JP2005049291A

JP2005049291A - Device and method for detecting micro-defect having light converging action for transparent plate

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Publication number: JP2005049291A
Application number: JP2003283431A
Authority: JP
Inventors: Yuuki Yoshimura; 勇気吉村; Kunihiro Hiraoka; 邦廣平岡
Original assignee: NANO SCOPE Ltd; Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: NANO SCOPE Ltd; Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-02-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and device for detecting a defect capable of enhancing detection sensitivity for the micro-defect in a bright field illumination method. <P>SOLUTION: This device/method is provided with an imaging means 4 for imaging an inspection objective face of a transparent plate 3, and an irradiation means for irradiating the transparent plate from an opposite side of the inspection objective face of the transparent plate, with light of a narrower width than a size of the defect that is a detection object in the transparent plate 3, and detects the defect having a condensing action. Resolution of the imaging means 4 is made to be the size of the defect or less, and the micro-defect having the condensing action is detected precisely by narrowing the width of light emitted to the transparent plate 3. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、透明板状体に含まれる欠点を検出する装置および方法に関し、特に、集光作用を有する微小欠点を検出する装置および方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for detecting a defect included in a transparent plate-like body, and more particularly to an apparatus and method for detecting a minute defect having a light collecting action.

透明板状体に存在する欠点の検出方法として明視野照明方法がある。この方法は、透明板状体に照明光を照射しCCDカメラで撮像することで、欠点部分での反射・屈折により照明光が欠点部分で欠落し、暗信号として検出するものである。 There is a bright field illumination method as a method for detecting a defect existing in the transparent plate-like body. This method irradiates a transparent plate with illumination light and picks up an image with a CCD camera, whereby the illumination light is lost at the defect due to reflection / refraction at the defect and is detected as a dark signal.

また、特許文献１には、明視野照明方法にスリット板を設け、照明光とスリット板のエッジ部分の境目を撮像することにより、欠点部分で照明光が屈折することによって明部分は暗信号、暗部分は明信号として検出する方法が記載されている。 Further, in Patent Document 1, a bright plate illumination method is provided with a slit plate, and by imaging the boundary between the illumination light and the edge portion of the slit plate, the bright portion is refracted by the defective portion, so that the bright portion is a dark signal, A method for detecting a dark part as a bright signal is described.

さらに、特許文献１には、スリットを介して光を照射することによって、撮像する視野範囲以外から入射される迷光を遮光し、欠点からの乱反射光の発生を抑制する方法が開示されている。 Furthermore, Patent Document 1 discloses a method of blocking stray light that is incident from outside the field of view to be imaged by irradiating light through a slit and suppressing the generation of irregularly reflected light from defects.

このような従来技術においては、大きな欠点や、高い屈折力を持つ欠点に対しては十分な信号の変化が得られるため検出可能である。しかし、微小であり、屈折力が低い欠点となると信号の変化も小さくなる。 In such a conventional technique, it is possible to detect a large defect or a defect having a high refractive power because a sufficient signal change is obtained. However, if the defect is small and the refractive power is low, the change in signal is also small.

また、欠点の輪郭部分の散乱によって光が、撮像するCCDカメラ視野に入射する。そして、欠点の輪郭部分が明るく見え、欠点部分での照明光の欠落部分は実際の欠点サイズよりも若干小さく見える。 In addition, light is incident on the CCD camera field of view by scattering of the outline of the defect. Then, the outline of the defect appears bright, and the lack of illumination light at the defect appears slightly smaller than the actual defect size.

さらに、ガラス板などに存在する泡欠点は、レンズ効果を持っている。そのため、泡の中央部分ではレンズ効果によって、照明光が集光して明るく見えてしまう。 Furthermore, the bubble defect existing in a glass plate or the like has a lens effect. For this reason, the illumination light is concentrated and looks bright at the central portion of the bubble due to the lens effect.

これらの結果、実際に欠点部分で照明光が欠落し、暗信号として得られる部分は減少し、微小欠点の検出が困難となる。
国際公開第０３／００５００７号パンフレット As a result, the illumination light is actually lost at the defective portion, the portion obtained as a dark signal is reduced, and it becomes difficult to detect the minute defect.
International Publication No. 03/005007 Pamphlet

本発明の課題は、明視野照明方法において微小欠点の検出感度向上を可能とする欠点検出方法および装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a defect detection method and apparatus capable of improving the detection sensitivity of minute defects in a bright field illumination method.

本発明の一態様は、明視野照明方法において、スリット板を用いて欠点の輪郭部分で散乱する光成分を遮断し、さらに、集光されて欠点の中心部を透過する光成分を極力遮断する。つまり、スリットを介して光を照射することによって、撮像する視野範囲以外から入射される迷光を遮光するとともに、スリットを介して光を照射することによって集光される光を減らし、泡欠点全体を暗画像として観察されるようにする。 According to one embodiment of the present invention, in the bright field illumination method, a light component scattered at a contour portion of a defect is blocked using a slit plate, and further, a light component that is collected and transmitted through the center of the defect is blocked as much as possible. . In other words, by irradiating the light through the slit, the stray light incident from outside the field of view to be imaged is shielded, and the light collected by irradiating the light through the slit is reduced, and the entire bubble defect is reduced. It is observed as a dark image.

具体的には、本発明は、透明板状体に含まれる、集光作用を有する欠点を検出する装置であって、前記透明板状体の検査対象面を撮像する撮像手段と、前記透明板状体内の検出対象となる欠点のサイズよりも幅の狭い光を、前記透明板状体の検査対象面の反対側から前記透明板状体に照射する照射手段とを備える欠点検出装置を含む。 Specifically, the present invention is an apparatus for detecting a defect having a light condensing function, which is included in a transparent plate-like body, the imaging means for imaging the inspection target surface of the transparent plate-like body, and the transparent plate A defect detection device comprising: irradiation means for irradiating the transparent plate-like body with light having a width smaller than the size of the defect to be detected in the form from the opposite side of the inspection target surface of the transparent plate-like body.

また、本発明は、透明板状体に含まれる、集光作用を有する欠点を検出する方法であって、前記透明板状体内の検出対象となる欠点のサイズよりも幅の狭い光を、前記透明板状体の検査対象面の反対側から前記透明板状体に照射する工程と、前記透明板状体の検査対象面を撮像手段によって撮像する工程と、を含む。 Further, the present invention is a method for detecting a defect having a condensing action contained in a transparent plate-like body, wherein light having a width smaller than the size of the defect to be detected in the transparent plate-like body is selected. Irradiating the transparent plate-like body from the opposite side of the inspection target surface of the transparent plate-like body, and imaging the inspection target surface of the transparent plate-like body with an imaging means.

本発明によれば、欠点の輪郭部分および中心部分でも照明光が欠落し暗信号として撮像することができるため、微小欠点の検出感度を向上させることができる。 According to the present invention, since the illumination light is lost even at the contour portion and the center portion of the defect and it is possible to capture an image as a dark signal, it is possible to improve the detection sensitivity of the minute defect.

（本発明の原理）
まず、本発明の原理について説明する。本発明者等により、泡欠点のようにレンズ効果を有し、集光作用を有する欠点については、検査装置で撮像する際に欠点の光学像の中央部分が明るくなってしまう現象が発生することが確認された。 (Principle of the present invention)
First, the principle of the present invention will be described. The present inventors have a lens effect such as a bubble defect, and a defect that has a light-collecting function causes a phenomenon in which the central portion of the optical image of the defect becomes bright when imaging with an inspection apparatus. Was confirmed.

図１を用いて具体的に説明する。図１は、本発明の原理を説明する概念図である。図１に示すように、ガラス板３に泡欠点３０が含まれている場合、ガラス板３（泡欠点３０）と光源１との距離にもよるが、泡欠点のレンズ効果によって実際の欠点サイズ以上の広範囲の照明光を集光する。そして、集光された光によって泡欠点の像の中央部分が明るくなり、明領域になる。 This will be specifically described with reference to FIG. FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the principle of the present invention. As shown in FIG. 1, when the bubble defect 30 is included in the glass plate 3, depending on the distance between the glass plate 3 (bubble defect 30) and the light source 1, the actual defect size depends on the lens effect of the bubble defect. The above wide range of illumination light is collected. And the central part of the image of a bubble defect becomes bright by the condensed light, and becomes a bright area.

ここで、泡欠点が実際の欠点サイズ以上の広範囲の照明光を集光することを確認するためにテストを行った。図２，３は、泡欠点が実際の欠点サイズ以上の広範囲の照明光を集光することを説明する図である。図２に示すように、光源１として面光源を用い、その上方にガラス板３を配置した。ガラス板３は泡欠点３０を含んでおり、この泡欠点３０は、領域２０の範囲の照明光をレンズ効果によって集光する。また、泡欠点３０の真下であってガラス板３と面光源１との間に遮光板１５を設け、泡欠点３０の真下の照明光を遮断した。遮光板１５の幅は、平面視における泡欠点３０の縦の寸法と同じであり、その長さは平面視における面光源１の横の寸法よりも大きい。泡欠点３０を上方から観察した結果、図３に示すように、泡欠点の光学像の内部に明領域が発生した。このことから、泡欠点は、泡欠点の真下の領域を超える範囲から照明光を集光することが確認された。 Here, a test was conducted to confirm that the bubble defect collects a wide range of illumination light larger than the actual defect size. 2 and 3 are diagrams for explaining the collection of a wide range of illumination light whose bubble defect is larger than the actual defect size. As shown in FIG. 2, the surface light source was used as the light source 1, and the glass plate 3 was arrange | positioned on it. The glass plate 3 includes a bubble defect 30, and the bubble defect 30 collects the illumination light in the region 20 by the lens effect. Further, a light shielding plate 15 is provided directly below the bubble defect 30 and between the glass plate 3 and the surface light source 1 to block illumination light directly below the bubble defect 30. The width of the light shielding plate 15 is the same as the vertical dimension of the bubble defect 30 in plan view, and its length is larger than the horizontal dimension of the surface light source 1 in plan view. As a result of observing the bubble defect 30 from above, a bright region was generated inside the optical image of the bubble defect as shown in FIG. From this, it was confirmed that the bubble defect collects the illumination light from a range exceeding the region directly below the bubble defect.

次に、スリットを使用しない場合の泡欠点の像について説明する。図４は、スリットを使用しないで泡欠点を観察した場合の構成例を示す図であり、図５は、図４の構成における泡欠点の光学像の例を説明する図である。図４に示すように、光源１として面光源を用い、その上方にガラス板３を配置し、上方から観察した。ガラス板３は泡欠点３０を含んでおり、この泡欠点３０は、領域２０の範囲の照明光をレンズ効果によって集光する。 Next, an image of bubble defects when no slit is used will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example when a bubble defect is observed without using a slit, and FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an optical image of the bubble defect in the configuration of FIG. As shown in FIG. 4, the surface light source was used as the light source 1, the glass plate 3 was arrange | positioned above it, and it observed from upper direction. The glass plate 3 includes a bubble defect 30, and the bubble defect 30 collects the illumination light in the region 20 by the lens effect.

泡欠点３０の光学像は、図５に示すように、照明光を無制限に集光した結果として泡欠点の中央部分に明領域が生じている。この図においては、明領域が大きいため、環状の帯である暗領域の帯幅が相対的に狭くなっている。 As shown in FIG. 5, the optical image of the bubble defect 30 has a bright region at the center of the bubble defect as a result of focusing the illumination light without limitation. In this figure, since the bright area is large, the band width of the dark area which is an annular band is relatively narrow.

次に、このように泡欠点の中央部分に大きな明領域が存在する場合に、これを撮像した際のCCD出力について説明する。図６は欠陥サイズに対して分解能が細かい場合の撮像例を示し、図７は、欠陥サイズに対して分解能が粗い場合の撮像例を示す。図６および７の格子は撮像するカメラの受光素子を表す。撮像された画像データは各素子あたりの受光量で決定される。そのため、泡欠点の中央部分が集光されると、集光部分の明とその周囲の泡欠点の暗とが足し合わされて暗画像として得られない場合が生じる。 Next, a description will be given of CCD output when a large bright region is present in the central portion of the bubble defect as described above. FIG. 6 shows an example of imaging when the resolution is fine with respect to the defect size, and FIG. 7 shows an example of imaging when the resolution is coarse with respect to the defect size. 6 and 7 represent the light receiving elements of the camera to be imaged. The captured image data is determined by the amount of received light per element. For this reason, when the central portion of the bubble defect is condensed, the light of the condensed portion and the darkness of the surrounding bubble defect may be added together, and a dark image may not be obtained.

具体的には、図６のように、欠点サイズに対してカメラの分解能が細かく、1つの画素が完全に暗領域で覆われるかまたは、１つの画素の大部分が暗領域で覆われる場合には、受光量がゼロに近付き画素の出力が大きく低下するため、該当する部分を暗画像として得ることができる。しかしながら、図７に示すように、欠点サイズに対してカメラの分解能が粗く、1つの画素に明領域と暗領域とが含まれ、しかも明領域の相対的な割合が大きい場合には、画素当たりの受光量がある程度大きくなり、これに伴い画素の出力も大きくなる。したがって、該当部分を暗画像として得ることが困難となり、欠点を検出するのが難しくなる。 Specifically, as shown in FIG. 6, when the resolution of the camera is fine with respect to the defect size and one pixel is completely covered with a dark region, or most of one pixel is covered with a dark region. Since the amount of received light approaches zero and the output of the pixel is greatly reduced, the corresponding portion can be obtained as a dark image. However, as shown in FIG. 7, when the resolution of the camera is rough with respect to the defect size, a single pixel includes a bright region and a dark region, and the relative proportion of the bright region is large, the per pixel The amount of received light increases to some extent, and the output of the pixel increases accordingly. Therefore, it is difficult to obtain the corresponding part as a dark image, and it is difficult to detect a defect.

図８，９を用いてさらに具体的に説明する。図８，９は、CCDの出力信号のモデルを説明する図である。図８は、図６の矢印で示した行の画素に対応したCCD出力を示し、図９は、図７の矢印で示した行の画素に対応したCCD出力を示す。 More specific description will be given with reference to FIGS. 8 and 9 are diagrams for explaining a model of the output signal of the CCD. 8 shows the CCD output corresponding to the pixel in the row indicated by the arrow in FIG. 6, and FIG. 9 shows the CCD output corresponding to the pixel in the row indicated by the arrow in FIG.

図８に示すように、欠点サイズに対してカメラの分解能が細かい場合には、欠点を撮像したCCDの出力信号が閾値thを十分に下回り、暗画像として検出することができる。これに対して図９に示すように、欠点サイズに対してカメラの分解能が粗い場合には、１つの画素上に暗領域と明領域とが混在するため、欠点を撮像したCCDの出力信号が閾値thを上回ってしまい暗画像として検出することができない。一方、欠点サイズが微小なものを検出するためには、カメラの分解能を上げれば検出可能となる。しかしながら、カメラ１台当たりの視野が狭くなるのでカメラ台数が増え、検出機自体が大掛かりなものになり、コストも大きくなる。このような理由から、カメラの分解能を上げずに微小な泡欠点を検出する必要があり、そのためには、泡欠点の光学像の中央部分を可能な限り暗領域として得ることが望まれる。 As shown in FIG. 8, when the resolution of the camera is fine with respect to the defect size, the output signal of the CCD that images the defect is well below the threshold th and can be detected as a dark image. On the other hand, as shown in FIG. 9, when the resolution of the camera is rough with respect to the defect size, a dark area and a bright area are mixed on one pixel, so that the output signal of the CCD that images the defect is It exceeds the threshold th and cannot be detected as a dark image. On the other hand, in order to detect a defect with a small defect size, it can be detected by increasing the resolution of the camera. However, since the field of view per camera is narrowed, the number of cameras increases, the detector itself becomes large, and the cost also increases. For this reason, it is necessary to detect a minute bubble defect without increasing the resolution of the camera. For this purpose, it is desirable to obtain the central portion of the optical image of the bubble defect as dark as possible.

特に、欠点のサイズが数十μm以下になると、撮像するカメラの実用的な分解能が欠点サイズに対して粗くなる場合が生じるため、泡欠点像の暗領域を大きくすることが必要である。 In particular, when the size of the defect is several tens of μm or less, the practical resolution of the camera to be imaged may be coarse with respect to the defect size, so it is necessary to increase the dark area of the bubble defect image.

そこで、本発明では、スリット等を介して光を照射することにより、透明板状体の照射される領域を狭くし、泡欠点で集光される光を減らし、できるだけ泡欠点全体を暗領域として観察できるようにする。 Therefore, in the present invention, by irradiating light through a slit or the like, the irradiated area of the transparent plate-like body is narrowed, the light collected by the bubble defect is reduced, and the entire bubble defect is made as a dark area as much as possible. Be observable.

次に、本発明の欠点検出装置について説明する。図１０は、本発明の欠点検出装置を示す概略構成図であり、図１１は、本発明の欠点検出装置を示す斜視図である。図１０、図１１に示すように、この検出装置は、光源１と撮像手段４と画像処理手段５と表示手段６とを備えている。光源１と撮像手段４との間に検査対象であるガラス板などの透明板状体３が配置される。そして、光源１と透明板状体３との間にスリット体１０を備える。 Next, the defect detection apparatus of the present invention will be described. FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing the defect detection device of the present invention, and FIG. 11 is a perspective view showing the defect detection device of the present invention. As shown in FIGS. 10 and 11, the detection apparatus includes a light source 1, an imaging unit 4, an image processing unit 5, and a display unit 6. A transparent plate 3 such as a glass plate to be inspected is disposed between the light source 1 and the imaging means 4. A slit body 10 is provided between the light source 1 and the transparent plate-like body 3.

光源１は、例えば蛍光灯を用いることができる。この例においては、光源１は、光を下方向から透明板状体３に照射する。光源としては蛍光灯のほかに、例えばハロゲンランプを光源とし、ハロゲンランプからの光をファイバにて導いたファイバ照明でもよい。また棒状のＬＥＤ照明を用いてもよい。さらには、面状光源を用いてもよい。 As the light source 1, for example, a fluorescent lamp can be used. In this example, the light source 1 irradiates the transparent plate 3 with light from below. In addition to fluorescent lamps, for example, a halogen lamp may be used as the light source, and fiber illumination in which light from the halogen lamp is guided by a fiber may be used. Moreover, you may use rod-shaped LED illumination. Furthermore, a planar light source may be used.

次に、スリット体１０は、図１０に示すように、一対の遮光部１１および１２から構成され、この一対の遮光部の間にスリットを有する。例えば、このようなスリット体１０は、一対の黒色の遮光板を、その間に一定の間隔Ｌを置いて配置することによって実現することができる。 Next, as shown in FIG. 10, the slit body 10 is composed of a pair of light shielding portions 11 and 12, and has a slit between the pair of light shielding portions. For example, such a slit body 10 can be realized by arranging a pair of black light-shielding plates with a certain distance L between them.

スリット体１０の上方には、検査対象物であるガラス板などの透明板状体３を搬送するための搬送手段８（例えばローラ）が設けられている。この例では、例えばガラス板３の搬送方向がスリット体１０のスリットの長手方向と直交するように搬送手段８が配置されている。 Above the slit body 10, a conveying means 8 (for example, a roller) for conveying the transparent plate-like body 3 such as a glass plate as an inspection object is provided. In this example, the conveyance means 8 is arrange | positioned so that the conveyance direction of the glass plate 3 may be orthogonal to the longitudinal direction of the slit of the slit body 10, for example.

撮像手段４は１次元走査を繰り返すラインセンサであり、例えばＣＣＤを使用するラインセンサカメラとレンズとから構成されている。撮像手段４は搬送される透明板状体３を挟んで光源１と対向する側に配置される。そして、ラインセンサカメラの走査線がスリット体１０のスリットの長手方向と平行となるよう、透明板状体３の上面（検査対象面）に対して垂直な方向に取り付けられ、スリットを透過した光を視野として取り込める様に配置される。また、撮像手段４は、走査線に沿って直線的に配置されたＣＣＤ画素を備えている。ラインセンサカメラの視野は、スリットを通過し透明板状体３に照射されたライン状の照明光の照射領域内に合わせている。なお、ラインセンサカメラの視野は決まっているので、検査対象物の幅に合わせて、適宜設置台数を決めてもよい。 The imaging means 4 is a line sensor that repeats one-dimensional scanning, and is composed of, for example, a line sensor camera using a CCD and a lens. The imaging means 4 is disposed on the side facing the light source 1 with the transparent plate-like body 3 being conveyed in between. And the light which was attached to the perpendicular | vertical direction with respect to the upper surface (inspection object surface) of the transparent plate-shaped body 3 so that the scanning line of a line sensor camera may become parallel to the longitudinal direction of the slit of the slit body 10, and permeate | transmitted the slit. It is arranged so that can be captured as a field of view. The imaging unit 4 includes CCD pixels arranged linearly along the scanning line. The visual field of the line sensor camera is adjusted within the irradiation area of the line-shaped illumination light that passes through the slit and is irradiated on the transparent plate-like body 3. In addition, since the field of view of the line sensor camera is determined, the number of installations may be appropriately determined according to the width of the inspection object.

また、スリット体１０を配置する位置としては、図１０に示すように、撮像手段４のラインセンサの光軸７が、スリットを通過するようにする。光軸７とスリットの幅方向の中心とをほぼ一致させるようにすると好適である。 Further, as the position where the slit body 10 is arranged, as shown in FIG. 10, the optical axis 7 of the line sensor of the imaging means 4 passes through the slit. It is preferable to make the optical axis 7 and the center in the width direction of the slit substantially coincide with each other.

スリットの間隔Ｌについて説明する。図１２は、欠点のサイズを説明する平面図であり、図１３は、図１２のA−A断面図であり、図１４は、スリットの設定条件を説明する図であり、図１５は、欠点サイズと欠点内明領域幅との関係を説明する図である。 The slit interval L will be described. 12 is a plan view for explaining the size of the defect, FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 12, FIG. 14 is a diagram for explaining the slit setting conditions, and FIG. It is a figure explaining the relationship between a size and a defect inside bright area width | variety.

まず、撮像手段４の分解能をα、検出する欠点サイズをＲとすると、両者の大きさの関係は、α≦Ｒである必要がある。 First, assuming that the resolution of the imaging means 4 is α and the defect size to be detected is R, the relationship between the two needs to be α ≦ R.

ここで、欠点サイズについて説明する。この説明で用いられる欠点サイズは、図１２の透明板状体の平面図および図１３の断面図に示すように、透明板状体に存在する欠点の実サイズである。 Here, the defect size will be described. The defect size used in this description is the actual size of the defect present in the transparent plate as shown in the plan view of the transparent plate in FIG. 12 and the cross-sectional view in FIG.

次に、図１４を用いてスリットの設定条件を説明する。図１４より、レンズ中心からａ、光軸からｌ離れた点を出た全ての光線はレンズを通過後に、レンズ中心からｂ、光軸からｌ'離れた点に集まる。ここで、ｌ'は以下の数式１で表される。 Next, slit setting conditions will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 14, all the light rays that have exited the point a from the lens center and l away from the optical axis are collected at the point b from the lens center and l ′ away from the optical axis after passing through the lens. Here, l ′ is expressed by Equation 1 below.

したがって、スリットを介した照明光の幅Ｌは、レンズを通過後の距離ｂでの照明光の幅Ｌ'となる。Ｌ'は、以下の数式２で表される。 Therefore, the width L of the illumination light through the slit is the width L ′ of the illumination light at the distance b after passing through the lens. L ′ is expressed by Equation 2 below.

ここで、透明板状体に存在する集光作用を有する欠点を検出する際、撮像装置の焦点は板状体表面にあるため、レンズを通過後の距離ｂは、透明板状体の板厚をｄとすると、ｂ≒ｄ／２となる。ｂ＝ｄ／２とすると、数式２より、Ｌ'は以下の数式３で表される。 Here, since the focal point of the imaging device is on the surface of the plate-like body when detecting a defect having a light collecting action existing in the transparent plate-like body, the distance b after passing through the lens is the thickness of the transparent plate-like body. If d is d, then b≈d / 2. Assuming that b = d / 2, L ′ is expressed by the following Equation 3 from Equation 2.

ここで、図１５を参照して、欠点サイズと欠点中央部分の明領域幅との関係を説明する。図１５において、Ｒは欠点サイズを表し、Ｗは欠点中央部分の明領域の幅を表す。欠点サイズＲと欠点中央部分の明領域幅Ｗとの関係は、以下の数式４で表す関係とするとよい。 Here, with reference to FIG. 15, the relationship between the defect size and the bright area width of the defect central part will be described. In FIG. 15, R represents the defect size, and W represents the width of the bright region at the center of the defect. The relationship between the defect size R and the bright area width W at the center of the defect may be expressed by the following equation 4.

この条件において、Ｘ＝２（Ｗ≦Ｒ／２）とすることができ、また、Ｗが狭いほど望ましいことから、Ｘの値は大きいほど望ましいので、Ｘ≧２とすることが好ましい。したがって、Ｗ≦Ｒ／Ｘ（Ｘ≧２）とすることができる。 Under this condition, X = 2 (W ≦ R / 2) can be set, and since W is preferably as narrow as possible, the value of X is desirable as it is large, so X ≧ 2 is preferable. Therefore, it can be set as W <= R / X (X> = 2).

また、コンピュータでの画像処理を考慮すると、Ｘ＝５（Ｗ≦Ｒ／５）とすることが好ましい。したがって、欠点を撮像した際、画像処理を考慮すると、欠点サイズＲに対して欠点中央部分の明領域幅Ｗの関係は、Ｗ≦Ｒ／Ｘ（Ｘ≧５）とすることが好ましい。 In consideration of image processing by a computer, it is preferable to set X = 5 (W ≦ R / 5). Therefore, when imaging the defect, considering image processing, it is preferable that the relationship between the defect size R and the bright area width W at the center of the defect is W ≦ R / X (X ≧ 5).

また、欠点中央部分の明領域Ｗは、板状体表面を撮像時に観察されるものであるから、数式５となる。 Further, since the bright area W at the center of the defect is observed at the time of imaging the plate-like body surface, Expression 5 is obtained.

また、上記数式４を考慮して、数式６となる。 In consideration of the above formula 4, formula 6 is obtained.

数式６より、求めるＬは、数式７となる。 From Equation 6, L to be obtained is Equation 7.

さらに、スリットの間隔Ｌは、撮像するカメラの視野に影響を与えない範囲で可能な限り狭めることが望ましい。したがって、カメラの視野幅をＭとすると、Ｌの範囲は以下の数式８となる。すなわち、用いるスリットの間隔は、数式７または８を満たすように設置することが必要である。なお、スリットの長さは、検査対象物の幅に合わせて適宜決定される。 Further, it is desirable that the slit interval L be as narrow as possible without affecting the field of view of the camera to be imaged. Therefore, if the field of view width of the camera is M, the range of L is given by the following formula 8. In other words, it is necessary to install the slits so as to satisfy the formula 7 or 8. The length of the slit is appropriately determined according to the width of the inspection object.

以上のような撮像手段４とスリット体１０との間を、ガラス板３は搬送手段８によって搬送される。搬送方向は矢印で示すように図１０において右方向である。撮像手段４は、透明板状体３を一次元で順次走査していく。撮像手段４からの画像データ出力は、画像処理手段５へ入力される。画像処理手段５では、CCDの出力信号に対して一定の閾値を基準として暗画像部分を検出し、当該暗画像部分を欠点として検出する。 Between the imaging means 4 and the slit body 10 as described above, the glass plate 3 is conveyed by the conveying means 8. The conveyance direction is the right direction in FIG. 10 as indicated by an arrow. The imaging unit 4 sequentially scans the transparent plate 3 in one dimension. The image data output from the imaging unit 4 is input to the image processing unit 5. The image processing means 5 detects a dark image portion with reference to a certain threshold value with respect to the output signal of the CCD, and detects the dark image portion as a defect.

画像処理手段５としては、例えばコンピュータを利用できる。ラインセンサの出力がアナログ信号の場合は、コンピュータにはデジタル信号に変換して取り込む必要があるので、画像処理手段５は、少なくともアナログ／デジタル変換機能を有する画像入力装置をさらに有することが要求される。ラインセンサカメラがデジタルカメラである場合には、アナログ／デジタル変換は不要である。 For example, a computer can be used as the image processing means 5. When the output of the line sensor is an analog signal, it is necessary for the computer to convert the digital signal into a digital signal. Therefore, the image processing unit 5 is required to further include an image input device having at least an analog / digital conversion function. The When the line sensor camera is a digital camera, analog / digital conversion is not necessary.

表示手段６は、ＣＲＴ，液晶ディスプレイ等の表示装置によって実現される。表示手段６は、画像処理手段５からの出力を表示する。 The display means 6 is realized by a display device such as a CRT or a liquid crystal display. The display unit 6 displays the output from the image processing unit 5.

次に、図１６，１７を用いて検査対象である透明板状体に照射される光について説明する。図１６，１７は、透明板状体に照射される光を説明する概念図であり、図１６は平面図、図１７は側面図である。図１６，１７に示すように、本発明においては、スリットを介して透明板状体へ光を照射することにより、ライン状の照明光が、スリットの間隔Ｌ分だけ透明板状体３に照射されることとなる。つまり、泡欠点のサイズよりも狭い幅で照明光が照射される。したがって、泡欠点３０に入射する光の入射面積が制限され、集光される光が減少する。一方、ラインセンサの検査方向４１が示すように、撮像手段４の視野の範囲全てに光が照射されており、適切な撮像を行うことができる。このようにして、スリットを用いて、泡欠点によって集光される光を制限することができる。 Next, the light irradiated to the transparent plate-like object to be inspected will be described with reference to FIGS. 16 and 17 are conceptual diagrams for explaining light irradiated on the transparent plate-like body, FIG. 16 is a plan view, and FIG. 17 is a side view. As shown in FIGS. 16 and 17, in the present invention, by irradiating the transparent plate-shaped body with light through the slit, the line-shaped illumination light is irradiated to the transparent plate-shaped body 3 by the interval L of the slit. Will be. That is, the illumination light is irradiated with a width narrower than the size of the bubble defect. Therefore, the incident area of the light incident on the bubble defect 30 is limited, and the collected light is reduced. On the other hand, as indicated by the inspection direction 41 of the line sensor, the entire range of the visual field of the imaging unit 4 is irradiated with light, and appropriate imaging can be performed. In this way, the light collected by the bubble defect can be limited using the slit.

次に、図１８，１９を参照して、スリットの間隔を狭めてテストを行った場合の泡欠点の光学像の例を説明する。図１８は、スリット間隔Ｌを３ｍｍにした場合の欠点の光学像を示す図であり、図１９は、スリット間隔Ｌを１ｍｍにした場合の欠点の光学像を示す図である。 Next, with reference to FIGS. 18 and 19, an example of an optical image of a bubble defect when a test is performed with a narrow slit interval will be described. 18 is a diagram showing an optical image of a defect when the slit interval L is 3 mm, and FIG. 19 is a diagram showing an optical image of the defect when the slit interval L is 1 mm.

図１８に示すように、スリット間隔Ｌを３ｍｍにした場合には、スリット体１０が泡欠点の中央部分に集光される光成分を制限するため、欠点像の中央部分の明領域が小さくなることが確認された。次に、図１９に示すように、スリットの間隔Ｌをさらに狭めて１ｍｍにした場合には、欠点像の中央部分の明領域がさらに小さくなることが確認された。 As shown in FIG. 18, when the slit interval L is 3 mm, the slit body 10 restricts the light component collected at the central portion of the bubble defect, and thus the bright area at the central portion of the defect image becomes small. It was confirmed. Next, as shown in FIG. 19, it was confirmed that when the slit interval L was further reduced to 1 mm, the bright area at the center of the defect image was further reduced.

以上のテスト結果から分かるように、スリットの間隔を狭めていくと、泡欠点の中央部で集光される照明光がますます遮光されるため、中央部分がより広く暗領域として観察されるようになる。したがって、スリットの間隔Ｌは、撮像するカメラの視野に影響を与えない範囲で、可能な限り狭めることが望ましい。 As can be seen from the above test results, as the slit spacing is narrowed, the illumination light collected at the center of the bubble defect is further blocked, so the center is more widely observed as a dark area. become. Therefore, it is desirable that the slit interval L be as narrow as possible within a range that does not affect the field of view of the camera to be imaged.

次に、これらの光学像を図７と同じ分解能で撮像した例を説明する。図２０は、図１８の光学像を撮像した例を示し、図２１は、図２０の撮像例のCCD出力信号のモデルを示す。図２２は、図１９の光学像を撮像した例を示し、図２３は、図２２の撮像例のCCD出力信号のモデルを示す。 Next, an example in which these optical images are captured with the same resolution as in FIG. 7 will be described. FIG. 20 shows an example in which the optical image in FIG. 18 is captured, and FIG. 21 shows a model of the CCD output signal in the example in FIG. FIG. 22 shows an example in which the optical image in FIG. 19 is captured, and FIG. 23 shows a model of the CCD output signal in the example in FIG.

図２０に示すように、スリットを用いることにより、１画素当たりの暗領域の相対的割合が大きくなる。そして、図２１に示すように、CCDの出力信号が大きく下がるため、分解能を細かくすることなしに、微小泡欠点の検出感度を向上させることができる。 As shown in FIG. 20, the use of the slit increases the relative ratio of the dark area per pixel. And as shown in FIG. 21, since the output signal of CCD falls significantly, the detection sensitivity of a microbubble defect can be improved, without making resolution | decomposability fine.

次に、スリットの間隔Ｌをさらに狭めると、図２２に示すように、１画素当たりの暗領域の相対的割合がさらに大きくなる。そして、図２３に示すように、CCDの出力信号がさらに大きく下がる。したがって、閾値の値をより大きくすることができ、誤検出を少なくすることができる。また、より小さい欠点を検出することができる。 Next, when the slit interval L is further reduced, the relative ratio of the dark area per pixel is further increased as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 23, the output signal of the CCD further decreases. Therefore, the threshold value can be increased, and erroneous detection can be reduced. In addition, smaller defects can be detected.

以上のように、本発明の実施例１は明視野照明方法であり、照射する照明と撮像するCCDカメラとの間にスリット板を設ける。スリット板を設けることにより、欠点の輪郭部分で散乱する光成分および、欠点の中央部分にを集光される光成分を遮る。これによって、輪郭部分や中心部分をより鮮明な暗信号として得ることができるため、微小欠点の検出感度を向上させることができる。 As described above, the first embodiment of the present invention is a bright field illumination method in which a slit plate is provided between illumination to be radiated and a CCD camera to be imaged. By providing the slit plate, the light component scattered at the contour portion of the defect and the light component collected at the central portion of the defect are blocked. As a result, the contour portion and the center portion can be obtained as a clearer dark signal, so that the detection sensitivity of minute defects can be improved.

また、検出可能な欠点のサイズはカメラの分解能にもよるが、スリットを加えることにより、泡欠点のようなレンズ効果を持つものに対して、分解能を細かくすることなく検出感度を向上させることができる。 In addition, the size of the detectable defect depends on the resolution of the camera, but adding a slit can improve the detection sensitivity without reducing the resolution of a lens effect such as a bubble defect. it can.

本発明では、スリットを用いる目的は、撮像する範囲（検査範囲）以外からの迷光を遮光することと、泡欠点のレンズ効果により集光される光を減らすことである。したがって、本発明は、レンズ効果（特に集光効果）を持つ欠点を広く対象とすることができ、例えばガラス板等の表裏面の凹凸などのようなレンズ効果を持つ欠点に対して感度向上の効果がある。 In the present invention, the purpose of using the slit is to shield stray light from outside the imaging range (inspection range) and to reduce the light collected by the lens effect of bubble defects. Therefore, the present invention can broadly target defects having a lens effect (particularly a light condensing effect). For example, the sensitivity can be improved with respect to defects having a lens effect such as irregularities on the front and back surfaces of a glass plate or the like. effective.

本発明の実施例２として、実施例１の変形例を説明する。ここで、図２４は、本発明の欠点検出装置を示す概略構成図である。なお、図２４において、図１０と同じ構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。 As a second embodiment of the present invention, a modification of the first embodiment will be described. Here, FIG. 24 is a schematic configuration diagram showing the defect detection apparatus of the present invention. 24, the same components as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図２４に示すように、本発明の実施例２においては、スリット体１０を備えず、光源１として照射する照明の幅の狭いもの（例えばライン状のレーザ光）を使用することができる。このレーザ光の幅Ｌ₁は、実施例１のスリット間隔Ｌと同様にして決定することが望ましい。つまり、以下の数式９で表される。 As shown in FIG. 24, in the second embodiment of the present invention, the slit body 10 is not provided, and a light source with a narrow width of illumination (for example, a linear laser beam) can be used. The width L _{1 of the} laser beam is desirably determined in the same manner as the slit interval L in the first embodiment. That is, it is expressed by the following formula 9.

本発明の実施例３として、実施例１の変形例を説明する。ここで、図２５は、本発明の欠点検出装置を示す概略構成図である。なお、図２５において、図１０と同じ構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。 As a third embodiment of the present invention, a modification of the first embodiment will be described. Here, FIG. 25 is a schematic configuration diagram showing the defect detection apparatus of the present invention. 25, the same components as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図２５に示すように、本発明の実施例３においては、スリット体１０を備えず、光源１からの照明光を集光し、照明の幅を狭めるための集光レンズ２を備える構成とすることができる。集光レンズ２によって集光され、透明板状体３に照射されるライン状の集光光の幅Ｌ₂は、実施例１のスリット間隔Ｌと同様にして決定することが望ましい。つまり、以下の数式１０で表される。 As shown in FIG. 25, in Example 3 of this invention, it is set as the structure which is not equipped with the slit body 10, but is provided with the condensing lens 2 for condensing the illumination light from the light source 1, and narrowing the width of illumination. be able to. The width L ₂ of the line-shaped condensed light that is condensed by the condenser lens 2 and applied to the transparent plate-like body 3 is desirably determined in the same manner as the slit interval L in the first embodiment. That is, it is expressed by the following formula 10.

上記の説明においては、ガラス板を検査対象として本発明を説明してきたが、本発明はこれに限られるものではない。ガラス板の他に、樹脂等の他の透明板状体についても本発明を適用できる。 In the above description, the present invention has been described using a glass plate as an inspection object, but the present invention is not limited to this. Besides the glass plate, the present invention can also be applied to other transparent plate-like bodies such as resins.

また、本発明による検出装置および検出方法が適用可能な透明板状体は、必ずしも平板に限られるものではなく、パネルなどのように、ゆるやかな曲率を有している板でもよい。また透明板状体は、適宜切断された板材でも、連続的に供給される板材でもよい。さらに本発明による検出装置および方法は、透光性を有していれば半透明な板にも適用可能である。 The transparent plate-like body to which the detection apparatus and the detection method according to the present invention can be applied is not necessarily limited to a flat plate, and may be a plate having a gentle curvature such as a panel. The transparent plate-like body may be a plate material that is appropriately cut or a plate material that is continuously supplied. Furthermore, the detection apparatus and method according to the present invention can be applied to a translucent plate as long as it has translucency.

一方、上記の実施の形態および実施例においては、ラインセンサカメラによって撮像された画像データを用いて本発明を説明したが、本発明は、マトリックスカメラによって撮像された画像データにも適用することができる。 On the other hand, in the above-described embodiments and examples, the present invention has been described using image data captured by a line sensor camera, but the present invention can also be applied to image data captured by a matrix camera. it can.

本発明の原理を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the principle of this invention. 泡欠点が実際の欠点サイズ以上の広範囲の照明光を集光することを説明する図である。It is a figure explaining condensing the wide range illumination light whose bubble defect is more than an actual defect size. 泡欠点が実際の欠点サイズ以上の広範囲の照明光を集光することを説明する図である。It is a figure explaining condensing the wide range illumination light whose bubble defect is more than an actual defect size. スリットを使用しないで泡欠点を観察した場合の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example at the time of observing a bubble defect, without using a slit. 図４の構成における泡欠点の光学像の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the optical image of the bubble defect in the structure of FIG. 欠陥サイズに対して分解能が細かい場合の撮像例を示す図である。It is a figure which shows the example of an imaging when resolution | decomposability is fine with respect to defect size. 欠陥サイズに対して分解能が粗い場合の撮像例を示す図である。It is a figure which shows the example of an imaging when resolution | decomposability is coarse with respect to defect size. CCDの出力信号のモデルを説明する図である。It is a figure explaining the model of the output signal of CCD. CCDの出力信号のモデルを説明する図である。It is a figure explaining the model of the output signal of CCD. 本発明の欠点検出装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the fault detection apparatus of this invention. 本発明の欠点検出装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the fault detection apparatus of this invention. 欠点のサイズを説明する平面図である。It is a top view explaining the size of a fault. 図１２のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. スリットの設定条件を説明する図である。It is a figure explaining the setting conditions of a slit. 欠点サイズと欠点内明領域幅との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between a defect size and a defect inside bright area width | variety. 透明板状体に照射される光を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the light irradiated to a transparent plate-shaped object. 透明板状体に照射される光を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the light irradiated to a transparent plate-shaped object. スリット間隔Ｌを３ｍｍにした場合の欠点の光学像を示す図である。It is a figure which shows the optical image of the fault when the slit space | interval L is 3 mm. スリット間隔Ｌを１ｍｍにした場合の欠点の光学像を示す図である。It is a figure which shows the optical image of the fault when the slit space | interval L is 1 mm. 図１８の光学像を撮像した例を示す図である。It is a figure which shows the example which imaged the optical image of FIG. 図２０の撮像例のCCD出力信号のモデルを示す図である。It is a figure which shows the model of the CCD output signal of the imaging example of FIG. 図１９の光学像を撮像した例を示す図である。It is a figure which shows the example which imaged the optical image of FIG. 図２２の撮像例のCCD出力信号のモデルを示す図である。It is a figure which shows the model of the CCD output signal of the imaging example of FIG. 本発明の欠点検出装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the fault detection apparatus of this invention. 本発明の欠点検出装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the fault detection apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１光源
２集光レンズ
３透明板状体
４撮像手段
５画像処理手段
６表示手段
７光軸
８搬送手段
１０スリット体
１１遮光部
１２遮光部
１５遮光板
２０領域
３０泡欠点
４１ラインセンサの検査方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Condensing lens 3 Transparent plate-like body 4 Imaging means 5 Image processing means 6 Display means 7 Optical axis 8 Conveyance means 10 Slit body 11 Light-shielding part 12 Light-shielding part 15 Light-shielding plate 20 Area 30 Bubble defect 41 Line sensor inspection direction

Claims

透明板状体に含まれる、集光作用を有する欠点を検出する装置であって、
前記透明板状体の検査対象面を撮像する撮像手段と、
前記透明板状体内の検出対象となる欠点のサイズよりも幅の狭い光を、前記透明板状体の検査対象面の反対側から前記透明板状体に照射する照射手段とを備える欠点検出装置。 An apparatus for detecting a defect having a light condensing function contained in a transparent plate,
Imaging means for imaging the inspection target surface of the transparent plate,
A defect detection apparatus comprising: irradiation means for irradiating the transparent plate-like body with light having a width narrower than the size of the defect to be detected in the transparent plate-like body from the opposite side of the inspection target surface of the transparent plate-like body. .

前記撮像手段の分解能は、前記欠点のサイズ以下であり、
前記照射手段は、光源と、スリットを含むスリット体とを有し、
前記光源からの光が前記スリット体のスリットを通過して前記透明板状体に照射され、
前記スリットの幅Ｌは、以下の式で求められる請求項１記載の欠点検出装置。
Ｍ＜Ｌ≦−２ａＲ／（Ｘｄ）
ａ：スリットから透明板状体までの距離
Ｒ：検出する欠点サイズ
ｄ：透明板状体の板厚
Ｘ：任意の実数
Ｍ：撮像手段の視野幅 The resolution of the imaging means is less than the size of the defect;
The irradiation means includes a light source and a slit body including a slit,
The light from the light source passes through the slit of the slit body and is irradiated on the transparent plate-like body,
The defect detection device according to claim 1, wherein the width L of the slit is obtained by the following equation.
M <L ≦ −2aR / (Xd)
a: Distance from slit to transparent plate R: Detected defect size d: Plate thickness of transparent plate X: Arbitrary real number M: Field width of imaging means

前記撮像手段の分解能は、前記欠点のサイズ以下であり、
前記照射手段は、レーザ光源を有し、
前記レーザ光源から前記透明板状体に照射される光の幅Ｌ₁は、以下の式で求められる請求項１記載の欠点検出装置。
Ｍ＜Ｌ₁≦−２ａ₁Ｒ／（Ｘｄ）
ａ₁：レーザ光源から透明板状体までの距離
Ｒ：検出する欠点サイズ
ｄ：透明板状体の板厚
Ｘ：任意の実数
Ｍ：撮像手段の視野幅 The resolution of the imaging means is less than the size of the defect;
The irradiation means includes a laser light source,
The defect detection apparatus according to claim 1, wherein a width L ₁ of light emitted from the laser light source to the transparent plate-like body is obtained by the following expression.
M <L ₁ ≦ −2a ₁ R / (Xd)
a ₁ : Distance from laser light source to transparent plate-like body R: Defect size to detect d: Plate thickness of transparent plate-like body X: Arbitrary real number M: Field width of imaging means

前記撮像手段の分解能は、前記欠点のサイズ以下であり、
前記照射手段は、光源と、集光レンズとを有し、
前記集光レンズによって集光されて前記透明板状体に照射される光の幅Ｌ₂は、以下の式で求められる請求項１記載の欠点検出装置。
Ｍ＜Ｌ₂≦−２ａ₂Ｒ／（Ｘｄ）
ａ₂：集光レンズから透明板状体までの距離
Ｒ：検出する欠点サイズ
ｄ：透明板状体の板厚
Ｘ：任意の実数
Ｍ：撮像手段の視野幅 The resolution of the imaging means is less than the size of the defect;
The irradiation means has a light source and a condenser lens,
The defect detection device according to claim 1, wherein a width L ₂ of light condensed by the condensing lens and applied to the transparent plate-like body is obtained by the following expression.
M <L ₂ ≦ −2a ₂ R / (Xd)
a ₂ : Distance from the condenser lens to the transparent plate R: Detected defect size d: Thickness X of the transparent plate X: Arbitrary real number M: Field width of the imaging means

透明板状体に含まれる、集光作用を有する欠点を検出する方法であって、
前記透明板状体内の検出対象となる欠点のサイズよりも幅の狭い光を、前記透明板状体の検査対象面の反対側から前記透明板状体に照射する工程と、
前記透明板状体の検査対象面を撮像手段によって撮像する工程と、を含む欠点検出方法。 A method for detecting a defect having a light condensing effect contained in a transparent plate,
Irradiating the transparent plate with light having a width smaller than the size of the defect to be detected in the transparent plate from the opposite side of the inspection target surface of the transparent plate,
Imaging a surface to be inspected of the transparent plate-like body by an imaging means.