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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024169942
(43)【公開日】2024-12-06
(54)【発明の名称】フィルム検査装置
(51)【国際特許分類】
G01N 21/892 20060101AFI20241129BHJP
G02B 7/28 20210101ALI20241129BHJP
G03B 21/53 20060101ALI20241129BHJP
G02B 7/02 20210101ALI20241129BHJP
G03B 15/02 20210101ALI20241129BHJP
【ＦＩ】
G01N21/892 A
G02B7/28 Z
G03B21/53
G02B7/02 F
G03B15/02 P
G02B7/02 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023086815
(22)【出願日】2023-05-26
(71)【出願人】
【識別番号】000108410
【氏名又は名称】デクセリアルズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000936
【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 直哉
(72)【発明者】
【氏名】星 和樹
(72)【発明者】
【氏名】金子 昭洋
(72)【発明者】
【氏名】ウートーング ピヤブット
【テーマコード（参考）】
2G051
2H011
2H044
2H151
【Ｆターム（参考）】
2G051AA32
2G051AA41
2G051AB02
2G051BB03
2G051CA03
2G051CA04
2G051CD02
2G051DA06
2H011AA06
2H011BA51
2H011CA22
2H044AD01
2H044AH01
2H151AA15
2H151BB31
2H151CB17
(57)【要約】
【課題】フィルムのインライン検査において、高分解能の光学系を用いてフィルムの表面上の数μｍレベルの微小な欠陥を高精度で検出可能にする。
【解決手段】帯状のフィルム２を搬送する搬送部３と、レンズユニット４３、鏡筒４２およびカメラ４１を有し、搬送部３による搬送中のフィルム２の表面２ａを撮像する撮像部４と、レンズユニット４３および鏡筒４２のうち少なくとも１つの熱膨張量であって、レンズユニット４３の光軸方向の熱膨張量を測定する熱膨張測定部７と、レンズユニット４３を光軸方向に移動させる移動部８と、移動部８を制御する制御部１０と、を備え、制御部１０は、搬送部３による搬送中のフィルム２の表面２ａとレンズユニット４３の先端部４３ａとの間の距離が一定になるように、熱膨張測定部７により測定される熱膨張量に応じて、移動部８によりレンズユニット４３を光軸方向に移動させる、フィルム検査装置１が提供される。
【選択図】図１
【解決手段】帯状のフィルム２を搬送する搬送部３と、レンズユニット４３、鏡筒４２およびカメラ４１を有し、搬送部３による搬送中のフィルム２の表面２ａを撮像する撮像部４と、レンズユニット４３および鏡筒４２のうち少なくとも１つの熱膨張量であって、レンズユニット４３の光軸方向の熱膨張量を測定する熱膨張測定部７と、レンズユニット４３を光軸方向に移動させる移動部８と、移動部８を制御する制御部１０と、を備え、制御部１０は、搬送部３による搬送中のフィルム２の表面２ａとレンズユニット４３の先端部４３ａとの間の距離が一定になるように、熱膨張測定部７により測定される熱膨張量に応じて、移動部８によりレンズユニット４３を光軸方向に移動させる、フィルム検査装置１が提供される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
帯状のフィルムを搬送する搬送部と、
レンズユニット、鏡筒およびカメラを有し、前記搬送部による搬送中の前記フィルムの表面を撮像する撮像部と、
前記レンズユニットおよび前記鏡筒のうち少なくとも１つの熱膨張量であって、前記レンズユニットの光軸方向の熱膨張量を測定する熱膨張測定部と、
前記レンズユニットを前記光軸方向に移動させる移動部と、
前記移動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記搬送部による搬送中の前記フィルムの表面と前記レンズユニットの先端部との間の距離が一定になるように、前記熱膨張測定部により測定される前記熱膨張量に応じて、前記移動部により前記レンズユニットを前記光軸方向に移動させる、フィルム検査装置。
レンズユニット、鏡筒およびカメラを有し、前記搬送部による搬送中の前記フィルムの表面を撮像する撮像部と、
前記レンズユニットおよび前記鏡筒のうち少なくとも１つの熱膨張量であって、前記レンズユニットの光軸方向の熱膨張量を測定する熱膨張測定部と、
前記レンズユニットを前記光軸方向に移動させる移動部と、
前記移動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記搬送部による搬送中の前記フィルムの表面と前記レンズユニットの先端部との間の距離が一定になるように、前記熱膨張測定部により測定される前記熱膨張量に応じて、前記移動部により前記レンズユニットを前記光軸方向に移動させる、フィルム検査装置。
【請求項2】
前記熱膨張測定部は、前記熱膨張量として、前記光軸方向における基準位置からの前記レンズユニットの所定部位の変位を測定する、請求項１に記載のフィルム検査装置。
【請求項3】
前記熱膨張測定部は、接触式変位計である、請求項２に記載のフィルム検査装置。
【請求項4】
前記鏡筒は、前記カメラに接続されており
前記レンズユニットと前記鏡筒は、相互に非接触となるように配置されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のフィルム検査装置。
前記レンズユニットと前記鏡筒は、相互に非接触となるように配置されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のフィルム検査装置。
【請求項5】
前記撮像部は、前記レンズユニットと前記鏡筒との間の隙間を覆う遮光部材をさらに有する、請求項４に記載のフィルム検査装置。
【請求項6】
前記フィルム検査装置は、照明光を出射する光源をさらに備え、
前記熱膨張測定部は、前記照明光により加熱された前記レンズユニットおよび前記鏡筒のうち少なくとも１つの前記熱膨張量を測定する、請求項１～３のいずれか一項に記載のフィルム検査装置。
前記熱膨張測定部は、前記照明光により加熱された前記レンズユニットおよび前記鏡筒のうち少なくとも１つの前記熱膨張量を測定する、請求項１～３のいずれか一項に記載のフィルム検査装置。
【請求項7】
前記光源は、前記搬送部による搬送中の前記フィルムの表面側に配置され、前記光軸方向と交差する方向に前記照明光を出射し、
前記フィルム検査装置は、
前記搬送部による搬送中の前記フィルムと前記レンズユニットとの間に配置され、前記光源から出射された前記照明光を前記光軸方向に屈折させて、前記照明光を前記光軸方向と同軸上で前記フィルムの表面に入射させるプリズムをさらに備える、請求項６に記載のフィルム検査装置。
前記フィルム検査装置は、
前記搬送部による搬送中の前記フィルムと前記レンズユニットとの間に配置され、前記光源から出射された前記照明光を前記光軸方向に屈折させて、前記照明光を前記光軸方向と同軸上で前記フィルムの表面に入射させるプリズムをさらに備える、請求項６に記載のフィルム検査装置。
【請求項8】
前記光源は、前記搬送部による搬送中の前記フィルムの表面側に配置され、前記光軸方向に対して傾斜した方向から、当該フィルムの表面に向けて前記照明光を出射する、請求項６に記載のフィルム検査装置。
【請求項9】
前記光源は、前記搬送部による搬送中の前記フィルムの裏面側に配置され、前記レンズユニットの光軸と同軸上で当該フィルムの裏面に向けて前記照明光を出射する、請求項６に記載のフィルム検査装置。
【請求項10】
前記搬送部による前記フィルムの搬送速度は、６０ｍ／ｍｉｎ以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載のフィルム検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フィルム検査装置に関する。
【背景技術】
【0002】
インライン検査では、長尺帯状の検査対象物を搬送しながら、走行する検査対象物の表面を撮像装置で連続的に撮像して、当該検査対象物の表面に存在する傷または汚れ等の欠陥が検査される。
【0003】
例えば、特許文献１には、走行する鋼板の表面に対向配置された対物レンズを介して、当該鋼板の表面をオンラインで撮像する方法が開示されている。この特許文献１では、撮像された画像の輝度値から算出したぼけ指標に基づいて、対物レンズを移動させることによって、鋼板の表面の位置が対物レンズの被写界深度から逸脱することを抑制している。
【0004】
また、特許文献２には、電解質膜フィルムを長手方向に搬送しながら、当該フィルムの幅方向に移動する照明装置とラインセンサーを用いて、フィルム性状を検査するフィルム検査装置が開示されている。この特許文献２では、光が照射されたセンシング箇所とラインセンサーとの間の隔たりが小さいほど、短波長の光を照射することによって、フィルム性状の検査精度を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１５－０２５８９３号
【特許文献2】特開２０１４－１２６４７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、フィルムの表面（検査面）上の数μｍレベルの微小な欠陥を検出するためには、非常に高い分解能を有する光学系を備えた撮像装置を使用する必要がある。ところが、光学系の分解能が高くなるほど、光学系の被写界深度が小さくなる。このため、照明またはカメラなどの発熱により光学系が熱膨張して、光学系とフィルムの表面（検査面）との間の撮像距離が変化すると、当該フィルム表面の位置が光学系の被写界深度から外れやすくなるという問題があった。
【0007】
したがって、数μｍレベルの微小な欠陥を検出するために高分解能の光学系を用いた場合であっても、光学系の熱膨張による撮像距離の変化を補正して、当該表面に対して正確に焦点を合わせて撮像可能なフィルム検査装置が希求されていた。この点、上記特許文献１、２に記載の検査装置は、薄いフィルムの表面の数μｍレベルの微小な欠陥を検出可能な高分解能の光学系を備えていないため、当該欠陥を検出することはできなかった。
【0008】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、フィルムのインライン検査において、高分解能の光学系を用いてフィルムの表面上の数μｍレベルの微小な欠陥を高精度で検出可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、
帯状のフィルムを搬送する搬送部と、
レンズユニット、鏡筒およびカメラを有し、前記搬送部による搬送中の前記フィルムの表面を撮像する撮像部と、
前記レンズユニットおよび前記鏡筒のうち少なくとも１つの熱膨張量であって、前記レンズユニットの光軸方向の熱膨張量を測定する熱膨張測定部と、
前記レンズユニットを前記光軸方向に移動させる移動部と、
前記移動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記搬送部による搬送中の前記フィルムの表面と前記レンズユニットの先端部との間の距離が一定になるように、前記熱膨張測定部により測定される前記熱膨張量に応じて、前記移動部により前記レンズユニットを前記光軸方向に移動させる、フィルム検査装置が提供される。
帯状のフィルムを搬送する搬送部と、
レンズユニット、鏡筒およびカメラを有し、前記搬送部による搬送中の前記フィルムの表面を撮像する撮像部と、
前記レンズユニットおよび前記鏡筒のうち少なくとも１つの熱膨張量であって、前記レンズユニットの光軸方向の熱膨張量を測定する熱膨張測定部と、
前記レンズユニットを前記光軸方向に移動させる移動部と、
前記移動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記搬送部による搬送中の前記フィルムの表面と前記レンズユニットの先端部との間の距離が一定になるように、前記熱膨張測定部により測定される前記熱膨張量に応じて、前記移動部により前記レンズユニットを前記光軸方向に移動させる、フィルム検査装置が提供される。
【0010】
前記熱膨張測定部は、前記熱膨張量として、前記光軸方向における基準位置からの前記レンズユニットの所定部位の変位を測定するようにしてもよい。
【0011】
前記熱膨張測定部は、接触式変位計であるようにしてもよい。
【0012】
前記鏡筒は、前記カメラに接続されており
前記レンズユニットと前記鏡筒は、相互に非接触となるように配置されているようにしてもよい。
前記レンズユニットと前記鏡筒は、相互に非接触となるように配置されているようにしてもよい。
【0013】
前記撮像部は、前記レンズユニットと前記鏡筒との間の隙間を覆う遮光部材をさらに有するようにしてもよい。
【0014】
前記フィルム検査装置は、照明光を出射する光源をさらに備え、
前記熱膨張測定部は、前記照明光により加熱された前記レンズユニットおよび前記鏡筒のうち少なくとも１つの前記熱膨張量を測定するようにしてもよい。
前記熱膨張測定部は、前記照明光により加熱された前記レンズユニットおよび前記鏡筒のうち少なくとも１つの前記熱膨張量を測定するようにしてもよい。
【0015】
前記光源は、前記搬送部による搬送中の前記フィルムの表面側に配置され、前記光軸方向と交差する方向に前記照明光を出射し、
前記フィルム検査装置は、
前記搬送部による搬送中の前記フィルムと前記レンズユニットとの間に配置され、前記光源から出射された前記照明光を前記光軸方向に屈折させて、前記照明光を前記光軸方向と同軸上で前記フィルムの表面に入射させるプリズムをさらに備えるようにしてもよい。
前記フィルム検査装置は、
前記搬送部による搬送中の前記フィルムと前記レンズユニットとの間に配置され、前記光源から出射された前記照明光を前記光軸方向に屈折させて、前記照明光を前記光軸方向と同軸上で前記フィルムの表面に入射させるプリズムをさらに備えるようにしてもよい。
【0016】
前記光源は、前記搬送部による搬送中の前記フィルムの表面側に配置され、前記光軸方向に対して傾斜した方向から、当該フィルムの表面に向けて前記照明光を出射するようにしてもよい。
【0017】
前記光源は、前記搬送部による搬送中の前記フィルムの裏面側に配置され、前記レンズユニットの光軸と同軸上で当該フィルムの裏面に向けて前記照明光を出射するようにしてもよい。
【0018】
前記搬送部による前記フィルムの搬送速度は、６０ｍ／ｍｉｎ以下であるようにしてもよい。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、フィルムのインライン検査において、高分解能の光学系を用いてフィルムの表面上の数μｍレベルの微小な欠陥を高精度で検出可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の第１の実施形態に係るフィルム検査装置の全体構成を示す模式図である。
【図2】走行中のフィルムの振動が原因で、レンズユニットの焦点位置がずれる問題を説明するための模式図である。
【図3】回転中のガイドロールの振れが原因で、レンズユニットの焦点位置がずれる問題を説明するための模式図である。
【図4】同実施形態に係るフィルム検査装置によるフィルム変位に追従するオートフォーカス動作を示す模式図である。
【図5】同実施形態に係る透明フィルムの裏面側に配置された非接触式変位計を示す模式図である。
【図6】同実施形態の変更例に係る非透明フィルムの表面側に配置された非接触式変位計を示す模式図である。
【図7】本実施形態に係るフィルム検査装置による熱膨張補正ＡＦ動作を示す模式図である。
【図8】同実施形態の第１の例に係る照明部の配置を示す模式図である。
【図9】同実施形態の第２の例に係る照明部の配置を示す模式図である。
【図10】同実施形態の第３の例に係る照明部の配置を示す模式図である。
【図11】同実施形態の変更例に係るフィルム検査装置を示す模式図である。
【図12】実施例２に係るフィルム検査装置によりインライン検査試験を行ったときの撮像部の各部の温度変化を示すグラフである。
【図13】実施例３に係るフィルム検査装置によりインライン検査試験を行ったときのフィルム変位とフォーカスのずれ量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す具体的な寸法、材料、数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【0022】
［１．フィルム検査装置の全体構成］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係るフィルム検査装置１の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係るフィルム検査装置１の全体構成を示す模式図である。
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係るフィルム検査装置１の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係るフィルム検査装置１の全体構成を示す模式図である。
【0023】
図１に示すように、本実施形態に係るフィルム検査装置１は、検査対象である長尺帯状のフィルム２の搬送中に、当該フィルム２を検査するためのインライン検査装置である。フィルム検査装置１は、ガイドロール３１などの搬送部３によりフィルム２を長手方向に搬送しながら、走行するフィルム２の一側の表面２ａ（検査面）を撮像部４により撮像し、当該フィルム２の表面２ａ（検査面）における欠陥の有無や状態などを検査するために用いられる。なお、フィルム２の表面２ａは、フィルム２の２つの面のうち、検査対象となる側の面（検査面）である。一方、フィルム２の裏面２ｂは、フィルム２の表面２ａ（検査面）とは反対側の面（非検査面）である。
【0024】
検査対象のフィルム２は、例えば、透明フィルム２Ａ（図５参照。）であってもよいし、非透明フィルム２Ｂ（図６参照。）であってもよい。透明フィルム２Ａは、８９％以上の全光線透過率を有するフィルムである。非透明フィルム２Ｂは、２５％以下の全光線透過率を有するフィルムである。非透明フィルム２Ｂは、例えば、フィルムの基材を形成する樹脂に着色顔料を含有させた着色フィルムであってよい。着色フィルムは、例えば、白色または黒色などの各種の色に着色されたフィルムである。
【0025】
なお、本実施形態では、検査対象のフィルム２が、上記の透明フィルム２Ａまたは非透明フィルム２Ｂである例について説明するが、かかる例に限定されない。検査対象のフィルム２は、その他の各種のフィルム（例えば、半透明フィルム、または、透光性を有するフィルムなど）であってもよい。
【0026】
また、フィルム２は、例えば、樹脂製の薄いフィルムである。フィルム２の材質は、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。ポリオレフィン樹脂の具体例としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等が挙げられる。ポリエステル樹脂の具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等が挙げられる。フィルム２の厚さは、例えば、２５μｍ以上、２５０μｍ以下であり、５０μｍ以上、１２５μｍ以下であることが好ましい。
【0027】
本実施形態に係るフィルム検査装置１は、搬送部３（例えば、ガイドロール３１など）と、撮像部４（例えば、カメラ４１、鏡筒４２、レンズユニット４３など）と、照明部５（例えば、光源５１、プリズム５２など）と、変位測定部６（例えば、非接触式変位計６１）と、熱膨張測定部７（例えば、接触式変位計７１）と、移動部８（例えば、アクチュエータ８１、エンコーダ８２など）と、制御部１０とを備える。
【0028】
搬送部３は、長尺帯状のフィルム２をその長手方向に連続的に搬送する。搬送部３は、例えば、フィルム２の搬送をガイドする複数のガイドロール３１、３１と、不図示の駆動装置と、送り出しロールと、巻き取りロールなどを備える。図１の例では、２つのガイドロール３１、３１は、上下方向（Ｚ方向）に相互に離隔して配置されており、当該２つのガイドロール３１、３１に対してフィルム２が懸架されている。搬送されるフィルム２は、下側のガイドロール３１に向けて右方向（Ｘ方向）に走行した後に、下側のガイドロール３１によって走行方向が上方向（Ｚ方向）に変更される。その後、上方向に走行するフィルム２は、上側のガイドロール３１によって走行方向が左方向（Ｘ方向）に変更される。
【0029】
フィルム検査装置１は、２つのガイドロール３１、３１の間で、鉛直方向（Ｚ方向）の上方に向けて走行するフィルム２の表面２ａ（検査面）を検査する。かかるフィルム検査装置１によるフィルム２の検査位置（後述する撮像部４の光軸上の位置）では、フィルム２はガイドロール３１などにより支持されておらず、中空を走行している。なお、搬送部３によるフィルム２の搬送方向および搬送方法や、フィルム２の検査位置などは、図１に示す例に限定されず、他の任意の搬送方向や搬送方法、検査位置に変更されてもよい。
【0030】
また、搬送部３によるフィルム２の搬送速度は、例えば、６０ｍ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。これにより、数μｍレベルの微小な欠陥の検出に適した搬送速度でフィルム２を搬送できるので、撮像部４によりフィルム２の表面２ａを適切に撮像して、当該フィルム２の欠陥を検査することができる。
【0031】
撮像部４は、上記搬送部３による搬送中のフィルム２の表面２ａ（検査面）を撮像するための装置である。撮像部４は、カメラ４１と、鏡筒４２と、レンズユニット４３とを備える。カメラ４１、鏡筒４２およびレンズユニット４３は、レンズユニット４３の光軸４４に沿ってこの順に配置されている。なお、光軸方向とは、レンズユニット４３の光軸４４が延びる方向（図１に示すＸ方向）である。
【0032】
カメラ４１は、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサ、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサなどのイメージセンサを備える。カメラ４１は、イメージセンサを用いて、予め設定された画素数で被写体を撮像し、撮像した画像を記録媒体に記録する。鏡筒４２は、カメラ４１とレンズユニット４３との間に配置され、レンズユニット４３により集光された光学像をカメラ４１に導く。
【0033】
レンズユニット４３は、被写体の光学像を得るための光学系であり、１または２以上のレンズを含む。レンズユニット４３は、例えば、対物レンズ、フォーカスレンズなどの各種のレンズと、フィルタなどの各種の光学素子と、被写体に焦点を合わせるためのフォーカス機構と、これらの光学部品を覆うレンズ鏡筒などを含む。本実施形態に係る被写体は、フィルム２の表面２ａ（検査面）である。レンズユニット４３は、搬送中のフィルム２の表面２ａ（検査面）から所定距離だけ離隔した位置に、当該表面２ａに対向して配置される。レンズユニット４３は、フィルム２の表面２ａの光学像を集光し、鏡筒４２を介してカメラ４１に向けて出力する。
【0034】
レンズユニット４３の焦点距離は、予め所定の値に設定されている。即ち、レンズユニット４３から所定の焦点距離だけ離れた位置にある被写体に対して焦点が合うように、レンズユニット４３が設計されている。ここで、数μｍレベルの微細な被写体を高精度で撮像するためには、当該微細な被写体に対して焦点を正確に合わせることができるように、非常に高い分解能を有するレンズユニット４３を用いる必要がある。
【0035】
この点、本実施形態に係るフィルム検査装置１による検査対象は、例えば、薄いフィルム２の一側の表面２ａ（検査面）上に形成された、数μｍレベル（例えば、１０μｍ以下）の微細な凹凸構造などである。当該数μｍレベルの微細構造に含まれる数μｍレベルの微小な欠陥を検出するために、本実施形態に係る撮像部４の光学系であるレンズユニット４３は、数μｍ／ｐｘレベル（例えば、１０μｍ／ｐｘ以下）の非常に高い分解能を有している。このため、このように高分解能を有するレンズユニット４３の被写界深度は非常に小さくなっている。したがって、走行するフィルム２の表面２ａの位置が光軸方向に不規則に変動する場合、当該高分解能を有するレンズユニット４３の焦点を、当該フィルム２の表面２ａに対して合わせることが困難になる。そこで、本実施形態に係るフィルム検査装置１は、フィルムの表面２ａの光軸方向（Ｘ方向）の変位Δｘに応じて、レンズユニット４３をの光軸方向（Ｘ方向）に移動させることを特徴としているが、その詳細については後述する。
【0036】
照明部５は、検査対象であるフィルム２の表面２ａに対して、直接的または間接的に照明光を照射する。図１の例では、照明部５は、フィルム２の表面２ａ側において、フィルム２から離隔して配置されている。照明部５は、例えば、光軸４４からずれた位置に配置された光源５１と、光軸４４上に配置されたプリズム５２とを備える。光源５１からＺ方向の下向きに出射された照明光は、プリズム５２で反射して、光軸方向（Ｘ方向）に進み、フィルム２の表面２ａに照射される。照明部５によりフィルム２の表面２ａに照明光を照射することによって、撮像部４により撮像されるフィルム２の表面２ａの画像の品質を向上できる。
【0037】
変位測定部６は、上記搬送部３による搬送中のフィルム２の表面２ａ（検査面）の光軸方向の変位Δｘを測定する。ここで、フィルム２の表面２ａの光軸方向の変位Δｘとは、フィルム２の表面２ａの光軸方向の基準位置に対する、搬送中のフィルム２の表面２ａの光軸方向の現在位置の相対変位である（図４参照。）。図１の例では、レンズユニット４３の光軸方向はＸ方向であるので、変位測定部６により測定されるフィルム２の表面２ａの変位Δｘも、Ｘ方向の変位となる。
【0038】
なお、図１の例では、検査位置におけるフィルム２の搬送方向（Ｚ方向）は、レンズユニット４３の光軸方向（Ｘ方向）に対して垂直である。これにより、撮像部４によりフィルム２の表面２ａを好適に撮像することができる。しかし、かかる例に限定されず、検査位置におけるフィルム２の搬送方向は、レンズユニット４３の光軸方向に対して傾斜した方向であってもよい。
【0039】
変位測定部６は、例えば、非接触式変位計６１で構成される。非接触式変位計６１は、測定対象物に対して接触せずに、測定対象物の変位を測定する変位計である。非接触式変位計６１は、例えば、レーザ変位計、レーザ干渉式変位計、静電容量型変位計、渦電流型変位計、光ファイバー型変位計、または、超音波型変位計などであってよい。図１の例の非接触式変位計６１は、搬送中のフィルム２の裏面２ｂ側において、当該フィルム２の裏面２ｂから所定距離だけ離隔した位置に配置されている。つまり、非接触式変位計６１は、搬送中のフィルム２の裏面２ｂに対して接触していない。非接触式変位計６１は、フィルム２に接触することなく、走行するフィルム２の表面２ａの変位Δｘを正確に測定することができる。ただし、変位測定部６を、接触式変位計で構成してもよい。この場合でも、接触式変位計をフィルム２の表面２ａ側に配置すれば、接触式変位計によって、走行するフィルム２の表面２ａの変位Δｘを接触式で測定することは可能である。
【0040】
熱膨張測定部７は、上記撮像部４のレンズユニット４３および鏡筒４２のうち少なくとも１つの熱膨張量ΔＬ（以下、「レンズユニット４３等の熱膨張量ΔＬ」または「熱膨張量ΔＬ」と称する場合もある。）を測定する。ここで、熱膨張量ΔＬとは、測定対象物（レンズユニット４３および鏡筒４２のうち少なくとも１つ）の熱膨張または熱収縮に起因した、当該測定対象物の長さの変化量を意味する。熱膨張量ΔＬは、レンズユニット４３の光軸方向（Ｘ方向）における測定対象物の熱膨張量である。本実施形態に係る熱膨張測定部７は、熱膨張量ΔＬとして、例えば、レンズユニット４３および鏡筒４２の双方の熱膨張量の合計を測定する。しかし、かかる例に限定されず、熱膨張測定部７は、熱膨張量ΔＬとして、レンズユニット４３だけの熱膨張量を測定してもよいし、または、鏡筒４２だけの熱膨張量を測定してもよい。
【0041】
また、熱膨張測定部７は、レンズユニット４３等の熱膨張量ΔＬとして、光軸方向における基準位置からのレンズユニット４３の所定部位（例えば、レンズユニット４３の先端部４３ａ）の変位を測定してもよい。すなわち、熱膨張量ΔＬは、レンズユニット４３の所定部位の光軸方向の基準位置に対する、熱膨張／熱収縮した後のレンズユニット４３の所定部位の光軸方向の現在位置の相対変位であってもよい（図７参照。）。図１の例では、レンズユニット４３の光軸方向はＸ方向であるので、熱膨張測定部７により測定される熱膨張量ΔＬも、レンズユニット４３の所定部位のＸ方向の相対変位となる。
【0042】
熱膨張測定部７は、例えば、接触式変位計７１で構成される。接触式変位計７１は、測定対象物に測定プローブ７２を接触させ、測定プローブ７２の変位に基づいて測定対象物の変位を測定する。測定プローブ７２の変位の測定には、例えば、差動トランス、光学式リニアエンコーダ、歪みゲージ、ポテンショメータなどが用いられる。図１に示す例の接触式変位計７１の測定プローブ７２は、レンズユニット４３の先端部４３ａ付近から上方向（Ｚ方向）に突設された基準プレート７３の側面に対して接触している。接触式変位計７１は、光軸方向（Ｘ方向）における基準プレート７３の変位を測定することによって、光軸方向（Ｘ方向）におけるレンズユニット４３の先端部４３ａの変位（即ち、熱膨張量ΔＬ）を間接的に測定することができる。
【0043】
熱膨張測定部７を、レンズユニット４３に取り付けられた接触式変位計７１で構成することにより、レンズユニット４３等の熱膨張量ΔＬを正確に測定することができる。ただし、熱膨張測定部７を非接触式変位計で構成してもよく、これによっても、レンズユニット４３等の熱膨張量ΔＬを測定することは可能である。
【0044】
このように、本実施形態に係るフィルム検査装置１では、変位測定部６や熱膨張測定部７として、非接触式変位計または接触式変位計のいずれを用いてもよく、測定手段が限定されない。これにより、フィルム検査装置１が備える各部品のレイアウトの制約を軽減できる。例えば、変位測定部６としてレーザ変位計などの非接触式変位計を用いた場合、レーザの光路をミラーで折り返すなどの方法を用いれば、フィルム２の表面２ａ側においてレンズユニット４３の光軸４４から外れた位置に非接触式変位計をレイアウトすることが可能になる。
【0045】
移動部８は、上記撮像部４のレンズユニット４３を光軸方向（Ｘ方向）に移動させる移動機構である。移動部８は、例えば、アクチュエータ８１と、エンコーダ８２と、基台８３と、レンズ支持部材８４とを備える。
【0046】
レンズ支持部材８４は、可動式のレンズユニット４３を支持する部材であり、アクチュエータ８１に連結される。アクチュエータ８１は、例えば、電動モータを備える駆動装置であり、レンズユニット４３を光軸方向（Ｘ方向）に移動させるための駆動力を発生させる。アクチュエータ８１は、基台８３上に設置され、レンズ支持部材８４を介してレンズユニット４３を光軸方向（Ｘ方向）に移動させる。エンコーダ８２は、アクチュエータ８１によるレンズユニット４３の移動量を検出するための装置である。エンコーダ８２は、例えば、アクチュエータ８１のモータの回転軸の角度を検出することによって、アクチュエータ８１によるレンズユニット４３の移動量を検出する。
【0047】
制御部１０は、フィルム検査装置１の各部の動作を制御するコントローラである。制御部１０は、例えば、プロセッサと、メモリと、入力装置と、出力装置と、通信装置など（いずれも図示せず。）を備える。
【0048】
プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）またはその他のマイクロプロセッサで構成される。プロセッサは、メモリまたは他の記憶媒体に記憶されているプログラムを実行する。これにより、フィルム検査装置１における各種の処理が実行され、当該プログラムにより定められた各種の機能を実現可能になる。
【0049】
メモリは、プログラムおよびその他の各種データを記憶する記憶媒体である。メモリは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などを有する。ＲＯＭは、プロセッサが使用するプログラム、およびプログラムを動作させるためのデータ等を記憶する不揮発性メモリである。ＲＡＭは、プロセッサにより実行される処理に用いられる変数、演算パラメータ、演算結果等のデータを一時記憶する揮発性メモリである。ＲＯＭに記憶されたプログラムは、ＲＡＭに読み出され、ＣＰＵなどのプロセッサにより実行される。
【0050】
かかる制御部１０は、搬送中のフィルム２をインライン検査するときに、フィルム検査装置１の各部の動作を制御する。例えば、制御部１０は、上記移動部８を制御することによって、レンズユニット４３を光軸方向（Ｘ方向）に必要な移動量Ｍだけ移動させる。
【0051】
具体的には、制御部１０は、搬送部３による搬送中のフィルム２の表面２ａ（検査面）とレンズユニット４３の先端部４３ａとの間の距離が常に一定になるように、変位測定部６により測定されるフィルム２の表面２ａの変位Δｘ（以下、「フィルム変位Δｘ」と称する場合もある。）に応じて、移動部８によりレンズユニット４３を光軸方向（Ｘ方向）に移動させる。このように本実施形態によれば、光軸方向のフィルム変位Δｘに追従してレンズユニット４３を移動させる。これによって、走行するフィルム２の振動などによりフィルム２が光軸方向に微小に変位したとしても、搬送中のフィルム２の表面２ａがレンズユニット４３の被写界深度の範囲内に収まるようになる。よって、高分解能を有するレンズユニット４３の焦点をフィルム２の表面２ａ（検査面）に対して正確に合わせることができるので、フィルム２の表面２ａの数μｍレベルの微小な欠陥を高精度で検出可能となる。
【0052】
また、制御部１０は、搬送部３による搬送中のフィルム２の表面２ａ（検査面）とレンズユニット４３の先端部４３ａとの間の距離（以下、「撮像距離」と称する場合もある。）が常に一定になるように、熱膨張測定部７により測定されるレンズユニット４３等の熱膨張量ΔＬに応じて、移動部８によりレンズユニット４３を光軸方向（Ｘ方向）に移動させる。このように、レンズユニット４３等の光軸方向の熱膨張量ΔＬに合わせてレンズユニット４３を移動させることによって、レンズユニット４３等の熱膨張または熱収縮により、レンズユニット４３の先端部４３ａの位置が変化したとしても、搬送中のフィルム２の表面２ａがレンズユニット４３の被写界深度の範囲内に収まるようになる。よって、熱膨張または熱収縮したレンズユニット４３の焦点をフィルム２の表面２ａ（検査面）に対して正確に合わせることができるので、フィルム２の表面２ａの数μｍレベルの微小な欠陥を検出可能となる。
【0053】
以上のように、本実施形態に係るフィルム検査装置１の制御部１０は、移動部８を制御することによって、上記フィルム変位Δｘまたは熱膨張量ΔＬの一方もしくは両方に応じた移動量Ｍだけ、レンズユニット４３を光軸方向に移動させる。これにより、フィルム変位Δｘまたは熱膨張量ΔＬの一方もしくは両方に追従して、レンズユニット４３の位置を動的に補正し、レンズユニット４３の焦点をフィルム２の表面２ａ（検査面）に合わせるオートフォーカス動作（追従ＡＦ動作）を行うことができる。この追従ＡＦ動作を行う追従ＡＦ機構を構成するために、制御部１０は、図１に示すように、フィルム変位演算部１１と、熱膨張量演算部１２と、移動量算出部１３と、ドライバ１４とを備える。なお、これら制御部１０の各機能部の詳細は後述する。
【0054】
［２．フィルム変位の問題］
次に、本実施形態に係るフィルム検査装置１の詳細説明に先立ち、図２および図３を参照して、インライン検査においてフィルム２の変位により検査精度が低下する問題について、より詳細に説明する。図２は、走行中のフィルム２の振動が原因で、レンズユニット４３の焦点位置がずれる問題を説明するための模式図である。図３は、回転中のガイドロール３１の振れが原因で、レンズユニット４３の焦点位置がずれる問題を説明するための模式図である。
次に、本実施形態に係るフィルム検査装置１の詳細説明に先立ち、図２および図３を参照して、インライン検査においてフィルム２の変位により検査精度が低下する問題について、より詳細に説明する。図２は、走行中のフィルム２の振動が原因で、レンズユニット４３の焦点位置がずれる問題を説明するための模式図である。図３は、回転中のガイドロール３１の振れが原因で、レンズユニット４３の焦点位置がずれる問題を説明するための模式図である。
【0055】
上記特許文献１、２等に記載の従来技術に係るインライン検査装置では、検査対象の欠陥の大きさが比較的大きいため、比較的低い分解能を有する光学系を用いて検査対象を撮像したとしても、当該大きい欠陥を検出可能であった。
【0056】
例えば、図２に示すように、複数のガイドロール３１、３１によりフィルム２を搬送しながら、当該ガイドロール３１、３１の間を走行するフィルム２を検査する場合を考える。この場合、走行中のフィルム２が、振動により波打つようにばたつくことにより、レンズユニット４３の光軸方向におけるフィルム２の表面２ａ（検査面）の位置が変化することがある。この際、上記従来技術のように低分解能のレンズユニット４３を用いる場合には、レンズユニット４３の被写界深度ＤＯＦ’は比較的大きいので、走行中のフィルム２が振動により例えば数十μｍ程度変位したとしても、そのフィルム変位Δｘは、レンズユニット４３の広い被写界深度ＤＯＦ’の範囲内に収まる（Δｘ<ＤＯＦ’）。したがって、従来技術のようにレンズユニット４３が低分解能である場合には、振動するフィルム２の表面２ａに対してレンズユニット４３の焦点が合った状態で検査することが可能であった。
【0057】
しかしながら、上述したようにフィルム２の表面の数μｍレベルの欠陥を検出するためには、非常に高分解能のレンズユニット４３を使用する必要がある。ところが、図２に示すように、レンズユニット４３の分解能が高分解能になるほど、レンズユニット４３の被写界深度ＤＯＦが小さくなる。そうすると、走行中のフィルム２の振動やフィルム２の厚みむらによってフィルム２の位置が光軸方向に変化して、フィルム変位Δｘが生じた場合、当該フィルム変位Δｘが、狭い被写界深度ＤＯＦの範囲よりも大きくなってしまう（Δｘ>ＤＯＦ）。この結果、フィルム２の表面２ａの位置が、高分解能を有するレンズユニット４３の狭い被写界深度ＤＯＦの範囲から外れやすくなる。故に、高分解能のレンズユニット４３を用いた場合、フィルム２の表面２ａにレンズユニット４３の焦点を合わせることが困難になり、フィルム２の表面上の数μｍレベルの微小な欠陥を高精度で検出することが困難になるという問題があった。
【0058】
また、走行中のフィルム２の振動による変位を抑制するために、図３に示すように、高精度に振れを抑制したガイドロール３１の外周面上の検査位置で、フィルム２を検査する方法も考えられる。この図３に示す検査方法では、フィルム２がガイドロール３１に巻き付けられた位置で検査するので、図２に示す検査方法のように中空を走行するフィルム２の振動の問題が生じない。このため、検査対象のフィルム２が、厚みむらの少ない非透明フィルム２Ｂである場合には、図３に示す検査方法を適用することは可能である。
【0059】
一方、検査対象のフィルム２が透明フィルム２Ａである場合、図３に示す検査方法では、ガイドロール３１を背景として透明フィルム２Ａを撮像することになる。このため、当該ガイドロール３１の背景の影響により透明フィルム２Ａだけを適切に撮像できず、検査精度が低下してしまう。したがって、透明フィルム２Ａを検査する場合には、当該背景の影響を受けないようにするために、図２に示す検査方法のように、２つのガイドロール３１、３１の間の中空の位置で、透明フィルム２Ａを検査する必要がある。そうすると、上述したとおり、透明フィルム２Ａの走行時の振動によるフィルム変位Δｘによって、高分解能のレンズユニット４３の焦点が透明フィルム２Ａに合わなくなるため、検査精度が大幅に低下してしまう。
【0060】
また、図３に示すようにガイドロール３１の外周面上で、厚みむらの少ない非透明フィルム２Ｂを検査する方法であっても、数μｍレベルの欠陥を検出するために、高分解能を有するレンズユニット４３を使用すると、当該レンズユニット４３の被写界深度ＤＯＦが大幅に小さくなる。このため、当該レンズユニット４３の狭い被写界深度ＤＯＦが、回転中のガイドロール３１の振れ幅ΔＲよりも小さくなることがある（ΔＲ>ＤＯＦ）。したがって、図３に示す検査方法でも、振れ幅ΔＲで振れるガイドロール３１に巻き付けられた非透明フィルム２Ｂの表面２ａの位置が、高分解能のレンズユニット４３の狭い被写界深度ＤＯＦから外れやすくなる。よって、高分解能のレンズユニット４３を用いる場合には、図３に示す検査方法を用いたとしても、非透明フィルム２Ｂの表面上の数μｍレベルの微小な欠陥を高精度で検出することが困難であるという問題があった。
【0061】
このように、従来では、図２または図３のいずれの検査方法でも、振動によるフィルム変位Δｘ、または、ガイドロール３１の振れ幅ΔＲが、高分解能のレンズユニット４３の狭い被写界深度ＤＯＦよりも大きくなると、数μｍレベルの微小な欠陥を高精度で検査できないという問題があった。さらに、従来では、フィルム２が透明フィルム２Ａまたは非透明フィルム２Ｂのいずれであるかに関わらず、フィルム２の厚みむらが、高分解能のレンズユニット４３の狭い被写界深度ＤＯＦよりも大きい場合には、数μｍレベルの微小な欠陥を高精度で検査できないという問題もあった。
【0062】
また、インライン検査の別の従来技術として、レーザオートフォーカス（レーザＡＦ）を使用した検査装置も知られている。しかし、従来のレーザＡＦ機能を有する撮像装置では、対物レンズが使用されるため、１台の撮像装置の視野が数ｍｍと狭い。このため、フィルム２の全幅（例えば、数百ｍｍ）を検査するためには、必要な撮像装置の台数が多くなるという問題があった。また、撮像装置の視野を向上させるためには、ラインセンサーに対応した大口径レンズを使用したオートフォーカス技術が必要となるという問題もあった。
【0063】
以上説明したように、フィルム２の数μｍレベルの微小な欠陥を検出するために、高分解能を有する光学系を用いた場合、当該光学系の被写界深度ＤＯＦが小さくならざるを得ない。そうすると、追従ＡＦ動作機構を備えていない従来技術では、フィルム２の搬送中の振動、または、フィルム２の厚みむら等によって発生するフィルム２の表面２ａ（検査面）の変位Δｘの影響で、フィルム２の表面２ａの位置が、上記レンズユニット４３の浅い被写界深度ＤＯＦから外れやすくなる。このため、変位するフィルム２の表面（検査面）に対して常に焦点を合わせることが困難になり、フィルム表面の数μｍレベルの欠陥を安定的かつ高精度で検出することが困難になるという問題があった。
【0064】
したがって、従来では、数μｍレベルの微小な欠陥を検出するために高分解能の光学系を用いた場合であっても、走行するフィルム２の表面２ａの位置の変化（即ち、フィルム変位Δｘ）に追従して、当該表面２ａに対して正確に焦点を合わせて撮像可能なフィルム検査装置が希求されていた。
【0065】
そこで、上記従来の問題を解決するため、本実施形態に係るフィルム検査装置１では、図１に示したように、搬送中のフィルム２の表面２ａの変位（即ち、フィルム変位Δｘ）に応じて、高分解能のレンズユニット４３を光軸方向に移動させる。これにより、搬送部３による搬送中のフィルム２の表面２ａと、レンズユニット４３の先端部４３ａとの間の撮像距離を一定に保つことができる。このため、走行するフィルム２の表面２ａの位置を、高分解能のレンズユニット４３の狭い被写界深度ＤＯＦの範囲内に、自動的かつ安定的に収めることができる。したがって、走行するフィルム２の表面２ａに対してレンズユニット４３の焦点を常に合わせて、当該表面２ａを適切に撮像することが可能になる。よって、フィルム２の表面２ａ（検査面）に形成された微細な凹凸構造などに含まれる数μｍレベルの微小な欠陥を、安定的かつ高精度で検査することが可能になる。
【0066】
以下に、本実施形態に係るフィルム検査装置１において、フィルム変位Δｘに追従したＡＦ動作を実行するための構成について詳述する。
【0067】
［３．フィルム変位追従オートフォーカス］
次に、図１および図４～図６を参照して、本実施形態に係るフィルム検査装置１によるフィルム変位追従ＡＦ動作について詳細に説明する。図４は、本実施形態に係るフィルム検査装置１によるフィルム変位Δｘに追従するオートフォーカス動作（以下、「フィルム変位追従ＡＦ動作」と称する。）を示す模式図である。図５は、本実施形態に係る透明フィルム２Ａの裏面２ｂ側に配置された非接触式変位計６１を示す模式図である。図６は、本実施形態の変更例に係る非透明フィルム２Ｂの表面２ａ側に配置された非接触式変位計６１を示す模式図である。
次に、図１および図４～図６を参照して、本実施形態に係るフィルム検査装置１によるフィルム変位追従ＡＦ動作について詳細に説明する。図４は、本実施形態に係るフィルム検査装置１によるフィルム変位Δｘに追従するオートフォーカス動作（以下、「フィルム変位追従ＡＦ動作」と称する。）を示す模式図である。図５は、本実施形態に係る透明フィルム２Ａの裏面２ｂ側に配置された非接触式変位計６１を示す模式図である。図６は、本実施形態の変更例に係る非透明フィルム２Ｂの表面２ａ側に配置された非接触式変位計６１を示す模式図である。
【0068】
図１および図４に示すように、本実施形態に係るフィルム変位追従ＡＦ動作は、フィルム２の搬送中に、走行するフィルム２の表面２ａの光軸方向の変位（即ち、フィルム変位Δｘ）に応じて、レンズユニット４３を光軸方向に移動させることによって、レンズユニット４３の焦点をフィルム２の表面２ａ（検査面）に自動的に合わせる動作である。
【0069】
このフィルム変位追従ＡＦ動作を行うために、本実施形態に係るフィルム検査装置１は、図１に示したように、変位測定部６（例えば、非接触式変位計６１）と、移動部８（例えば、アクチュエータ８１およびエンコーダ８２など）と、制御部１０とを備える。
【0070】
図１、図４および図５の例は、フィルム２が透明フィルム２Ａであり、変位測定部６として非接触式変位計６１を用いる場合を示している。この場合、フィルム２が透明であるので、図示のように非接触式変位計６１をフィルム２（透明フィルム２Ａ）の裏面２ｂ側に、フィルム２から離隔して配置したとしても、非接触式変位計６１は、フィルム２の裏面２ｂ側からフィルム２の表面２ａの位置を測定することが可能である。検査対象であるフィルム２に接触しない非接触式変位計６１を用いることによって、剛性が低いフィルム２の変位Δｘを適切に測定することができる。
【0071】
変位測定部６の変位計をフィルム２の表面２ａ側（レンズユニット４３側）に配置すると、レンズユニット４３の光軸４４と変位計とが干渉して、撮像の邪魔になることがある。これに対し、本実施形態では、フィルム２が透明フィルム２Ａである場合には、図４および図５に示すように、フィルム２の裏面２ｂ側（レンズユニット４３とは反対側）に非接触式変位計６１を配置して、フィルム２の表面２ａの変位を測定する。これにより、非接触式変位計６１が撮像の邪魔にならず、レンズユニット４３などの撮像部４、照明部５および変位測定部６などの配置レイアウトの自由度が高まる。
【0072】
さらに、本実施形態では、非接触式変位計６１とレンズユニット４３は、フィルム２（透明フィルム２Ａ）を間に挟んで対向配置されている。そして、非接触式変位計６１とレンズユニット４３は、レンズユニット４３の光軸４４に沿って同軸上に配置されている。このようにレンズユニット４３の光軸４４と同軸上に非接触式変位計６１を配置すれば、レンズユニット４３の光軸４４上におけるフィルム２の表面２ａの位置を正確に測定できるので、撮像部４により撮像されるフィルム２の検査位置（光軸４４とフィルム２が交差する位置）におけるフィルム変位Δｘを正確に測定できる。
【0073】
なお、フィルム２が非透明フィルム２Ｂである場合、非接触式変位計６１により非透明フィルム２Ｂの裏面２ｂ側から表面２ａの位置を測定することは困難である。そこで、フィルム２が非透明フィルム２Ｂである場合には、図６に示すように、非接触式変位計６１を、搬送中の非透明フィルム２Ｂの表面２ａ側に、当該非透明フィルム２Ｂの表面２ａから離隔して配置してもよい。これにより、非接触式変位計６１を、非透明フィルム２Ｂの表面２ａの光軸方向の変位Δｘ（フィルム変位Δｘ）を、当該非透明フィルム２Ｂの表面２ａ側から測定することが可能になる。また、剛性の低い非透明フィルム２Ｂに対して非接触式変位計６１を接触させることなく、当該非接触式変位計６１によりフィルム変位Δｘを適切に測定することがきできる。
【0074】
ただし、図６に示すように、非透明フィルム２Ｂの表面２ａ側（レンズユニット４３側）に非接触式変位計６１を配置する場合には、レンズユニット４３の光軸４４に対して非接触式変位計６１が干渉しないように、非接触式変位計６１を光軸４４からＺ方向にずらした位置に配置することが好ましい。また、図示はしないが、例えば、非接触式変位計６１をレーザ変位計で構成し、当該レーザ変位が発射するレーザの光路をハーフミラーで折り返すなどの方法を用いてもよい。これにより、フィルム２の表面２ａ側においてレンズユニット４３の光軸４４からＺ方向にずれた位置に、非接触式変位計６１を配置しつつ、光軸４４上の検査位置におけるフィルム変位Δｘを正確に測定することが可能になる。また、図示はしないが、レンズユニット４３の光軸４４に対して非接触式変位計６１が干渉しないように、非接触式変位計６１を光軸４４からＹ方向にずらした位置に配置してもよい。
【0075】
以上のようにして、変位測定部６の一例である非接触式変位計６１は、搬送中のフィルム２の表面２ａ（検査面）の光軸方向の現在位置（以下、「フィルム表面位置」と称する場合がある。）を測定する。この測定動作について図４を参照して詳細に説明する。
【0076】
図４Ａに示すように、フィルム２が振動しておらず平坦な状態であるとき、レンズユニット４３の光軸４４上における当該フィルム２の表面２ａの位置を、基準位置とする。フィルム２の表面２ａが基準位置にあるときのフィルム２の表面２ａと、レンズユニット４３の先端部４３ａとの間の撮像距離が、レンズユニット４３の焦点距離になるように、レンズユニット４３の配置が調整されている。つまり、フィルム２の表面２ａが基準位置にあるときには、レンズユニット４３の焦点はフィルム２の表面２ａに合っている。この図４Ａの状態では、非接触式変位計６１は、フィルム表面位置が基準位置にあることを表す測定結果を出力する。
【0077】
その後のインライン検査中に、図４Ｂに示すように、搬送中のフィルム２が波打つように振動しているとき、光軸４４上におけるフィルム表面位置は、上記基準位置（焦点が合っている位置）からずれる。このような基準位置に対する現在のフィルム表面位置のずれが、フィルム変位Δｘである。
【0078】
非接触式変位計６１は、フィルム２の搬送中に常時、フィルム表面位置を測定し続けている。そして、非接触式変位計６１により測定されたフィルム表面位置を表すデータは、制御部１０に入力される。
【0079】
制御部１０は、非接触式変位計６１により測定された現在のフィルム表面位置に基づいて、フィルム変位Δｘと、レンズユニット４３の移動量Ｍとを演算する。そして、制御部１０は、レンズユニット４３を移動量Ｍだけ移動させるように、移動部８を制御する。かかる移動制御を行うために、制御部１０は、図１に示すように、フィルム変位演算部１１と、移動量算出部１３と、ドライバ１４とを備える。
【0080】
フィルム変位演算部１１は、非接触式変位計６１により測定された現在のフィルム表面位置に基づいて、フィルム変位Δｘを演算する。具体的には、フィルム変位演算部１１は、予め測定された基準位置（図４Ａのレンズ表面位置）を表すデータを保持している。フィルム変位演算部１１は、非接触式変位計６１により測定された現在のフィルム表面位置（図４Ｂのレンズ表面位置）と、基準位置（図４Ａのレンズ表面位置）との差分を算出することにより、搬送中のフィルム２の現在のフィルム変位Δｘを求める。このように、上記非接触式変位計６１およびフィルム変位演算部１１は、フィルム変位Δｘを測定する変位測定部６として機能する。フィルム変位演算部１１により演算されたフィルム変位Δｘは、移動量算出部１３に入力される。
【0081】
移動量算出部１３は、フィルム変位演算部１１から入力されたフィルム変位Δｘに基づいて、レンズユニット４３の移動量Ｍを算出する。例えば、後述するレンズユニット４３の熱膨張量ΔＬの影響を考慮しない場合には、移動量算出部１３は、移動量Ｍをフィルム変位Δｘと同一の値に設定する（Ｍ＝Δｘ）。移動量算出部１３により算出された移動量Ｍは、ドライバ１４に入力される。
【0082】
ドライバ１４は、移動部８のアクチュエータ８１のモータを駆動させるためのモータドライバである。ドライバ１４および移動量算出部１３には、移動部８のエンコーダ８２から、アクチュエータ８１の実際の駆動量を表すデータが入力されている。この駆動量は、レンズユニット４３の現在の位置に相当する。ドライバ１４は、移動量算出部１３から入力された移動量Ｍ（目標位置）と、エンコーダ８２から入力された実際の駆動量（現在位置）とに基づいて、アクチュエータ８１を必要量だけ駆動させて、レンズユニット４３を移動させる。かかるドライバ１４によりアクチュエータ８１の駆動を制御することにより、アクチュエータ８１は、レンズユニット４３を光軸方向に移動量Ｍだけ移動させる。
【0083】
このようにして制御部１０が移動部８のアクチュエータ８１を制御することにより、図４Ｃに示すように、レンズユニット４３は、フィルム変位Δｘと同一の方向（光軸方向の正方向または負方向）に、フィルム変位Δｘと同一の移動量Ｍだけ移動する。
【0084】
ここで、上述した図４Ｂに示すように、搬送中のフィルム２が振動によりばたついて、光軸方向（Ｘ方向の負方向）のフィルム変位Δｘが生じた状態を考える。この図４Ｂの状態では、図４Ａのようにフィルム表面位置が基準位置にある状態と比べて、フィルム表面位置がレンズユニット４３の先端部４３ａに対して接近し、両者の間の撮像距離が焦点距離よりも小さくなっている。このため、フィルム表面位置が、レンズユニット４３の焦点位置からずれて、レンズユニット４３の被写界深度の範囲から外れてしまっている。したがって、図４Ｂの状態のままでは、撮像部４によりフィルム２の表面２ａ（検査面）を適切に撮像することが困難であり、検査精度が低下してしまう。
【0085】
そこで、本実施形態では、図４Ｂに示すようなフィルム変位Δｘが生じた場合、上述したように制御部１０が当該フィルム変位Δｘに追従するＡＦ動作を実行し、図４Ｃに示すように、フィルム変位Δｘに応じた移動量Ｍだけ、レンズユニット４３を光軸方向（Ｘ方向の負方向）に後退させる。このようにして、フィルム変位Δｘに追従してレンズユニット４３を移動させることで、現在のフィルム表面位置とレンズユニット４３の先端部４３ａとの間の撮像距離がレンズユニット４３の焦点距離に一致し、レンズユニット４３の焦点が現在のフィルム表面位置に合うようになる。よって、図４Ｃの状態では、撮像部４によりフィルム２の表面２ａ（検査面）を適切に撮像でき、フィルム２の表面２ａを高精度に検査することができる。
【0086】
なお、上記のＡＦ動作例では、図４Ｂに示すように、光軸４４上の検査位置において、振動するフィルム２が基準位置（図４Ａ）からレンズユニット４３側（Ｘ方向の負方向）に変位したために（負方向のフィルム変位Δｘ）、図４Ｃに示すように、レンズユニット４３をＸ方向の負方向に後退させる例について説明した。これとは逆に、振動するフィルム２が基準位置（図４Ａ）からレンズユニット４３とは反対側（Ｘ方向の正方向）に変位した場合には（正方向のフィルム変位Δｘ）、レンズユニット４３をＸ方向の正方向にΔｘだけ前進させればよい。これにより、レンズユニット４３の焦点を現在のフィルム表面位置に合わせて、撮像部４によりフィルム２の表面２ａ（検査面）を適切に撮像できるようになる。
【0087】
以上のようにして、本実施形態に係るフィルム検査装置１では、フィルム変位Δｘに追従するＡＦ動作を繰り返す。これにより、搬送中のフィルム２が振動により多様に変位した場合であっても、現在のフィルム変位Δｘに応じた移動量Ｍだけレンズユニット４３をリアルタイムで移動させて、レンズユニット４３の位置が自動的に補正される。これにより、変位するフィルム２の表面２ａとレンズユニット４３の先端部４３ａとの間の撮像距離を一定に保つことができる。
【0088】
したがって、フィルム２の搬送中は常に、フィルム表面位置を、高分解能のレンズユニット４３の狭い被写界深度ＤＯＦの範囲内に、自動的かつ安定的に収めることができる。よって、フィルム２の表面２ａに対してレンズユニット４３の焦点を常に合わせながら、当該表面２ａを適切に撮像できるので、フィルム２の表面２ａ（検査面）の数μｍレベルの微小な欠陥を、安定的かつ高精度で検査することが可能になる。
【0089】
［４．光学系の熱膨張の問題］
次に、インライン検査において、光学系の熱膨張が原因で撮像距離が変化することによって検査精度が低下する問題について、より詳細に説明する。
次に、インライン検査において、光学系の熱膨張が原因で撮像距離が変化することによって検査精度が低下する問題について、より詳細に説明する。
【0090】
図１に示したように、本実施形態に係るフィルム検査装置１では、検査対象のフィルム２の表面２ａに対して照明光を照射するための照明部５が設けられている。この照明部５の光源５１の発熱や照明光の熱が、撮像部４の光学系に直接的または間接的に伝達されると、当該光学系が熱膨張する場合がある。特に、レンズユニット４３および鏡筒４２などは、照明部５に隣接して配置されるため、照明部５や照明光の熱によって熱膨張しやすい。また、カメラ４１の発熱が、当該カメラ４１に接続された鏡筒４２に伝わることによって、鏡筒４２およびレンズユニット４３が熱膨張する場合もある。
【0091】
レンズユニット４３および鏡筒４２などの光学系が熱膨張すると、当該レンズユニット４３の先端部４３ａと、フィルム２の表面２ａ（検査面）との間の距離（撮像距離）が変化する。この結果、レンズユニット４３の焦点がフィルム２の表面２ａに合わなくなり、検査精度が低下してしまうという問題がある。
【0092】
このような光学系の熱膨張または熱収縮が検査精度に与える悪影響（熱影響）を軽減するためには、検査開始前に、フィルム検査装置１の暖機運転を十分に行い、熱膨張が安定した後に検査を開始する方法が考えられる。しかし、かかる方法では、暖機運転に例えば数十分以上の長時間を要するという問題や、フィルム検査装置１の異常停止後の再稼働時にも熱影響の確認を要するという問題、フィルム検査装置１の長時間運転時における熱膨張の安定性などの問題がある。したがって、暖機運転を行わずに、上記熱影響による検査精度の低下を抑制できる方法が望ましい。
【0093】
また、上記のように、フィルム２の数μｍレベルの微小な欠陥を検出するために、高分解能を有するレンズユニット４３を用いた場合、当該レンズユニット４３の被写界深度ＤＯＦが小さくならざるを得ない。この場合、レンズユニット４３および鏡筒４２などの熱膨張または熱収縮によって、レンズユニット４３の先端部４３ａと、フィルム２の表面２ａとの間の撮像距離が変化すると、フィルム２の表面２ａの位置が、レンズユニット４３の浅い被写界深度ＤＯＦから外れやすくなる。このため、熱膨張または熱収縮するレンズユニット４３の焦点を、フィルム２の表面（検査面）に対して常に合わせることが困難になり、フィルム２の表面２ａの数μｍレベルの欠陥を安定的かつ高精度で検出することが困難になるという問題がある。
【0094】
したがって、従来では、数μｍレベルの微小な欠陥を検出するために高分解能の光学系を用いた場合であっても、レンズユニット４３または鏡筒４２などの光学系の熱膨張量ΔＬに応じて撮像距離を補正することによって、当該表面２ａに対して正確に焦点を合わせて撮像可能なフィルム検査装置が希求されていた。
【0095】
そこで、上記従来の問題を解決するため、本実施形態に係るフィルム検査装置１では、図１に示したように、レンズユニット４３等の熱膨張量Δに応じて、高分解能のレンズユニット４３を光軸方向に移動させて、当該熱膨張量Δに応じてレンズユニット４３の位置を補正する。これにより、レンズユニット４３等が熱膨張または熱収縮した場合であっても、搬送部３による搬送中のフィルム２の表面２ａと、レンズユニット４３の先端部４３ａとの間の撮像距離を一定に保つことができる。このため、走行するフィルム２の表面２ａの位置を、高分解能のレンズユニット４３の狭い被写界深度ＤＯＦの範囲内に、自動的かつ安定的に収めることができる。したがって、走行するフィルム２の表面２ａに対してレンズユニット４３の焦点を常に合わせて、当該表面２ａを適切に撮像することが可能になる。よって、フィルム２の表面２ａ（検査面）に形成された微細な凹凸構造などに含まれる数μｍレベルの微小な欠陥を、安定的かつ高精度で検査することが可能になる。
【0096】
以下に、本実施形態に係るフィルム検査装置１において、熱膨張量ΔＬに応じてレンズユニット４３の位置を補正するＡＦ動作を実行するための構成について詳述する。
【0097】
［５．熱膨張補正オートフォーカス］
次に、図１および図７を参照して、本実施形態に係るフィルム検査装置１による熱膨張量ΔＬに応じてレンズユニット４３の位置を補正するオートフォーカス動作（以下、「熱膨張補正ＡＦ動作」と称する。）について説明する。図７は、本実施形態に係るフィルム検査装置１による熱膨張補正ＡＦ動作を示す模式図である。
次に、図１および図７を参照して、本実施形態に係るフィルム検査装置１による熱膨張量ΔＬに応じてレンズユニット４３の位置を補正するオートフォーカス動作（以下、「熱膨張補正ＡＦ動作」と称する。）について説明する。図７は、本実施形態に係るフィルム検査装置１による熱膨張補正ＡＦ動作を示す模式図である。
【0098】
図１および図７に示すように、本実施形態に係る熱膨張補正ＡＦ動作は、フィルム２の搬送中に、レンズユニット４３または鏡筒４２などの光学系の熱膨張量Δに応じて、レンズユニット４３を光軸方向に移動させることによって、レンズユニット４３の焦点をフィルム２の表面２ａ（検査面）に自動的に合わせる動作である。
【0099】
この熱膨張補正ＡＦ動作を行うために、本実施形態に係るフィルム検査装置１は、図１に示したように、熱膨張測定部７（例えば、接触式変位計７１）と、移動部８（例えば、アクチュエータ８１およびエンコーダ８２など）と、制御部１０とを備える。
【0100】
図１および図７の例では、熱膨張測定部７として接触式変位計７１を用いる場合を示している。接触式変位計７１は、レンズユニット４３に隣接して配置される。接触式変位計７１は、例えば、レンズユニット４３の所定部位（例えば先端部４３ａ付近）の位置を測定することにより、レンズユニット４３等の熱膨張量ΔＬを測定する。接触式変位計７１は、レンズユニット４３の所定部位（例えば先端部４３ａ付近）に設けられた基準プレート７３に対して、測定プローブ７２を接触させ、当該基準プレート７３を介してレンズユニット４３の所定部位の光軸方向の変位（即ち、熱膨張量ΔＬ）を間接的に測定する。
【0101】
このように、本実施形態では、レンズユニット４３の所定部位に取り付けられた基準プレート７３と接触式変位計７１により、レンズユニット４３の所定部位（例えば先端部４３ａ付近）の光軸方向の変位を測定する。これにより、レンズユニット４３等の光軸方向の熱膨張量ΔＬを正確に測定することができる
【0102】
本実施形態では、図１および図７に示すように、接触式変位計７１は、レンズユニット４３に隣接して、光軸方向に延びるように配置されており、レンズユニット４３の光軸４４上には配置されていない。このように、接触式変位計７１を光軸４４からＺ方向もしくはＹ方向にずらした位置に配置することで、接触式変位計７１がレンズユニット４３の光軸４４に対して干渉しないので、撮像の邪魔にならない。
【0103】
以上のようにして、熱膨張測定部７の一例である接触式変位計７１は、熱膨張量ΔＬとして、光軸方向における基準位置からのレンズユニット４３の所定部位（例えば先端部４３ａ）の変位を測定する。この熱膨張量ΔＬの測定動作について、図７を参照して詳細に説明する。
【0104】
図７Ａは、レンズユニット４３等の光学系が熱膨張していない常温状態を示している。一方、図７Ｂは、レンズユニット４３等の光学系が最大限に熱膨張した状態を示している。図７Ａの常温状態のレンズユニット４３の先端部４３ａの位置と、図７Ｂの最大膨張状態のレンズユニット４３の先端部４３ａの位置との差は、最大値Ｂｍａｘである。
【0105】
ここで、熱膨張量ΔＬの基準位置として、図７Ａの常温状態のレンズユニット４３の先端部４３ａの位置を用いてもよいし、あるいは、図７Ｂの最大膨張状態のレンズユニット４３の先端部４３ａの位置を用いてもよい。本実施形態では、熱膨張量ΔＬの基準位置として、図７Ｂの最大膨張状態のレンズユニット４３の先端部４３ａの位置を用いる。この理由は、図７Ａの常温状態では、レンズユニット４３のピントの調整作業中に、レンズユニット４３等の温度上昇（熱膨張）が生じるため、ピントの調整が困難であるからである。これに対し、図７Ｂの最大膨張状態では、レンズユニット４３等がそれ以上熱膨張せず、安定した状態になりやすい。したがって、図７Ｂの最大膨張状態のレンズユニット４３の先端部４３ａの位置を基準位置とすれば、ピントの調整を正確に行うことができる。さらに、その後のインライン検査時に、当該基準位置からの熱膨張量ΔＬ（即ち、上記最大膨張状態から熱収縮したレンズユニット４３の先端部４３ａの位置（図７Ｃ）と、基準位置（図７Ｂ）との間のずれ量）を正確に測定可能になる。
【0106】
図７Ｂの最大膨張状態であるときのレンズユニット４３の先端部４３ａと、フィルム２の表面２ａとの間の撮像距離が、レンズユニット４３の焦点距離に一致するように、レンズユニット４３の光軸方向の位置が調整される。つまり、図７Ｂの最大膨張状態では、最大限に熱膨張したレンズユニット４３の焦点がフィルム２の表面２ａに合っている。この図７Ｂの最大膨張状態では、接触式変位計７１は、レンズユニット４３の先端部４３ａの位置が基準位置にあることを表す測定結果を出力する。
【0107】
その後のインライン検査中に、照明部５またはカメラ４１等の発熱部の熱影響の変化により、レンズユニット４３が熱収縮すると、図７Ｃに示すように、レンズユニット４３の先端部４３ａの位置（以下、「レンズ先端位置」と称する場合もある。）が、図７Ｂの最大膨張時の位置よりも後退する。この図７Ｃの状態のレンズ先端位置と、上記図７Ａの常温状態のレンズ先端位置との差が、Ｂ１であるとする。この図７Ｃの状態のときのレンズ先端位置は、上記図７Ｂの最大膨張状態の基準位置からずれている。このような基準位置（図７Ｂ）に対する現在のレンズ先端位置（図７Ｃ）のずれ量を、熱膨張量ΔＬとする（ΔＬ＝Ｂｍａｘ－Ｂ１）。
【0108】
接触式変位計７１は、フィルム２の搬送中に常時、レンズ先端位置を測定し続けている。そして、接触式変位計７１により測定された現在のレンズ先端位置を表すデータは、制御部１０に入力される。
【0109】
制御部１０は、接触式変位計７１により測定された現在のレンズ先端位置に基づいて、熱膨張量ΔＬと、レンズユニット４３の移動量Ｍとを演算する。そして、制御部１０は、レンズユニット４３を移動量Ｍだけ移動させるように、移動部８を制御する。かかる移動制御を行うために、制御部１０は、図１に示すように、熱膨張量演算部１２と、移動量算出部１３と、ドライバ１４とを備える。
【0110】
熱膨張量演算部１２は、接触式変位計７１により測定された現在のレンズ先端位置に基づいて、レンズユニット４３等の現在の熱膨張量ΔＬを演算する。具体的には、熱膨張量演算部１２は、予め測定された基準位置（図７Ｂの最大膨張状態のレンズ先端位置）を表すデータを保持している。熱膨張量演算部１２は、接触式変位計７１により測定された現在のレンズ先端位置と、基準位置との差分（ΔＬ＝Ｂｍａｘ－Ｂ１）を算出することにより、レンズユニット４３等の現在の熱膨張量ΔＬを求める。このように、上記接触式変位計７１および熱膨張量演算部１２は、熱膨張量ΔＬを測定する熱膨張測定部７として機能する。熱膨張量演算部１２により演算された熱膨張量ΔＬは、移動量算出部１３に入力される。
【0111】
移動量算出部１３は、熱膨張量演算部１２から入力された熱膨張量ΔＬに基づいて、レンズユニット４３の移動量Ｍを算出する。例えば、前述したフィルム変位Δｘの影響を考慮しない場合には、移動量算出部１３は、移動量Ｍを熱膨張量ΔＬと同一の値に設定する（Ｍ＝ΔＬ）。移動量算出部１３により算出された移動量Ｍは、ドライバ１４に入力される。
【0112】
ドライバ１４は、移動量算出部１３から入力された移動量Ｍ（目標位置）と、エンコーダ８２から入力された実際の駆動量（現在位置）とに基づいて、アクチュエータ８１を必要量だけ駆動させて、レンズユニット４３を移動させる。かかるドライバ１４によりアクチュエータ８１の駆動を制御することにより、アクチュエータ８１は、レンズユニット４３を光軸方向に移動量Ｍだけ移動させる。
【0113】
このようにして制御部１０が移動部８のアクチュエータ８１を制御することにより、図７Ｄに示すように、レンズユニット４３は、熱膨張量ΔＬと同一の方向（光軸方向の正方向または負方向）に、熱膨張量ΔＬと同一の移動量Ｍだけ移動する。
【0114】
ここで、上述した図７Ｃに示すように、レンズユニット４３等の熱収縮により、レンズ先端位置が後退した状態を考える。この図７Ｃの状態では、図７Ｂの最大膨張状態のようにレンズ先端位置が基準位置にある状態と比べて、レンズ先端位置がフィルム２の表面２ａから離隔して、両者の間の撮像距離が焦点距離よりも大きくなっている。このため、図７Ｃの状態では、フィルム表面位置が、レンズユニット４３の焦点位置からずれて、レンズユニット４３の被写界深度の範囲から外れてしまっている。したがって、図７Ｃの状態のままでは、撮像部４によりフィルム２の表面２ａ（検査面）を適切に撮像することが困難であり、検査精度が低下してしまう。
【0115】
そこで、本実施形態では、図７Ｃに示すような熱膨張量ΔＬが生じた場合、上述したように制御部１０が当該熱膨張量ΔＬに応じてレンズ先端位置を補正するＡＦ動作を実行し、図７Ｄに示すように、熱膨張量ΔＬに応じた移動量Ｍだけ、レンズユニット４３を光軸方向（Ｘ方向の正方向）に前進させる。このようにして、熱膨張量ΔＬに応じてレンズユニット４３を移動させることで、フィルム表面位置とレンズ先端位置との間の撮像距離がレンズユニット４３の焦点距離に一致し、レンズユニット４３の焦点がフィルム表面位置に合うようになる。よって、図７Ｄの状態では、撮像部４によりフィルム２の表面２ａ（検査面）を適切に撮像でき、フィルム２の表面２ａを高精度に検査することができる。
【0116】
なお、上記のＡＦ動作例では、図７Ｃに示すように、光軸４４上の検査位置において、レンズユニット４３等の熱収縮によりレンズ先端位置が基準位置（図７Ｂ）からＸ方向の負方向に後退した場合（熱収縮を表す負方向の熱膨張量ΔＬが生じた場合）に、図７Ｄに示すように、熱収縮したレンズユニット４３をＸ方向の正方向に前進させる例について説明した。これとは逆に、図７Ｃに示す状態からレンズユニット４３等が熱膨張して、レンズ先端位置がフィルム２側（Ｘ方向の正方向）に変位した場合（つまり、熱膨張を表す正方向の熱膨張量ΔＬが発生した場合）には、レンズユニット４３をＸ方向の負方向に移動量Ｍ（＝熱膨張量ΔＬ）だけ後退させればよい。これにより、熱膨張したレンズユニット４３の焦点をフィルム表面位置に合わせて、撮像部４によりフィルム２の表面２ａ（検査面）を適切に撮像できるようになる。
【0117】
以上のようにして、本実施形態に係るフィルム検査装置１では、熱膨張量ΔＬに応じてレンズ先端位置を補正して、撮像距離を焦点距離に合わせるＡＦ動作を繰り返す。これにより、レンズユニット４３または鏡筒４２等の光学系が照明部５等の熱影響により、多様に熱膨張または熱収縮した場合であっても、現在の熱膨張量ΔＬに応じた移動量Ｍだけレンズユニット４３をリアルタイムで移動させて、レンズ先端位置が自動的に補正される。これにより、熱膨張または熱収縮により変動するレンズ先端位置と、フィルム表面位置との間の撮像距離を一定に保つことができる。
【0118】
したがって、フィルム２の搬送中は常に、フィルム表面位置を、高分解能のレンズユニット４３の狭い被写界深度ＤＯＦの範囲内に、自動的かつ安定的に収めることができる。よって、フィルム２の表面２ａに対してレンズユニット４３の焦点を常に合わせながら、当該表面２ａを適切に撮像できるので、フィルム２の表面２ａ（検査面）の数μｍレベルの微小な欠陥を、安定的かつ高精度で検査することが可能になる。
【0119】
なお、上記の例では、制御部１０の移動量算出部１３は、熱膨張量ΔＬだけを考慮して、移動量Ｍを決定したが、かかる例に限定されない。移動量算出部１３は、前述したフィルム変位Δｘおよび熱膨張量ΔＬの双方を考慮して、移動量Ｍを決定することが好ましい。この場合、移動量算出部１３は、フィルム変位演算部１１から入力されたフィルム変位Δｘと、熱膨張量演算部１２から入力された熱膨張量ΔＬとに基づいて、レンズユニット４３の移動量Ｍを算出する。例えば、移動量算出部１３は、移動量Ｍを、フィルム変位Δｘと熱膨張量ΔＬとの合計値に設定してもよい（Ｍ＝Δｘ＋ΔＬ）。
【0120】
これにより、フィルム変位Δｘおよび熱膨張量ΔＬの双方に応じて、レンズユニット４３を移動させ、上述したフィルム変位追従ＡＦ動作と熱膨張補正ＡＦ動作を同時並行で実施することができる。したがって、フィルム２の搬送中に、振動によるフィルム２の変位と、レンズユニット４３等の熱膨張の双方が同時または個別に発生する場合であっても、レンズセンタに位置をリアルタイムで自動的に調整して、フィルム２の表面２ａに対してレンズユニット４３の焦点を常に合わせることができる。よって、振動によるフィルム２の変位や、レンズユニット４３等の熱膨張に関わらず、フィルム２の表面２ａ（検査面）の数μｍレベルの微小な欠陥を、より一層安定的かつ高精度で検査することが可能になる。
【0121】
［６．照明部の構成と配置］
次に、図８～図１０を参照して、本実施形態に係るフィルム検査装置１における照明部５の構成と配置の例について説明する。照明部５は、検査対象であるフィルム２の表面２ａのうちの検査領域（例えば、レンズユニット４３の光軸４４を中心とした撮像領域）に照明光を照射して、当該検査領域を照らすために用いられる。照明光は、例えば可視光の波長帯域を有する光であるが、他の波長帯域を有する光であってもよい。
次に、図８～図１０を参照して、本実施形態に係るフィルム検査装置１における照明部５の構成と配置の例について説明する。照明部５は、検査対象であるフィルム２の表面２ａのうちの検査領域（例えば、レンズユニット４３の光軸４４を中心とした撮像領域）に照明光を照射して、当該検査領域を照らすために用いられる。照明光は、例えば可視光の波長帯域を有する光であるが、他の波長帯域を有する光であってもよい。
【0122】
【0123】
光源５１は、フィルム２の表面２ａ側に配置され、レンズユニット４３の光軸方向とは異なる方向に照明光を出射する。図８の第１の例では、光源５１は、光軸方向（Ｘ方向）に関しては、フィルム２の表面２ａとレンズユニット４３の先端部４３ａとの間に配置され、上下方向（Ｚ方向）に関しては、レンズユニット４３よりも上方側に配置される。光源５１は、レンズユニット４３の光軸方向（Ｘ方向）と交差する方向、例えば、下方向（Ｚ方向）に向けて照射光を出射する。したがって、図８の例では、光源５１による照明光の出射方向は、レンズユニット４３の光軸４４に対して垂直な方向である。
【0124】
プリズム５２は、例えば、図８に示すように、２つの直角プリズムにより構成されるキューブ型のプリズムであってもよい。この場合、一方の直角プリズムの傾斜面５２ａに、ビームスプリッターとして機能するための光学薄膜を蒸着し、２つの直角プリズムの傾斜面５２ａ同士を接合して、キューブ型のプリズム５２を構成してもよい。あるいは、プリズム５２は、例えば、プレート型のプリズム（図示せず。）で構成されてもよい。この場合、薄い平板ガラス上にビームスプリッターとして機能するための光学薄膜を蒸着したものを、プレート型のプリズムとして使用できる。プリズム５２が上記のうちいずれの構成であっても、プリズム５２は、入射光を２つの光に分割したり、２つの入射光を重ね合わせたりすることができる。
【0125】
プリズム５２は、光軸方向（Ｘ方向）においてフィルム２とレンズユニット４３との間に配置される。図８の第１の例では、プリズム５２は、レンズユニット４３の光軸４４上に配置され、かつ、光源５１の真下に配置される。このため、プリズム５２には、光源５１からの照射光が下方向（Ｚ方向の負方向）に入射されるとともに、検査対象であるフィルム２の表面２ａの光学像が光軸４４に沿って光軸方向（Ｘ方向の負方向）に入射される。
【0126】
プリズム５２は、光源５１から下方向（Ｚ方向に負方向）に出射された照明光を光軸方向（Ｘ方向の正方向）に屈折させて、当該照明光を光軸４４と同軸上でフィルム２の表面２ａに入射させる。このように、プリズム５２は、照明光を９０°反射させて、フィルム２の表面２ａに向けて屈曲させるための傾斜面５２ａを有している。この場合、傾斜面５２ａの傾斜角は４５°である。また、フィルム２の表面２ａからプリズム５２に入射される光軸方向の光学像は、プリズム５２の傾斜面５２ａを透過して、レンズユニット４３および鏡筒４２を介してカメラ４１に入射される。
【0127】
このように、図８の第１の例によれば、照明部５として光源５１とプリズム５２を設けることにより、照明光を光軸４４と同軸上でフィルム２の表面２ａに照射することができる。かかる照明部５の構成と配置により、フィルム２の表面２ａの検査領域（光軸４４を含む領域）を好適に照明することができる。さらに、フィルム２の表面２ａ側に照明部５を配置するために、フィルム２の裏面２ｂ側における他の部品のレイアウトの制約が少ないという長所がある。これにより、フィルム２の裏面２ｂ側において、例えば、上記変位測定部６としての非接触式変位計６１を、レイアウトの制約なく、自由に配置することができる（図１参照。）。
【0128】
一方、図８に示す第１の例では、光源５１およびプリズム５２がレンズユニット４３に対して比較的近接して配置されているので、レンズユニット４３が光源５１およびプリズム５２の熱影響を受けやすいという短所がある。このため、図８に示すように、当該熱影響によりレンズユニット４３が熱膨張して、レンズ先端位置が光軸方向に変位しやすい。特に、プリズム５２とレンズユニット４３とを一体化したプリズム一体型レンズを使用した場合は、照明光により加熱されたプリズム５２からレンズユニット４３への熱影響が顕著になるので、当該熱影響の対策を行うことが好ましい。
【0129】
したがって、図８に示す第１の例では、上述した熱膨張補正ＡＦ動作（図７参照。）を実施することにより、レンズユニット４３の熱膨張量ΔＬに応じてレンズユニット４３を光軸方向に動的に移動させて、レンズ先端位置とレンズ表面位置を一定に保つことが好ましい。
【0130】
次に、図９は、本実施形態の第２の例に係る照明部５の配置を示す模式図である。図９に示す第２の例では、フィルム検査装置１の照明部５は、光源５１を備えており、上記第１の例のようなプリズム５２を備えていない。
【0131】
図９に示すように、光源５１は、フィルム２の表面２ａ側に配置され、レンズユニット４３の光軸方向に対して所定角度だけ傾斜した方向に沿って、当該フィルム２の表面２ａに向けて照明光を出射する。図９の第２の例では、光源５１は、光軸方向（Ｘ方向）に関しては、フィルム２の表面２ａよりもレンズユニット４３側に配置され、上下方向（Ｚ方向）に関しては、レンズユニット４３よりも上方側に配置される。そして、光源５１は、フィルム２の表面２ａに向けて斜め下方に照射光を照射する。この照射光は、レンズユニット４３に照射されることなく、フィルム２の表面２ａの検査領域に直接的に照射される。
【0132】
このように、図９の第２の例によれば、上記第１の例のようにレンズユニット４３の近傍にプリズム５２が設けられておらず、光源５１もレンズユニット４３から比較的離隔している。そして、光源５１は、フィルム２の表面２ａの検査領域に向けて照射光を傾斜方向に照射することにより、レンズユニット４３に対して直接的に照明光を照射しない。したがって、第２の例によれば、レンズユニット４３に対する照明光の熱影響が少ないので、照明部５の熱影響に起因したレンズユニット４３の熱膨張を抑制することができるという長所がある。
【0133】
一方、図９の第２の例では、照明部５の光源５１およびレンズユニット４３の双方が、フィルム２の表面２ａ側に配置されているので、フィルム２の表面２ａ側における光源５１およびレンズユニット４３などの部品のレイアウトや寸法の制約があるという短所がある。
【0134】
また、図９の第２の例では、カメラ４１の熱影響により鏡筒４２が熱膨張する場合がある。このため、当該熱膨張した鏡筒４２に接続されたレンズユニット４３も光軸方向に移動し、レンズ先端位置が光軸方向に変位する場合がある。したがって、上述した熱膨張補正ＡＦ動作（図７参照。）により、鏡筒４２の熱膨張量ΔＬに応じてレンズユニット４３を光軸方向に動的に移動させて、レンズ先端位置とレンズ表面位置を一定に保つことが好ましい。
【0135】
次に、図１０は、本実施形態の第３の例に係る照明部５の配置を示す模式図である。図１０に示す第３の例では、フィルム検査装置１の照明部５は、光源５１を備えており、上記第１の例のようなプリズム５２を備えていない。
【0136】
図１０に示すように、光源５１は、フィルム２の裏面２ｂ側に配置され、レンズユニット４３の光軸４４と同軸上で当該フィルム２の裏面２ｂに向けて、光軸方向（Ｘ方向の負方向）に照明光を出射する。このように、光源５１とレンズユニット４３は、フィルム２を間に挟んで対向配置されており、レンズユニット４３の光軸４４に沿って同軸上に配置されている。フィルム２が透明フィルム２Ａである場合には、当該透明フィルム２Ａの裏面２ｂ側に照明光を照射しても、当該透明フィルム２Ａの表面２ａ（検査面）の検査領域を照らすことができる。
【0137】
図１０に示す第３の例のように、フィルム２の裏面２ｂ側において、光源５１を光軸４４上に配置することにより、フィルム２の表面２ａ（検査面）側における他の部品のレイアウトの制約が少なく、レンズユニット４３や変位計を自由に配置できるという長所がある。また、光軸４４上に配置された光源５１からの照明光を用いて、透明フィルム２Ａの表面２ａ（検査面）の検査領域を適切に照らすことができるので、撮像画像の品質を向上できるという長所もある。
【0138】
一方、図１０の第３の例では、レンズユニット４３の光軸４４と同軸上に配置された光源５１からの照明光が、透明フィルム２Ａを透過して、レンズユニット４３の先端部４３ａに直接的に入射される。このため、レンズユニット４３が照明光の熱影響を受けるので、図１０に示すように、当該照明光の熱影響によりレンズユニット４３が熱膨張しやすいという短所がある。したがって、当該熱膨張したレンズユニット４３のレンズ先端位置が光軸方向に変位しやすい。さらに、カメラ４１の熱影響により鏡筒４２が熱膨張する場合もある。このため、当該熱膨張した鏡筒４２に接続されたレンズユニット４３も光軸方向に移動し、レンズ先端位置が光軸方向に変動する場合がある。したがって、図１０の第３の例では、上述した熱膨張補正ＡＦ動作（図７参照。）により、レンズユニット４３および鏡筒４２の双方の熱膨張量ΔＬに応じてレンズユニット４３を光軸方向に動的に移動させて、レンズ先端位置とレンズ表面位置を一定に保つことが、より好ましい。
【0139】
なお、図１０の第３の例の照明部５の配置の場合、変位測定部６の非接触式変位計６１をフィルム２の表面２ａ側または裏面２ｂ側のいずれに配置してもよい。例えば、フィルム２の裏面２ｂ側において光源５１と非接触式変位計６１が干渉しないように、非接触式変位計６１をフィルム２の表面２ａ側に配置してもよい。あるいは、フィルム２の表面２ａ側においてレンズユニット４３と非接触式変位計６１が干渉しないように、非接触式変位計６１をフィルム２の裏面２ｂ側に配置してもよい。
【0140】
以上、図８～図１０を参照して、本実施形態の第１～第３の例に係る照明部５の構成と配置について説明した。これら第１～第３の例はそれぞれ、上述した長所と短所を有するので、当該長所と短所や、検査対象のフィルム２と欠陥の種類に応じて、第１～第３の例の照明方法を適宜使い分けることが好ましい。この際、検出を所望する欠陥をコントラストよく検査できる照明方法を採用することがより望ましい。
【0141】
［７．レンズユニットと鏡筒の構成］
次に、図１１を参照して、本実施形態の変更例に係るフィルム検査装置１におけるレンズユニット４３と鏡筒４２の接続状態について説明する。図１１は、本実施形態の変更例に係るフィルム検査装置１を示す模式図である。
次に、図１１を参照して、本実施形態の変更例に係るフィルム検査装置１におけるレンズユニット４３と鏡筒４２の接続状態について説明する。図１１は、本実施形態の変更例に係るフィルム検査装置１を示す模式図である。
【0142】
図１１に示すように、本実施形態の変更例に係るフィルム検査装置１において、撮像部４は、カメラ４１と、鏡筒４２と、レンズユニット４３とを備えている。カメラ４１、鏡筒４２、レンズユニット４３、照明部５の光源５１は、光軸４４に沿って同軸上にこの順で配置されている。カメラ４１と鏡筒４２は接続されているため、当該カメラ４１と鏡筒４２との間で、カメラ４１の熱が鏡筒４２に伝達しやすい。また、光源５１とレンズユニット４３は、光軸４４に沿って同軸上に配置されているため、光源５１からの照射光の熱によって、レンズユニット４３が加熱されやすい。
【0143】
ここで、仮にレンズユニット４３と鏡筒４２が接続されている場合、レンズユニット４３と鏡筒４２との間で熱が伝わりやすくなるため、両者の熱膨張量ΔＬの合計量が大きくなってしまう。例えば、カメラ４１の発熱は、鏡筒４２に伝わって鏡筒４２を熱膨張させるが、レンズユニット４３と鏡筒４２が接続されていると、カメラ４１の発熱が、鏡筒４２を介してレンズユニット４３にまで伝わって、レンズユニット４３も熱膨張させることになる。また、照明光の熱は、レンズユニット４３を熱膨張させるが、レンズユニット４３と鏡筒４２が接続されていると、照明光の熱が、レンズユニット４３を介して鏡筒４２にまで伝わって、鏡筒４２も熱膨張させることになる。
【0144】
そこで、本実施形態の変更例に係るフィルム検査装置１では、図１１に示すように、レンズユニット４３と鏡筒４２は、相互に非接触となるように配置されている。即ち、レンズユニット４３と鏡筒４２とは接続されておらず、光軸方向に相互に離隔して配置されている。このため、レンズユニット４３と鏡筒４２との間には、光軸方向に所定の幅を有する隙間４５が形成されている。
【0145】
このように、レンズユニット４３と鏡筒４２との間に隙間４５を形成することにより、カメラ４１の発熱が鏡筒４２を介してレンズユニット４３に伝達しにくくなるので、カメラ４１の発熱によるレンズユニット４３の熱膨張を抑制できる。また、光源５１の照射光の熱がレンズユニット４３を介して鏡筒４２に伝達しにくくなるので、照明光の熱による鏡筒４２の熱膨張を抑制できる。加えて、上記隙間４５が鏡筒４２の熱膨張代となるので、鏡筒４２の熱膨張によりレンズユニット４３が光軸方向に移動することを抑制することも可能である。
【0146】
以上のように、レンズユニット４３と鏡筒４２を接続しない非接触構造を用いることにより、レンズユニット４３または鏡筒４２の熱膨張を抑制して、両者の合計の熱膨張量ΔＬを低減できる。この非接触構造による熱膨張量ΔＬの低減効果は、特に、図８および図９に示した照明方法を用いる場合に有効である。
【0147】
ただし、図１１に示すようにレンズユニット４３と鏡筒４２の非接触構造により、両者の間の熱伝達を抑制したとしても、図１０に示した照射方法の照明光によるレンズユニット４３の熱膨張量ΔＬの発生を抑制することが困難な場合がある。したがって、上述した熱膨張補正ＡＦ動作（図７参照。）により、レンズユニット４３の熱膨張量ΔＬに応じてレンズユニット４３を光軸方向に動的に移動させて、レンズ先端位置とレンズ表面位置を一定に保つことが、より好ましい。
【0148】
また、上述したフィルム変位追従ＡＦ動作（図４参照。）または熱膨張補正ＡＦ動作（図７参照。）のためにレンズユニット４３を移動させる場合、レンズユニット４３だけでなく、鏡筒４２およびカメラ４１も含めて撮像部４の全体を移動せる方法も考えられる。しかし、カメラ４１を含めた撮像部４全体の重量は重いため、熱膨張量ΔＬの変動に対する撮像部４全体の移動動作の応答性が低下することがある。そこで、本実施形態の変更例では、レンズユニット４３と鏡筒４２とを分離した別構造として、鏡筒４２およびカメラ４１を移動させずに、レンズユニット４３だけを単独で移動させる移動機構（図１に示す移動部８）を採用している。これにより、熱膨張量ΔＬの変動に応じて、レンズユニット４３単体を迅速かつ的確に移動させることができるので、フィルム変位追従ＡＦ動作および熱膨張補正ＡＦ動作の応答性を向上させることができる。
【0149】
ところで、図１１に示すように、本実施形態の変更例に係るフィルム検査装置１の撮像部４は、レンズユニット４３と鏡筒４２との間の隙間４５を覆う遮光部材４６をさらに備える。遮光部材４６は、例えば、鏡筒４２の外径よりも大きな内径を有する筒状の部材で構成される。筒状の遮光部材４６の光軸方向の長さは、特に限定されないが、少なくとも隙間４５の光軸方向の開口幅よりも大きいことが好ましい。
【0150】
遮光部材４６は、レンズユニット４３または鏡筒４２のいずれか一方もしくは双方に対して、非接触に配置されることが好ましい。図１１に示す例では、遮光部材４６は、レンズユニット４３の後端部に取り付けられて、レンズユニット４３により支持されており、遮光部材４６は鏡筒４２に対して非接触となるように構成されている。しかし、かかる例に限定されず、例えば、遮光部材４６は、鏡筒４２の前端部に取り付けられて、鏡筒４２により支持されてもよく、遮光部材４６はレンズユニット４３に対して非接触となるように構成されてもよい。このように、遮光部材４６を介してレンズユニット４３と鏡筒４２が連結されないように構成することで、レンズユニット４３と鏡筒４２との間で遮光部材４６を通じて伝熱することを抑制できる。
【0151】
以上のように、本実施形態での変更例は、レンズユニット４３と鏡筒４２との間の隙間４５を非接触で覆う遮光部材４６を設ける。これにより、レンズユニット４３と鏡筒４２との非接触状態を維持しつつ、遮光部材４６により外来光を遮断できる。したがって、レンズユニット４３と鏡筒４２との間の隙間４５から鏡筒４２内に外来光が進入することを抑制できるので、外来光の影響を低減して、カメラ４１により撮像されるフィルム２の表面２ａの画像の品質を向上できる。
【0152】
［８．まとめ］
以上、本実施形態に係るフィルム検査装置１について詳細に説明した。上述したように、フィルム２のインライン検査において、フィルム２の表面２ａ（検査面）上の数μｍレベルの微小な欠陥を検出するために、撮像部４として高分解能の光学系（レンズユニット４３など）を用いた場合、当該光学系の被写界深度が浅くならざるを得ない。すると、フィルム２の搬送中の振動や、フィルム２の厚みむら等によって発生するフィルム２の表面２ａの変位（フィルム変位Δｘ）の影響で、フィルム２の表面２ａの位置が、上記光学系の浅い被写界深度から外れやすくなる。このため、搬送中に多様に変位するフィルム２の表面２ａに対して、高分解能の光学系の焦点を常に合わせることが困難になり、フィルム２の表面２ａ上の数μｍレベルの微小な欠陥を高精度で検査することが困難であるという課題があった。
以上、本実施形態に係るフィルム検査装置１について詳細に説明した。上述したように、フィルム２のインライン検査において、フィルム２の表面２ａ（検査面）上の数μｍレベルの微小な欠陥を検出するために、撮像部４として高分解能の光学系（レンズユニット４３など）を用いた場合、当該光学系の被写界深度が浅くならざるを得ない。すると、フィルム２の搬送中の振動や、フィルム２の厚みむら等によって発生するフィルム２の表面２ａの変位（フィルム変位Δｘ）の影響で、フィルム２の表面２ａの位置が、上記光学系の浅い被写界深度から外れやすくなる。このため、搬送中に多様に変位するフィルム２の表面２ａに対して、高分解能の光学系の焦点を常に合わせることが困難になり、フィルム２の表面２ａ上の数μｍレベルの微小な欠陥を高精度で検査することが困難であるという課題があった。
【0153】
かかる課題を解決するため、本実施形態に係るフィルム検査装置１は、高分解能を有するレンズユニット４３を光軸方向に移動可能な可動式構造とし、上記フィルム変位追従ＡＦ動作（図４参照。）を実行可能に構成されている。即ち、フィルム検査装置１は、搬送部３による搬送中のフィルム２の表面２ａの変位（フィルム変位Δｘ）を測定する変位測定部６を備える。そして、フィルム検査装置１の制御部１０は、搬送中のフィルム２の表面２ａとレンズユニット４３の先端部４３ａとの間の撮像距離が、一定の距離（例えば、レンズユニット４３の焦点距離）に保持されるように、測定されたフィルム変位Δｘに応じて、移動部８によりレンズユニット４３を光軸方向に移動させる。このように、本実施形態に係るフィルム変位追従ＡＦ動作では、搬送中のフィルム２のフィルム変位Δｘに追従して、レンズユニット４３の光軸方向の位置を自動的に調整する。
【0154】
これにより、搬送中のフィルム２の表面２ａの位置を、非常に高分解能のレンズユニット４３の狭い被写界深度の範囲内に常に収めることができる。したがって、当該レンズユニット４３の焦点を、搬送中のフィルム２の表面２ａに対して常に合わせて、フィルム２の表面２ａの数μｍレベルの微小な欠陥を高精度で検出することができる。このようなフィルム変位追従ＡＦ機構により、非常に高分解能のレンズユニット４３を用いて、搬送中に多様に変位するフィルム２の微小な欠陥を高精度でインライン検査することが可能になる。
【0155】
ところで、インライン検査中に、周辺環境の変化や各種装置の発熱などにより、レンズユニット４３や鏡筒４２などの光学系が熱膨張または熱収縮する場合がある。すると、高分解能の光学系の熱膨張または熱収縮の影響で、フィルム２の表面２ａの位置が、当該光学系の浅い被写界深度から外れやすくなる。このため、検査中に多様に熱膨張または熱収縮する光学系の焦点を、フィルム２の表面２ａに対して常に合わせることが困難になり、フィルム２の表面２ａ上の数μｍレベルの微小な欠陥を高精度で検査することが困難であるという課題もあった。
【0156】
かかる課題を解決するため、本実施形態に係るフィルム検査装置１は、上記熱膨張補正ＡＦ動作（図７参照。）を実行可能に構成されている。即ち、フィルム検査装置１は、搬送部３によるフィルム２の搬送中に、レンズユニット４３または鏡筒４２等の熱膨張量ΔＬを測定する熱膨張測定部７を備える。そして、フィルム検査装置１の制御部１０は、搬送中のフィルム２の表面２ａとレンズユニット４３の先端部４３ａとの間の撮像距離が、一定の距離（例えば、レンズユニット４３の焦点距離）に保持されるように、測定された熱膨張量ΔＬに応じて、移動部８によりレンズユニット４３を光軸方向に移動させる。このように、本実施形態に係る熱膨張補正ＡＦ動作では、レンズユニット４３等の熱膨張量ΔＬに応じて、レンズユニット４３の光軸方向の位置を自動的に補正する。
【0157】
これにより、熱膨張または熱収縮によりレンズユニット４３の先端部４３ａの位置が多様に変動したとしても、搬送中のフィルム２の表面２ａの位置を、非常に高分解能のレンズユニット４３の狭い被写界深度の範囲内に常に収めることができる。したがって、当該レンズユニット４３の焦点を、搬送中のフィルム２の表面２ａに対して常に合わせて、フィルム２の表面２ａの数μｍレベルの微小な欠陥を高精度で検出することができる。このような熱膨張補正ＡＦ機構により、レンズユニット４３等の熱膨張または熱収縮の影響を低減できるため、非常に高分解能のレンズユニット４３を用いてフィルム２の微小な欠陥を高精度でインライン検査することが可能になる。
【0158】
さらに、本実施形態によれば、上記のフィルム変位追従ＡＦ動作（図４参照。）と熱膨張補正ＡＦ動作（図７参照。）とを併用して、フィルム変位Δｘおよび熱膨張量ΔＬの双方に応じてレンズユニット４３の位置を自動的に調整する複合ＡＦ動作を行ってもよい。これにより、フィルム変位Δｘおよび熱影響などの外乱による検査精度への影響を低減できるので、高分解能の光学系を用いて、より安定的かつ高精度でインライン検査を実行可能になる。
【0159】
さらに、微細な凹凸構造が形成されたフィルム２などの微細加工製品を検査対象とした光学系を用いた場合、従来のフィルム検査装置では、インライン検査開始前に、光学系の熱影響が安定するまでに、例えば８０分以上といった長時間の暖機運転が必要であった。これに対し、本実施形態に係るフィルム検査装置１では、上記熱膨張補正ＡＦ動作（図７参照。）により当該熱影響に対処できるので、暖機運転を行うことなく、インライン検査を迅速に開始できるとともに、その後も、長時間にわたり安定的にインライン検査を継続することができる。
【0160】
加えて、本実施形態によれば、インライン検査中にフィルム検査装置１が異常停止した場合でも、フィルム検査装置１の再稼働時に、上記熱影響の確認をしなくて済むので、短時間で再稼働することができ、復旧が容易である。また、フィルム検査装置１の停止中に、レンズユニット４３等の光学系の温度が低下したとしても、上記熱膨張補正ＡＦ動作により当該温度低下の影響を補正できるので、フィルム検査装置１を迅速に再稼働することができる。
【0161】
また、本実施形態によれば、フィルム変位Δｘや熱膨張量ΔＬに応じて、レンズユニット４３自体を光軸方向に移動させることによって、上記フィルム変位追従ＡＦ動作や熱膨張補正ＡＦ動作を実現できる。このため、フィルム変位追従ＡＦ動作または熱膨張補正ＡＦ動作を行うために、既存のレンズユニット４３の内部に設けられたＡＦ機構を改変したり、新たに専用のレンズユニット４３を開発したりする必要がなく、既存のレンズユニット４３をそのまま使用できる。したがって、フィルム変位追従ＡＦ動作または熱膨張補正ＡＦ動作を実現するフィルム検査装置１を容易かつ安価に実現することができる。
【実施例0162】
次に、本発明の実施例に係るフィルム検査装置について説明する。なお、以下の実施例は、あくまでも本発明に係るフィルム検査装置の効果と実施可能性を示すための一例にすぎず、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0163】
［１．フィルム変位追従ＡＦ動作に関する試験］
まず、上述したフィルム変位追従ＡＦ動作に関する試験について説明する。上記の図１に示した構成のフィルム検査装置１を用いて、フィルム２の表面２ａ（検査面）の欠陥を検出するインライン検査試験を行った。検査対象のフィルム２としては、フィルム基材の表面上に微細凹凸構造が形成された透明フィルムを使用した。撮像部４の光学系としては、数μｍレベルの欠陥を検出可能な高分解能を有するレンズユニット４３を使用した。
まず、上述したフィルム変位追従ＡＦ動作に関する試験について説明する。上記の図１に示した構成のフィルム検査装置１を用いて、フィルム２の表面２ａ（検査面）の欠陥を検出するインライン検査試験を行った。検査対象のフィルム２としては、フィルム基材の表面上に微細凹凸構造が形成された透明フィルムを使用した。撮像部４の光学系としては、数μｍレベルの欠陥を検出可能な高分解能を有するレンズユニット４３を使用した。
【0164】
本発明の実施例１では、インライン検査試験中に、上述したフィルム変位追従ＡＦ動作を行った。このフィルム変位追従ＡＦ動作では、目標搬送速度（４ｍ/ｍｉｎ）を含む所定範囲の搬送速度（１～１０ｍ／ｍｉｎ）でフィルム２を搬送しながら、当該フィルム２の表面２ａとレンズユニット４３の先端部４３ａとの間の距離が一定になるよう、光軸方向のフィルム変位Δｘに応じてレンズユニット４３の光軸方向の位置を自動的に調整した。この際、非接触式変位計６１により、フィルム２の表面２ａの基準位置（図４参照。）に対する、走行するフィルム２の表面２ａの現在位置のずれ量（即ち、フィルム変位Δｘ）を測定し、当該フィルム変位Δｘに応じてレンズユニット４３を光軸方向にリアルタイムで移動させた。
【0165】
一方、比較例１では、フィルム変位追従ＡＦ動作を行わずに、インライン検査試験を行った。フィルム変位追従ＡＦ動作の有無以外の条件については、実施例１と比較例１の間で同一の条件とした。
【0166】
（１）フィルム変位追従ＡＦ性能の評価
上記インライン検査試験中に、フィルム２の表面２ａ（検査面）に対するレンズユニット４３の焦点のずれ量を測定し、実施例１に係るフィルム変位追従ＡＦ性能を評価した。
上記インライン検査試験中に、フィルム２の表面２ａ（検査面）に対するレンズユニット４３の焦点のずれ量を測定し、実施例１に係るフィルム変位追従ＡＦ性能を評価した。
【0167】
この結果、１～１０ｍ／ｍｉｎの搬送速度の範囲内では、レンズユニット４３の焦点のずれ量は、３μｍ以内であり、高分解能のレンズユニット４３の狭い被写界深度の範囲内であった。したがって、搬送中に振動するフィルム２の表面２ａ（検査面）に対して、高分解能のレンズユニット４３の焦点を常に合わせながら、当該表面２ａ（検査面）を好適に撮像できた。よって、上記図１に示した構成のフィルム検査装置１は、十分なフィルム変位追従ＡＦ性能を有することが確認された。
【0168】
（２）フィルム変位追従ＡＦ動作の効果の評価
実際のインライン検査試験において、搬送されるフィルム２の検査中に、８０μｍ程度のフィルム変位Δｘを周期的に発生させ、実施例１と比較例１の間で、フィルム変位追従ＡＦ動作の有無によって、欠陥の検出精度に与える影響を比較した。
実際のインライン検査試験において、搬送されるフィルム２の検査中に、８０μｍ程度のフィルム変位Δｘを周期的に発生させ、実施例１と比較例１の間で、フィルム変位追従ＡＦ動作の有無によって、欠陥の検出精度に与える影響を比較した。
【0169】
実施例１では、フィルム変位追従ＡＦ動作を実行した。この結果、実施例１では、周期的なフィルム変位Δｘに追従して、欠陥を安定的に検出することができ、周期的な欠陥の見逃しもなかった。
【0170】
これに対し、比較例１では、フィルム変位追従ＡＦ動作を実行しなかった。この結果、比較例１では、周期的なフィルム変位Δｘの大きさに依存して欠陥の検出精度が変動し、フィルム変位Δｘが大きい場合には欠陥を検出できず、周期的な欠陥のボケおよび見逃しが発生した。
【0171】
以上の結果によれば、実施例１に係るフィルム変位追従ＡＦ動作を実行して、フィルム変位Δｘに追従してレンズユニット４３を移動させることにより、搬送中のフィルム２の表面２ａ（検査面）上の数μｍレベルの欠陥を安定的かつ高精度で検出できることが確認された。
【0172】
［２．熱膨張補正ＡＦ動作に関する試験］
次に、上述した熱膨張補正ＡＦ動作に関する試験について説明する。上述した図１に示した構成のフィルム検査装置１を用いて、フィルム２の表面２ａ（検査面）の欠陥を検出するインライン検査試験を行った。検査対象のフィルム２としては、フィルム基材の表面上に微細凹凸構造が形成された透明フィルムを使用した。撮像部４の光学系としては、数μｍレベルの欠陥を検出可能な高分解能を有するレンズユニット４３を使用した。また、撮像部４の光学系において、図１１に示したように、レンズユニット４３と鏡筒４２とを接続せずに、両者を非接触状態で配置した。さらに、レンズユニット４３と鏡筒４２との間の隙間４５を覆う遮光部材４６を設けた。
次に、上述した熱膨張補正ＡＦ動作に関する試験について説明する。上述した図１に示した構成のフィルム検査装置１を用いて、フィルム２の表面２ａ（検査面）の欠陥を検出するインライン検査試験を行った。検査対象のフィルム２としては、フィルム基材の表面上に微細凹凸構造が形成された透明フィルムを使用した。撮像部４の光学系としては、数μｍレベルの欠陥を検出可能な高分解能を有するレンズユニット４３を使用した。また、撮像部４の光学系において、図１１に示したように、レンズユニット４３と鏡筒４２とを接続せずに、両者を非接触状態で配置した。さらに、レンズユニット４３と鏡筒４２との間の隙間４５を覆う遮光部材４６を設けた。
【0173】
本発明の実施例２では、インライン検査試験中に、上述した熱膨張補正ＡＦ動作を行った。この熱膨張補正ＡＦ動作では、所定の搬送速度でフィルム２を搬送しながら、当該フィルム２の表面２ａとレンズユニット４３の先端部４３ａとの間の距離が一定になるよう、撮像部４の光学系の光軸方向の熱膨張量ΔＬに応じてレンズユニット４３の光軸方向の位置を自動的に補正した。この際、接触式変位計７１により、レンズユニット４３の先端部４３ａの基準位置（図７参照。）に対する、レンズユニット４３の先端部４３ａの現在位置のずれ量（即ち、熱膨張量ΔＬ）を測定し、当該熱膨張量ΔＬに応じてレンズユニット４３を光軸方向にリアルタイムで移動させた。
【0174】
さらに、実施例３では、実施例２と同様な熱膨張補正ＡＦ動作に加えて、上述した実施例１と同様なフィルム変位追従ＡＦ動作も行った。
【0175】
一方、比較例２では、熱膨張補正ＡＦ動作およびフィルム変位追従ＡＦ動作を行わずに、インライン検査試験を行った。熱膨張補正ＡＦ動作とフィルム変位追従ＡＦ動作の有無以外の条件については、実施例２、３と比較例２との間で同一の条件とした。
【0176】
（１）光学系の温度上昇の評価結果
図１２は、実施例２に係るフィルム検査装置１によりインライン検査試験を行ったときの撮像部４の各部の温度変化を示すグラフである。本試験では、最大膨張時のレンズ先端位置を熱膨張量ΔＬの基準位置に設定するために、図１２に示すように、試験開始から約１１５分までの期間は、レンズユニット４３を強制加熱して熱膨張させ、その後はレンズユニット４３を自然冷却させた。
図１２は、実施例２に係るフィルム検査装置１によりインライン検査試験を行ったときの撮像部４の各部の温度変化を示すグラフである。本試験では、最大膨張時のレンズ先端位置を熱膨張量ΔＬの基準位置に設定するために、図１２に示すように、試験開始から約１１５分までの期間は、レンズユニット４３を強制加熱して熱膨張させ、その後はレンズユニット４３を自然冷却させた。
【0177】
図１２に示すように、試験中にカメラ４１が発熱するため、カメラ４１の温度は、時間の経過につれて徐々に上昇し、最大で約３３℃まで上昇した。カメラ４１に接続された鏡筒４２は、カメラ４１の発熱の影響を受けるため、鏡筒４２の後部（カメラ４１側）の温度は、カメラ４１の温度上昇に伴い、約３０℃まで上昇した。
【0178】
一方、試験開始当初に、レンズユニット４３の温度は、約４８℃まで上昇したが、鏡筒４２の前部（レンズユニット４３側）は、約２４℃以下の比較的低温を維持していた。この理由は、実施例２では、レンズユニット４３と鏡筒４２とが非接触であるので、レンズユニット４３の熱が鏡筒４２に伝わりにくいからであると考えられる。したがって、加熱されたレンズユニット４３が熱膨張したとしても、その熱影響により鏡筒４２も熱膨張することを抑制できる。よって、レンズユニット４３と鏡筒４２とを非接触とすることにより、当該レンズユニット４３と鏡筒４２との間の熱影響を排除できることが確認された。
【0179】
（２）熱膨張補正ＡＦ動作の効果の評価
実際のインライン検査試験において、搬送されるフィルム２の検査中に、レンズユニット４３等の光学系を熱膨張させ、実施例２、３と比較例２の間で、熱膨張補正ＡＦ動作の有無によって、欠陥の検出精度に与える影響を比較した。なお、熱膨張量は、０μ～最大３０μｍ程度とし、最大膨張時のレンズ先端位置を熱膨張量ΔＬの基準位置とした（図７参照。）。
実際のインライン検査試験において、搬送されるフィルム２の検査中に、レンズユニット４３等の光学系を熱膨張させ、実施例２、３と比較例２の間で、熱膨張補正ＡＦ動作の有無によって、欠陥の検出精度に与える影響を比較した。なお、熱膨張量は、０μ～最大３０μｍ程度とし、最大膨張時のレンズ先端位置を熱膨張量ΔＬの基準位置とした（図７参照。）。
【0180】
実施例２では、熱膨張補正ＡＦ動作を実行した。この結果、実施例２では、レンズユニット４３等の熱膨張量ΔＬの大小に関わらず、フィルム２の表面２ａ（検査面）に対して、高分解能のレンズユニット４３の焦点を常に合わせて、検査することができた。このため、レンズユニット４３等が最大膨張状態（基準位置）から収縮状態（常温状態）までのいずれの状態であっても、熱影響を受けずに、数μｍレベルの欠陥を安定的に検出することができた。
【0181】
これに対し、比較例２では、レンズ先端位置が基準位置にあるとき（即ち、最大膨張状態のとき）のみ、欠陥を検出することができた。一方、レンズユニット４３等が収縮しているとき（例えば、常温状態～多少の膨張状態のとき）には、レンズ先端位置とフィルム表面位置との間の距離が適正でないため、ピントのずれが発生し、欠陥を検出することができなかった。
【0182】
以上の結果によれば、実施例２に係る熱膨張補正ＡＦ動作を実行して、熱膨張量ΔＬに応じてレンズ先端位置を補正することにより、搬送中のフィルム２の表面２ａ（検査面）上の数μｍレベルの欠陥を安定的かつ高精度で検出できることが確認された。
【0183】
（３）フィルム変位追従ＡＦ動作と熱膨張補正ＡＦ動作を併用する効果の評価
次に、上記のフィルム変位追従ＡＦ動作と熱膨張補正ＡＦ動作を併用したときの効果を確認するために、インライン検査試験を行った。本試験では、当該併用効果を明確にするために、走行するフィルム２のフィルム変位Δｘを、通常の１０～２０μｍ程度から８０μｍ程度に増加させた。即ち、図１３に示すように、８０μｍ程度の周期的なフィルム変位Δｘを意図的に発生させながら、フィルム２を走行させるインライン検査を実施した。
次に、上記のフィルム変位追従ＡＦ動作と熱膨張補正ＡＦ動作を併用したときの効果を確認するために、インライン検査試験を行った。本試験では、当該併用効果を明確にするために、走行するフィルム２のフィルム変位Δｘを、通常の１０～２０μｍ程度から８０μｍ程度に増加させた。即ち、図１３に示すように、８０μｍ程度の周期的なフィルム変位Δｘを意図的に発生させながら、フィルム２を走行させるインライン検査を実施した。
【0184】
本試験では、上記のとおり、実施例２では熱膨張補正ＡＦ動作のみを実行し、実施例３では、フィルム変位追従ＡＦ動作および熱膨張補正ＡＦ動作の双方を実行した。一方、比較例２では、フィルム変位追従ＡＦ動作および熱膨張補正ＡＦ動作の双方を実行しなかった。
【0185】
この結果、実施例３では、図１３に示すように、走行するフィルム２の表面２ａに対するレンズユニット４３の焦点のずれ量（フォーカスずれ量）は、±３μｍ程度以下であり、レンズユニット４３の被写界深度よりも大きいフォーカスずれが発生しなかった。このため、実施例３では、レンズユニット４３の温度変化（熱膨張量ΔＬ）およびフィルム変位Δｘの大小に関わらず、フィルム２の検査面を安定的かつ高精度で検査することができた。
【0186】
また、実施例２では、レンズユニット４３の焦点をフィルム２の検査面に合わせた最大膨張状態では、フィルム変位Δｘに追従して安定的に欠陥を検査することができた。しかし、レンズユニット４３等の温度変化により熱膨張量ΔＬが変動したときには、欠陥を適切に検出することは困難であった。
【0187】
また、比較例２では、レンズユニット４３の焦点をフィルム２の検査面に合わせた最大膨張状態においても、フィルム変位Δｘに追従できず、欠陥の検査が不安定であった。
【0188】
以上の結果から、フィルム変位追従ＡＦ動作と熱膨張補正ＡＦ動作を併用することによって、フィルム変位Δｘや熱膨張量ΔＬといった外乱の影響を受けずに、高分解能のレンズユニット４３を用いて数μｍレベルの微小な欠陥を安定的に検査できることが確認された。
【0189】
以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【0190】
例えば、上記実施形態では、フィルム変位Δｘまたは熱膨張量ΔＬの変動に対する応答性を向上させるため、フィルム検査装置１の移動部８により、撮像部４のうちレンズユニット４３だけを移動させて、上記ＡＦ動作を実行した。しかし、本発明は、かかる例に限定されず、例えば、レンズユニット４３および鏡筒４２の双方を移動させてもよいし、レンズユニット４３、鏡筒４２およびカメラ４１（即ち、撮像部４の全体）を移動させてもよい。また、レンズユニット４３を複数のユニットに分割して構成し、一部のユニットのみを移動させてもよい。
【0191】
また、上記実施形態では、照明部５の構成および配置として、図８～図１０に示す例を挙げて説明した。しかし、本発明は、かかる例に限定されず、照明部５の構成および配置は、多様に設計変更可能である。また、照明部５を必ずしも設けなくてもよい。
【0192】
また、変位測定部６および熱膨張測定部７の構成や配置も、上述した実施形態の例に限定されず、多様に設計変更可能である。
【0193】
なお、本実施形態に係るフィルム検査装置１の制御部１０による制御処理は、ソフトウェア、ハードウェア、または、ソフトウェアとハードウェアとの組合せのうちいずれを用いて実現されてもよい。ソフトウェアを構成するプログラムは、例えば、フィルム検査装置１の内部または外部に設けられる非一時的な記憶媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｍｅｄｉａ）に予め格納される。そして、プログラムは、例えば、非一時的な記憶媒体（例えば、ＲＯＭ）から一時的な記憶媒体（例えば、ＲＡＭ）に読み出され、ＣＰＵなどのプロセッサにより実行される。
【0194】
制御部１０の各機能を実現するためのプログラムを作成し、フィルム検査装置１のコンピュータにインストールすることが可能である。プロセッサが、メモリに記憶されているプログラムを実行することにより、上記各機能の処理が実行される。このとき、複数のプロセッサによりプログラムを分担して実行してもよいし、１つのプロセッサでプログラムを実行してもよい。また、通信ネットワークにより相互に接続された複数のコンピュータを用いるクラウドコンピューティングにより、制御部１０の各機能を実現してもよい。
【0195】
なお、プログラムは、外部装置から通信ネットワークを通じた配信により、フィルム検査装置１のコンピュータに提供されて、インストールされてもよい。あるいは、プログラムは、コンピュータにより読み取り可能な非一時的な記録媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）に格納され、当該記録媒体を介してフィルム検査装置１のコンピュータに提供されて、インストールされてもよい。
【符号の説明】
【0196】
１ フィルム検査装置
２ フィルム
２Ａ 透明フィルム
２Ｂ 非透明フィルム
２ａ フィルムの表面（検査面）
２ｂ フィルムの裏面（非検査面）
３ 搬送部
４ 撮像部
５ 照明部
６ 変位測定部
７ 熱膨張測定部
８ 移動部
１０ 制御部
３１ ガイドロール
４１ カメラ
４２ 鏡筒
４３ レンズユニット
４３ａ 先端部
４４ 光軸
４５ 隙間
４６ 遮光部材
５１ 光源
５２ プリズム
６１ 非接触式変位計
７１ 接触式変位計
２ フィルム
２Ａ 透明フィルム
２Ｂ 非透明フィルム
２ａ フィルムの表面（検査面）
２ｂ フィルムの裏面（非検査面）
３ 搬送部
４ 撮像部
５ 照明部
６ 変位測定部
７ 熱膨張測定部
８ 移動部
１０ 制御部
３１ ガイドロール
４１ カメラ
４２ 鏡筒
４３ レンズユニット
４３ａ 先端部
４４ 光軸
４５ 隙間
４６ 遮光部材
５１ 光源
５２ プリズム
６１ 非接触式変位計
７１ 接触式変位計
【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】