JP2014163694A - 欠陥検査装置および欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面欠陥と内層欠陥とを判別可能な検査を、低コストかつ高速に行う。
【解決手段】欠陥陥検査装置は、被検査物に一方の側から第１の光を照射する第１の照射手段と、被検査物に他方の側から第２の光を照射する第２の照射手段と、上記一方の側に配置され、第１の光の反射光および第２の光の透過光の強度に応じた撮影データを取得する撮影手段と、撮影手段によって取得された反射光および透過光の強度に基づいて、被検査物の内層欠陥を検出する検出手段と、を有する。検出手段は、透過光強度が反射光強度よりも大きい欠陥を内層欠陥であると判定する。透過光の検出方法は、第２の光を斜入射させて間接透過光を検出する方法と、正透過光をクロスニコル方式で検出する方法が採用可能である。撮影手段は２台のカメラでもよいし、２つの光を異なる色として１台のカラーカメラでもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、被検査物の内層欠陥を検査する装置および方法に関する。

シート状物品に光を照射し、その透過光や反射光をカメラで受光することにより得られる画像を元に画像処理を行い、欠陥を検出する技術が知られている。ここで、被検査物が、液晶ディスプレイに使用される偏光フィルム（光学フィルム）などの場合には、欠陥が表面に存在するのか内層に存在するのかを判別することが望まれている。偏光フィルムなどは、表面に保護シートが貼られた状態で検査され、最終的には保護シートは剥がされるため、表面に欠陥があっても問題とはならないからである。

特許文献１には、表層と内層で焦点位置をずらして撮影して、これら複数の画像に基づいて表面の欠陥と内層の欠陥を区別することが記載されている。しかしながら、表層位置と内層位置で複数回撮影を行う必要があり、検査に時間を要するという問題がある。また、焦点をそれぞれの位置に合わせる機構が必要であり、コストが上昇してしまう。また、焦点位置で判別するため、焦点位置精度が重要であり、したがって被検査物の位置ばたつきを抑制する必要がある。よって、位置ばたつきを抑制するためのステージがコスト上昇につながるとともに、位置ばたつきを抑制するために被検査物を静止させる必要があり検査タクトが長くなってしまう。

特許文献２には、同軸照明を照射して撮影した画像と、拡散照明を照射して撮影した画像に基づいて、表面の欠陥と内層の欠陥を区別することが記載されている。しかしながら、照明系をスライドさせて２回撮影する必要があるため、検査に時間を要するという問題がある。また、照明をスライドさせる機構が必要であり、コストが上昇してしまう。さらに、照明のような大きな部材を駆動させるので、駆動部のメンテナンスが必要となる。

特開２００５−９８９７０号公報 特開２００１−１０８６３９号公報

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、表面欠陥と内層欠陥とを判別可能な検査を、低コストかつ高速に行うことにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様にかかる欠陥検査装置は、
シート状の被検査物の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、
前記被検査物に第１の光を照射する第１の照射手段と、
前記被検査物に第２の光を照射する第２の照射手段と、
前記第１の光の反射光および前記第２の光の透過光の強度に応じた撮影データを取得する撮影手段と、
前記撮影手段によって取得された前記被検査物の同じ位置での前記反射光および前記透過光の強度に基づいて、前記被検査物の内層欠陥を検出する検出手段と、
を備え、
前記撮影手段が前記第２の光の間接透過光を撮影するように、前記撮影手段と前記第２
の照射手段が配置される。

すなわち、第２の照射手段と撮影手段の位置関係は、第２の照射手段から照射された光の正透過光が撮影手段に入射せず、間接透過光が撮影手段に入射するような位置関係とすることが好ましい。間接透過光とは、被検査物に存在する欠陥によって反射や散乱し、正透過方向からずれた透過光を指す。このようにすることで、欠陥の暗視野撮影が実現でき、ダイナミックレンジが向上する。この場合は、内層欠陥を透過した間接透過光の方が、表面欠陥を透過した間接透過光よりも強く検出される。

上述のような構成を採用することで、反射光の強度に応じた撮影データと、間接透過光の強度に応じた撮影データに基づいて、内層欠陥を判別することができる。すなわち、反射光や間接透過光が強く検出される部分に何らかの欠陥が存在することが分かり、同じ欠陥について、間接透過光強度の方が反射光強度よりも大きければ、その欠陥は内層欠陥であると判別できる。

上述のように、第２の光の間接透過光を撮影する場合には、第２の光の波長を短くすることが好ましい。短波長の光ほど、欠陥での散乱効果が大きくなり、したがって、欠陥を透過した透過光強度が向上するためである。なお、第２の光は短波長であるほど散乱効果が大きくなるが、光源および受光素子の入手しやすさを考慮すると、青色光（波長４５０ｎｍ近傍）を用いることが好ましい。

本発明の別の態様に係る欠陥検査装置は、
シート状の被検査物の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、
前記被検査物に第１の光を照射する第１の照射手段と、
前記被検査物に第２の光を照射する第２の照射手段と、
前記第１の光の反射光および前記第２の光の透過光の強度に応じた撮影データを取得する撮影手段と、
前記撮影手段によって取得された前記被検査物の同じ位置での前記反射光および前記透過光の強度に基づいて、前記被検査物の内層欠陥を検出する検出手段と、
を備え、
前記撮影手段が前記第２の光の正透過光を撮影するように、前記撮影手段と前記第２の照射手段が配置され、
前記第２の照射手段と前記被検査物の間、および、前記撮影手段と前記被検査物の間には、透過軸が互いに直交する偏光フィルタがそれぞれ設けられる。

このように、第２の照射手段と撮影手段の位置関係は、第２の照射手段から照射された光の正透過光が撮影手段に入射するような位置関係とすることも好ましい。すなわち、被検査物内で散乱等をせずに直進した透過光を撮影手段が撮影するような構成とすることもできる。この場合は、第２の照射手段と被検査物の間、および、撮影手段と被検査物の間に、透過軸が互いに直交する偏光フィルタをそれぞれ設ける。被検査物内の欠陥がない部分を通過した光は偏光フィルタにより遮断されるのに対し、欠陥部分を通過した光は欠陥部分を通過する際に偏光に乱れが生じるため、偏光フィルタを通過して撮影手段に入射する。このような構成によっても、欠陥の暗視野撮影が可能である。また、内層欠陥を通過した正透過光の方が、表面欠陥を通過した正透過光よりも強く検出される。

上述のような構成を採用することで、第１の照射手段からの反射光強度に応じた撮影データと、正透過光の強度に応じた撮影データに基づいて、内層欠陥を検出することができる。すなわち、反射光や正透過光が強く検出される部分に何らかの欠陥が存在することが分かり、同じ欠陥について、正透過光強度の方が反射光強度よりも大きければ、その欠陥は内層欠陥であると判別できる。

なお、欠陥には、異物、穴、シワ、ムラ、キズなどが含まれる。表面欠陥は、被検査物の表面付近に存在する欠陥であり、被検査物が多層構造を有する場合には最も外側の層に存在する欠陥である。内層欠陥は、被検査物の内部に存在する欠陥であり、被検査物が多層構造を有する場合には最も外側の層以外に存在する欠陥である。ただし、被検査物は必ずしも多層構造を有している必要は無い。被検査物が多層構造を有さない場合は、表面から所定の距離以内に存在する欠陥が表面欠陥に該当し、それよりも内部に存在する欠陥が内層欠陥に該当する。

本発明においては、第１の光が被検査物において反射した反射光と、第２の光が被検査物を透過した透過光を同時に測定する構成にすることで、検査の高速化が図れる。同時に測定するためには、撮影手段として２つのカメラを採用する方法と１つのカメラを採用する方法がある。２つのカメラを用いて同時に測定する場合は、第１の光の照射位置と第２の光の照射位置を異なる場所とすることが好ましい。この場合は、欠陥装置において、反射光に関する撮影データと透過光に関する撮影データの位置合わせを行う位置合わせ手段を設ける必要がある。１つのカメラを用いて反射光と透過光を同時に測定する場合は、第１の光と第２の光の色（波長）を異ならせて、カラーカメラで撮影することが好ましい。いずれの場合も、照射手段などを移動させる必要がないので、高速な検査が可能になるとともに、装置の構成が簡易になり製造コストやメンテナンスコストを抑制できる。

撮影手段として１つのカメラを採用する場合には、第１の照射手段は被検査物の一方の側から光を照射し、第２の照射手段は被検査物の他方の側から光を照射し、撮影手段は前記一方の側から第１の光の反射光と第２の光の透過光を撮影するようにする。一方、撮影手段として２つのカメラを採用する場合には、第１および第２の照射手段が被検査物の同じ側から光を照射するようにし、第１の光の反射光を撮影する第１の撮影手段と第２の光の透過光（間接透過光または正透過光）を撮影する第２の撮影手段とを、それぞれ被検査物の異なる側に配置するようにしてもよい。もっとも、２つのカメラを採用する場合であっても、第１および第２の照射手段を異なる側に配置し、第１および第２の撮影手段を同じ側に配置するようにしてもよい。

第１の照射手段による第１の光の照射位置と、第２の照射手段による第２の光の照射位置は、同じであってもよいし異なっていてもよい。

照射位置が異なる場合には、それぞれの照射位置を撮影する２つのカメラを用いればよい。この場合、第１の光の反射光に関する撮影データと、第２の光の透過光に関する撮影データの位置合わせを行う位置合わせ手段をさらに設け、位置合わせされた後の２つの撮影データに基づいて内層欠陥を検出する。

一方、第１の光と第２の光の照射位置を同じとする場合には、それぞれの光の色（波長）を異ならせる。たとえば、赤色光（波長６５０ｎｍ近傍）、緑色光（波長５５０ｎｍ近傍）、青色光（波長４５０ｎｍ近傍）の中からいずれかを選択することができる。ここで、第２の照射手段からの間接透過光を撮影する構成の場合には、第２の照射手段において上述のように青色光を採用することが好ましいので、第１の照射手段においては赤色光または緑色光を採用すればよい。なお、第１の光と第２の光の照射位置を同じとした場合に、撮影手段は、それぞれの光を受光する複数のライン状の受光素子を備える１つのカラーカメラとすることができる。また、撮影手段は、入射した光を分光する分光素子と、分光後の光強度をそれぞれ取得する複数の受光素子とを有する１つのカラーカメラであってもよい。なお、複数のライン状受光素子を採用する場合には、撮影位置が異なることになるため位置合わせが必要となるのに対し、分光後に受光する場合には、撮影位置が一致するため位置合わせが不要となる。

なお、本発明は、上記手段の少なくとも一部を有する欠陥検査装置として捉えることができる。また、本発明は、上記処理の少なくとも一部を含む欠陥検査方法、または、かかる方法を実現するためのプログラムとして捉えることもできる。上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。

本発明の一態様としての、欠陥検査方法は、
シート状の被検査物の欠陥を検査する欠陥検査方法であって、
前記被検査物に第１の光および第２の光を照射する照射ステップと、
前記第１の光の反射光および前記第２の光の透過光の強度に応じた撮影データを取得する撮影ステップと、
前記撮影ステップによって取得された、前記被検査物の同じ位置での前記反射光および前記透過光の強度に基づいて、前記被検査物の内層欠陥を検出する検出ステップと、
を含み、
前記撮影ステップにおいては、前記第２の光の間接透過光を撮影する。

本発明の一態様としての、欠陥検査方法は、
シート状の被検査物の欠陥を検査する欠陥検査方法であって、
前記被検査物に第１の光および第２の光を照射する照射ステップと、
前記第１の光の反射光および前記第２の光の透過光の強度に応じた撮影データを取得する撮影ステップと、
前記撮影ステップにおいて取得された、前記被検査物の同じ位置での前記反射光および前記透過光の強度に基づいて、前記被検査物の内層欠陥を検出する検出ステップと、
を含み、
前記撮影ステップにおいて、前記第２の光の正透過光を撮影するものであり、
前記第２の光は、第１の偏光フィルタを介して前記第２の光を前記被検査物に照射され、前記被検査物を透過した後に、前記第１の偏光フィルタと透過軸が直交する第２の偏光フィルタを介して撮影される。

本発明によれば、高速かつ低コストに表面欠陥と内層欠陥を区別した欠陥検査が行える。

欠陥検査システムの全体概要を示す図。 第１の実施形態に係る欠陥検査装置の構成を示す図。 第１の実施形態における、表面欠陥および内層欠陥における反射光（ａ）および間接透過光（ｂ）を説明する図。 被検査物に存在する欠陥（ａ）と、この被検査物を撮影した場合の反射光（ｂ）および間接透過光（ｃ）の輝度比を説明する図。 第１の実施形態に係る欠陥検査方法の流れを示すフローチャート。 第２の実施形態に係る欠陥検査装置の構成を示す図。 第２の実施形態における、表面欠陥および内層欠陥を透過する透過光を説明する図。 第３の実施形態に係る欠陥検査装置の構成を示す図。 第４の実施形態に係る欠陥検査装置の構成を示す図。 第３および第４の実施形態の変形例に係る欠陥検査装置の光学系の構成を示す図。 第５の実施形態に係る欠陥検出の方法を説明する図。 第１および第２の実施形態の変形例に係る欠陥検査装置の光学系の構成を示す図。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

本発明に係る欠陥検査システム全体の概要構成を図１に示す。欠陥検査システムは、搬送ローラ４００によって搬送されるシート状の被検査物Ｓを検査するシステムである。被検査物Ｓは、例えば、液晶ディスプレイに使用される偏光フィルムである。偏光フィルムは、検査の段階においては、シート状の偏光素子に保護シートが設けられた多層構造を有している。本実施形態に係る欠陥検査システムは、被検査物Ｓの内層（偏光素子層）に存在する欠陥を検出することで、見過ぎ（欠陥の誤検出）を抑制した適切な欠陥検出を行う。

本実施形態に係る欠陥検査システムでは、被検査物Ｓに対して光を照射する２つの光源１０１、１０２が設けられる。光源１０１は、カメラ２００と同じ側から被検査物Ｓに光を照射する。光源１０２は、カメラ２００と反対側から被検査物Ｓに光を照射する。カメラ２００は、光源１０１から照射された光の被検査物表面における反射光と、光源１０２から照射され被検査物を透過した透過光とを撮影する。なお、カメラ２００は１台のみしか図示していないが、反射光と透過光をそれぞれ撮影する２台のカメラを採用しても良い。カメラ２００によって撮影された撮影データは、信号処理ユニット３００に送られ、被検査物Ｓにおける欠陥を検出する。この際、信号処理ユニット３００は、反射光と透過光の強度に基づいて、検出された欠陥が被検査物Ｓの内層に存在するものか表面に存在するものかを判別する。

ここでは、欠陥検査システムの概要を簡単に説明したが、以下では個々の実施形態について詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図２は、第１の実施形態に係る欠陥検査装置の構成を示す図である。欠陥検査装置は、光源１０１、１０２、カメラ２０１、２０２、および信号処理ユニット３００から構成される。

光源１０１は、被検査物Ｓに対してカメラ２０１と同じ側から光１０１ａを照射する。光源１０１が照射する光１０１ａの波長は特に限定されず、可視光であってもよいし、紫外光や赤外光などであってもよい。また、光１０１ａは単一波長の光でなくても構わない。本実施形態では、光１０１ａとして例えば緑色光を採用する。光源１０１は、光１０１ａが被検査物Ｓに対して斜めに照射されるように配置される。カメラ２０１は、ラインセンサカメラであり、カラーカメラであってもモノクロカメラであっても構わない。カメラ２０１は、被検査物Ｓの搬送方向と直交する方向に配置され、また、光１０１ａの照射位置を鉛直方向から撮影するように配置される。光源１０１とカメラ２０１の位置関係は、光１０１ａの正反射光がカメラ２０１に入射せず、拡散反射光１０１ｂが入射するような位置関係とすることが好ましい。このようにすることで、被検査物Ｓの欠陥を暗視野撮影することができ、欠陥を高コントラストに撮影できる。なお、光源１０１とカメラ２０１の位置関係は、暗視野撮影が実現できる配置であれば、上記以外であっても構わない。光源１０１とカメラ２０１を、本明細書では反射光学系と称する。

光源１０２は、被検査物Ｓに対してカメラ２０２と反対側から光１０２ａを照射する。
光源１０２が照射する光１０２ａの波長も、光源１０１の場合と同様に任意であって構わないが、本実施形態では青色光を用いることが好ましい。青色光が望ましい理由については後述する。光源１０２は、光１０２ａが被検査物Ｓに対して斜めに照射されるように配置される。本実施形態においては、光１０１ａと光１０２ａの照射位置は、搬送方向にずれている。カメラ２０２は、ラインセンサカメラであり、カラーカメラであってもモノクロカメラであっても構わない。カメラ２０２は、被検査物Ｓの搬送方向と直交する方向に配置され、光１０２ａの照射位置を鉛直方向から撮影するように配置される。光源１０２とカメラ２０２の位置関係は、光１０２ａの正透過光がカメラ２０２に入射せず、間接透過光１０２ｂが入射するような位置関係とすることが好ましい。このようにすることで、被検査物Ｓの欠陥を暗視野撮影することができ、欠陥を高コントラストに撮影できる。なお、光源１０２とカメラ２０２の位置関係は、暗視野撮影が実現できる配置であれば、上記以外であっても構わない。光源１０２とカメラ２０２を、本明細書では間接透過光学系と称する。

信号処理ユニット３００は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭなどの主記憶装置、ＨＤＤやＳＳＤなどの補助記憶装置、マウスやキーボードやディスプレイなどの入出力装置などを備えるコンピュータである。このコンピュータのＣＰＵがコンピュータプログラムを実行することで、反射光学系信号処理部３０１、透過光学系信号処理部３０２、位置合わせ処理部３０３、欠陥検出部３０４、比較判定部３０５、出力部３０６として機能する。

反射光学系信号処理部３０１は、カメラ２０１から出力される撮影データを取得して、撮影データから輝度比を求める。本実施形態では光源１０１として緑色光源を採用しているので、カメラ２０１がカラーカメラの場合はＧ信号の輝度比を求めればよい。なお、輝度比とは、各受光素子の電荷（撮影データ）を、欠陥がない被検査物を対象としたときの各受光素子の電荷（撮影データ）で除算した値である。すなわち、欠陥のない被検査物Ｓの撮影データをあらかじめ求めておき、この値に対する、検査時の撮影データの比を輝度比とする。「欠陥がないときの各受光素子の電荷」は、撮像を複数回行ったときの各受光素子の電荷の平均値としてもよい。輝度比は、欠陥がない場合には１に近い値となり、欠陥がある場合には欠陥における拡散反射光が入射するために１よりも大きな値となる。本明細書では、反射光学系信号処理部３０１が算出した輝度比を、反射光輝度比と称する。

透過光学系信号処理部３０２は、カメラ２０２から出力される撮影データを取得して、上記と同様に撮影データから輝度比を求める。本実施形態では光源１０２として青色光源を採用しているので、カメラ２０２がカラーカメラの場合はＢ信号の輝度比を求めればよい。ここで求められる輝度比も上記と同様に、欠陥がない場合には１に近い値となり、欠陥がある場合には間接透過光が入射するために１よりも大きな値となる。本明細書では、透過光学系信号処理部３０２が算出した輝度比を、透過光輝度比と称する。

位置合わせ処理部３０３は、反射光輝度比と透過光輝度比のデータの位置合わせ処理を行う。カメラ２０１とカメラ２０２の撮影位置が異なるため、カメラ２０１により撮影された個所が、カメラ２０２によって撮影される位置に到達するまでには時間がかかる。カメラ２０１とカメラ２０２とから得られる同じ個所の輝度比を比較するために、位置合わせ処理部３０３は、被検査物の搬送速度と撮影データの取得時刻に基づいて位置合わせ処理を行う。

欠陥検出部３０４は、反射光輝度比のデータと透過光輝度比のデータのそれぞれから、欠陥を検出する。欠陥検出部３０４は、欠陥が内層欠陥であるか表面欠陥であるかを区別せずに、全ての欠陥を検出する。具体的には、欠陥検出部３０４は、輝度比が所定の閾値以上の場合に欠陥が存在すると判断する。この閾値は、検出パラメータとして外部から設
定可能とする。

比較判定部３０５は、欠陥検出部３０４が検出した欠陥について、その欠陥部分での反射光輝度比と透過光輝度比に基づいて、内層欠陥であるか表面欠陥であるかを判別する。比較判定部３０５は、透過光輝度比の方が反射光輝度比よりも大きい欠陥を内層欠陥であると判別し、反射光輝度比の方が透過光輝度比よりも大きい欠陥を表面欠陥であると判別する。

上記の方法によって内層欠陥と表面欠陥を判別できる理由について、図３および図４を参照して説明する。

図３（ａ）は、光源１０１から照射された光１０１ａの欠陥における反射光を説明する図である。光源１０１から照射された光１０１ａは、表面欠陥Ｄ_Ｓおよび内層欠陥Ｄ_Ｉにおいて拡散反射し、その拡散反射光Ｒ_Ｓ，Ｒ_Ｉがカメラ２０１によって撮影される。ここで、表面欠陥Ｄ_Ｓにおいては拡散反射が強く出るのに対し、内層欠陥Ｄ_Ｉでは拡散反射が弱く出るという特徴がある。したがって、表面欠陥Ｄ_Ｓにおける反射光Ｒ_Ｓの強度の方が、内層欠陥Ｄ_Ｉにおける反射光Ｒ_Ｉの強度よりも強く検出される。

図３（ｂ）は、光源１０２から照射された光１０２ａの欠陥における間接透過光を説明する図である。光源１０２から照射された光１０２ａは、表面欠陥Ｄ_Ｓおよび内層欠陥Ｄ_Ｉにおいて散乱し、正透過方向からずれる。この間接透過光Ｔ_Ｓ，Ｔ_Ｉがカメラ２０２によって撮影される。ここで、内層欠陥Ｄ_Ｉでは散乱が強いのに対し、表面欠陥Ｄ_Ｓでは散乱が弱いという特徴がある。したがって、内層欠陥Ｄ_Ｉにおける間接透過光Ｔ_Ｉの強度の方が、表面欠陥Ｄ_Ｓにおける間接透過光Ｔ_Ｓの強度よりも強く検出される。

なお、この散乱効果が、光源１０２に青色光源を用いることが好ましい理由である。光１０２ａの波長が短いほど、内層欠陥における散乱効果が強くなり、したがって、カメラ２０２に入射する間接透過光も強くなる。このため、光源１０２から照射する光の波長は短いことが好ましい。光源や受光素子の入手しやすさやコストを考慮すると、光源１０２から照射する光１０２ａは青色光とすることが好ましい。

図４は、内層欠陥と表面欠陥についての輝度比の違いを説明する図である。図４（ａ）は、被検査物を鉛直方向から示した図であり、カメラ２０１、２０２の撮影位置４３に、表面キズ（表面欠陥）４１と内層異物（内層欠陥）４２が存在することを表している。図４（ｂ）は、カメラ２０１が撮影する反射光輝度比（反射光学系信号処理部３０１が算出する輝度比）を、画素位置ごとに示した図である。上述のように、表面キズ４１での反射光強度の方が、内層異物４２での反射光強度よりも大きいので、表面キズ４１の位置での輝度比が大きく、内層異物４２の位置での輝度比が小さい。一方、図４（ｃ）は、カメラ２０２が撮影する間接透過光輝度比（透過光学系信号処理部３０２が算出する輝度比）を、画素位置ごとに示した図である。上述のように、内層異物４２での間接透過光強度の方が、表面キズ４１での間接透過光強度よりも大きいので、内層異物４２の位置での輝度比が大きく、表面キズ４１の位置での輝度比が小さい。

このように、内層異物４２の位置での輝度比は、透過光輝度比の方が反射光輝度比よりも大きい。一方、表面キズ４１の位置での輝度比は、反射光輝度比の方が透過光輝度比よりも大きい。したがって、比較判定部３０５は、透過光輝度比の方が反射光輝度比よりも大きい欠陥を内層欠陥と判別することができる。

なお、図３および図４の説明では、説明を簡略化するために、表面欠陥が表側（光源１０１側）の面にある場合を例として取り上げたが、裏側の面に欠陥がある場合でも同様の
現象が成り立つ。また、内層欠陥と表層欠陥とが同じ位置に存在する場合であっても、光源１０２の光量や、欠陥検出のための閾値を適切に調整することによって、検出された欠陥について透過光輝度比の方が反射光輝度比よりも大きくなるようにできる。したがって、内層欠陥と表層欠陥が同じ個所に存在する場合であっても、上記の原理によって内層欠陥の有無を判別することができる。

出力部３０６は、欠陥が検出された場合に、欠陥が存在する位置と、その欠陥が内層欠陥と表面欠陥のいずれの種別であるかという情報を、表示装置などに出力したり、他の装置に対してデータ送信したりする。なお、出力部３０６は、内層欠陥が存在する場合のみ、欠陥が存在することを通知するようにしてもよい。

本実施形態に係る欠陥検査装置を用いた欠陥検査方法について、図５のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ５１では、光源１０１から被検査物Ｓに照射した光の反射光をカメラ２０１により撮影するとともに、光源１０２から被検査物Ｓに照射した光の透過光をカメラ２０２により撮影する。さらに、反射光学系信号処理部３０１および透過光学系信号処理部３０２により、反射光および透過光の輝度比を算出する。被検査物Ｓが搬送されるので、この撮影によって２次元的な輝度比の分布が得られる。ステップＳ５２では、位置合わせ処理部３０３が、反射光輝度比と透過光輝度比の位置合わせ処理を行い、同じ位置における反射光輝度比と透過光輝度比を得る。ステップＳ５３では、欠陥検出部３０４が、同じ撮影個所の反射光輝度比のデータと透過光輝度比のデータのそれぞれから、欠陥を検出する。欠陥検出部３０４は、輝度比が撮影パラメータとして与えられる閾値よりも大きい場合に、その個所に欠陥があると判断する。なお、ここでは、位置合わせ処理をしてから欠陥検出をしているが、欠陥検出後に位置合わせ処理を行っても構わない。

ステップＳ５４では、欠陥検出部３０４が検出した欠陥について、透過光輝度比の方が、反射光輝度比よりも大きいかどうかを比較判定部３０５が判定する。透過光輝度比の方が大きい場合には、ステップＳ５５に進み、比較判定部３０５は欠陥を内層欠陥であると判定する。一方、反射光輝度比の方が大きい場合には、ステップＳ５６に進み、比較判定部３０５は欠陥を表面欠陥であると判定する。その後、ステップＳ５７では、検出された欠陥について、出力部３０６がその位置や欠陥種別などを出力する。ただし、欠陥が内層欠陥である場合だけ欠陥に関する情報を出力し、表面欠陥については情報を出力しないようにしてもよい。

本実施形態にかかる欠陥検査装置によると、反射光と間接透過光の２種類の撮影が同時に可能であるため、高速な検査が可能である。また、光学系を移動させるための駆動部が不要なため、製造コストやメンテナンスコストを抑制できる。さらに、反射光強度と間接透過光強度の違いに基づいて欠陥を判別することにより、精度の良い判別が可能となる。特に、透過光として、欠陥における散乱効果の高い青色光のような短波長の光を用いることで、間接透過光がより強くなるため、種別判別の精度がさらに向上する。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態に係る欠陥検査装置の構成を図６に示す。本実施形態に係る欠陥検査装置は、基本的に第１の実施形態と同様であるが、透過光撮影のための光学系の構成が異なる。第１の実施形態では間接透過光を撮影したのに対し、本実施形態では正透過光を撮影する。

本実施形態では、正透過光を撮影するため、光源１０２の照射方向とカメラ２０２の撮影方向が一致するように光源１０２とカメラ２０２が配置される。例えば、光源１０２は下方から垂直に被検査物Ｓに光を照射し、カメラ２０２が上方から垂直に被検査物Ｓを撮
影することが好ましい。

本実施形態では、暗視野撮影とするために、光源１０２と被検査物Ｓの間に偏光フィルタ４０１が配置され、カメラ２０２と被検査物Ｓの間に偏光フィルタ４０２が配置される。ここで、偏光フィルタ４０１と偏光フィルタ４０２は、透過軸が互いに直交するように配置される（クロスニコル配置）。したがって、光源１０２から照射された光は、被検査物Ｓ内で偏光に乱れが生じない場合には偏光フィルタ４０２によって遮断され、カメラ２０２まで到達しない。

図７は、光源１０２から照射した光が被検査物Ｓを透過した場合の、透過光の強度を説明する図である。欠陥のない部分を透過した透過光Ｔ_０は被検査物Ｓ内で偏光に乱れが生じないため、偏光フィルタ４０２によって遮断される。一方、内層欠陥Ｄ_Ｉや表面欠陥Ｄ_Ｓを透過した透過光Ｔ_Ｉ、Ｔ_Ｓは、欠陥を透過する際に偏光に乱れが生じるため、偏光フィルタ４０２を通過する。ここで、内層欠陥を透過する際の偏光の乱れの方が、表面欠陥を透過する際の偏光の乱れよりも大きいという特徴がある。したがって、カメラ２０２においては、内層欠陥Ｄ_Ｉを透過した透過光Ｔ_Ｉの強度の方が、表面欠陥Ｄ_Ｓを透過した透過光Ｔ_Ｓの強度よりも強く検出される。なお、欠陥による偏光の乱れの程度は光の波長に依存しないため、光源１０２から照射する光の波長（色）は任意であって構わない。

本実施形態においても第１の実施形態と同様に、カメラ２０１によって撮影される反射光の強度とカメラ２０２によって撮影される透過光の強度に基づいて、欠陥が内層欠陥であるか表面欠陥であるかを判別することができる。信号処理ユニット３００の構成は第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。

本実施形態による効果は、第１の実施形態による効果と同様である。

＜第３の実施形態＞
上記第１および第２の実施形態においては、２つのカメラを用いて撮影を行っているが、本実施形態では１つのカメラを用いて撮影を行う。

図８に本実施形態に係る欠陥検査装置の構成を示す。図８の構成は、第１の実施形態の構成を元にして変更を加えたものである。図８に示すように、欠陥検査装置は１つのカメラ２００のみによって撮影を行う。そのため、光源１０１の照射位置と光源１０２の照射位置とを同じとし、光源１０１から照射する光と光源１０２から照射する光の波長（色）を異ならせる。第１の実施形態で説明したように間接透過光を撮影する場合には、光源１０２として青色光源を用いることが好ましいので、光源１０２を青色光源とし、光源１０１を赤色光源または緑色光源とすればよい。

図８には、本実施形態におけるカメラ２００の詳細構成も示している。カメラ２００は、それぞれが異なる波長の光を受光するライン状の受光素子２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂを備えるカラーカメラである。ライン状の受光素子は、いずれも被検査物Ｓの搬送方向と直交する方向に配置される。図中では、Ｒ，Ｇ，Ｂの光をそれぞれ受光する３つの受光素子を示しているが、光源１０１および光源１０２に対応した２種類の光学素子があれば十分である。

図８は、第１の実施形態を元に変更を加えた構成であるが、第２の実施形態に対しても同様の変更を加えることができる。その場合の構成を図１０に示す。この場合も、光源１０１と光源１０２が異なる波長の光で同じ位置を照射し、１台のカメラ２００によって撮影を行う。さらに、光源１０２と被検査物Ｓの間に偏光フィルタ４０１が設けられ、カメラ２００と被検査物Ｓの間に偏光フィルタ４０２が設けられる。なお、カメラ２００の構
成や、光源から発する光については上記と同様である。

本実施形態に係る欠陥装置によれば、カメラを１台にすることができるので、省スペース化を図ることができる。

＜第４の実施形態＞
本実施形態は、第３の実施形態と同様に１つのカメラを用いて撮影を行う構成である。

図９に本実施形態に係る欠陥検査装置の構成を示す。図９の構成は、第３の実施形態と同様に第１の実施形態の構成を元にして変更を加えたものであり、第３の実施形態と比較してカメラ２００の構成を除いてほぼ同様である。本実施形態におけるカメラ２００は、ダイクロイックミラー２１１および２１２とＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの受光素子２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂを有する。図の構成では、ダイクロイックミラー２１１は青色光のみを反射し、その他の光を透過させる。ダイクロイックミラー２１２は緑色光のみを反射し、その他の光を透過させる。これらのダイクロイックミラー２１１、２１２によって分光された後の赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）それぞれ受光素子２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂで受光する。

なお、ここでは、３つの色の光に分光する構成を示したが、光源１０１および光源１０２が照射する２つの色の光に分光できる構成を採用しても構わない。また、分光素子として、ダイクロイックミラーの代わりにダイクロイックプリズムやグレーティングなどを採用しても構わない。

図９は、第１の実施形態を元に変更を加えた構成であるが、第２の実施形態に対して同様の変更を加えて図１０のような光学系の構成を採用することができる。

本実施形態によれば、第３の実施形態と同様に１台のカメラで撮影ができるので省スペース化が図れるという利点がある。さらに、反射光と透過光を完全に同じ位置で撮影するため、信号処理ユニット３００において位置合わせ処理部３０３が不要となる。さらには、位置ずれが生じないため、被検査物Ｓの搬送速度に変化が生じた場合であっても位置ずれのない精度の良い欠陥検出が行える。

＜第５の実施形態＞
本実施形態は、信号処理ユニット３００における欠陥を検出するための処理が他の実施形態と異なり、それ以外の部分の構成を同じである。具体的には、反射光学系信号処理部３０１、透過光学系信号処理部３０２、欠陥検出部３０４、比較判定部３０５の処理内容が異なる。

第１〜第４の実施形態では、輝度比が閾値よりも大きいか否かによって欠陥を検出しているが、本実施形態では輝度比のヒストグラムに基づいて欠陥を検出する。ラインカメラによって撮影された１ライン分の画素について輝度比のヒストグラムを算出すると、欠陥が存在する場合には輝度比１（無欠陥部分）以外の部分にもピークが現れる。したがって、ヒストグラムに現れるピークに基づいて欠陥を検出することができる。

本実施形態における反射光学系信号処理部３０１および透過光学系信号処理部３０２は、反射光および透過光の撮影データから、輝度比のヒストグラムを算出する。算出されるヒストグラムの例を図１１に示す。

図１１（ａ）（ｂ）は、光源１０１から照射した光を撮影した撮影データから得られるヒストグラムである。図１１（ａ）は表面欠陥が存在する場合、図１１（ｂ）は内層欠陥
が存在する場合のヒストグラムである。なお、図中において輝度比１におけるピークは省略してある。図に示すように、ピークの幅Ｗは、表面欠陥の場合の方が内層欠陥の場合よりも広くなる。

図１１（ｃ）（ｄ）は、光源１０２から照射した光を撮影した撮影データから得られるヒストグラムである。図１１（ｃ）は表面欠陥が存在する場合、図１１（ｄ）は内層欠陥が存在する場合のヒストグラムである。この場合のピークの幅Ｗは、内層欠陥の場合の方が表面欠陥の場合よりも広くなる。

本実施形態における欠陥検出部３０３は、撮影データから得られるヒストグラムにおけるピークの幅が所定の閾値以上である場合に、被検査物Ｓに欠陥が存在すると判断する。この閾値は、検出パラメータとして外部から設定可能とする。

比較判定部３０５は、欠陥検出部３０４が検出した欠陥について、その欠陥部分での反射光のヒストグラムにおける幅と、透過光のヒストグラムの幅を比較する。上述のように、透過光のヒストグラムにおけるピーク幅の方が広ければ内層欠陥であると判断でき、その逆であれば表面欠陥であると判断できる。

なお、ここではヒストグラムに現れるピークの幅に基づいて欠陥検出および種別判別を行っているが、ピークの面積に基づいても同様に欠陥を検出できる。すなわち、欠陥検出部３０４は、所定の閾値以上の面積を有するピークが存在する場合に欠陥が存在すると判定し、比較判定部３０５は、透過光のヒストグラムにおけるピークの面積の方が大きければ内層欠陥であると判定する。

本実施形態で採用しているヒストグラムに基づく欠陥検出および種別判別は、第１〜第４の実施形態における輝度比に基づく欠陥検出および種別判別の代替として用いることができるが、両手法を組み合わせてもよい。これら２つの手法を同時に用いることで、より精度の良い欠陥検出および種別判別が可能になる。

＜その他＞
上記の説明では、被検査物として液晶ディスプレイなどに使用される偏光フィルムを例に説明した。しかしながら、光を少なくとも部分的に透過する透明材料であれば、任意の物品を対象として内層欠陥の検出を行うことができる。

また、上記の説明では、反射光や透過光の輝度比に基づいて欠陥の検出や欠陥種別の判別を行っているが、反射光強度や透過光強度に基づいて処理を行えば良いので、輝度比ではなく輝度値自体に基づいても同様の処理が可能である。

また、上記で説明した具体的な光学系配置は一例に過ぎず、本発明の技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは、当業者であれば容易に理解できるであろう。たとえば、２つのカメラを用いる第１および第２の実施形態において、それぞれのカメラを被検査物に対して同じ側に配置したが、必ずしもこのようにする必要は無い。反射光と透過光とを撮影できればどのような配置をしても構わない。たとえば、第１の実施形態の変形例として、図１２（ａ）に示すように、光源１０１と光源１０２を被検査物Ｓの同じ側に配置し、カメラ２０１とカメラ２０２とを被検査物Ｓのことなる側に配置するようにしても良い。同様に、第２の実施形態の変形例として、図１２（ｂ）に示すような構成を採用することもできる。

Ｓ 被検査物
１０１ 光源（第１の光源）
１０２ 光源（第２の光源）
２０１ カメラ
２０２ カメラ
３００ 信号処理部
３０１ 反射光学系信号処理部
３０２ 透過光学系信号処理部
３０３ 位置合わせ処理部
３０４ 欠陥検出部
３０５ 比較判定部
３０６ 出力部
４０１ 偏光フィルタ
４０２ 偏光フィルタ

Claims (14)

1. シート状の被検査物の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、
   前記被検査物に第１の光を照射する第１の照射手段と、
   前記被検査物に第２の光を照射する第２の照射手段と、
   前記第１の光の反射光および前記第２の光の透過光の強度に応じた撮影データを取得する撮影手段と、
   前記撮影手段によって取得された前記被検査物の同じ位置での前記反射光および前記透過光の強度に基づいて、前記被検査物の内層欠陥を検出する検出手段と、
   を備え、
   前記撮影手段が前記第２の光の間接透過光を撮影するように、前記撮影手段と前記第２の照射手段が配置される、
   欠陥検査装置。
2. 前記第２の光は、青色光である、
   請求項１に記載の欠陥検査装置。
3. シート状の被検査物の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、
   前記被検査物に第１の光を照射する第１の照射手段と、
   前記被検査物に第２の光を照射する第２の照射手段と、
   前記第１の光の反射光および前記第２の光の透過光の強度に応じた撮影データを取得する撮影手段と、
   前記撮影手段によって取得された前記被検査物の同じ位置での前記反射光および前記透過光の強度に基づいて、前記被検査物の内層欠陥を検出する検出手段と、
   を備え、
   前記撮影手段が前記第２の光の正透過光を撮影するように、前記撮影手段と前記第２の照射手段が配置され、
   前記第２の照射手段と前記被検査物の間、および、前記撮影手段と前記被検査物の間には、透過軸が互いに直交する偏光フィルタがそれぞれ設けられる、
   欠陥検査装置。
4. 前記第１の照射手段は、前記被検査物の一方の側から前記第１の光を前記被検査物に照射し、
   前記第２の照射手段は、前記一方の側とは異なる他方の側から前記第２の光を前記被検査物に照射し、
   前記撮影手段は、前記被検査物の前記一方の側に配置される、
   請求項１〜３のいずれかに記載の欠陥検査装置。
5. 前記第１の照射手段および前記第２の照射手段は、前記被検査物の一方の側からそれぞれ前記第１の光および前記第２の光を前記被検査物に照射し、
   前記撮影手段は、前記被検査物の前記一方の側に配置され前記第１の光の反射光を撮影する第１の撮影手段と、前記被検査物の前記一方の側とは異なる他方の側に配置され前記第２の光の透過光を撮影する第２の撮影手段とから構成される、
   請求項１〜３のいずれかに記載の欠陥検査装置。
6. 前記第１の光の照射位置および前記第２の光の照射位置は異なっており、
   前記撮影手段は、前記第１の光の照射位置を撮影するカメラと、前記第２の光の照射位置を撮影するカメラの２つのカメラからなる、
   請求項１〜５のいずれかに記載の欠陥検査装置。
7. 前記第１の光の照射位置および前記第２の光の照射位置は同じであり、
   前記第１の光および前記第２の光は、互いに異なる波長の光であり、
   前記撮影手段は、それぞれ異なる波長の光を受光する複数のライン状の受光素子を有する１つのカラーカメラである、
   請求項１〜４のいずれかに記載の欠陥検査装置。
8. 前記第１の光の照射位置および前記第２の光の照射位置は同じであり、
   前記第１の光および前記第２の光は、互いに異なる波長の光であり、
   前記撮影手段は、当該撮影手段に入射した光を分光する分光素子と、分光後の光強度をそれぞれ取得する複数の受光素子とを有する１つのカラーカメラである、
   請求項１〜４のいずれかに記載の欠陥検査装置。
9. 前記第２の光は、青色光であり、
   前記第１の光は、赤色光または緑色光である、
   請求項７または８に記載の欠陥検査装置。
10. 前記反射光に関する撮影データと、前記透過光に関する撮影データの位置合わせを行う位置合わせ手段をさらに有し、
    前記検出手段は、位置合わせ後の撮影データに基づいて前記被検査物の内層欠陥を検出する、
    請求項６または７に記載の欠陥検査装置。
11. 前記検出手段は、
    前記反射光の強度に基づいて欠陥を検出するとともに、前記透過光の強度に基づいて欠陥を検出する欠陥検出手段と、
    前記透過光の強度が前記反射光の強度よりも大きい欠陥を、内層欠陥であると判定する判別手段と、
    を有する、
    請求項１〜１０のいずれかに記載の欠陥検査装置。
12. シート状の被検査物の欠陥を検査する欠陥検査方法であって、
    前記被検査物に第１の光および第２の光を照射する照射ステップと、
    前記第１の光の反射光および前記第２の光の透過光の強度に応じた撮影データを取得する撮影ステップと、
    前記撮影ステップにおいて取得された、前記被検査物の同じ位置での前記反射光および前記透過光の強度に基づいて、前記被検査物の内層欠陥を検出する検出ステップと、
    を含み、
    前記撮影ステップにおいて、前記第２の光の間接透過光を撮影する、
    欠陥検査方法。
13. シート状の被検査物の欠陥を検査する欠陥検査方法であって、
    前記被検査物に第１の光および第２の光を照射する照射ステップと、
    前記第１の光の反射光および前記第２の光の透過光の強度に応じた撮影データを取得する撮影ステップと、
    前記撮影ステップにおいて取得された、前記被検査物の同じ位置での前記反射光および前記透過光の強度に基づいて、前記被検査物の内層欠陥を検出する検出ステップと、
    を含み、
    前記撮影ステップにおいて、前記第２の光の正透過光を撮影するものであり、
    前記第２の光は、第１の偏光フィルタを介して前記第２の光を前記被検査物に照射され、前記被検査物を透過した後に、前記第１の偏光フィルタと透過軸が直交する第２の偏光
    フィルタを介して撮影される、
    欠陥検査方法。
14. 前記欠陥検出ステップは、
    前記第１の光の反射光強度に基づいて欠陥を検出するステップと、
    前記第２の光の透過光強度に基づいて欠陥を検出するステップと、
    前記第２の光の透過光強度が、前記第１の光の反射光強度よりも大きい欠陥を、内層欠陥であると判定するステップと、
    からなる、請求項１２または１３に記載の欠陥検査方法。

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