JPS62280643A - 面状体の欠陥検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 ｒ産業上の利用分野１ 本発明はシート状、フィルム状、板状など、各種面状体
の欠陥を光学的に検出するための方法に関する。

１従来の技術１ 合成樹脂シート（フィルムも含む）、金属板、ガラス板
など、これらの面状体を光学的に検査する手段として、
フライング・スポット法が広く採用されている。

このフライングースポ７１・法では、レーザ光源から出
射されたモ行光をレンズ系で絞り、光走査１段を介して
その光ビームを被検体（面状体）の表面に照射して走査
し、この際の反射光または透過光を受光検出系にて検出
するとともに、その光信号を〈光→電気〉変換して電気
的に処理している。

かかる方法によるとき１面状体からの反射光または透過
光は、その面状体の正常部と欠陥部とで異なり、受光検
出系へ入射される光量も異なるので、ち該受光検出系に
おいて受光量の変化を検出することにより、面状体の欠
陥の有無、その欠陥部位などが’Ｉ！１１ＪＩする。

一般に、フライング・スポット法の受光手段として、光
フアイバ受光法、ミラー集光法、拡散仮受光法、コンデ
ンサーレンズ集光法などが用いられている。

光フアイバ受光法は、面状体からの反射光または透過光
を受光すべく、光ファイバの一端を検査幅相当だけ並べ
、その他端を一箇所に集束して鎖部に受光素子をおき、
その光ファイバを介して上記光を受光ぶ子へ入射させる
ようにしたものである。

ミラー集光法は、面状体からの反射光または透過光を受
光素子へ伝達する経路に、放物面鏡をおき、その放物面
鏡を介して上記光を受光素子へ入射させるようにしたも
のである。

拡散板受光法は、欠陥による散乱光を利用するもので、
受光面の拡散板上に一端マスクを設けておき、面状体か
らの透過光によりそのマスクを走査するようにしたもの
である。

コンデンサ・レンズ集光法は、所定の光学レンズ系を介
して、面状体からの反射光または透過光を受光、も子へ
入射させるようにした゛ものである。

ｒ４明が解決しようとする問題点１ ［；述した各受光手段の場合、つぎのような問題点があ
る。

光フアイバ受光法の場合、検査幅を広くしても受光素−
ｒは一つで足り、しかも、検査幅方向にわたる受光特性
が均一となる利点を有するが、検査幅に対応して並べら
れたアレイ状の光フアイバ端部を光ビームが移動する際
、各光フアイバ端部間で受光量が減衰するので、これが
高調波ノイズの原因となり、Ｓ／Ｎ比が低下する。

そのため、光ファイバ径以下の欠陥を検出することがむ
ずかしい。

一方、実際のラインでは、被検体（面状体）の振動に起
因した光ビームのずれを補償すべく、光ファイバの受光
面を大きくする必要が生じ、したがって検査幅が大きい
場合、受光素子側の終端断面積が大きくなり、その受光
素子へ一様に導光するのに工夫を要する。

ちなみに、検査＠１組受光幅１鳳膳のとき、上記終端断
面積は約４８０■畷φとなる。

ミラー集光法の場合、被検体（面状体）が広幅のとき、
必然的にワイドな放物面鏡が要求され、その製作コスト
アップとともに、安価なシステムが実現できない。

拡散板受光法、コンデンサ・レンズ集光法などにおいて
は、通常、受光素子が被検体（面状体）よりも細幅であ
るため、その受光素子を被検体の幅方向中央に位置する
よう配置するが、この際、シェーディング（ｓｈａｄｉ
ｎｇ）現象により、受光幅の両端側において受光量の減
衰傾向が生じる。

したがって、これら受光手段では、上記欠陥検出に際し
、受光幅の全幅にわたる検出特性を一様にすべく、その
幅方向中央に光量減衰を目的としたフィルタを入れて、
中央部と両端部との受光量をマツチングさせるとか、あ
るいは受光手段の電気系統にＡＧＣ（自動ゲイン制御）
を施して受光レベルの均一化をはかるなど、シェーディ
ングの補正をしなけらばならない。

もちろん、シェーディング対策が必要となる分だけ、シ
ステムの合理性、経済性などが損なわれる。

その他、−に記シェーディングを防１ヒするため、検査
幅に応じて複数の受光器を備えることも考えられるが、
これも処理回路が複雑となり、システムの合理性、経済
性が得られない。

本発明は上記の問題点に鑑み、面状体の欠陥が簡易な手
段で正確に検出できる方法を提供しようとするものであ
る。

ｒ問題点を解決するための手段１ 本発明は所期の［目的を達成するため、光走査手段を備
えた光照射系により面状体の表面を光走査して、その走
査光を面状体より反射あるいは透過させるとともに、面
状体の欠陥の有無による上記反射光または透過光の変化
を受光検出系により検知して１面状体の欠陥を検出する
方法において。

上記反射光あるいは透過光の受光領域と対応させて透光
部材の人光部を配置するとともに、その透光部材の出光
部と上記受光検出系とを相互に接続しておき、透光部材
内における光散乱が均一となるよう、上記光照射系を調
整して当該光照射系により面状体の表面を光走査し、そ
の光走査による面状体からの反射光または透過光を、透
光部材を介して受光検出系へ入射させることを特徴とし
ている。

ｒ作用ｊ 本発明方法の場合、上述のごとく面状体からの反射光ま
たは透過光が、透光部材を介して受光検出系へ入射され
る。

この際の反射光または透過光は、面状体の欠陥の有無に
より変化するから、その変化を受光検出系で検知するこ
とにより、面状体の欠陥とその欠陥部位などが検出でき
る。

しかも、透光部材内において均一な光散乱が生じるよう
、光照射系による光照射範囲を設定して面状体の表面を
光走査するから、透光部材から受光検出系へ入射される
光信号（散乱光）が安定し、ゆえに、正確に面状体の欠
陥が検出できる。

もちろん上記散乱光は、これを光学的、電気的に補正す
る必要がなく、透光部材も透明な部材であ、ればよいか
ら、面状体からの反射光あるいは透過光を受けてこれを
受光検出系へ伝送する手段が簡易となり、システムの経
済性、合理性が確保できる。

ｒ実　施　例１ 以ド１本発明に係る面状体の欠陥検出方法を、図示の実
施例にノ＾づき説明する。

第１図において、光照射系１１は、光源１２と集光レン
ズ１３と光走査手段１４とを備えており、その光源１２
は、気体レーザ、固体レーザなどのレーザダイオード（
ＬＤ）、あるいは発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、
その光走査手段１４は、回転ミラー（ポリゴンミラー）
、あいろは振動ミラーなどの光走査器１５を主体にして
構成されている。

透光部材２１は、透明なガラスロンド（例えば石英系）
、あるいは透明なプラスチックロンド（例えばアクリル
系、スチレン系、シリコーン系）等からなり、その長手
方向に沿う一定幅の周面が入光部２２となっているとと
もに、その長−ｆ方向の一端が出光部２３となっている
。

かかる透光部材２１の断面形状としては、円形、四角形
、入光部２２をフラツト面にした切り欠き円形などが採
用でき、四角形の場合は入光部２２の反対面を散乱面を
形成することがある。

受光検出系３１は、フォトダイオード（ＰＤ）、または
アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）などの受光器
（光検出器）３２と、電気的、電子的な信号処理回路、
記録計などを備えた検出装置３３とからなり、その受光
器３２が前記透光部材２１の出光部２３に接続されてい
る。

４１は被検体たる面状体であり、この面状体４１として
は合成樹脂シート、合成樹脂フィルム、金属板、ガラス
板など、透明、不透明のものがあげられる。

第１図において、面状体４１の上位（下位でもよい）に
配置された光照射系１１は、その光走査手段１４の光走
査器１５を介して面状体４１の表面を幅方向に光走査で
きるようになっており、これと対応して、透光部材２１
はつぎのように配置される。

すなわち、面状体４１が光照射系１１からの走査光ｔ、
ｓを反射させるものであるとさ、透光部材２１は、第１
図実線のごとく１反射光ＬＲを受光する領域に配置され
、面状体４１が上記走査光Ｌｓを透過させるものである
とき、透光部材２１は、第１図仮想線のごとく、透過光
Ｌ【を受光する領域に配ｔされ、かくて、透光部材２１
の入光部２２は１面状体４１の幅方向に沿うようになり
、その入光部２２から透光部材２１内に上記反射光ＬＲ
または透過光Ｌ１が入射されるようになる。

上述した光照射系１１の光走査手段１４において。

光走査器１５を介して面状体４１の表面に照射される走
査光Ｌｓは、第２図の角度αの範囲内で走査されるが、
この範囲内で走査光ｔ、ｓが面状体４！に照射され、そ
の反射光ＬＬ１または透過光Ｌ１が入光部２２より透光
部材２１内に入射されたとき、当該透光部材２１内での
散乱光は、後述のごとく一様になる。

以下、本発明方法による面状体４１の欠陥検出例につい
て説明する。

第１図において、面状体４１が同図の矢印方向に移動し
ているとき、光照射系１１の光源１２から出射され、集
光レンズ１３により絞られた光ビームは、光走査手段１
４の光走査器１５を介して面状体４１の表面に照射され
、その面状体４１の幅方向に走査される。

この際の面状体４１が不透明体の場合、走査光ｔｓが面
状体４１の表面で反射し、その反射光ＬＲが透光部材２
１の入光部２２よりその内部に入射し、逆に面状体４１
が透明体の場合、走査光Ｌｓが面状体４１を透過し、そ
の透過光ＬＴが透光部材２１の入光部２２よりその内部
に入射する。

上記反射光Ｌｇあるいは透過光Ｌ１が透光部材２１内に
入射されたとき、その光の一部は透光部材２１を透過す
るが、他の一部は透光部材２１内で散乱し、その散乱光
が受光検出系３１へ入射される。

受光検出系３１では、受光器３２．検出装置３３等を介
してこの際の受光レベルを検出し、その受光レベルに基
づいて面状体４１の欠陥の有無を以下のごとく検出する
。　　　　　　− すなわち上記光走査において、面状体４１の正常部に走
査光ＬＳが照射されているとき、その反射光ＬＭまたは
透過光ＬＩが定常状ｙ島で透光部材２１内に入射される
ので、受光検出系３１での受光レベルに変化がなく、し
たがって、受光検出系３１は面状体４１に欠陥がないと
認識する。

一方、傷、異物混入、汚染など１面状体４１の欠陥部に
走査光Ｌ９が照射されたとき、その欠陥に起因した光の
散乱が生じ、正常部の場合と異なる光が透光部材２１内
に入射されるので、受光検出系３１での受光レベルが変
化し、その受光レベルの変化により、当該受光検出系３
１は面状体４１に欠陥があると認識する。

より具体的には、受光検出系３１は、上記欠陥に基づく
光信号を受光器３２により光電変換し、その信号を検出
装置３３により演算処理して、面状体４１の欠陥を認識
するとともに、その欠陥を報知したり、欠陥部位を記録
する。

かくて、面状体４１の欠陥が検出される。

つぎに、本発明方法と比較すべき参考例を、第３図によ
り説明する。

前述の面状体検査において、第３図左側のごとく、光照
射系１１がらの光ビームを角度α＋α′の範囲内で光走
査し、これを受光器３２により受光した場合、その受光
レベルは、第３図右側のようになる。

第３図の右側におけるＡ−８間の傾き（レベル差）は、
受光器３２側からみた場合、透光部材２１の内部散乱、
吸収による減衰であり、これは受光器３２から遠ざかる
ほど小さくなる。

第３図の右側におけるＢ−０間のレベル差は、透光部材
２１の固有屈折率とその外側部（空気）との屈折率差に
よる全反射が大きく影響している。

一般に、透光部材２１における最大伝達角度、すなわち
ｓｉｎθ（第４図参照）は１次式により求められる。

ｓ　ｉ　ｎ　Ｏ＝　Ｍ　２ ｎ＋　：　’ｒＡ過物質物質光部材２１）ｎ２：空気（
ｎ＋＞ｎ２） したがって原理的には、入光角度のある部分から急激に
受光レベルが増加するはずであるが、前記内部散乱によ
る入射光の不均一さ、透過物質表面の荒れ（＝鏡面状で
ない）等に起因した乱反射による損失から、第３図Ｂ−
Ｃ間のような受光レベルになる。

上記でＩＪＩらかなように、第３図Ａ−Ｃ間の光を受光
検出系３１へ入射させた場合には、そのＢ−０間での受
光レベルの変動が大きくなるので、面状体４１の欠陥を
正確に検出することができない。

本発明方法では、前記第２図のように、光１に１射系１
１からの光ビームを角度αの範囲内で光走査する。すな
わち、第３図Ａ−Ｂ間の均一・な光を受光検出系３１へ
入射させるので、受光検出系３１における受光レベルの
変動が殆どなく、したがって１面状体４１の欠陥を正確
に検出することができる。

ちなみに、第３図Ａ−Ｂ間（４００ａｍ）の受光量の変
ｆＪＪ率は、そのＢ−０間に対しわずか１〜２ｚであり
、この程度の変動率であれば、受光に、の絶対４（ｊか
らしても無視できる。

なお、光照射系１１の光走査手段１４と面状体４１との
間に１例えば放物面鏡のような、面状体表面に対してモ
行に移動できる光学器具を介在させる場合は、前記第３
図のα、α′がα；α′＝Ｏとなるので、Ｂ−０間も、
Ａ−Ｂ間のような均一性を得ることができる。

本発明において、第１図における光走査手段１４の光走
査器１５と面状体４１との距離を調整することにより、
面状体４１の幅方向にわたる光走査範囲が加減できるが
、この場合、走査光のビームスポットが太きくなりすぎ
、そのパワーが低下しないように、）、記の距離を設定
する。

ｒ発明の効果Ｊ 以り説明した通り、本発明に係る面状体の欠陥検出方法
によれば、受光検出系の光学的、電気的な補正手段を要
せずとも１面状体の欠陥が簡易な７段で正確に検出でき
、かくて、この種の検査が経済的かつ合理的に行なえる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を略示した説明図、第２
図は同上の光照射範囲を示した説明図、第３図は本発明
方法と比較した参考例の説明図、第４図は透光部材の最
大伝達角度を示した説明図である。 ＩＩ・・・・・・光照射系 １２・・・・・・光照射系の光源 １３・・・・・・光照射系の集光レンズ１４・・・・・
・光照射系の光走査手段１５・・・・・・光走査手段の
光走査器２１・・・・・・透光部材 ２２・・・・・・透光部材の入光部 ２３・・・・・・透光部材の出光部 ３１・・・・・・受光検出系 ３２・・・・・・受光検出系の受光器 ３３・・・・・・受光検出系の検出装置４１・・・・・
・面状体 Ｌ５・・・・・・走査光 ＬＲ・・・・・・反射光 Ｌｌ・・・・・・透過光 代理人　弁理士　斎　藤　義　雄 第　１　閣 第　２ｒＸＪ 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光走査手段を備えた光照射系により面状体の表面を光走
   査して、その走査光を面状体より反射あるいは透過させ
   るとともに、面状体の欠陥の有無による上記反射光また
   は透過光の変化を受光検出系により検知して、面状体の
   欠陥を検出する方法において、上記反射光あるいは透過
   光の受光領域と対応させて透光部材の入光部を配置する
   とともに、その透光部材の出光部と上記受光検出系とを
   相互に接続しておき、透光部材内における光散乱が均一
   となるよう、上記光照射系を調整して当該光照射系によ
   り面状体の表面を光走査し、その光走査による面状体か
   らの反射光または透過光を、透光部材を介して受光検出
   系へ入射させることを特徴とする面状体の欠陥検出方法
   。