JP2004309287A

JP2004309287A - 欠陥検出装置、および欠陥検出方法

Info

Publication number: JP2004309287A
Application number: JP2003102604A
Authority: JP
Inventors: Yuuki Yoshimura; 勇気吉村; Junji Miyake; 淳司三宅
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】欠陥からの散乱光の受光手段としてラインセンサを用い、被検査対象物がある一方向に搬送される板状体である場合に、欠陥の散乱光の角度依存による影響を受けずに、欠陥の検出を可能とする欠陥検出装置、およびその方法を提供する。
【解決手段】板状体の被検査体をある一方向に搬送する搬送機構と、ライン状照明器と、ラインセンサを備え、前記ライン状照明器により照射された光が、前記板状体に存在する欠陥で散乱され、その散乱光が前記ラインセンサに検出されることによって、前記欠陥を検出する暗視野型欠陥検出装置において、
前記ライン状照明器と前記ラインセンサとの走査方向が、互いに平行になるように配置された検出ユニットを少なくとも２組備え、前記検出ユニットがそれぞれ前記板状体の搬送方向に対して、異なる角度に配置されたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス、金属、フィルムなど、ある一方向に搬送される板状体に存在する線状傷などの欠陥検出装置、および検出方法に関するものである。特に、ガラス板の製造工程における外観検査を行う欠陥検出装置、および検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えばガラス板の製造工程において、ある一方向に搬送される板状体に存在する欠陥を検出するために、以下のような技術が適用されていた。まず、検査対象となるガラス板に光を照射する。そして、欠陥部位から生じる散乱光を検出する技術である。この散乱光を検出することによる欠陥検出技術では、微細な欠陥において、散乱する光が微弱である。そのため、微細な欠陥の確実な検出が困難となる。
【０００３】
この対策として、例えば特開２００２−１４８２０６号公報では、以下のような検査装置が開示されている。すなわち、この装置では散乱光を透明板状体に照射し、該透明板状体をＣＣＤカメラで撮影する。そして、ＣＣＤカメラと透明板状体との間に、スリット状の遮光板を設けると共に、スリットを通して、光源の光が直接ＣＣＤカメラに入射しないように、透明板状体を多方向から照明するように光源を配置している。
【０００４】
また、特開平７−２３４１８７号公報および特開平８−１９３９５５号公報では、以下のような検出装置が開示されている。すなわち、前者の装置では直線帯状の照明光の少なくとも３方向から互いに重なり合うように照射し、その中の少なくとも１つが、帯状に配列された光ファイバ列により導かれたものであって、ガラス基板の表面欠点からの散乱光を一次元カメラにて検出する。後者の装置は、平面内に光軸を有するレーザー光源により板ガラスの表面を照射し、レーザー光源に対する光電検出器で、板ガラスの欠点による散乱光を検出する。
【０００５】
さらに、特開平１−１６９３４３号公報において、ガラス板の切口欠点の検出技術が開示されている。この技術では、一次元ＣＣＤカメラとライン状光源を設け、ガラス板の切口四辺を検査するため、カメラおよび光源をガラス板の搬送方向に対して４５°傾け、透過明視野にて撮像する。
【０００６】
また、特開平８−３０４２９５号公報において、線または網入りガラスの表面欠陥の検出技術が開示されている。この技術では、板状透明物体の一方の面側に、該板状透明物体の搬送方向と直交する方向に対して、角度θをなすようにラインセンサと照明装置を設け、照明装置によって板状透明物体の一方の面側を照射し、ラインセンサにより反射明視野にて撮像する。加えて、この公報では筋状の傷とラインセンサおよび照明装置のなす角度による輝度レベルの出現状態の検証について述べており、傷に角度依存性があることを示唆している。
【特許文献１】
特開２００２−１４８２０６号公報
【特許文献２】
特開平７−２３４１８７号公報
【特許文献３】
特開平８−１９３９５５号公報
【特許文献４】
特開平１−１６９３４３号公報
【特許文献５】
特開平８−３０４２９５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
つまり、ラインセンサを用いた場合において、ある一方向に搬送される板状体に存在する欠陥（線状の傷や泡など）からの散乱光を検出する技術は、特に線状欠陥の散乱光は、その大きさや形状はもちろんのこと、照射するライン状照明器およびラインセンサの走査方向と欠陥のなす角度とに依存してしまう。
【０００８】
このため、ラインセンサで得られる欠陥の散乱光が微弱で、欠陥を検出することが困難な場合がある。特に、線状欠陥の散乱光は、角度依存による影響を受けるため、もれなく欠陥を検出することが困難となる。
【０００９】
また、被検査対象物が連続したリボン状ガラス板などの場合には、被検査対象物を回転させることが難しく、角度依存の影響を受けやすい。そのため、微細な線状欠陥の検出は非常に困難となる。
【００１０】
なお、上述の特開２００２−１４８２０６号公報における多方向から光を照射する手法は、一方向から光を照射する場合に比べ、欠陥により散乱する光成分が増えるため、欠陥からの散乱光を十分に検出できる。
【００１１】
また、特開平７−２３４１８７号公報および特開平８−１９３９５５号公報におけるライン状照明に高輝度照明を用いる手法も、欠陥からの散乱光を十分に検出できる。ただし、多方向から光を照射する、または高輝度の光を照射しても、ラインセンサの受光部分に入射する線状欠陥の散乱光は、照射する照明およびラインセンサと線状欠陥のなす角度の影響を受けてしまう。
【００１２】
ここで、図１を用いて、線状欠陥の散乱光の角度依存性について説明する。
図１において、１はライン状照明器、３は板状体、４はラインセンサの走査領域、５は線状欠陥であり、図中の矢印は板状体の搬送方向を示している。図１（ａ）に示すように、ラインセンサの走査方向と線状欠陥の方向が平行である場合、線状欠陥からの散乱光を最も強く検出することができる。これに対し図１（ｂ）に示すように、ラインセンサの走査方向と線状欠陥の方向が直交する場合、線状欠陥からの散乱光は微弱となってしまう。
【００１３】
またこの場合、ラインセンサの走査方向と直交する線状欠陥の散乱光を検出するには、ライン状照明器とラインセンサからなる検出ユニットと、線状欠陥とのなす角度が様々であっても、散乱光を十分に得られるような高輝度の光を照射する必要となる。しかし、このような照明を行うには、大がかりな装置が必要になってしまう。
【００１４】
なお、図１（ｃ）に示すように、ラインセンサの走査方向に直行する方向から光を照射する場合、光源はラインセンサの走査範囲内にあり、光源からの直接光をラインセンサは受光してしまう。このため、ラインセンサの走査範囲と光源が交わる部分では、線状欠陥からの散乱光を検出することができない。
【００１５】
そこで本発明では、欠陥からの散乱光の受光手段としてラインセンサを用い、被検査対象物がある一方向に搬送される板状体である場合に、欠陥の散乱光の角度依存による影響をあまり受けずに、欠陥の検出を可能とする欠陥検出装置、およびその方法を提供する。さらに、蛍光灯のような一般的な照明でも、線状の欠陥を検出可能な検出装置、およびその方法を提供する。
【００１６】
なお、被検査対象物回転可能な場合の検査方法を以下に例挙する。例えば、小型電子技術の分野では、シリコンウエハなどの検査対象物を回転させ、複数回検査する方法がある（例えば、特開２００２−２５７７４５号公報）。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の第１形態として、請求項１に記載の欠陥検出装置は、
板状体の被検査体をある一方向に搬送する搬送機構と、ライン状照明器と、ラインセンサとを備え、前記ライン状照明器によって照射された光が、前記板状体に存在する欠陥で散乱され、その散乱光を前記ラインセンサにより検出することによって、前記欠陥を検出する暗視野型の欠陥検出装置であって、
前記ライン状照明器と前記ラインセンサとの走査方向が、互いに平行になるように配置された検出ユニットを少なくとも２組備え、前記検出ユニットがそれぞれ前記板状体の搬送方向に対して、異なる角度に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項２に記載の欠陥検出装置は、
前記検出ユニットのうち、２組のユニットにおける前記板状体の搬送方向とのなす角度が、それぞれ３０°〜６０°、１２０°〜１５０°となるように配置されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載の欠陥検出装置は、
前記検出ユニットを２組備え、この２組のユニットにおける前記板状体の搬送方向とのなす角度が、それぞれ４５°と１３５°となるように配置されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載の欠陥検出装置は、
前記ライン状照明器は、少なくとも２本のライン状照明光源を含むことを特徴とする。
【００２１】
請求項５に記載の欠陥検出装置は、
前記ライン状照明器は、該照明器からの直接光が、前記ラインセンサに入射しないような位置に配置している、または、前記ライン状照明と前記ラインセンサの間に、遮光板が配置していることを特徴とする。
【００２２】
請求項６に記載の欠陥検出装置は、
前記板状体上にある線状欠陥と前記検出ユニットのなす角度に応じて、前記ラインセンサの受光量に補正を行う受光量補正手段を備えることを特徴とする。
【００２３】
さらに本発明の第２形態として、請求項７に記載の欠陥検出方法は、
搬送機構によりある一方向に被検査体である板状体を搬送し、
ライン状照明器から前記板状体に光を照射し、該照明光が前記板状体に存在する欠陥にて散乱し、その散乱光を前記ラインセンサにより検出することによって、前記欠陥を検出する暗視野型の欠陥検出方法であって、
前記ライン状照明器と前記ラインセンサとの走査方向が、互いに平行になるように配置した検出ユニットを少なくとも２組備え、前記検出ユニットをそれぞれ前記板状体の搬送方向に対して、異なる角度に配置したことを特徴とする。
【００２４】
請求項８に記載の欠陥検出方法は、
前記検出ユニットのうち、２組のユニットにおける前記板状体の搬送方向とのなす角度を、それぞれ３０°〜６０°、１２０°〜１５０°となるように配置したことを特徴とする。
【００２５】
請求項９に記載の欠陥検出方法は、
前記検出ユニットを２組備え、この２組のユニットにおける前記板状体の搬送方向とのなす角度を、それぞれ４５°と１３５°となるように配置したことを特徴とする。
【００２６】
請求項１０に記載の欠陥検出方法は、
前記ライン状照明器を、少なくとも２本のライン状照明光源を含むようにしたことを特徴とする。
【００２７】
請求項１１に記載の欠陥検出方法は、
前記ライン状照明器を、該照明器からの直接光が前記ラインセンサに入射しないような位置に配置した、または前記ライン状照明と前記ラインセンサの間に遮光板を配置したことを特徴とする。
【００２８】
請求項１２に記載の欠陥検出方法は、
前記板状体上にある線状欠陥と前記検出ユニットのなす角度に応じて、前記ラインセンサの受光量を補正することを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の欠陥検出装置について、図面を用いて詳細に説明する。
【００３０】
（予備検討）
まず、図８に示した欠陥検出装置を用いて、線状欠陥を有する被検査体（ガラス基板３）と、ライン状照明器およびラインセンサを含んでなる検出ユニットとの角度を変化させた場合における散乱光強度への影響を調べた。図８において、１はライン状照明器、４はラインセンサの走査領域、５は線状欠陥である。具体的には、ライン状照明器１およびラインセンサの走査領域４と、線状欠陥５のなす角度θを、０°から９０°の範囲で１０°毎に変化させて、散乱光強度を測定した。なお、線状欠陥５は、その長さの異なる５種類の線状欠陥を有するガラス基板を用意した。その線状欠陥の幅を、それぞれＷ_Ａ，Ｗ_Ｂ，Ｗ_Ｃ，Ｗ_Ｄ，Ｗ_Ｅとしたとき、それらの大小関係は以下のようであった。
Ｗ_Ａ＜Ｗ_Ｂ＜Ｗ_Ｃ＜Ｗ_Ｄ＜Ｗ_Ｅ
【００３１】
その結果を図９に示す。図９では、５種類の欠陥からの散乱光強度を２５６階調で表している。なお縦軸は任意単位であり、各プロットは以下の線状欠陥を表している。
◇：Ｗ_Ａ，□：Ｗ_Ｂ，△：Ｗ_Ｃ，×：Ｗ_Ｄ，○：Ｗ_Ｅ
【００３２】
図９に示された結果より、同一の線状欠陥でも角度θの違いによって散乱光強度に変化のあることがわかった。このことから、線状欠陥の方向と、ラインセンサの走査方向とがなす角度θによって、散乱光の強度に影響を与えることを確認した。
【００３３】
また、変化させた角度毎に散乱光の強度をみていくと、線状欠陥の幅の狭いＷ_Ａ，Ｗ_Ｂ，Ｗ_Ｃでは、６０°辺りで０°のときに比べると、半分程度になっている。さらに、６０°〜９０°になるにつれ、散乱光の強度がいっそう減少していく傾向にある。そのため、ラインセンサの走査方向と線状欠陥のなす角度θが０°〜６０°程度の範囲が、散乱光強度の強い角度範囲である。
【００３４】
ここで図１０において、ライン状照明器１およびラインセンサを含んでなる検出ユニットの走査方向４１と、板状体３の搬送方向とのなす角度をθとする。また、そのときの検査幅をＷとする。そして、θを変化させたときの検査幅Ｗの変化を確認した。検査幅Ｗは、照明器の長さを１としたとき、Ｗ＝ＣＯＳθで求めることができる。図１１は、θを変化させたときの検査幅Ｗの変化を表すグラフである。
【００３５】
この図１１に示したグラフより、検査幅Ｗが少なくとも照明の長さの半分以上となるように、角度θが４５°〜１３５°の範囲内となるように設置するのが望ましい。
【００３６】
（実施例１）
図２は、本発明による一実施例である検出装置の概略平面図である。この検出装置では、ライン状照明器１およびラインセンサを含んでなる検出ユニットを２つ有しており、それぞれが相互に補完できるように、ガラス板状体３の搬送方向に対して、θ１が４５°、θ２が１３５°となるように配置している。また、図３は、図２中のＡ−Ｂ部分を側面から見た概略断面図である。この欠陥検出装置は、暗視野型の欠陥検出を行っている。
【００３７】
このような欠陥検出装置において、例えば被検査体として、厚さ５ｍｍのフロートガラス板３を、その上部にあるライン状照明器１，１からの光によって照射し、ラインセンサ２でガラス板３を撮影した。ライン状照明器には、ライン状光源である直管蛍光灯２本を１０ｍｍの隙間を設けて、ガラス板３の表面からの距離を１０ｍｍとして配置し、反射型照明としている。さらに、ライン状照明器１の上方には、照明器からの直接光がラインセンサ２に入らないように、遮光板６，６をその間隔が５ｍｍになるように配置している。
【００３８】
ラインセンサ２の絞りは、可能な限り欠陥からの散乱光を受光できるように、開放に近い状態が好ましく、このようにすると、微小欠陥からの散乱光を受光することができる。
【００３９】
ラインセンサ２で撮影した画像は、図４に示した画像処理装置７で画像処理した。画像処理装置７で処理されたライン状の画像を、パーソナルコンピュータ８に取り込み、ガラス板状体の全体としてつなぎ合わせ、図５に示すようなガラス板状体全体の合成画像を作成した。
【００４０】
この検出は暗視野型であるので、線状欠陥５は合成画像において、ガラス板状体の全体像の中に明るく光る輝線として現れる。したがって、この輝線を欠陥として認識すればよい。
【００４１】
本実施例１において、図５に示す合成画像の線状欠陥５は、その幅が３０μｍ程度のものまで検出可能であった。
【００４２】
（実施例２）
実施例１の条件を、ライン状照明器における直管蛍光灯２本の間隔を８０ｍｍ、ガラス板３の表面からの距離を１５ｍｍとして配置し、その他は実施例１の条件にて、欠陥の検出を行った。
【００４３】
本実施例２において、合成画像の線状欠陥は、その幅が６０μｍ程度のものまで検出可能であった。
【００４４】
なお上述した実施例１および２では、板状体として透明体であるガラス板を例に説明した。しかし、反射型照明では被検査体は透明体に限られることはなく、金属板などを検査対象とすることもできる。
【００４５】
また上述した実施例１および２では、いずれも遮光板を設けた例であった。しかし、これに限られることなく、図６に示したように、照明器１，１からの直接光が直接ラインセンサ２に入射しないような配置であれば、特に遮光板を設けなくてもよい。
【００４６】
（実施例３）
本発明による別実施例である検出装置の概略断面図を図７に示す。この別実施例では、透明体であるガラス板３の下方から光を照射している。この図７は、図２中のＡ−Ｂ部分を側面から見た概略断面図である。
【００４７】
さらに、ライン状照明器１の上方には、照明器からの直接光がラインセンサ２に入らないように、遮光板６をスリットの間隔が５ｍｍ程度になるように配置して透過型照明としている。このように被検査体が透明体であり、欠陥が照明光を反射すれば、透過型照明であっても欠陥の検出が可能である。
【００４８】
本実施例３において、線状欠陥５は、その幅が４０μｍ程度のものまで検出可能であった。
【００４９】
（受光量の補正）
線状欠陥と検出ユニットのなす角度によっては、検出される線状欠陥からの光量が異なってしまう。そこで予め、線状欠陥と検出ユニットのなす角度毎に、光量の補正値を求めておき、その補正値によって光量の補正を行うとよい。
【００５０】
例えば上述の実施例１から３において、ラインセンサ２により撮像された線状欠陥５と前記検出ユニットとのなす角度を、まず画像処理装置７によって求めた。そして、この角度に対応する補正値を、線状欠陥５からの光量に加えるとよい。この補正により、線状欠陥５と前記検出ユニットとのなす角度によるラインセンサ２の受光量の変化を最小限にすることができ、線状欠陥５を感度よく検出することができる。
【００５１】
このよう補正手段は、画像処理装置７に上述の角度に対応する補正テーブルをまず設けておく。つぎに、線状欠陥が検出されれば、画像処理装置７にて上述の角度を求めて、予め求めておいたテーブルから補正値を呼び出して、受光量の補正を行うとよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明では、ライン状照明器およびラインセンサを含む検出ユニットを少なくとも２組、板状体の搬送方向に対してそれぞれ異なる角度になるように配置している。
【００５３】
このような配置とすることにより、線状欠陥と検出ユニットとのなす角度が様々であっても、板状体に存在する線状傷や泡や異物などの欠陥により生じる散乱光を、検出ユニットが互いに補完することができる。その結果、板状体の搬送方向に対して様々な角度で存在する線状欠陥を、もれなく検出することができる。
【００５４】
また、板状体に存在する線状欠陥と検出ユニットとのなす角度に対し、ラインセンサの受光量を補正することにより、欠陥の大きさや深さによる影響により生じる散乱光の輝度の変化を検出することができる。そのため、散乱光強度の閾値を変えることによって、検出する欠陥の大きさや深さを制限することができる。
【００５５】
なお、本発明の欠陥検出技術は、例えばガラス板では板状体に存在する線状欠陥だけでなく、散乱光を発する欠陥であればよく、泡や異物などの点状欠陥の検出に対しても有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】線状欠陥と、ライン状照明器およびラインセンサのなす角度を示す概略平面図。
【図２】本発明の実施例１を示す欠陥検出装置の概略平面図。
【図３】本発明の実施例１を示す欠陥検出装置の概略断面図。
【図４】ラインセンサで撮影した画像を画像処理する装置の構成図。
【図５】実施例１における画像処理後の線状欠陥の合成画像を概念的に示す図。
【図６】遮光板を設けない欠陥検出装置の概略断面図。
【図７】本発明の実施例３を示す欠陥検出装置の概略断面図。
【図８】予備検討を示す欠陥検出装置の概略平面図。
【図９】予備検討で行った線状欠陥の角度依存性を示すグラフ。
【図１０】板状体の搬送方向とラインセンサの走査方向のなす角度を説明する図。
【図１１】板状体の搬送方向とラインセンサの走査方向とのなす角度による検査幅の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１：ライン状照明器
２：ラインセンサ
３：板状体（ガラス板）
４：ラインセンサの走査領域
４１：ラインセンサの走査方向
５：線状欠陥
６：遮光板
７：画像処理装置
８：パーソナルコンピュータ

Claims

板状体の被検査体をある一方向に搬送する搬送機構と、ライン状照明器と、ラインセンサとを備え、前記ライン状照明器によって照射された光が、前記板状体に存在する欠陥で散乱され、その散乱光を前記ラインセンサにより検出することによって、前記欠陥を検出する暗視野型の欠陥検出装置であって、
前記ライン状照明器と前記ラインセンサとの走査方向が、互いに平行になるように配置された検出ユニットを少なくとも２組備え、前記検出ユニットがそれぞれ前記板状体の搬送方向に対して、異なる角度に配置されていることを特徴とする欠陥検出装置。
前記検出ユニットのうち、２組のユニットにおける前記板状体の搬送方向とのなす角度が、それぞれ３０°〜６０°、１２０°〜１５０°となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
前記検出ユニットを２組備え、この２組のユニットにおける前記板状体の搬送方向とのなす角度が、それぞれ４５°と１３５°となるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の欠陥検出装置。
前記ライン状照明器は、少なくとも２本のライン状照明光源を含むことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の欠陥検出装置。
前記ライン状照明器は、該照明器からの直接光が、前記ラインセンサに入射しないような位置に配置されている、または、前記ライン状照明と前記ラインセンサの間に、遮光板が配置されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の欠陥検出装置。
前記板状体上にある線状欠陥と前記検出ユニットのなす角度に応じて、前記ラインセンサの受光量に補正を行う受光量補正手段を備えることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の欠陥検出装置。
搬送機構によりある一方向に被検査体である板状体を搬送し、
ライン状照明器から前記板状体に光を照射し、該照明光が前記板状体に存在する欠陥にて散乱し、その散乱光を前記ラインセンサにより検出することによって、前記欠陥を検出する暗視野型の欠陥検出方法であって、
前記ライン状照明器と前記ラインセンサとの走査方向が、互いに平行になるように配置した検出ユニットを少なくとも２組備え、前記検出ユニットをそれぞれ前記板状体の搬送方向に対して、異なる角度に配置したことを特徴とする欠陥検出方法。
前記検出ユニットのうち、２組のユニットにおける前記板状体の搬送方向とのなす角度を、それぞれ３０°〜６０°、１２０°〜１５０°となるように配置したことを特徴とする請求項７に記載の欠陥検出方法。
前記検出ユニットを２組備え、この２組のユニットにおける前記板状体の搬送方向とのなす角度を、それぞれ４５°と１３５°となるように配置したことを特徴とする請求項８に記載の欠陥検出方法。
前記ライン状照明器を、少なくとも２本のライン状照明光源を含むようにしたことを特徴とする請求項７〜９いずれか１項に記載の欠陥検出方法。
前記ライン状照明器を、該照明器からの直接光が前記ラインセンサに入射しないような位置に配置した、または前記ライン状照明と前記ラインセンサの間に遮光板を配置したことを特徴とする請求項７〜１０いずれか１項に記載の欠陥検出方法。
前記板状体上にある線状欠陥と前記検出ユニットのなす角度に応じて、前記ラインセンサの受光量を補正することを特徴とする請求項７〜１１いずれか１項に記載の欠陥検出方法。