JP2004246171A

JP2004246171A - 透明板の欠陥検出方法及びその装置

Info

Publication number: JP2004246171A
Application number: JP2003036934A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yoshida; 理吉田
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】裏面反射検出像を安定して検出でき、板厚方向の欠陥位置と欠陥の大きさを高精度に求めることができ、従来の反射光学系に比べ、より明るい撮像画像が得られ、明暗の境界を撮像する場合のように光源とカメラの相対位置を精密に配置する必要のある場合にも対応できる反射光学系で構成された透明板の欠陥検出方法及びその装置を提供する。
【構成】検査対象の液晶パネル用ガラス基板１の表面に対し、カメラ３と光源２とを斜め方向に対向配置する。液晶パネル用ガラス基板１の裏面に対し表面ミラー４を所定量離間して配置するとともに、表面ミラー４は、カメラ３が液晶パネル用ガラス基板１を通してミラーの反射により光源２または光源２の近傍を撮像することができる位置に配置される。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は透明板の欠陥検出方法及びその装置に係り、特に透明ガラス基板の品質検査に用いる欠陥検出方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶パネルに用いるガラス基板において、板厚方向の欠陥の位置を検出するために、図５に示すような欠陥検出装置を本願出願人は提案している（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この欠陥検出装置は、光源２と複数台の反射光検知用カメラ３とからなる検出器を有し、この検出器は、透明板１の搬送経路の上側に設置されている。
【０００４】
カメラ３として、ラインセンサを有するカメラを用いた場合、光源２は、透明板１の上面に向かって斜め方向に、照明光を透明板１の幅方向（図５において紙面に直交する方向）に延びる帯状に照射するように構成される。またラインセンサは、透明板１で正反射する帯状の照明光を受光するように、その長手方向が透明板１の幅方向に沿うように配置される。
【０００５】
透明板１の欠陥を検出する際には、光源２から透明板１の上面に向かって照明光を照射するとともに、カメラ３で透明板１における光源２の照明光の反射部分を撮像する。
【０００６】
透明板１の上面あるいは下面に凹凸部が生じていたり、透明板１の内部に泡状の空隙が形成されていたり、透明板１の上面あるいは下面に付着物が存在していたり、透明板１に亀裂が生じたりしていると、これらの欠陥部分より光源２の照明光が屈折、散乱、反射あるいは遮光され、欠陥部分が正常部分と比較して暗部または明部として撮像される。
【０００７】
この際、光源２からの照明光が透明板１の上面または内部の欠陥により屈折、散乱、反射または遮光され、カメラ３で暗点または明点（今後、直接検出像の暗点または明点と呼ぶ）として検知される。この時の光線経路は、例えば、透明板１の上面での反射光を直接検出する場合には、光源２→Ａ´→Ａ→カメラ３である。またこの場合、同一の欠陥により屈折、散乱、反射または遮光した光が、透明板１の裏面で反射して、カメラ３で暗点または明点（今後、裏面反射検出像の暗点または明点と呼ぶ）として検知される。この時の光線経路は、光源２→Ｂ´→Ｂ→Ｄ→Ａ→カメラ３である。以上により、二つの暗点または明点の距離と透明板１の板厚、ガラス屈折角から、欠陥の板厚方向の位置を求めることができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−３１６１９５号公報（第５頁図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の欠陥検出装置は、図６（Ａ）に示すようにカメラ３で検知される欠陥Ｓの直接検出像の暗点または明点に比べ、図６（Ｂ）に示す裏面反射を通して検出される裏面反射検出像の暗点または明点は、コントラストが低く検出感度が低いため、裏面反射検出像を安定して検出することが難しかった。
【００１０】
また、図７の如く透明板１の裏面近傍に内部欠陥Ｓが存在する場合は、直接検出像と裏面反射検出像のそれぞれの暗点または明点の距離が短く、２つの暗点または明点が重なってしまい１つの大きな点と誤認識される場合もあった。
【００１１】
さらに、反射方式で欠陥を検知する光学系（反射光学系）の場合、ガラスのように光反射率が小さいもの（反射率４％程度）を検査対象にしている場合は、直接検出像の場合で表面反射と裏面反射を合わせても透明板１に入射した光量の８％程度しかカメラ３に到達せず、透過方式で欠陥を検知する光学系（透過光学系）の検査に比べて撮像した画像が暗くなる問題もあった。
【００１２】
また、図８の如く明暗の境界を撮像する場合のように、光源２´とカメラ３の相対位置を精密に配置する必要のある光学系を構成する場合、前述した反射光学系では、カメラ３が明暗の境界である光源表面上のＡ´だけでなく、同時にＢ´の位置も撮像してしまうため、反射光学系で構成することが困難であった。
【００１３】
本発明は、従来からある反射方式の検出器に見られた上記の問題に鑑み、裏面反射検出像を安定して検出でき、板厚方向の欠陥位置と欠陥の大きさを高精度に求めることができ、従来の反射光学系に比べ、より明るい撮像画像が得られ、明暗の境界を撮像する場合のように光源とカメラの相対位置を精密に配置する必要のある場合にも対応できる反射光学系で構成された透明板の欠陥検出方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、透明板の一方面に対し、カメラと光源とが斜め方向に対向配置され、該透明板の他方面に対しミラーが所定量離間して配置され、該ミラーは、前記カメラが前記透明板を通してミラーの反射により前記光源または光源の近傍を撮像することができる位置に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記目的を達成するために、透明板の一方面に対し、ブリュースター角にほぼ等しい角度をなすようにカメラと光源とが対向配置され、該透明板の他方面に対しミラーが所定量離間して配置され、該ミラーは、前記カメラが前記透明板を通してミラーの反射により前記光源または光源の近傍を撮像することができる位置に配置され、前記カメラと前記光源の光線経路の間には、偏光板が配置されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、カメラが透明板を通してミラーの反射で光源または光源の近傍を撮像できるようにミラーを配置することで、裏面反射検出像（ミラー反射検出像）を安定して検出することができ、裏面近傍の欠陥でも直接検出像の明点または暗点と裏面反射像の明点または暗点とが重なりにくくなるので、板厚方向の欠陥位置と欠陥の大きさを高精度に求めることができ、従来の反射光学系に比べ、より明るい撮像画像が得られ、明暗の境界を撮像する場合のように光源とカメラの相対位置を精密に配置する必要のある場合にも対応できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る実施の形態の透明板の欠陥検出方法及びその装置を詳細に説明する。
【００１８】
図１は実施の形態に係る液晶パネル用ガラス基板（透明板）の欠陥検出装置１０が基板搬送装置１２に設置された例を示す斜視図であり、図５〜図８に示した例と同一又は類似の部材については同一の符号を付して説明する。
【００１９】
図１の基板搬送装置１２は、図１上で矢印Ａで示す基板搬送方向に対して直交方向に配置された多数本のローラコンベア１４、１４…が架台１６に回転自在に支持されて構成されている。これらのローラコンベア１４、１４…はベルトやチェーン等の動力伝達系（不図示）を介して駆動モータ（不図示）に連結され、駆動モータからの動力によって回転駆動されることにより、ローラコンベア１４、１４…上に載置された液晶パネル用ガラス基板１が、板面と平行な矢印Ａ方向に所定の速度で搬送される。前記駆動モータは、制御盤１８によってＯＮ／ＯＦＦ及び回転数等が制御されており、また、この制御盤１８は、欠陥検出装置１０を構成する光源２の光量やカメラ３の撮像タイミング等も制御しているので、多数枚の液晶パネル用ガラス基板１、１…を連続搬送しながら順次欠陥を検出できる。
【００２０】
光源２は、照明部２０と、この照明部２０に複数本の光ファイバーケーブル２２、２２…を介して光を伝送するライト部２４から構成されている。またカメラ３は、撮像手段としてＣＣＤラインセンサを有し、ＣＣＤラインセンサからの画像信号が制御盤１８に出力され、ここで画像処理されて欠陥の有無が検出される。なお、欠陥検出装置１０の基板搬送方向上流側には、液晶パネル用ガラス基板１の上面及び下面に清浄度の高いエアーを噴射かつ吸入するエアークリーナ（不図示）が配置されている。これらのエアークリーナーから噴射されるエアーによって、液晶パネル用ガラス基板１の上面及び下面に付着した塵等が除去された後、欠陥検出装置１０によって液晶パネル用ガラス基板１の欠陥の有無が検出される。
【００２１】
欠陥検出装置１０は、搬送装置１２によって搬送される液晶パネル用ガラス基板１の上面（一方面）側に、光源２及び４台の反射光検知用のカメラ３、３…を設けるとともに、液晶パネル用ガラス基板１の下面（他方面）側に所定量（例えば、１〜２ｍｍ）離間させて表面ミラー（ミラー）４を設置することにより構成される。
【００２２】
図１の要部拡大図である図２に示すように、表面ミラー４は、搬送される液晶パネル用ガラス基板１の板面と平行に設置される。また、表面ミラー４と液晶パネル用ガラス基板１との離間距離を１〜２ｍｍの極至近に設定することにより、被写界深度を深くする必要がなくなるため、カメラ３の絞りを大きく開けることができ十分な光量が得られる。なお、表面ミラー４近傍での液晶パネル用ガラス基板１の搬送を、ローラコンベア１４、１４…の代わりに、エアフロート機構（不図示）とすれば、振動が抑制されるため、ガラス基板１と表面ミラー４とを、例えば、０．５〜１ｍｍ程度まで近づけて設置することもでき、感度がさらに向上するとともに、表面ミラー４と欠陥の間の距離が安定するために、板厚方向の欠陥位置測定精度がさらに向上する。
【００２３】
カメラ３として、前述の如くＣＣＤラインセンサを用いる場合、光源２は、液晶パネル用ガラス基板１の上面に向かって斜め方向に、照明光を液晶パネル用ガラス基板１の幅方向（図３において紙面に直交する方向）に延びる帯状に照射するように、シリンドリカルレンズ等の不図示の光学系を用いて構成される。また、カメラ３は、液晶パネル用ガラス基板１の上面で正反射する光源２の照明光がカメラ３に入射するように、液晶パネル用ガラス基板１の幅方向に沿って配置される。さらに、表面ミラー４は図３の如く、カメラ３が液晶パネル用ガラス基板１を通してミラーの反射で光源２または光源２付近を撮像できる位置に配置される。
【００２４】
液晶パネル用ガラス基板１の欠陥を検出する際には、光源２から液晶パネル用ガラス基板１の上面に向かって照明光を照射するとともに、カメラ３で液晶パネル用ガラス基板１における光源２の照明光の反射部分を撮像する。
【００２５】
液晶パネル用ガラス基板１の上面あるいは下面に凹凸が形成されていたり、液晶パネル用ガラス基板１の内部に泡状の空隙が形成されていたり、液晶パネル用ガラス基板１の上面あるいは下面に付着物が存在していたり、液晶パネル用ガラス基板１に亀裂が生じたりしていると、これらの欠陥部分より光源２の照明光が屈折、散乱、反射あるいは遮光され、欠陥部分が暗部または明点としてカメラ３で撮像されることになる。
【００２６】
この際、光源２からの照明光が、液晶パネル用ガラス基板１の上面または内部の欠陥により屈折、散乱、反射あるいは遮光され、カメラ３で暗点または明点（直接検出像の暗点または明点）として検知され、また、同一の欠陥により屈折、散乱、反射または遮光した光が、液晶パネル用ガラス基板１の裏面で反射して、カメラ３で暗点または明点（裏面反射検出像の暗点または明点）として検知され、さらに同一の欠陥により屈折、散乱、反射または遮光した光が、表面ミラー４の表面で反射して、カメラ３で暗点または明点（今後、ミラー反射検出像の暗点または明点と呼ぶ）として検知され、同一の欠陥から合わせて３つの明点または暗点が検知される。
【００２７】
すなわち、図３のＡ点で検出される直接検出像は、Ｃ´、Ｃ、Ｆ、Ｅ、Ｄ、Ａ点付近を通った光線と、Ｂ´、Ｂ、Ｄ、Ａ点付近を通った光線とＡ´、Ａ点付近を通った光線が寄与する。この場合、Ｂ´、Ｂ、Ｄ、Ａ点付近を通った光線はＤ点付近での反射率が４％程度のため、カメラ３に到達する光量は光源Ｂ´から出た光の４％程度に小さくなっている。またＡ´、Ａ点付近を通った光線が反射する光も、Ａ点付近での反射率が４％程度のため、カメラ３に到達する光量は、Ａ´から出た光の４％程度と小さくなっている。しかしＣ´、Ｃ、Ｆ、Ｅ、Ｄ、Ａ点付近を通った光は、各点でのガラス透過率が大きく（通常の透明なガラスでは透過率は約９６％程度）、ミラー反射率も大きい（通常のミラーの反射率は約９０％程度）ため、カメラ３に到達する光量はＣ´から出た光の７６％程度（＝Ｃ点の透過率９６％×Ｆ点の透過率９６％×Ｅ点の反射率９０％×Ｄ点の透過率９６％×Ａ点の透過率９６％）であり、Ａ点で検出される直接検出像に寄与する光は、大部分がＣ´、Ｃ、Ｆ、Ｅ、Ｄ、Ａ点付近を通った光になる。
【００２８】
図３のＤ点での裏面反射を通して検出されるＢ点の裏面反射検出像は、Ｂ´、Ｂ点付近を通った光線が寄与する。しかしＢ´、Ｂ、Ｄ、Ａ点付近を通ってカメラ３に到達する光はＤ点付近での反射率が４％程度のため、Ａ点で検出される直接検出像に比べて少ない。
【００２９】
図３のＥ点でのミラー反射を通して検出されるＣ点のミラー反射検出像は、Ｃ´、Ｃ点を通った光線だけが寄与する。Ｃ´、Ｃ、Ｆ、Ｅ、Ｄ、Ａ点付近を通ってカメラ３に到達する光は、前述した通りＣ´から出た光の７６％程度であり、直接検出像とほぼ同じ光量となる。このように、ミラー反射検出像は、Ａ点で検出される直接検出像の暗点または明点とほぼ同じコントラストになり、裏面反射検出像の暗点または明点のコントラストに比べ、非常に強い。
【００３０】
そのためカメラ３を適正な感度に設定すれば、Ａ点で検出される直接検出像の暗点または明点及びミラー反射検出像の暗点または明点のみを安定的に検出し、この２点間（例えば、直接検出像の明点とミラー反射検出像の明点との間）の距離、液晶パネル用ガラス基板１の板厚、液晶パネル用ガラス基板１と表面ミラー４の間隔、ガラス屈折角から、欠陥の板厚方向の位置を求めることができる。
【００３１】
また、カメラ視野入射角をブリュースター角（液晶パネル用ガラス基板１はガラスなので３２°）に設定若しくは略等しくなるように設定し、カメラ３の前に偏光板５を設置してＰ偏光のみ検出することにより、裏面反射像の暗点または明点のコントラストをさらに低減させて、直接検出像、ミラー反射検出像のみをより安定的に検出することが可能である。
【００３２】
また、図５に示す従来の方法では、前述のようにＡ点で検出される直接検出像でも液晶パネル用ガラス基板１に入射した光の８％程度しかカメラ３に到達しないが、本方法の場合は図３のＣ´、Ｃ、Ｆ、Ｅ、Ｄ、Ａ点付近の光線は前述の通り液晶パネル用ガラス基板１に入射した光の７６％程度がカメラ３に到達しており、従来の方法に比べて撮像した画像を明るくすることができる。
【００３３】
また、図４の如く、液晶パネル用ガラス基板１の裏面近傍に欠陥Ｓがある場合、液晶パネル用ガラス基板１と表面ミラー４との間隔を離すように設定して、直接検出像の暗点または明点と、ミラー反射検出像の暗点または明点とが重なりにくくでき、板厚方向の欠陥位置及び欠陥の大きさをより高精度に求めることができる。また、液晶パネル用ガラス基板１と表面ミラー４とを離した方が、液晶パネル用ガラス基板１の搬送中に振動等によって表面ミラー４と接触するおそれが小さくなる。ただし、この場合、焦点深度が深くなることにより、感度が多少低下する。
【００３４】
また、前述したようにこの光学系では、図３のＢ´、Ｂ点の光線、Ａ´、Ａ点の光線はカメラ３に到達する光量がＣ´、Ｃ点付近の光線に比べて少ないので、カメラ３は基本的には、Ｃ´点のみを撮像しているのと同等の状態である。このため、明暗の境界を撮像する場合のように光源とカメラの相対位置を精密に配置する必要のある場合にも対応できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の透明板の欠陥検出方法及びその装置においては、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
（１）欠陥の直接検出像、ミラー反射検出像を安定的に検出することにより、安定的に板厚方向の欠陥位置を求めることができる。
（２）裏面近傍に欠陥がある場合でも、透明板と表面ミラーとの間隔を離すように設定して、直接検出像の暗点または明点と、ミラー反射検出像の暗点または明点とが重なりにくくでき、板厚方向の欠陥位置と欠陥の大きさを高精度に求めることができる。
（３）従来の反射光学系に比べ、より明るい撮像画像が得られる。
（４）明暗の境界を撮像する場合のように光源とカメラの相対位置を精密に配置する必要のある場合にも反射光学系で構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の透明板の欠陥検出装置が適用された基板搬送装置の斜視図
【図２】図１に示した基板搬送装置の要部拡大図
【図３】液晶パネル用ガラス基板の欠陥検出装置の実施の形態の例を示す概念図
【図４】液晶パネル用ガラス基板の裏面近傍に欠陥がある場合の検査例を示す概念図
【図５】従来の反射方式の欠陥検出器の一例を示す概念図
【図６】従来の反射方式の欠陥検出器の一例を示す概念図
【図７】従来の反射方式の欠陥検出器の一例を示す概念図
【図８】明暗の境界を撮像する従来の反射方式の欠陥検出器の一例を示す概念図
【符号の説明】
１…液晶パネル用ガラス基板（透明板）、２…光源、２´…明暗境界のある光源、３…カメラ、４…表面ミラー、５…偏光板、Ａ…表面欠陥の直接検出像の検出位置、Ａ´…表面欠陥の直接像検出位置で正反射してカメラが撮像している光源表面位置、Ｂ…表面欠陥の裏面反射検出像の検出位置、Ｂ´…表面欠陥の裏面反射検出像検出の際、カメラが撮像している光源表面位置、Ｃ…表面欠陥のミラー反射検出像の検出位置、Ｃ´…表面欠陥のミラー反射検出像検出の際、カメラが撮像している光源表面位置、Ｄ…裏面反射位置、Ｅ…表面ミラー反射位置、Ｆ…ＣＥ間を通る光線とガラス裏面との交点

Claims

透明板の一方面に対し斜め方向にカメラと光源とを対向配置し、該透明板の他方面に対しミラーを所定量離間して配置するとともに前記カメラが前記透明板を通してミラーの反射により前記光源または光源の近傍を撮像することができる位置にミラーを配置することにより透明板の欠陥検出装置を構成し、
前記光源によって透明板を照射し、前記カメラが前記ミラーで反射した光源または光源の近傍を撮像することにより、透明板の欠陥を検出することを特徴とする透明板の欠陥検出方法。
透明板の一方面に対しブリュースター角にほぼ等しい角度をなすようにカメラと光源とを対向配置し、該透明板の他方面に対しミラーを所定量離間して配置するとともに前記カメラが前記透明板を通してミラーの反射により前記光源または光源の近傍を撮像することができる位置にミラーを配置し、前記カメラと前記光源の光線経路の間に偏光板を配置することにより透明板の欠陥検出装置を構成し、
前記光源によって透明板を照射し、前記カメラが前記ミラーで反射した光源または光源の近傍を前記偏光板を介して撮像することにより、透明板の欠陥を検出することを特徴とする透明板の欠陥検出方法。
透明板の一方面に対し、カメラと光源とが斜め方向に対向配置され、
該透明板の他方面に対しミラーが所定量離間して配置され、
該ミラーは、前記カメラが前記透明板を通してミラーの反射により前記光源または光源の近傍を撮像することができる位置に配置されていることを特徴とする透明板の欠陥検出装置。
透明板の一方面に対し、ブリュースター角にほぼ等しい角度をなすようにカメラと光源とが対向配置され、
該透明板の他方面に対しミラーが所定量離間して配置され、
該ミラーは、前記カメラが前記透明板を通してミラーの反射により前記光源または光源の近傍を撮像することができる位置に配置され、
前記カメラと前記光源の光線経路の間には、偏光板が配置されていることを特徴とする透明板の欠陥検出装置。
前記透明板の欠陥検出装置は、透明板をその板面と平行方向に搬送する搬送路の所定位置に設けられたことを特徴とする請求項３又は４に記載の透明板の欠陥検出装置。