(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
板ガラスの欠陥検査においては、板ガラスの表裏両側の主面について検査を行うことが一般的である。このため、従来は、片側の主面を検査した後に板ガラスを裏返して、他側の主面の検査をする必要があった。あるいは、従来、両側主面を同時に検査可能にするためには、検査装置の構成を、光学系(光源および撮像手段)を2系統備える構成とする必要があった。
このため、従来は、板ガラスの欠陥検査を行う場合、板ガラスを裏返す手間が掛かって検査時間が長引いたり、光学系の追加によって検査設備のコストが高くなったりするという問題があった。
【0005】
本発明は、斯かる現状の課題に鑑みてなされたものであり、板ガラスの欠陥検査において、簡易な検査設備を用いながら、検査時間の短縮を図ることができる板ガラスの検査方法および板ガラス検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【0007】
即ち、本発明に係る板ガラスの検査方法は、被膜が形成された板ガラスに、該板ガラスの表側または裏側の何れか一側から光照射手段によって光を照射しつつ、被写界深度が前記板ガラスの厚み以上であるレンズを備えた撮像手段によって、前記レンズの被写界深度の内側に前記板ガラスの厚みを収めた状態で、前記板ガラスの前記一側から前記光の反射光を撮像し、前記板ガラスの検査画像を取得することを特徴とする。
このような構成によれば、板ガラスの欠陥検査において、簡易な検査設備を用いつつ、検査時間の短縮を図ることができる。
【0008】
また、本発明に係る板ガラスの検査方法は、前記光照射手段によって、前記レンズの光軸方向に向けた同軸光を照射することを特徴とする。
このような構成によれば、主面に被膜が形成された板ガラスにおいて、被膜に存在するピンホールを精度よく検出することができる。
【0009】
また、本発明に係る板ガラスの検査方法は、前記光照射手段によって、前記板ガラスに拡散光をさらに照射することを特徴とする。
このような構成によれば、主面に被膜が形成された板ガラスにおいて、被膜に存在する傷や異物を精度よく検出することができる。
【0010】
また、本発明に係る板ガラスの検査方法は、前記光照射手段によって、前記板ガラスの表面と裏面に拡散光を照射することを特徴とする。
このような構成によれば、主面に被膜が形成された板ガラスにおいて、被膜に存在する傷や異物をより精度よく検出することができる。
【0011】
また、本発明に係る板ガラスの検査方法は、前記被膜が、反射防止膜であることを特徴とする。
このような構成によれば、主面に反射防止膜が形成された板ガラスの欠陥検査において、簡易な検査設備を用いつつ、検査時間の短縮を図ることができる。
【0012】
また、本発明に係る板ガラス検査装置は、被膜が形成された板ガラスの表側または裏側の何れか一側から光を照射する光照射手段と、前記板ガラスで反射された前記光を前記一側から撮像する撮像手段と、を備える板ガラス検査装置であって、前記撮像手段は、被写界深度が前記板ガラスの厚み以上であるレンズを備えることを特徴とする。
このような構成によれば、板ガラスの欠陥検査において、簡易な検査設備を用いつつ、検査時間の短縮を図ることができる。
【0013】
また、本発明に係る板ガラス検査装置において、前記光照射手段は、前記レンズの光軸方向に向けた同軸光を照射する同軸照明によって構成されることを特徴とする。
このような構成によれば、簡易な構成で、板ガラスに存在するピンホールを検出することができる。
【0014】
また、本発明に係る板ガラス検査装置において、前記光照射手段は、前記板ガラスに拡散光を照射するリング照明をさらに備えることを特徴とする。
このような構成によれば、簡易な構成で、板ガラスの表裏主面に存在する傷や異物を検出することができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【0016】
本発明に係る板ガラスの検査方法および板ガラス検査装置によれば、板ガラスの欠陥検査において、簡易な検査設備を用いつつ、検査時間の短縮を図ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明の第一の実施形態に係る板ガラス検査装置について、説明する。
図1には、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス検査装置1を例示している。板ガラス検査装置1は、本発明の第一の実施形態に係る板ガラスの検査方法を実現することができる検査装置の一例であり、被膜13が形成された板ガラス10における欠陥の有無を検査するための装置である。
【0020】
ここで、検査対象物たる板ガラス10について、説明する。
図1および
図2に示す如く、板ガラス10は、光を透過する性質を有する板状のガラス部材であり、表側主面11と裏側主面12の両方に被膜13・13が形成されている。
図2に示すように、板ガラス10の「厚みH」は、板ガラス10の厚みと両側主面11・12に形成された被膜13・13の厚みを合計した厚みである。
図2では、説明の便宜上、被膜13の厚みを大きくして記載しているが、板ガラス10の厚みはmm(ミリ)オーダーであり、被膜13の厚みはnm(ナノ)オーダーであるため、厚みHは実質的には板ガラス10の厚みと同視することができる。
【0021】
板ガラス10に形成された被膜13は、光を透過させ、かつ、光の反射を防止する性質を有する膜(反射防止膜)である。尚、板ガラス検査装置1の検査対象物たる板ガラス10は、反射防止膜が形成されたものに限定されず、その他の被膜が形成された板ガラスを検査対象物とすることも可能である。
【0022】
そして、
図1および
図2に示すように、板ガラス10では、両側主面11・12において、被膜13が完全に欠損している部位である欠陥(以下、ピンホール14と呼ぶ)が存在している場合がある。
図2に示すように、ピンホール14では、被膜13が完全に欠損し、両側主面11・12が露出している部位がある。そして、ピンホール14では、反射防止膜たる被膜13がないため、露出した両側主面11・12において光が反射する。
【0023】
図1に示す如く、板ガラス検査装置1は、光照射手段2と撮像手段3を備えている。
光照射手段2は、板ガラス10に検査用の光を照射するための手段であり、同軸照明4とハーフミラー5等により構成されている。
同軸照明4は、図示しないコリメートレンズを備えており、平行光を照射することができるように構成されている。光照射手段2では、同軸照明4から照射された平行光を、ハーフミラー5によって反射させて、略90度方向転換した後に板ガラス10に向けて照射するように構成している。
【0024】
撮像手段3は、検査画像を撮像するための手段であり、撮像素子を備えた撮像部6と、筒状のレンズ本体7と、レンズ本体7に内蔵されたレンズ8等により構成されている。本実施形態における撮像部6は、撮像素子としてCCDまたはCMOSイメージセンサを備えたカメラを採用している。
そして、光照射手段2は、レンズ本体7の側部に付設されており、ハーフミラー5は、レンズ本体7に内蔵されている。
【0025】
レンズ8は、
図2に示すように、板ガラス10の厚みHに比して深い(大きい)被写界深度Dを有している。「被写界深度」とは、焦点を合わせた位置の前後において、焦点が合っているように見える範囲の大きさである。
【0026】
そして、板ガラス検査装置1では、同軸照明4によって照射する平行光をハーフミラー5で反射させて、レンズ8の光軸と同軸方向に向けて板ガラス10に照射する。
板ガラス検査装置1では、板ガラス10で正反射させた同軸光を、ハーフミラー5を通して撮像部6に入射させて、検査画像を取得する。
図3(A)(B)に示すように、同軸光の正反射は、レンズ8の光軸方向に対して垂直で、かつ、光を反射する面でのみ生じるため、正反射が生じる部位は、ピンホール14によって両側主面11・12が露出している狭い範囲に限られている。このため撮像部6で撮像可能な画像は、板ガラス10で正反射した光の画像のみとなり、これにより、ピンホール14のみを精度よく検出することができる。
【0027】
尚、正反射が生じない部位(例えば、被膜13が残っており、該被膜13がレンズ8の光軸方向に対して傾斜した角度で削れている面等)は、同軸光を照射したとしても、撮像手段3で撮像することができないため、ピンホール14周辺の傷等は同軸光の照射によっては検出することが難しい。
【0028】
即ち、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス検査装置1において、光照射手段2は、レンズ8の光軸方向に向けた同軸光を照射する同軸照明4によって構成されるものであり、簡易な構成で、板ガラス10に存在するピンホール14を検出することができる。
【0029】
次に、板ガラス検査装置1を用いた板ガラス10の検査方法について、説明する。
板ガラス検査装置1を用いた板ガラス10の検査方法では、同軸照明4から照射された平行光をハーフミラー5によって反射させてレンズ8の光軸と同軸方向に向け、レンズ8の光軸に対する同軸光として板ガラス10に照射する。
【0030】
そして、板ガラス検査装置1を用いた板ガラス10の検査方法では、ハーフミラー5を通して撮像部6に入射される光の画像を、撮像部6によって撮像し、検査画像を取得する。
【0031】
ここで、板ガラス検査装置1において取得する検査画像は、両側主面11・12に存在するピンホール14において同軸光が正反射された光の画像を捉えようとするものである。そして、板ガラス検査装置1を用いた板ガラス10の検査方法では、被膜13では正反射がほとんど生じないことを利用して、取得した検査画像を画像処理し、同軸光が正反射している部位を検出することによって、被膜13におけるピンホール14の存在およびその形成位置を検出する。
【0032】
つまり、板ガラス検査装置1を用いた板ガラス10の検査方法では、板ガラス10に同軸光を照射しつつ検査画像を撮像し、検査画像を画像処理することによって、板ガラス10の両側主面11・12におけるピンホール14を検出する構成としている。
【0033】
尚、板ガラス検査装置1において、光照射手段2と撮像手段3は、図示しないトラバース装置によって支持されている。本実施形態における撮像手段3の視野(撮像範囲)は、10〜20mm角程度の大きさであるため、トラバース装置によって、光照射手段2と撮像手段3を前後左右に走査して、同軸光の照射位置および検査画像の取得位置を随時変更しつつ、板ガラス10全体の検査画像を取得する。
【0034】
また、板ガラス検査装置1を用いた板ガラス10の検査方法では、検査画像の各画素について、輝度が閾値を超えている画素を「白色」で表示し、かつ、輝度が閾値未満である画素を「黒色」で表示して、検査画像を二値化する画像処理を行い、同軸光が正反射している箇所を「白色」で表示させて、ピンホール14の存在および形成位置を特定する構成としている。
尚、板ガラス検査装置1を用いた板ガラス10の検査方法で採用する検査画像の画像処理方法は二値化するものには限定されず、その他種々の画像処理方法を採用し得る。
【0035】
さらに、板ガラス検査装置1を用いた板ガラス10の検査方法では、板ガラス10の厚みHに比して深い被写界深度Dを有するレンズ8を備えた撮像手段3によって検査画像を取得する構成としている。
【0036】
そして、
図2に示すように、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス10の検査方法では、板ガラス10の厚みHをレンズ8の被写界深度Dに収めた状態で、表側主面11側から撮像手段3で検査画像を撮像することで、両側主面11・12に対して、同時に焦点を合わせた状態で検査画像を取得することができる。
【0037】
さらに、板ガラス検査装置1を用いた板ガラス10の検査方法では、
図2に示すように、撮像手段3の焦点を合わせる位置を、板ガラス10の厚み方向における中心位置Sとすることによって、板ガラス10の厚みHをレンズ8の被写界深度D内に確実に収めるようにしている。
【0038】
本発明の第一の実施形態に係る板ガラス10の検査方法では、板ガラス10の厚みHをレンズ8の被写界深度D内に収めつつ、表側主面11側から検査画像を取得することによって、両側主面11・12に焦点が合った状態で、検査画像を取得する構成としている。
そして、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス10の検査方法では、この検査画像に基づいて、両側主面11・12に存在するピンホール14を同時に検出する構成としている。
【0039】
このため、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス10の検査方法では、板ガラス10を裏返すことなく、両側主面11・12の欠陥を検査することができる。さらに、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス10の検査方法では、両側主面11・12を検査するために、表裏側それぞれに(2系統の)撮像手段を準備する必要もない。
このため、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス10の検査方法では、簡易な構成の板ガラス検査装置1によって、短時間で容易に、板ガラス10の欠陥検査を行うことが可能になる。
【0040】
尚、本実施形態で示す板ガラス検査装置1を用いた板ガラス10の検査方法では、板ガラス10の表側主面11側から検査画像を撮像する構成としているが、板ガラス10の裏側主面12側から検査画像を撮像する構成としても良い。即ち、板ガラス検査装置1は、光照射手段2によって板ガラス10の裏側主面12側に同軸光を照射し、撮像手段3によって裏側主面12側から検査画像を撮像する構成としてもよい。
【0041】
即ち、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス10の検査方法は、被膜13が形成された板ガラス10に、該板ガラス10の表側主面11または裏側主面12の何れか一側から光照射手段2によって光を照射しつつ、被写界深度Dが板ガラス10の厚みH以上であるレンズ8を備えた撮像手段3によって、レンズ8の被写界深度Dの内側に板ガラス10の厚みHを収めた状態で、板ガラス10の表側主面11または裏側主面12の何れか一側から光の反射光を撮像し、板ガラス10の検査画像を取得するものである。
【0042】
また、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス検査装置1は、被膜13が形成された板ガラス10の表側主面11側または裏側主面12側の何れか一側から光を照射する光照射手段2と、板ガラス10で反射された光を前記一側から撮像する撮像手段3と、を備えるものであって、撮像手段3は、被写界深度Dが板ガラス10の厚みH以上であるレンズ8を備えるものである。
このような構成により、板ガラス10の欠陥検査において、簡易な検査設備を用いつつ、検査時間の短縮を図ることができる。
【0043】
また、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス10の検査方法は、光照射手段2によって、レンズ8の光軸方向に向けた同軸光を照射するものである。
このような構成により、両側主面11・12に被膜13・13が形成された板ガラス10において、被膜13に存在するピンホール14を精度よく検出することができる。
【0044】
さらに、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス10の検査方法においては、被膜13が、反射防止膜である板ガラス10を検査対象物としている。
このような構成により、両側主面11・12に反射防止膜たる被膜13・13が形成された板ガラス10の欠陥検査において、簡易な検査設備を用いつつ、検査時間の短縮を図ることができる。
【0045】
次に、本発明の第二の実施形態に係る板ガラスの検査方法について、説明する。
図4には、本発明の第二の実施形態に係る板ガラス検査装置50を示している。
板ガラス検査装置50は、前述した光照射手段2に板ガラス10の上部に配置する上部リング照明20を追加して構成されるものであり、本発明の第二の実施形態に係る板ガラス10の検査方法を実現することができるものである。
【0046】
前述したように、
図3(A)(B)に示すような両側主面11・12に反射防止膜(被膜13)が形成された板ガラス10においては、ピンホール14で同軸光が正反射するため、ピンホール14の検出には同軸照明4が適している。
一方、正反射が生じない部位(例えば、レンズ8の光軸方向に対して傾斜した角度で削れている面等)では、同軸光を照射したとしても、撮像手段3で撮像することができない。つまり、前述した第一の実施形態に係る板ガラス検査装置1では、ピンホール14周辺の傷や異物の付着等を検出することが難しい。
【0047】
尚、ここで言う「傷」は、
図5に示すように、被膜13の厚みの範囲内で生じている態様の欠陥(以下、傷15と言う)であり、また、ここで言う「異物」とは、被膜13自体に傷等はないものの、被膜13上に異物が付着している態様の欠陥(以下、異物16と言う)である。傷15と異物16は、いずれも同軸光が正反射するとは限らないものであるため、同軸光の照射によって確実に検出することが困難である。
【0048】
そこで、
図4に示す如く、板ガラス検査装置50は、光照射手段2において、同軸照明4に加えて上部リング照明20を備える構成とし、板ガラス10に拡散光を照射することによって、ピンホール14周辺で被膜13が傾斜して削れている部分や、両側主面11・12の被膜13に存在する傷15や異物16を検出することを可能にするものである。
つまり、板ガラス検査装置50では、
図6(A)(B)に示すように、ピンホール14の周囲や傷15および異物16に対して拡散光を照射し、両側主面11・12の欠陥部位で生じる拡散反射光を検出することができるように構成している。
【0049】
次に、板ガラス検査装置50を用いた板ガラス10の検査方法について、説明する。
図4に示す板ガラス検査装置50を用いた板ガラス10の検査方法では、まず始めに、前述した板ガラス検査装置1を用いた場合と同様の方法で、ピンホール14の有無および形成位置を検出するための第一の検査画像を取得する(
図3(A)(B)参照)。
【0050】
次に、板ガラス検査装置50を用いた板ガラス10の検査方法では、上部リング照明20によって、板ガラス10に拡散光を照射しつつ、撮像手段3によって第二の検査画像を取得する(
図6(A)(B)参照)。
【0051】
ここで、板ガラス検査装置50において取得する第一の検査画像は、両側主面11・12に存在するピンホール14において同軸光が正反射された光の画像を捉えようとするものである。
また、板ガラス検査装置50において取得する第二の検査画像は、両側主面11・12に存在するピンホール14の周囲、傷15、異物16において拡散光が反射された光の画像を捉えようとするものである。
【0052】
そして、板ガラス検査装置50を用いた板ガラス10の検査方法では、同軸光を照射しつつ取得した第一の検査画像と、拡散光を照射しつつ取得した第二の検査画像に基づいて、同軸光が正反射している部位を検出するとともに、拡散光が拡散反射している部位を検出することによって、ピンホール14の周囲に存在する傷の広がり具合、単なる傷(
図5に示す傷15)、および異物(
図5に示す異物16)の付着を検出する構成としている。
【0053】
即ち、本発明の第二の実施形態に係る板ガラス10の検査方法においては、光照射手段2の上部リング照明20によって、板ガラス10に拡散光をさらに照射するものであり、また、本発明の第二の実施形態に係る板ガラス検査装置50において、光照射手段2は、板ガラス10に拡散光を照射する上部リング照明20をさらに備えるものである。
このような構成により、両側主面11・12に被膜13・13が形成された板ガラス10において、被膜13に存在する傷15や異物16を精度よく検出することができる。
【0054】
また
図7には、本発明の第二の実施形態に係る板ガラス検査装置50の変形例である板ガラス検査装置51を示している。
板ガラス検査装置51は、板ガラス10を挟んだ上部リング照明20の反対側(本実施形態では下側)に、さらに下部リング照明30を追加する構成としている。
板ガラス検査装置51では、下部リング照明30を追加することによって、傷15や異物16において生じる拡散反射光の光量を増大させることができるため、検査画像において、特に下側主面12側に存在する傷15や異物16をより際立たせることができ、これにより、欠陥の検出精度をより高めることができる。
【0055】
即ち、本発明の第二の実施形態に係る板ガラス検査装置51は、光照射手段2を構成する各リング照明20・30によって、板ガラス10の表側主面11と裏側主面12に拡散光を照射するものである。
このような構成により、両側主面11・12に被膜13が形成された板ガラス10において、被膜13に存在する傷15や異物16をより精度よく検出することができる。