定する。次に、点Ｑ’から受光光軸Ｌ２が出射すると仮想的に考え、その受光光軸Ｌ２が遮光板４ａの左端位置を通過するように遮光板４ａの幅ｗａを決定する。
【００４４】
次に、遮光板４ｂの、設置位置と幅ｗｂを決定する。図５に示すように、被検査物１の下面（裏面）からの距離ｌｂを暫定的に定める。このｌｂは、実際の遮光板設置スペースや、以下に述べる遮光板４ｂの幅ｗｂの製作難易度に従って、変更していく。ｌｂが定まったら、点Ｑからの受光光軸Ｌ２を考え、遮光板４ｂの右端を通過するように、遮光板４ｂの右端位置を決める。次に、遮光板４ａの左端を、受光光軸Ｌ２’が通過するような被検査物１下面の出射位置の点Ｒを考える。この点Ｒから出射される受光光軸Ｌ２を考え、遮光板４ｂの左端位置を通過するように、幅ｗｂを決定する。
【００４５】
次に、遮光板４ｃの、設置位置と幅ｗｃを決定する。まず、図６に示すように、遮光板４ｃの右端位置を決めるが、遮光板４ｃの右端位置は、点Ｒからの受光光軸Ｌ２上のどこかと一致するようにする。次に、幅ｗｃを決めるが、遮光板４ｃの左端位置は、点Ｐからの受光光軸Ｌ１上のどこかと一致するようにする。最後に、被検査物１の下面（裏面）からの距離ｌｃを定めるが、点Ｒから点Ｐ’に亘って受光光軸Ｌ１’、Ｌ２’の２つが移動するときに、遮光板４ｂの左端と遮光板４ｃの右端との間からの投光手段２からの光を、受光手段３が受光できるように、幅ｌｃを決定する。この際に、受光する光量が、外乱成分による受光光量の変動よりも、大きくなるように設定することが好ましい。
【００４６】
上記のように、複数の遮光手段４ａ、４ｂ、４ｃを設計・配置する、つまり複数の遮光手段は、投光手段２と受光手段３との投受光において、第１の所定方向の投受光を略遮光し、前記第１の所定方向とは異なる第２の所定方向の投受光を略遮光しないものとなるように設計・配置することにより、被検査物１の厚みが変化しても、被検査物１の表面凹凸欠点１ａの検出感度が大きく変化することのない表面検査装置を実現することができる。
【００４７】
なお、図１などでは遮光手段を３つとして説明したが、本発明では２つ以上の遮光手段を有すればこれに限定されるものではない。被検査物１の品質管理に充分な検査精度を実現できるように、上記方針に沿って設計・配置を行えば良い。好ましくは、投光手段２、受光手段３、遮光構造物４の設計・配置が容易になることである。
【００４８】
また、本発明でいう投光ステップとは、被検査物１に投光手段２から光を投射する工程を示し、受光ステップとは、投光手段２から投光され被検査物１を透過した光を受光手段３により受光する工程、もしくは投光手段２から投光され被検査物１で反射した光を受光手段３により受光する工程を示し、遮光ステップとは投受光軸上においた複数の遮光手段（図１では、４ａ、４ｂ、４ｃ）により投光手段２と受光手段３との投受光を略遮光する工程を示し、データ処理ステップとは、受光手段３の受光量に基づいてデータ処理手段５により表面（若しくは裏面）の凹凸欠点を検出する工程を示す。
【００４９】
上述した表面検査装置を用いることで、被検査物１に投光手段２から光を投射する投光ステップを実現し、その透過光を受光手段３により受光する受光ステップを実現し、この投受光軸上において複数の遮光ステップを実現できる。この複数の遮光ステップにおいて、第１の所定方向の投受光を略遮光し、前記第１の所定方向とは異なる第２の所定方向の投受光を略遮光しない表面検査方法を実現可能である。
【００５０】
さらに上述した高分子フィルムを製造するに際し、上述した表面検査装置を用いることで、シート状の高分子フィルムを製造するに際して、該高分子フィルムに光を投射する投光ステップと、高分子フィルムを介した透過光または反射光を受光する受光ステップと、前記受光ステップで受光した透過光または反射光に基づいて前記高分子フィルムの表面凹凸欠点を検査するデータ処理ステップとを有する高分子フィルム表面検査方法であって、前記投光ステップで投射され、前記受光ステップで受光される光の投受光軸上において複数の遮光ステップを有することを特徴とする、高分子フィルム表面検査方法、を実現可能である。なお、本発明の表面検査装置は、例えば、溶融材料を吐出した直後の工程や溶融材料のプラスチックフィルムを延伸した直後の工程など、溶融材料によるプラスチックフィルムを製造する際の様々な工程に設置することができる。
【実施例】
【００５１】
溶融されたポリマを口金の間隙から吐出し、大型のドラムによってシート状にした後、シート流れ方向への延伸、幅方向への延伸を行うことで得られる、ポリエステル樹脂による単層のプラスチックフィルムを製造するに際し、図１に示す表面検査装置を導入して検査を行った。図１における方向Ｄは、被検査物１の流れ方向である。
【００５２】
投光手段２として白色の高周波蛍光灯を使用し、その長手方向を、被検査物１の幅方向に略一致させた。受光手段３としてラインセンサを用い、センサ並び方向を、蛍光灯の長手方向に略一致させた。遮光手段４として遮光板を選び、３枚用いた。これら３枚の遮光板について、それぞれの長手方向を蛍光灯長手方向と略一致させた。遮光板それぞれの、被検査物１の下面（裏面）からの距離や幅については、前記考え方の通りに設計・配置した。
【００５３】
表面凹凸欠点の検査位置における被検査物１の厚みが、１００μｍの場合と、１５００μｍの場合において、それぞれ検査を行った。表面検査装置による検査後に、被検査物の目視検査を行い、同程度と判断されたそれぞれの厚みにおける欠点を、どのように検出したかを確認した。その結果を、図７に示す。
【００５４】
図７は、受光手段３からのデータ信号を処理したデータ処理手段５の出力結果である。この出力に基づいて、表面凹凸欠点の有無を判断する。図７にあるように、厚みが大きく変わっても表面凹凸欠点の検出感度にはほとんど変化がなく、被検査物の厚みによる検出感度の変化（低下）という従来方式の課題を解決できている。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、被検査物の表面凹凸欠点を検出する表面検査装置に限らず、キズ欠点や異物欠点など種々の欠点を検出する、光学的手段を用いた検査装置などにも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態における装置構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態における投受光の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態における遮光構造物の設計・配置の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態における遮光手段の設計・配置の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態における遮光手段の設計・配置の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態における遮光手段の設計・配置の説明図である。
【図７】本発明の一実施形態におけるデータ処理手段の出力図である。
【図８】光軸ずらし方式の説明図である。
【図９】光軸ずらし方式の説明図である。
【図１０】被検査物が厚い場合の光軸ずらし方式の説明図である。
【図１１】被検査物が薄い場合の光軸ずらし方式の説明図である。
【図１２】所定方向の投受光の一例を示す説明図である。
【図１３】第１の所定方向とは異なる第２の所定方向の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１：被検査物
１ａ：表面凹凸欠点
２：投光手段
３：受光手段
４：遮光構造物
４ａ：遮光手段
４ｂ：遮光手段
４ｃ：遮光手段
５：データ処理手段
６：外部出力手段
θ：受光光軸の入射角度
φ：受光光軸の出射角度
Ｄ：被検査物の流れ方向
Ｌｃ：受光中心光軸
Ｌ１：受光光軸
Ｌ２：受光光軸
Ｌ１’：受光光軸
Ｌ２’：受光光軸
Ｐ：受光光軸の出射位置
Ｐ’：受光光軸の出射位置
Ｑ：受光光軸の出射位置
Ｑ’：受光光軸の出射位置
Ｒ：受光光軸の出射位置
ｗａ：遮光板４ａの幅
Δｗａ：遮光板４ａに関する配置パラメータ
ｌａ：遮光板４ａと被検査物１下面との距離
ｗｂ：遮光板４ｂの幅
ｌｂ：遮光板４ｂと被検査物１下面との距離
ｗｃ：遮光板４ｃの幅
ｌｃ：遮光板４ｃと被検査物１下面との距離
１０１：受光手段
１０２：被検査物
１０３：遮光手段
１０３ａ：遮光手段１０３の端部
１０４：投光手段
１０５：表面凹凸欠点
ｄ：光軸ずらし方式の説明における方向
Ｌｄ：所定方向
Ｌｄ１：所定方向
Ｌｄ２：所定方向
Φｄ：範囲
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物に光を投射する投光手段と、該被検査物を介した透過光または反射光を受光する受光手段と、該受光手段が受光した透過光または反射光に基づいて前記被検査物の表面凹凸欠点を検査するデータ処理手段とを有する表面検査装置であって、前記投光手段と前記受光手段との投受光軸上に複数の遮光手段を有することを特徴とする、表面検査装置。
【請求項２】
前記複数の遮光手段は、前記投光手段と前記受光手段との投受光において、第１の所定方向の投受光を略遮光し、前記第１の所定方向とは異なる第２の所定方向の投受光を略遮光しないものであることを特徴とする、請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項３】
被検査物に光を投射する投光ステップと、該被検査物を介した透過光または反射光を受光する受光ステップと、該受光ステップで受光した透過光または反射光に基づいて前記被検査物の表面凹凸欠点を検査するデータ処理ステップとを有する表面検査方法であって、該投光ステップで投射され、前記受光ステップで受光される光の投受光軸上において複数の遮光ステップを有することを特徴とする、表面検査方法。
【請求項４】
前記複数の遮光ステップは、前記投光ステップで投射され、前記受光ステップで受光される光の投受光において、第１の所定方向の投受光を略遮光し、前記第１の所定方向とは異なる第２の所定方向の投受光を略遮光しないことを特徴とする、請求項３に記載の表面検査方法。
【請求項５】
シート状の高分子フィルムを製造するに際して、該高分子フィルムに光を投射する投光ステップと、高分子フィルムを介した透過光または反射光を受光する受光ステップと、前記受光ステップで受光した透過光または反射光に基づいて前記高分子フィルムの表面凹凸欠点を検査するデータ処理ステップとを有する高分子フィルム表面検査方法であって、前記投光ステップで投射され、前記受光ステップで受光される光の投受光軸上において複数の遮光ステップを有することを特徴とする、高分子フィルム表面検査方法。
【請求項１】
被検査物に光を投射する投光手段と、該被検査物を介した透過光または反射光を受光する受光手段と、該受光手段が受光した透過光または反射光に基づいて前記被検査物の表面凹凸欠点を検査するデータ処理手段とを有する表面検査装置であって、前記投光手段と前記受光手段との投受光軸上に複数の遮光手段を有することを特徴とする、表面検査装置。
【請求項２】
前記複数の遮光手段は、前記投光手段と前記受光手段との投受光において、第１の所定方向の投受光を略遮光し、前記第１の所定方向とは異なる第２の所定方向の投受光を略遮光しないものであることを特徴とする、請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項３】
被検査物に光を投射する投光ステップと、該被検査物を介した透過光または反射光を受光する受光ステップと、該受光ステップで受光した透過光または反射光に基づいて前記被検査物の表面凹凸欠点を検査するデータ処理ステップとを有する表面検査方法であって、該投光ステップで投射され、前記受光ステップで受光される光の投受光軸上において複数の遮光ステップを有することを特徴とする、表面検査方法。
【請求項４】
前記複数の遮光ステップは、前記投光ステップで投射され、前記受光ステップで受光される光の投受光において、第１の所定方向の投受光を略遮光し、前記第１の所定方向とは異なる第２の所定方向の投受光を略遮光しないことを特徴とする、請求項３に記載の表面検査方法。
【請求項５】
シート状の高分子フィルムを製造するに際して、該高分子フィルムに光を投射する投光ステップと、高分子フィルムを介した透過光または反射光を受光する受光ステップと、前記受光ステップで受光した透過光または反射光に基づいて前記高分子フィルムの表面凹凸欠点を検査するデータ処理ステップとを有する高分子フィルム表面検査方法であって、前記投光ステップで投射され、前記受光ステップで受光される光の投受光軸上において複数の遮光ステップを有することを特徴とする、高分子フィルム表面検査方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−２９２１７１（Ｐ２００８−２９２１７１Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３５０５９（Ｐ２００７−１３５０５９）
【出願日】平成１９年５月２２日（２００７．５．２２）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２２日（２００７．５．２２）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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