JP2000258351A - 外観検査装置および外観検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 不透明体の外観品質のみならず、透明体の外
観性能、透明性等を簡易、高精度に測定できる外観検査
装置および外観検査方法を提供する。 【解決手段】 被測定物１を支持するステージ２と、こ
のステージ２に支持された被測定物１に対して光を照射
する光照射手段２０と、対物レンズ１０を含み被測定物
１からの反射光を検知してその光量を求める光検出手段
３０とを備える。ステージ２の表面の明度を５以下に構
成することによって、被測定物が透明体の場合、被測定
物内を透過してステージに到達した光の反射光分布のう
ち、ステージからの拡散反射光を小さくできるから、透
明体の透明度や外観性能を高精度に測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外観検査装置およ
び外観検査方法に関する。詳しくは、透明体の外観、具
体的には、表面状態や透明性等の光学的性能をも検査可
能な外観検査装置および外観検査方法に関する。

【０００２】

【背景技術】透明体の代表として、合成樹脂製のフィル
ムがあり、これらについては、外観性能（表面状態等）
のほかに、光学的性能である透明性が重要視されてい
る。透明性は、霞度（全ヘイズ）が指標で、内部ヘイズ
と外部ヘイズとを足したものである。

【０００３】従来、このようなヘイズの測定は、次のよ
うにして行っていた。まず、２枚のガラス板の間にシリ
コンオイルを塗り、その２枚のガラス板を重ねた状態で
ヘイズを測定する。これによって得られた値をヘイズＡ
とする。次に、２枚のガラス板の間に測定するサンプル
（成形した適当枚数のフィルムを重ねたもの）を挟み、
この状態でヘイズを測定する。これによって得られた値
をヘイズＢとする。そして、ヘイズＡ，Ｂの差より内部
ヘイズを求める。つまり、Ｂ値−Ａ値＝内部ヘイズを求
める。さらに、全ヘイズ−内部ヘイズ（Ｂ値−Ａ値）＝
外部ヘイズを求める。ちなみに、外部ヘイズは、耐ブロ
ッキング性を予測する有力なパラメータであり、他にす
べり性を評価する上でも重要な因子の１つである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した測定方法で
は、まず、２枚のガラス板を重ねてヘイズを測定する工
程、次に、２枚のガラス板の間にサンプルを挟んでヘイ
ズを測定する工程、さらに、これらの測定によって得ら
れた値から内部ヘイズ、外部ヘイズを演算する工程が必
要であるため、工程数が多く、手間と時間がかかるとい
う不具合があった。

【０００５】また、上述した測定方法では、透明品のヘ
イズを測定できるが、外観性能（表面状態等）について
は、別の測定機、例えば、表面粗さ計等によって測定し
なければならないので、１つの装置によってヘイズと外
観性能とを測定することができない。しかも、表面粗さ
計による測定では、触針を被測定物の表面に接触させて
測定するものであるため、被測定物の表面の物理的形状
評価に過ぎず、外観性能に対して直接的な評価ができな
い上、接触による被測定物の変形等による悪影響が考え
られる。

【０００６】本発明の目的は、不透明体の外観品質のみ
ならず、透明体や半透明体の外観性能、透明性等の光学
的性能をも簡易かつ高精度に測定できる外観検査装置お
よび外観検査方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、次の構成を採用する。請求項１に記載の発
明（外観検査装置）は、被測定物を支持するステージ
と、このステージに支持された被測定物に対して光を照
射する光照射手段と、受光部を含み前記被測定物からの
反射光を検知してその光量を求める光検出手段とを備
え、前記ステージは、少なくとも表面の明度が５以下で
あることを特徴とする。ここで、ステージの表面の明度
を５以下にするには、例えば、ステージ全体または少な
くとも被測定物を支持する支持面を黒色に塗装すればよ
い。より詳細には、後述する本実施形態の装置におい
て、絞りを直径１ｍｍ、受光部が対物レンズのとき倍率
を５倍として、白色標準板に光を垂直に照射し、かつ、
白色標準板に対して垂直な反射光を受光し（０−０°光
路の測定条件）、その反射光の明度が１００になるよう
に設定した場合、明度が５以下、好ましくは、３以下の
色に処理する。光照射手段から被測定物に対して照射さ
れる光の照射角度は、被測定物に対して略垂直な方向、
被測定物に対して斜めの方向（角度は任意であるが、例
えば、４５°）、あるいは、これらを併用する等、被測
定物の評価項目に応じて選択することが望ましい。光を
斜めの方向から照射する場合では、光をリング状、半円
状として照射してもよい。光検出手段は、被測定物から
の反射光を電気信号に変換する光電変換素子を含む構成
である。

【０００８】この発明によれば、光照射手段から被測定
物に対して照射された光は、その被測定物で反射され、
その反射光が光検出手段によって検出される。このと
き、被測定物が透明体または半透明体の場合、光照射手
段によって被測定物に対して照射された光は、被測定物
内を透過しステージの表面に到達する。すると、ステー
ジの表面では、ステージの表面からの正反射光と、ステ
ージからの拡散反射光（ステージ表面からの拡散反射光
とステージ内部からの拡散反射光）とからなる反射光分
布となるが、ステージの表面の明度が５以下なら、ステ
ージからの拡散反射光が小さく、これが被測定物表面お
よび内部からの拡散反射光に与える影響が少ない。従っ
て、ステージからの反射光によって影響を受けることが
少なくなるから、透明体または半透明体の透明度や外観
性能を簡易かつ高精度に測定できる。

【０００９】請求項２に記載の発明（外観検査装置）
は、被測定物を支持するステージと、このステージに支
持された被測定物に対して光を照射する光照射手段と、
受光部を含み前記被測定物からの反射光または透過光を
検知してその光量を求める光検出手段とを備え、前記ス
テージは、前記光照射手段から光が照射される部分が貫
孔に形成されていることを特徴とする。ここで、ステー
ジに形成される貫孔は、光照射手段から光が照射される
部分（被測定物の測定部に対応する部分）が貫孔であれ
ばよく、ステージの内部に貫孔がある形状に限らず、外
周の一部に貫孔がある形状、つまり、貫孔の周囲が全て
壁が囲まれている形状ではなく、一部が解放された形状
（溝状）でもよい。要は、被測定物を平坦に保持でき、
かつ、光照射手段から光が照射される部分が貫孔であれ
ばよい。

【００１０】この発明によれば、被測定物が透明体（半
透明体の含む）の場合、透明体内に進んだ光は、透明体
の裏面からステージの貫孔を通ってステージの裏面に透
過するので、ステージからの拡散反射光を請求項１に記
載の発明よりも小さくできる。従って、ステージからの
拡散反射光が、透明体表面および内部からの拡散反射光
に与える影響が少なくなるから、透明体や半透明体の透
明度や外観をより高精度に測定できる。しかも、被測定
物を挟んで、受光側（光検出手段）と反対側に光照射手
段を配置できるから、透過光を問題視する外観または光
学的性能の評価も可能である。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の外観検査装置において、前記受光部は
対物レンズで構成され、前記被測定物と前記光照射手段
および光検出手段とを、前記対物レンズの光軸に対して
直交する方向へ相対移動させる駆動手段を備えることを
特徴とする。ここで、駆動手段は、被測定物と光学系
（光照射手段および光検出手段）とのいずれか一方、あ
るいは、双方を移動させるようにしてもよく、その移動
構造についても、光学系の光軸に対して直交する一方向
（例えば、Ｘ方向）へ相対移動できる構造、または、光
軸に対して直交する二方向（Ｘ、Ｙ方向）へ相対移動で
きる構造、さらには、光軸を中心として旋回する構造
等、いずれでもよい。被測定物を移動させる場合、ステ
ージを移動させてもよく、あるいは、ステージを固定し
ておき、被測定物をステージ上で移動させるようにして
もよい。この際、相対移動速度は、概ね、１〜４０００
ｍｍ／ｍｉｎである。１ｍｍ／ｍｉｎ未満であると、検
査時間がかかり、４０００ｍｍ／ｍｉｎを超えると、外
観不良の変化に追従できない虞があるためである。一般
的には、広範囲に渡る外観不良を追跡する場合で、外観
不良パターンのピッチサイズが大きい外観不良に対して
は、速い速度でも検出できるが、狭い範囲で、ピッチが
極小な外観不良に対しては、遅い速度が好ましい。とく
に、相対移動速度については、評価項目（検査項目）に
応じて最適な速度に選定するのがよい。例えば、フィル
ム等の半透明体または透明体の不良個所の有無のみを検
査する場合には、フィルムの生産ラインを考慮して、１
０〜５０ｍｍ／ｍｉｎ程度がよく、傷付外観検査につい
ては１〜２００ｍｍ／ｍｉｎ程度、フローマークや光沢
むら検査については１〜２００ｍｍ／ｍｉｎ程度がよ
い。

【００１２】このような発明によれば、被測定物と光学
系（光照射手段および光検出手段）とを、対物レンズの
光軸に対して直交する方向へ相対移動させながら検査す
ることができるから、つまり、被測定物の表面データを
連続的に検出できるから、目視結果と対応した外観不良
をより高精度に把握できる。例えば、スポット測定の場
合、外観不良とは無関係な手垢、指紋、微細傷（例え
ば、樹脂成型品の場合、タルク等の無機フィラー等に起
因した凹凸、金型の微細傷が製品に転写される）等を拾
うケースがあり、目視外観と対応しない場合があるが、
走査データにすると、ノイズの全容が明確になるので、
目視結果と対応した外観不良をより高精度に把握でき
る。

【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
請求項３のいずれかに記載の外観検査装置において、前
記光照射手段は、対物レンズと、光源と、照明切換手段
とを備え、前記照明切換手段は、前記光源からの光を前
記対物レンズの光軸と平行にしかつ前記対物レンズを通
じて前記被測定物に照射する明視野照明と、前記光源か
らの光をリング状に形成しかつ前記被測定物の表面に焦
点が存在するように前記対物レンズの光軸に対して斜め
に照射する暗視野照明とを切り換えるものであることを
特徴とする。

【００１４】このような発明によれば、照明切換手段に
よって、被測定物の表面状態やその表面状態に対して着
目する評価項目（検査項目）に応じて明視野照明と暗視
野照明とを使い分けることで、被測定物の表面状態を一
層高精度に定量化できる。例えば、被測定物が透明体ま
たは半透明体の場合において、透明度を検査する場合に
は、被測定物の表面に対して斜め方向から光を照射する
暗視野照明を用いることで、被測定物の透明度を高精度
に測定でき、また、表面の凹凸を検査する場合には、被
測定物の表面に対して略垂直な方向から光を照射する明
視野照明を用いることで、被測定物の凹凸に対応したデ
ータで、かつ、目視結果とも合致したデータを得ること
ができる。また、傷付外観のうちハードな傷（白化傷と
もいう）について検査する場合には、斜め方向から光を
照射する暗視野照明を用いることで、目視結果との優れ
た相関が得られる。また、傷付外観のうちマイルドな傷
（テカリ傷ともいう）、フローマーク、光沢むら等につ
いて検査する場合には、被測定物の表面に対して略垂直
な方向から光を照射する明視野照明を用いることで、各
項目について目視に対応した高精度な検査結果が得られ
る。とくに、暗視野照明では、被測定物の表面に対し
て、リング状にあらゆる方向から光が照射されるため、
照射方向の違いによる測定誤差を解消でき、目視結果と
相関する優れた検出結果が得られる。すなわち、被測定
物に対して一方向からのみ光を照射すると、外観不良等
は一般に方向性があるため、他の方向から光を照射した
場合とは検出される反射光の光量が異なることがあり、
また、目視判定において被測定物を見る方向は必ずしも
一定ではないことから、リング状に光を照射すること
で、照射方向によるデータのばらつきを解消できる。

【００１５】請求項５に記載の発明（外観検査方法）
は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の外観検
査装置を用いて、被測定物の外観を検査することを特徴
とする。このような発明によれば、請求項１ないし請求
項４に記載の発明で述べた効果と同様な効果が期待でき
る。

【００１６】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の外観検査方法において、前記光照射手段からの光を、
被測定物の表面に対して略垂直な角度で入射させるとと
もに、被測定物の表面に対して略垂直方向の反射光を受
光部を通して前記光検出手段に入射させることを特徴と
する。このような発明によれば、光が被測定物の表面に
対して略垂直な角度で入射され、被測定物の表面に対し
て略垂直方向の反射光が検出されるから、例えば、光の
光路が受光部の光軸に対して０−０°の光路となり、被
測定物からの全反射光が受光されるから、被測定物から
の全反射光と最も相関のある評価項目、例えば、表面の
凹凸、傷付外観のうちマイルドな傷、フローマーク、光
沢むら等を正確に検出できる。

【００１７】請求項７に記載の発明は、請求項５に記載
の外観検査方法において、前記光照射手段からの光を、
被測定物の表面に対して略４５°の角度で入射させると
ともに、被測定物の表面に対して略垂直方向の反射光を
受光部を通して前記光検出手段に入射させることを特徴
とする。このような発明によれば、光が被測定物の表面
に対して略４５°の角度で入射され、被測定物の表面に
対して略垂直方向の反射光が検出されるから、例えば、
光の光路が受光部の光軸に対して４５−０°の光路とな
り、被測定物からの拡散反射光が受光されるから、被測
定物からの拡散反射光と最も相関のある検査項目、例え
ば、透明度や外部ヘイズ、傷付外観のうちハードな傷付
等を正確に検出できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１には、本実施形態の外観検査
装置が示されている。この外観検査装置は、被測定物１
を支持するステージ２と、このステージ２に支持された
被測定物１に対して光を照射する光照射手段２０と、前
記被測定物１の表面に対向配置された受光部としての対
物レンズ１０を含み、その対物レンズ１０に入射される
被測定物１からの反射光のうち、その対物レンズ１０の
光軸と平行な方向で入射した成分を検知してその光量を
求める光検出手段３０と、出力手段４０と、ステージ２
（被測定物１）と前記光照射手段２０および光検出手段
３０とを前記対物レンズ１０の光軸Ｌ１に対して直交す
る方向（ＸおよびＹ方向）へ相対移動させる相対移動手
段５０とを備える。なお、図示してないが、光照射手段
２０および光検出手段３０からなる光学系については、
対物レンズ１０の光軸Ｌ１方向へ昇降できるようになっ
ている。

【００１９】前記光照射手段２０は、前記対物レンズ１
０と、この対物レンズ１０の光軸Ｌ１に対して直交する
光軸Ｌ２上に配置された光源２１と、前記光軸Ｌ２上に
配置され前記光源２１からの光を平行光とするコリメー
トレンズ２２と、前記光軸Ｌ１，Ｌ２の交点位置に配置
されコリメートレンズ２２からの平行光を明視野照明ま
たは暗視野照明として被測定物１に照射する明暗視野切
換機構２６と、前記対物レンズ１０の周囲に配置されリ
ング状の暗視野照明を屈折させて被測定物１の表面に斜
め方向から照射するリング状暗視野照明レンズ２５とを
含んで構成されている。

【００２０】ここで、光源２１としては、Ｃ、Ｄ６５、
Ｄ６０、Ａ、Ｆ２、Ｆ６、Ｆ７、Ｆ８、Ｆ１０、Ｆ１
１、Ｆ１２（ＪＩＳ Ｚ８７２０規格による）等、目的
に応じていずれかを選ぶことができる。また、明暗視野
切換機構２６は、図２に示すように、前記両光軸Ｌ１，
Ｌ２に対して直交する方向にスライド可能なスライド部
材２７を含む。スライド部材２７には、そのスライド方
向に沿って、明視野照明用の円形状ハーフミラー部２３
と、内部が透光部２４Ａとされたリング状完全反射ミラ
ー部２４とが設けられている。従って、スライド部材２
７をスライドさせることで、被測定物１に対して垂直な
照射角度（対物レンズ１０の光軸Ｌ１と平行な角度）で
光を照射する明視野照明と、被測定物１に対して斜めの
照射角度（例えば、対物レンズ１０の光軸Ｌ１に対して
４５°の角度）で光を照射する暗視野照明とに切り換え
ることができる。

【００２１】具体的には、暗視野照明用のリング状完全
反射ミラー部２４を光軸Ｌ１上に切り換えると、コリメ
ートレンズ２２からの平行光線のうち、リング状完全反
射ミラー部２４に照射される光のみが反射してリング状
に形成されるとともに対物レンズ１０の光軸Ｌ１と平行
になり、暗視野照明レンズ２５に入射して、対物レンズ
１０の光軸Ｌ１に対して斜めの角度、例えば、４５°に
屈折して被測定物１の表面に照射される。また、明視野
照明用の円形状ハーフミラー部２３を光軸Ｌ１上に切り
換えると、コリメートレンズ２２からの平行光線のう
ち、円形状ハーフミラー部２３に照射される光のみが反
射して対物レンズ１０の光軸Ｌ１と平行になり、対物レ
ンズ１０を通って対物レンズ１０の光軸Ｌ１に対して０
°の照射角度で被測定物１に照射される。なお、暗視野
照明レンズ２５は、屈折率の異なる複数種類が用意さ
れ、これらを適宜選択して用いることで被測定物１の表
面に対する照射角度、つまり対物レンズ１０の光軸Ｌ１
に対する光の照射角度を調整できるようになっている。

【００２２】前記光検出手段３０は、緑の波長域に大き
な感度を持つｙセンサ（ｙフィルタともいう）３１と、
このｙセンサ３１を通った光を絞る絞り３２と、この絞
り３２を通った光を電気信号に変換する光電変換素子３
３と、この光電変換素子３３の出力をデジタル化するＡ
Ｄ変換器３４と、入力部３５と、メモリ３６と、前記入
力部３５から入力されたデータ等を前記メモリ３６に記
憶させるとともに、前記ＡＤ変換器３４の出力を出力手
段４０へ与え、必要に応じてメモリ３６に格納する信号
処理部３７とから構成されている。

【００２３】ここで、ｙセンサ３１は、緑の波長域に大
きな感度を持つセンサによって構成されている。具体的
には、図３に示すように、人間の目に対応する分光感度
（色を見分ける三つの感度）と略同一の感度を持つ三つ
のセンサ、つまり、主に赤の波長域に大きな感度を持つ
ｘ(λ）センサと、主に緑の波長域に大きな感度を持つ
ｙ(λ）センサと、主に青の波長域に大きな感度を持つ
ｚ(λ）センサのうち、本実施形態では、主に緑の波長
域に大きな感度を持つｙ(λ）（ｙセンサ）のみを用い
ている。また、絞り３２は、中心が回転可能に支持され
た円盤状で、その中心から前記対物レンズ１０の光軸Ｌ
１までの距離を半径とする同一円周上に大きさの異なる
複数の開口３２Ａ，３２Ｂを備えている。従って、絞り
３２を回転させることで、対物レンズ１０の光軸Ｌ１上
における開口３２Ａ，３２Ｂの大きさを変更し、光軸Ｌ
１上の開口３２Ａ，３２Ｂを通過した光のみを光電変換
素子３３に導くことができる。なお、絞り３２の開口３
２Ａ，３２Ｂの形状は、とくに限定されず、例えば、円
形のものであってもよく、あるいは、矩形のものであっ
てもよい。

【００２４】前記出力手段４０は、ＸＹレコーダで構成
されている。このほか、オシロスコープでもよく、ある
いは、パソコンや外部記憶装置等を接続すれば、アナロ
グデータの後加工も可能である。また、サンプルをＸお
よびＹの二方向に走査した平面情報、検査部のセンタを
軸とした回転移動におる角度依存性のアナログ出力、任
意の角度に調整したうえでの走査データの出力等によ
り、詳細情報も得ることができる。

【００２５】前記相対移動手段５０は、図４に示すよう
に、ベース５１と、このベース５１上に前後方向（Ｙ方
向）へ移動可能に設けられたＹテーブル５２と、このＹ
テーブル５２をＹ方向へ移動させるＹ方向手動調整つま
み５３と、Ｙテーブル５２上に左右方向（Ｘ方向）へ移
動可能に設けられ上面にステージ２を載置するＸテーブ
ル５４と、このＸテーブル５４をＸ方向へ移動させるＸ
方向駆動機構５５とから構成されている。

【００２６】ここで、ステージ２は、少なくとも表面の
明度が５以下、好ましくは３以下でかつ、全反射率が高
く形成されている。具体的には、全体が黒色に着色さ
れ、少なくとも被測定物１を支持する上面が平滑面（望
ましくは鏡面）に形成されている。より詳細には、本実
施形態の装置において、絞り３２を直径１ｍｍ、対物レ
ンズ１０の倍率を５倍として、白色標準板に光を垂直に
照射し、かつ、白色標準板に対して垂直な反射光を受光
し（０−０°光路）、その反射光の明度が１００になる
ように設定した場合、明度が５以下、好ましくは、３以
下の色に設定されている。Ｘ方向駆動機構５５は、前記
Ｙテーブル５２上にＸテーブル５４の移動方向（Ｘ方
向）と平行にかつ回転可能に支持され一部が前記Ｘテー
ブル５４に螺合された送りねじ軸５６と、この送りねじ
軸５６を回転駆動するモータ５７とから構成されてい
る。従って、モータ５７を駆動させると、送りねじ軸５
６の回転に伴って、それに螺合するＸテーブル５４がＸ
方向へ一定速度で移動される。これにより、Ｘテーブル
５４上に載置される被測定物１の表面を一定速度で走査
することができる。

【００２７】次に、本実施形態の外観検査装置を用いた
外観検査方法について説明する。まず、被測定物１をＸ
テーブル５４上に載せ、接眼レンズ（図示省略）から被
測定物１の表面を観察しながら、対物レンズ１０の倍率
を選定するとともに、絞り３２を回転させて対物レンズ
１０の光軸Ｌ１上にいずれかの開口３２Ａ，３２Ｂを位
置させ、被測定物１の表面における光検出範囲を調節す
る。

【００２８】また、被測定物１の表面状態について着目
する検査項目や被測定物１の表面状態に応じて、明暗視
野切換機構２６のスライド部材２７をスライドさせるこ
とで、光源２１からの照明を明視野照明あるいは暗視野
照明に切り換える。この際、暗視野照明における光の照
射角度は、選定した角度に基づいて暗視野照明レンズ２
５の屈折率を設定することによって目視に対応させるよ
うにし、例えば、４５°に設定する。なお、暗視野照明
レンズ２５の屈折率の設定は、所望の屈折率の暗視野照
明レンズ２５を内蔵した対物レンズ鏡筒を装着すること
により行う。

【００２９】光源２１から光を照射すると、この照射光
はコリメートレンズ２２を通過して平行光になり、明暗
視野切換機構２６を介して被測定物１の表面に照射され
る。この照射光は被測定物１で反射され、この反射光の
うち対物レンズ１０の光軸と平行な成分は対物レンズ１
０を通過したのち、ｙセンサ３１で緑色の波長域の成分
のみが検知、通過される。これを通過した成分は、光軸
Ｌ１上に位置する開口３２Ａ，３２Ｂに入射し、この入
射光のうち開口３２Ａ，３２Ｂを通過した成分のみが光
電変換素子３３に検知され、その光量が電流値に変換さ
れる。この電流値は、Ａ／Ｄ変換器３４によってデジタ
ル化され、演算処理を行わない場合には、電流値がその
まま出力手段４０から出力表示される。

【００３０】このとき、被測定物１の表面に対して略垂
直方向に反射される光のうち、緑色の波長域の成分のみ
が光電変換素子３３で検知される。緑の波長域の成分
は、反射率で明度相当し、この明度が被測定物１の表面
状態と大きな相関を示すことから、被測定物１の表面状
態に応じて、電流値（その結果、出力手段４０から出力
結果）が変化する。従って、目視結果と対応する検査結
果が得られる。

【００３１】被測定物１が透明体または半透明体の場
合、例えば、フィルムの場合において、そのフィルムの
透明度を測定する場合には、図５（Ａ）に示すように、
光照射手段２０からの光を、フィルムの表面に対して略
４５°の角度で入射させるとともに、フィルムの表面に
対して略垂直方向の反射光を光検出手段３０で検出する
（４５−０°光路）。このようにすると、図５（Ｂ）に
示すように、フィルム内を透過した光はステージ２の表
面に到達する。このとき、ステージ２の表面では、ステ
ージ２の表面からの正反射光と、ステージ２からの拡散
反射光（ステージ表面からの拡散反射光とステージ内部
からの拡散反射光）とからなる反射光分布となが、ステ
ージ２の表面の明度が低いため、ステージ２からの拡散
反射光が小さく、これがフィルム表面および内部からの
拡散反射光に与える影響が少ない。従って、ステージ２
からの反射光によって影響を受けることが少なくなるか
ら、フィルムの透明度を高精度に測定できる。ちなみ
に、ステージ２を白色とすると、ステージ２からの拡散
反射光が大きくなるから（図５（Ｂ）の破線参照）、こ
れがフィルム表面および内部からの拡散反射光に大きな
影響を及ぼし、フィルムの透明度を高精度に測定できな
い。

【００３２】また、フィルムの外観を検査する場合に
は、図６（Ａ）に示すように、光照射手段２０からの光
を、フィルムの表面に対して略垂直な角度で入射させる
とともに、フィルムの表面に対して略垂直方向の反射光
を光検出手段３０で検出する（０−０°光路）。このよ
うにすると、図６（Ｂ）に示すように、フィルム内を透
過した光はステージ２の表面に到達する。このとき、ス
テージ２の表面では、ステージ２の表面からの正反射光
と、ステージ２からの拡散反射光（ステージ表面からの
拡散反射光とステージ内部からの拡散反射光）とからな
る反射光分布となが、ステージ２の表面の明度が低いた
め、ステージ２からの拡散反射光が小さく、これがフィ
ルム表面および内部からの拡散反射光に与える影響が少
ない。従って、ステージ２からの反射光によって影響を
受けることが少なくなるから、フィルムの外観を高精度
に測定できる。ちなみに、ステージ２を白色とすると、
ステージ２からの拡散反射光が大きくなるから（図６
（Ｂ）の破線参照）、これがフィルム表面および内部か
らの拡散反射光に大きな影響を及ぼし、フィルムの外観
を高精度に測定できない。

【００３３】このような検査を、被測定物１の表面にお
ける一定の範囲、あるいは、表面全体に対して行う場
合、つまり、走査して評価する場合には、測定時に相対
移動手段５０を水平方向に移動させることで被測定物１
を移動させながら検査を行う。光検出手段３０におい
て、光電変換素子３３で受光した光の光量は電流値に変
換され、その電流値はＡ／Ｄ変換器３４によりデジタル
化されて信号処理部３７に送られる。信号処理部３７で
は、デジタル化された電流値を、必要に応じてメモリ３
６に記憶するとともに、出力手段４０から出力表示させ
る。

【００３４】本実施形態によれば、光照射手段２０から
照射された光は被測定物１の表面で反射されたのち、対
物レンズ１０を通って、光検出手段３０に導かれ、そこ
で、ｙセンサ３１によって緑の波長域の成分が検知さ
れ、その成分が光電変換素子３３によって電気信号に変
換されたのち、信号処理部３７によって処理される。つ
まり、被測定物１の表面に対して略垂直に反射された光
のうち、緑の波長域の成分のみが取り出される。緑の波
長域の成分は、明度に相当し、この明度が被測定物１の
表面状態の目視外観と大きな相関を示すことから、被測
定物１の表面で反射された光のうち、緑の波長域の成分
のみを取り出すことによって、目視結果と対応する検査
結果が得られる。よって、外観不良等の表面状態のより
正確な定量化を実現できる。

【００３５】また、被測定物１と光学系、つまり、光照
射手段２０、対物レンズ１０および光検出手段３０と
を、対物レンズ１０の光軸に対して直交する方向へ相対
移動させる相対移動手段５０を備えたので、被測定物１
と光学系とを相対移動させながら検査することができ
る。つまり、被測定物１の表面における明度データを連
続的に検出できるから、目視結果と対応した外観不良を
より高精度に把握できる。例えば、スポット測定の場
合、外観不良とな無関係な手垢、指紋、微細傷（例え
ば、樹脂成型品の場合、タルク等の無機フィラー等に起
因した凹凸、金型の微細傷が製品に転写される）等を拾
うケースがあり、目視外観と対応しない場合があるが、
走査データにすると、ノイズの全容が明確になるので、
目視結果と対応した外観不良をより高精度に把握でき
る。

【００３６】また、ｙセンサ３１と光電変換素子３３と
の間の光路には絞り３２を備えているため、対物レンズ
１０の光軸Ｌ１と平行な方向に反射した反射光のうち絞
り３２の開口３２Ａまたは開口３２Ｂを通過した成分の
みを取り出して検出できるから、被測定物１の表面にお
ける反射光の検出範囲、つまり、光検出範囲を絞り３２
の開口３２Ａ，３２Ｂによって制限できる。従って、対
物レンズ１０および絞り３２により光検出範囲を絞り込
むことで、限定された範囲内の反射光を取り出してその
光量を求めることができるから、表面状態を厳密かつ高
精度に定量化できる。とくに、複雑な形状の被測定物の
表面状態を測定するときに、焦点のずれを防ぐために低
倍率の対物レンズ１０を用いた場合でも、絞り３２によ
って被測定物１の表面における光検出範囲を制限できる
ため、低倍率のまま被測定物１の表面を複数の検出範囲
に細かく分割して検出できるから、被測定物１の表面状
態を精度よく定量化できる。

【００３７】また、光源２１および被測定物１の間の光
路には明暗視野切換機構２６を備えているため、所望の
評価項目について被測定物１の表面状態を目視観察する
ことにより選定した観察角度に対応して、明視野照明と
暗視野照明とを使い分けることで、被測定物１の表面状
態を一層高精度に定量化できる。とくに、暗視野照明で
は、被測定物１の表面にはリング状にあらゆる方向から
光が照射されるため、照射方向の違いによる測定誤差を
解消でき、目視結果と相関した優れた検出結果が得られ
る。すなわち、被測定物１に対して一方の方向からのみ
光を照射すると、他方の方向から光を照射した場合と検
出される光量が異なることがあり、また、目視判定にお
いて被測定物１を見る方向は必ずしも一定ではないこと
から、リング状に光を照射することで、照射方向による
データのばらつきを解消できるとともに、目視と同様な
条件の下で表面状態を観測できる。

【００３８】また、対物レンズ１０の倍率と絞り３２の
開口３２Ａ，３２Ｂの大きさとをそれぞれ変えること
で、被測定物１の表面における光検出範囲を調整できる
から、一層高精度な検査を実現できる。

【００３９】また、被測定物１を支持するステージ２の
表面の明度は５以下であるから、フィルムなどの透明体
を測定する場合、フィルム内を透過してステージ２の表
面に到達した光の反射光分布のうち、ステージ２からの
拡散反射光を小さくできる。従って、このステージ２か
らの拡散反射光が、フィルム表面および内部からの拡散
反射光に与える影響が少ないくなるから、フィルムの透
明度や外観を高精度に測定できる。

【００４０】なお、本発明は前記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を
含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。す
なわち、前記実施形態では、ステージ２を光吸収能を高
く形成したが、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように構成して
もよい。このステージ２には、光照射手段２０から光が
照射される部分に貫孔３が形成されている。この場合、
被測定物１の照射部分に対応する部分が貫孔３であれば
よく、必ずしも内部が貫孔３である形状に限らず、外周
の一部に貫孔３を有する形状でもよい。要は、被測定物
１を平坦に支持でき、かつ、光が照射される部分が空洞
３であればよい。このようにすれば、被測定物１が透明
体、例えばフィルムの場合、フィルム内に進んだ光は、
フィルムの裏面からステージ２の貫孔３を通ってステー
ジ２の裏面に透過するので、ステージ２からの拡散反射
光を前記実施形態よりも小さくできる。従って、ステー
ジ２からの拡散反射光が、フィルム表面および内部から
の拡散反射光に与える影響が少なくなるから、フィルム
の透明度や外観をより高精度に測定できる。しかも、被
測定物１を挟んで、受光部（光検出手段３０）と反対側
に光照射手段２０を配置できるから、透過光を問題視す
る外観または光学的性能の評価も可能である。

【００４１】また、前記実施形態の絞り３２は円盤状に
形成されていたが、矩形状でもよく、また、これらに限
定されず、例えば、帯状部材の長手方向に沿って開口を
並列的に設け、その長手方向に沿って帯状部材をスライ
ドさせることで、対物レンズ１０の光軸Ｌ１上に配置す
る開口を選択するようにしてもよく、あるいは、開口の
大きさの異なる絞りを複数用意し、この絞りを適宜選択
して装着することで光軸Ｌ１上の開口の大きさを変える
ようにしてもよい。また、絞りの開口は、必要に応じて
対物レンズ１０の光軸Ｌ１から外れた位置に形成しても
よい。ただし、０−０°光路測定や４５−０°光路測定
の場合には、絞りの開口は光軸Ｌ１上が好ましい。

【００４２】前記実施形態では、明暗視野切換機構２６
を用いて明視野照明と暗視野照明とを切り換えるように
したが、照明切換手段は明暗視野切換機構２６を用いた
構造に限定されず、例えば、前記実施形態の明暗視野切
換機構２６とは異なる形状のスライドを用いた構造を採
用してもよく、あるいは、対物レンズの周囲に環状に照
明用のファイバーを配置して暗視野照明を行うようにし
てもよい。要するに、明視野照明および暗視野照明を行
えれば、その構造は任意であり、既存の構造を適宜選択
して用いればよい。

【００４３】また、前記実施形態では、光学系（対物レ
ンズ１０、光照射手段２０および光検出手段３９）に対
してステージ２を移動させるようにしたが、ステージ２
を固定しておき、光学系を移動させるようにしてもよ
く、あるいは、両者を移動させるようにしてもよい。ま
た、被測定物１がフィルム等の場合には、光学系および
ステージ２を固定しておき、フィルム（被測定物１）を
移動（走行）させながら測定を行ってもよく、さらに
は、フィルム（被測定物１）を移動（走行）させること
なく、スポット的に測定を行ってもよい。

【００４４】また、前記実施形態では、明暗視野切換機
構２６と絞り３２との間にｙセンサ３１を配置したが、
絞り３２と光電変換素子３３との間にｙセンサ３１を配
置するようにしてもよい。なお、ｙセンサ３１と絞り３
２との間、ｙセンサ３１と光電変換素子３３との間を光
ファイバで接続してもよい。また、前記実施形態では、
受光部を対物レンズ１０で構成したが、光ファイバ束に
よって構成してもよい。この場合、絞り３２を不要にで
きる場合がある。

【００４５】また、リング状暗視野照明レンズ２５の位
置に拡散材質のレンズを配置し、明暗視野切換機構２６
からのリング状暗視野照明を拡散して被測定物１に照射
するようにしてもよい。また、前記実施形態では、既存
の偏光顕微鏡を用いて外観検査装置を構成したが、この
偏光顕微鏡を用いないで、対物レンズ、光照射手段、光
検出手段および相対移動手段等の各部材を組み立てるこ
とにより外観検査装置を構成してもよい。

【００４６】なお、被測定物１の種類、具体的には、材
質、形状、大きさ、色等は任意である。また、透明体と
しては、フィルムに限らず、カプセル化した液体の濁
度、透明度も評価できる。さらには、半透明体（遮光
体）の外観（表面状態や遮光性）も評価可能である。

【００４７】

【実施例】検査に際して、０−０°光路と４５−０°光
路との測定条件を、次のようにして初期設定した。０−
０°光路における測定条件（光源の種類、絞りの径、対
物レンズの倍率等）において、白色標準板に光を照射
し、そのときの反射光の明度が１００になるように設定
する。例えば、測定条件のうち、光源の明るさ、絞り径
や対物レンズの倍率を固定した場合は、白色標準板の反
射光を光電変換素子３３によって変換して得られる電流
値に抵抗を適宜増減させることで、白色標準板の明度が
１００になるように調整する。４５−０°光路における
測定では、その測定条件において前記と同様な方法で初
期設定する。

【００４８】〔フィルムの透明度の評価〕透明度の評価
には、透明度の異なるサンプル，を用いる。目視に
よると、サンプルの方が、サンプルより透明度が高
く、目視外観に優れている。つまり、表面が平滑で、外
部ヘイズが小さい。また、これらのサンプル，をＪ
ＩＳ−Ｋ−７１０５の測定法によって測定したときの全
ヘイズは、サンプルが１．６％、サンプルが０．２
％である。これらのサンプル，について、光照射手
段から光を各サンプルおよびに対して斜め４５°か
ら照射し（４５−０°光路）、かつ、光検出範囲（検査
面積）を直径０．２ｍｍの範囲に絞り込んだ状態で、各
サンプルおよびを走査しながら測定を行った。な
お、測定条件は、次の通りである。 対物レンズの倍率：５倍、 絞り開口：直径１ｍｍの円形（検査面積；直径０．２ｍ
ｍ）、 走査速度：９．４ｃｍ／ｍｉｎ（ＸＹレコーダのチャー
ト速度：６．０ｃｍ／ｍｉｎ）

【００４９】その結果、サンプル，について、透明
度評価結果を、図８および図９に示す。本測定方法にお
いては、明度が高いと、透明度が悪いことを意味する。
透明度が良い場合は、被測定物表面から、その表面に対
して略垂直方向の反射光量が少ないため、明度は低くな
る。また、グラフの凹凸が少ないと、被測定物の表面が
平滑であることを意味する。被測定物の表面が荒れる
と、拡散光や乱反射が大きくなるため、明度変化も大き
くなる。図８および図９を比較すると明らかなように、
サンプルがサンプルより、明度が低く、グラフの凹
凸も小さい、すなわち、透明性が良く、表面が平滑であ
ることが読みとれる。この結果は目視と相関する公知の
測定結果（全ヘイズ）とも合致する。なお、ステージ２
に、図７に示すステージ（貫孔３を有するステージ２）
を用いた場合、ステージからの拡散反射光をなくすこと
ができるから、前記実施形態の黒色ステージ２に比べ、
透明度をより高精度に測定できることが容易に推定でき
る。図１０および図１１は、ステージ２を白色とした以
外は、前記と同じ条件で測定した結果である。前記判断
基準を当てはめると、サンプルはサンプルに比べ、
透明性が若干よいものの、表面粗さは同等と判断され
る。つまり、表面粗さは目視結果と合致しない。透明性
については、一応全ヘイズと合致するが、全ヘイズで示
された程の有意差ではなかったことを意味する（測定精
度の低下）。

【００５０】〔フィルムの外観の評価〕外観の評価に
は、目視外観の異なるサンプル，を用いる。目視で
は、サンプルよりサンプルの方が、表面が平滑であ
る。サンプルおよびサンプルについて、光照射手段
から光を各サンプルおよびに対して垂直な角度で照
射し（０−０°光路）、かつ、光検出範囲（検査面積）
を直径０．２ｍｍの範囲に絞り込んだ状態で、各サンプ
ルおよびを走査しながら測定を行った。なお、測定
条件は、次の通りである。 対物レンズの倍率：５倍、 絞り開口：直径１ｍｍの円形（検査面積；直径０．２ｍ
ｍ）、 走査速度：９．４ｃｍ／ｍｉｎ（ＸＹレコーダのチャー
ト速度：６．０ｃｍ／ｍｉｎ） ステージ：図７に示すステージ（貫孔を有するステー
ジ）

【００５１】その結果、サンプル，について、外観
評価結果を、図１２および図１３に示す。これらの図か
ら明らかなように、サンプルは、サンプルより透明
性が劣るが、グラフの凹凸が小さいため、表面が平滑で
あることが読みとれる。この結果は目視外観と合致す
る。従って、透明体や半透明体の凹凸については、０−
０°光路での測定が好適であることが判る。

【００５２】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の外観検査
装置および外観検査方法によれば、被測定物を支持する
ステージの光吸収能を高く形成、あるいは、ステージの
光照射手段から光が照射される部分に貫孔を形成したの
で、ステージからの拡散反射光による影響を受けること
が少なくなるから、不透明体の外観品質のみならず、透
明体や半透明体の外観性能、透明性等の光学的性能をも
簡易かつ高精度に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の外観検査装置の一実施形態を示す構成
図。

【図２】前記実施形態の光照射手段の構成要素を示す斜
視図。

【図３】前記実施形態のｙセンサを説明するための図。

【図４】前記実施形態の相対移動手段を示す斜視図。

【図５】前記実施形態のステージ上に支持されたフィル
ムに対して４５−０°光路で測定したときの反射光分布
を示す図。

【図６】前記実施形態のステージ上に支持されたフィル
ムに対して０−０°光路で測定したときの反射光分布を
示す図。

【図７】ステージの他の例を示す図。

【図８】前記実施形態の外観検査装置を用いて、サンプ
ルについて、透明度を測定したときの透明度評価結果
を示す図。

【図９】前記実施形態の外観検査装置を用いて、サンプ
ルについて、透明度を測定したときの透明度評価結果
を示す図。

【図１０】前記実施形態の外観検査装置において、ステ
ージを白色として、サンプルについて、透明度を測定
したときの透明度評価結果を示す図。

【図１１】前記実施形態の外観検査装置において、ステ
ージを白色として、サンプルについて、透明度を測定
したときの透明度評価結果を示す図。

【図１２】前記実施形態の外観検査装置を用いて、サン
プルについて、外観を測定したときの外観評価結果を
示す図。

【図１３】前記実施形態の外観検査装置を用いて、サン
プルについて、外観を測定したときの外観評価結果を
示す図。

【符号の説明】

１ 被測定物 ２ ステージ ３ 貫孔 １０ 対物レンズ ２０ 光照射手段 ２６ 明暗視野切換機構（照明切換手段） ３０ 光検出手段 ５０ 相対移動手段（駆動手段）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物を支持するステージと、 このステージに支持された被測定物に対して光を照射す
   る光照射手段と、 受光部を含み前記被測定物からの反射光を検知してその
   光量を求める光検出手段とを備え、 前記ステージは、少なくとも表面の明度が５以下である
   ことを特徴とする外観検査装置。
2. 【請求項２】 被測定物を支持するステージと、 このステージに支持された被測定物に対して光を照射す
   る光照射手段と、 受光部を含み前記被測定物からの反射光または透過光を
   検知してその光量を求める光検出手段とを備え、 前記ステージは、前記光照射手段から光が照射される部
   分が貫孔に形成されていることを特徴とする外観検査装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の外観検
   査装置において、 前記受光部は対物レンズで構成され、 前記被測定物と前記光照射手段および光検出手段とを、
   前記対物レンズの光軸に対して直交する方向へ相対移動
   させる駆動手段を備えることを特徴とする外観検査装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載の外観検査装置において、 前記光照射手段は、対物レンズと、光源と、照明切換手
   段とを備え、 前記照明切換手段は、前記光源からの光を前記対物レン
   ズの光軸と平行にしかつ前記対物レンズを通じて前記被
   測定物に照射する明視野照明と、前記光源からの光をリ
   ング状に形成しかつ前記被測定物の表面に焦点が存在す
   るように前記対物レンズの光軸に対して斜めに照射する
   暗視野照明とを切り換えるものであることを特徴とする
   外観検査装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
   載の外観検査装置を用いて、被測定物の外観を検査する
   外観検査方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の外観検査方法におい
   て、 前記光照射手段からの光を、被測定物の表面に対して略
   垂直な角度で入射させるとともに、被測定物の表面に対
   して略垂直方向の反射光を受光部を通して前記光検出手
   段に入射させることを特徴とする外観検査方法。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の外観検査方法におい
   て、 前記光照射手段からの光を、被測定物の表面に対して略
   ４５°の角度で入射させるとともに、被測定物の表面に
   対して略垂直方向の反射光を受光部を通して前記光検出
   手段に入射させることを特徴とする外観検査方法。