CN101790679A - 检测透明板体内部的微小异物的方法及其装置 - Google Patents

检测透明板体内部的微小异物的方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种检测透明板体内部的微小异物的方法及其装置，稳定地检测透明板体内部的遮光性的微小异物，且获得微小异物深度的信息。该方法是通过测量亮度(E、F)来进行检测的方法，该亮度(E、F)是由对存在于具有均匀的折射率的恒定厚度的透明板体(1)内部的微小异物(4)进行照射的光束(2)的散射等而产生的，其特征在于，使光束(2)相对于透明板体的厚度方向以规定的倾斜角度进入到透明板体内部，在透明板体内部形成进入的内部光束(I)和由该内部光束(I)在透明板体表面反射而成的内部光束(II)，不改变上述光束的进入角度地使透明板体和光束相对移动(沿(G)方向)，从透明板体的厚度方向分别检测同一微小异物(4)由上述内部光束(I)照射而产生的亮点(E)和由上述内部光束(II)照射而产生的亮点(F)，从而判断上述微小异物在透明板体中的位置。

Description

检测透明板体内部的微小异物的方法及其装置
技术领域
本发明涉及检测玻璃板等透明板体的内部的微小异物的方法及其装置，更具体地涉及检测玻璃板内部的硫化镍等微小异物的方法及其装置。此外，本发明涉及包括基于检测玻璃板内部的微小异物的方法的工序的玻璃板制造方法。
背景技术
玻璃制品内部的微小异物主要是透过光的透光性的泡和遮挡光的未溶解的原料、混入到玻璃中的粒子等，成为玻璃制品的缺点，降低成品率。通过在加热玻璃后使其骤冷对表面导入压缩应力的所谓物理强化法强化玻璃制品时，在具有键合镍和硫磺而成的硫化镍(以下称为“NiS”)的情况下，特别成问题。
关于强化玻璃制品的NiS的问题，从19世纪60年代以来的研究中到处可见，例如专利文献1中有所公开。由于NiS在玻璃中受到的温度过程而其构造相从α-NiS转移为β-NiS。此时，由于β-NiS的体积变大，所以在如玻璃内部那样NiS四周被拘束的情况下，导致在该被拘束的部分产生拉伸应力。另一方面，在通过物理强化法强化的强化玻璃制品内部，为了使玻璃制品整体的残余应力平衡，相对于残留在玻璃制品表面的压缩应力，在玻璃制品内部残余有拉伸应力。在该内部的拉伸应力层中存在大小为0.05mm左右的NiS，将强化玻璃制品设置在建筑物等上后经过比较长的时间，构造相从α-NiS转移为β-NiS，产生拉伸性的内部应力时，龟裂从此处扩展从而使强化玻璃制品突然破坏。这就是所谓被称为自然破损的现象。与其相反，意味着在NiS不位于拉伸应力层中而位于表面的压缩应力层中的情况下不产生自然破损。
为了防止该强化玻璃制品自然破损，采用所谓的均质处理(被称为HeatSoak Test或HST)，即，通过将强化玻璃制品放入到分批炉中加热到280℃左右，在炉内强制地使NiS的构造相从α-NiS转移为β-NiS而去除混入有NiS的玻璃。
可是，若采用该均质处理，需要在制造强化玻璃制品后再次加热玻璃制品，存在制造成本增加的问题。
在这种状况下，在专利文献2和3等中提出能在物理强化处理前的玻璃制品的阶段检测玻璃内部的NiS、其它微小异物的存在的方法和装置。在专利文献2中公开了如下的方法，即，虽然并不是特别以NiS为对象，而是通过利用摄像机拍摄反射光而检测微小异物，测量该微小异物深度的方法，该反射光为使激光沿与玻璃表面垂直的方向向玻璃入射，从玻璃的上表面和下表面射出的、有时根据情况也会从玻璃内部沿倾斜方向射出的反射光。在专利文献3中公开了如下的方法，即，通过利用位于激光的规则反射光的位置的摄像机拍摄反射光而检测NiS等微小异物，测量该微小异物深度，该反射光为使激光相对于玻璃制品表面以一定的角度入射而在正面和反面射出的反射光。
专利文献1：日本特公昭47-002113号公报
专利文献2：日本特表平06-510856号公报
专利文献3：日本特开平08-082602号公报
因为专利文献2和3为用摄像机从倾斜方向对反射像进行拍摄，所以存在如下的问题：摄像机的视场变大，引起拍摄的玻璃表面的透射光和反射光的射入，使检测不稳定。此外，因为从倾斜方向进行拍摄，所以存在正方像素畸变而使分辨率变差的问题。而且，由此存在相对于椭圆形的微小异物等纵横比不同的微小异物，检测灵敏度根据照射方向变化而变化的问题。
专利文献3因为需要将摄像机设置在激光的规则反射光的位置，所以根据玻璃制品的弯度和表面性状的不同，在规则反射光的方向上存在较大变化的情况下，存在漏过微小异物，或无法准确地测量微小异物存在的深度的问题。此外，直接用摄像机接受激光的规则反射光从有可能损坏摄像机的方面考虑是不好的。
此外，在检测微小异物时，需要区别微小异物是透光性的泡等，还是含有遮光性的NiS的物质。可是，在专利文献2和3中，存在无法区别遮光性和透光性的微小异物的问题。
而且，像上述那样自然破损是在NiS位于强化玻璃制品的拉伸应力层的情况下产生的，在NiS位于玻璃制品表面附近的压缩应力层的情况下无需将其作为微小异物来检测。因此，在检测NiS时，NiS所存在的深度的信息是重要的。
而且在检测微小异物时，为了获得微小异物的形状、颜色的信息，利用的摄像机的分辨率越高越好，然而，高分辨率的摄像机价格高、利用的图像数据的容量大，由此存在扫描对象物的速度也慢的问题。
发明内容
本发明是鉴于以上的问题点而提出的，其目的在于，提供一种在检测玻璃板等透明板体的内部的微小异物时，能够不受外部干扰地稳定地识别遮光性和透光性的微小异物的检测微小异物的方法及其装置。此外，其目的在于，提供一种能够获得含有NiS的遮光性的微小异物所存在的深度的信息的检测微小异物的方法及其装置。而且，即使是微小异物的形状识别困难的分辨率低的摄像机，也能实现以上的方法及其装置。此外，其目的还在于，提供一种制造不存在含有NiS的遮光性微小异物的玻璃板作为用于制造强化玻璃制品的物理强化处理前的玻璃板材的方法。
本发明是主要涉及如下内容的下述发明，即，检测玻璃板等透明板体的内部的微小异物，特别是玻璃板内部的NiS等微小异物，获得该微小异物存在的深度的信息的微小异物的检测方法及其装置。而且，本发明是主要涉及如下内容的下述发明，即，通过去除存在被检测到的微小异物的玻璃板，制造不含有那样的微小异物的玻璃板的方法。
(1)一种检测透明板体内部的微小异物的方法，是通过检测亮点进行检测的方法，该亮点是由于照射了存在于透明板体内部的微小异物的光束的散射等而产生的，该透明板体具有均匀的折射率且具有恒定的厚度，其特征在于，使光束相对于透明板体的厚度方向以规定的倾斜角度进入到透明板体内部，在透明板体内部形成进入的内部光束I和由该内部光束I在透明板体表面反射而成的内部光束II，不改变上述光束的进入角度地使透明板体和光束相对移动，从透明板体的厚度方向分别检测同一微小异物由上述内部光束I照射而产生的亮点和由上述内部光束II照射而产生的亮点，从而判断上述微小异物在透明板体中的位置。
(2)一种检测玻璃板内部的微小异物的方法，是通过检测亮点进行检测的方法，该亮点是由于照射了存在于玻璃板内部的微小异物的光束的散射等而产生的，其特征在于，使用检测装置不改变光束的进入角度地使玻璃板的光束照射位置移动，利用摄像部件拍摄同一微小异物由内部光束I照射而产生的亮点和由内部光束II照射而产生的亮点，用图像处理部件基于由上述摄像部件所拍摄的图像判断上述微小异物在玻璃板中的位置，该检测装置包括：照射部件，使光束相对于玻璃板的厚度方向以规定的倾斜角度进入到玻璃板内部，在玻璃板内部形成进入的上述内部光束I和由该内部光束I在玻璃板表面反射而成的上述内部光束II；摄像部件，在玻璃板的光束照射表面侧或非照射表面侧拍摄自玻璃板表面沿与该表面垂直的方向射出的光；图像处理部件，基于由上述摄像部件所拍摄的图像判断玻璃板内部的微小异物的位置。
(3)一种检测玻璃板内部的微小异物的方法，是通过检测亮点进行检测的方法，该亮点是由于照射了存在于玻璃板内部的微小异物的光束的散射等而产生的，其特征在于，使用检测装置不改变第1和第2光束的进入角度地使玻璃板的光束照射位置移动，利用摄像部件拍摄同一异物由内部光束I和I’照射而产生的亮点和由内部光束II和II’照射而产生的亮点，由图像处理部件基于由上述摄像部件拍摄的图像，根据由上述第1光束和第2光束产生的同一异物的亮点的图像的对称性判别玻璃板表面的灰尘等异物，并判断上述微小异物在玻璃板中的位置，该检测装置包括：第1照射部件，使第1光束相对于玻璃板的厚度方向以规定的倾斜角度进入到玻璃板内部，在玻璃板内部形成进入的上述内部光束I和由该内部光束I在玻璃板表面反射而成的上述内部光束II；第2照射部件，使第2光束相对于玻璃板的厚度方向自与上述第1光束的倾斜角度相反的方向进入到玻璃板内部，在玻璃板内部形成进入的上述内部光束I’和由该内部光束I’在玻璃板表面反射而成的上述内部光束II’；摄像部件，在玻璃板的光束照射表面侧或非照射表面侧拍摄自玻璃板表面沿与该表面垂直的方向射出的光；图像处理部件，基于由上述摄像部件拍摄的图像，判别玻璃板内部的微小异物和玻璃板表面的灰尘等异物，并判断玻璃板内部的微小异物的位置。
(4)一种装置，是检测玻璃板内部的微小异物的装置，其中，包括：照射装置，使光束相对于玻璃板的厚度方向以规定的倾斜角度进入到玻璃板内部，在玻璃板内部形成进入的内部光束I和由该内部光束I在玻璃板表面反射而成的内部光束II；移动部件，使上述光束照射装置相对于玻璃板沿与玻璃板的平面平行的方向相对移动；摄像装置，是在玻璃板的光束照射表面侧或非照射表面侧拍摄自玻璃板表面沿与该表面垂直的方向射出的光的摄像装置，拍摄同一微小异物由上述内部光束I照射而产生的亮点和由上述内部光束II照射而产生的亮点；图像处理部件，与上述摄像装置连接，基于所拍摄的图像判断微小异物。
(5)一种装置，是检测玻璃板内部的微小异物的装置，其中，包括：第1照射装置，使第1光束相对于玻璃板的厚度方向以规定的倾斜角度进入到玻璃板内部，在玻璃板内部形成进入的内部光束I和由该内部光束I在玻璃板表面反射而成的内部光束II；第2照射装置，使第2光束相对于玻璃板的厚度方向自与上述第1光束的倾斜角度相反的方向进入到玻璃板内部，在玻璃板内部形成进入的内部光束I’和由该内部光束I’在玻璃板表面反射而成的内部光束II’；移动部件，使上述第1和第2照射装置相对于玻璃板沿与玻璃板的平面平行的方向相对移动；摄像装置，是在玻璃板的光束照射表面侧或非照射表面侧拍摄自玻璃板表面沿与该表面垂直的方向射出的光的摄像装置，拍摄同一异物由上述内部光束I和I’照射而产生的亮点和由上述内部光束II和II’照射而产生的亮点；图像处理部件，与上述摄像装置连接，基于所拍摄的图像判断微小异物。
(6)一种玻璃板的制造方法，包括：检测工序，基于上述记载的检测玻璃板内部的微小异物的方法而检测微小异物；判别工序，判别是否应该去除含有由该检测工序检测出的微小异物的玻璃板；去除工序，基于该判别工序的判别结果去除含有微小异物的玻璃板。
(7)一种玻璃板的制造方法，包括：制造连续的玻璃板的工序；检测工序，基于上述记载的检测玻璃板内部的微小异物的方法而检测连续的玻璃板中的微小异物；判别工序，判别是否应该去除含有由该检测工序检测出的微小异物的玻璃板；切断工序，将连续的玻璃板切断成规定的大小；去除工序，基于该判别工序的判别结果去除应该被去除的含有微小异物的切断的玻璃板。
采用本发明，能够不受外部干扰地稳定地检测透明板体内部的微小异物的位置。此外，该微小异物无论是遮光性的还是透光性的均能够检测，还能够判断该微小异物的种类。特别是能够获得玻璃板内部的含有NiS的遮光性微小异物存在的深度的信息，还能够将含有NiS的遮光性微小异物与泡等其它种类的微小异物区别开。由此，能够自玻璃板表面识别存在于可能会产生问题的深度的含有NiS的微小异物，从强化玻璃板制造工序中去除含有那样的微小异物的玻璃板，从而抑制将来有可能产生自然破损的强化玻璃板的制造。而且，也能够利用非必要的低分辨率的摄像机实现以上的微小异物的检测和微小异物的形状识别。
附图说明
图1是说明本发明的检测玻璃板内部的微小异物的方法的基本想法的图。[1-1]和[1-2]是玻璃板的示意性的剖视图，[1-1]是微小异物与内部光束I接触的时刻的剖视图，[1-2]是微小异物与内部光束II接触的时刻的剖视图。[1-3]和[1-4]是玻璃板的示意性的俯视图，[1-3]是[1-1]所示的时刻的俯视图，[1-4]是[1-2]所示的时刻的俯视图。
图2是表示在微小异物是遮光性的球的情况下的图1中亮点(E、F)的详细情况的示意图。
图3是说明本发明的玻璃板的制造方法的图。
图4是说明本发明的检测搬送中的玻璃板内部的微小异物的方法和装置的图。
图5是说明本发明的检测搬送中的玻璃板内部的微小异物的另一方法和装置的图。
图6是说明本发明的检测搬送中的玻璃板内部的微小异物的再一方法和装置的图。
图7是说明本发明的检测搬送中的玻璃板内部的微小异物的又一方法和装置的图。
图8是说明本发明的玻璃板的另一制造方法的图。
图9是说明本发明的检测玻璃板内部的微小异物的另一装置的实施方式的图。
图10是说明本发明的检测搬送中的玻璃板内部的微小异物的另一方法和装置的图。
图11是表示通过本发明的检测玻璃板内部的微小异物的方法拍摄的图像的图(微小异物是NiS且位于内部光束I上的情况)。
图12是表示通过本发明的检测玻璃板内部的微小异物的方法拍摄的图像的图(微小异物是NiS且位于内部光束II上的情况)。
图13是表示通过本发明的检测玻璃板内部的微小异物的方法拍摄的图像的图(微小异物是泡且位于内部光束I上的情况)。
图14是表示通过本发明的检测玻璃板内部的微小异物的方法拍摄的图像的图(微小异物是泡且位于内部光束II上的情况)。
附图标记说明
1：玻璃板；2：线状激光束；3：摄像部件；4：微小异物；5：照射部件；6：图像处理部件；7：第2线状激光束；8：第2照射部件；10：照射表面；11：非照射表面；12：玻璃板的移动部件(辊)；13：移动部件；14：工作台；a1：图1的[1-1]中的A-B’间的距离或[1-2]中的B’-C间的距离；a2：图1的[1-1]中的A-E’间的距离或[1-2]中的F’-C间的距离；d1：玻璃板的厚度；d2：微小异物距照射表面的距离；x：与玻璃板表面平行的面中的2个方向中一个方向(在矩形的情况下是分别与正交的2边平行的方向中的、连续的玻璃板中的长度方向)；y：与玻璃板表面平行的面中的2个方向中一个方向(在矩形的情况下是分别与正交的2边平行的方向中的、连续的玻璃板中的宽度方向)；z：玻璃板的板厚方向；A：在来自形成于照射表面上的照射区域的散射光中沿y方向延伸的亮线；B：在来自从内部侧照射非照射表面而形成的照射区域的散射光沿y方向延伸的亮线；B’：亮线(B)的z方向的光与照射表面相交的线；C：在来自从内部侧照射照射表面而形成的照射区域的散射光沿y方向延伸的亮线；E：微小异物被内部光束I照射而产生的散射光等的亮点；E’：亮点(E)的z方向的光与照射表面相交的点；F：微小异物被内部光束II照射而产生的散射光等的亮点；F’：亮点(F)的z方向的光与照射表面相交的点；G：玻璃板的移动(搬送)方向；H：移动部件的移动方向；I：内部光束I；II：内部光束II。
具体实施方式
本发明中的透明板体由具有均匀的折射率的透明材料构成，只要是具有规定厚度的板状的构件，不限于玻璃板。只要是透明的，也可以是由金属氧化物、陶瓷等无机材料、有机高分子材料等塑料材料构成的透明板体。
透明板体内部的微小异物既可以由遮光性固体物质、折射率与透明板体的材料不同的透光性固体物质构成，也可以由折射率与由气体状物质、液体状物质构成的透明板体的材料不同的透光性物质构成。而且，还可以是不存在物质的部分。总之，微小异物只要由与透明板体的材料在光学上异质的材料构成，在透明板体内部使光进行散射、反射、折射的物质即可。微小异物的大小只要是1mm以下，特别是0.5～0.01mm即可。此外，只要能够在光学上测量由散射光等产生的亮点，即使是更小的微小异物也可以。此外，也能检测超过1mm大小的异物。但是，通常透明板体中的异物中作为检测对象的异物通常是1mm以下的大小的异物。
作为光束，只要是指向性高的光束(beam)任何光束都可以，但是优选激光光束(以下，也称为激光束)。作为光优选可见光。但是，只要是能够用拍摄部件等测量，也可以是可见光以外的光。光束的截面形状既可以是线状也可以是点(spot)状。为了扩大能够检测的深度范围优选光束线的宽度窄，光束点(spot)的大小越小越好。线状的激光束例如能够由在激光振荡器前端设置透镜、放出线状的激光束的、即所谓的线性激光器获得。在点状光束的情况下，优选使点状光束高速移动，实质上形成与线状光束相同的光束。作为使点状光束形成实质上的线状光束的方法，例如有使用多角棱镜的方法。
优选照射透明板体的光束在透明板体表面形成沿与该光束的光轴垂直的方向延伸的线状的照射区域。在使用线性激光器等透镜的线状光束的情况下，由此能够将线状的照射区域的宽度保持恒定，减少长度方向的光强度的变化。在线状的照射区域的宽度不恒定的情况下，在线方向的位置上亮点的光强度的变化较大，有可能难以通过亮点间的光强度的对比来判断微小异物的种类。
光束照射部件是生成如上述那样的光束并以规定的入射角照射透明板体表面的部件，优选振荡出激光束是线状光束或实质上的线状光束照射透明板体表面。光束照射装置也相同。通过使光束以规定的入射角照射透明板体表面，光束进入到透明板体内部，形成后述的内部光束I、II。
在扫描透明板体表面时，在使用线状光束的情况下，优选线状光束沿与该线大致垂直的方向相对透明板体相对移动。在线状光束的长度小于透明板体表面的宽度的情况下，优选用多个线状光束进行扫描，或使线状光束沿线状光束的长度方向高速地(即，比上述线状光束的相对移动速度高地)移动而进行扫描。在使用点状光束的情况下，优选像上述那样形成实质上与线状光束相同的光束，使用该实质上的线状光束与上述线状光束相同地进行透明体表面的扫描。透明板体和线状光束的相对移动方向并不限于上述的方向。移动方向即使是上述大致垂直方向以外的方向，也能够区别2个亮点是否由1个微小异物所形成，在由1个微小异物形成的情况下，能够通过2个亮点的光强度的对比来判断该微小异物的种类(另外，微小异物的位置能通过1个亮点来判断)。
以下，以玻璃板作为透明板体、以成为上述通常的检测对象的大小的非透明性固体物质(NiS微粒子等)和气体状物质(泡)作为微小异物，以线状激光束作为光束为例，说明本发明。
图1是说明检测玻璃板内部的微小异物的本发明的方法的基本想法的示意图。图1的[1-1]和[1-2]是玻璃板(1)的示意性的剖视图，[1-1]是微小异物(4)与内部光束I(I)接触的时刻的剖视图，[1-2]是微小异物(4)与内部光束II(II)接触的时刻的剖视图。图1的[1-3]和[1-4]是玻璃板(1)的示意性的俯视图，[1-3]是[1-1]所示的时刻的俯视图，[1-4]是[1-2]所示的时刻的俯视图。
在图1中，将正交的3方向内的玻璃板的厚度方向在以下称为z方向。将与玻璃板表面平行的面的2方向在以下称为x方向和y方向。在矩形的玻璃板的情况下，优选将分别与正交的2边平行的方向作为x方向和y方向。在后述的玻璃带(连续的玻璃板)中，优选玻璃带的长度方向为x方向、宽度方向为y方向。此外，将玻璃板(1)的2表面中的、被线状激光束(2)照射的表面(10)称为照射表面，将另一表面(11)称为非照射表面。线状激光束(2)从x方向照射照射表面(10)，在图1中以1条线表示照射到微小异物的光束部分。在图1中，线状激光束(2)形成沿与其光轴垂直的方向延伸的线状的照射区域。即，如图1的[1-3]和[1-4]所示，线状激光束(2)从x方向照射而形成在照射表面(10)的线状的照射区域的线的长度方向是y方向。
如图1的[1-1]和[1-2]所示，自相对于z方向倾斜的方向照射玻璃板的线状激光束(2)照射照射表面(10)，其激光束反射、折射、散射。散射是由于玻璃板表面的微小的凹凸等而产生的。折射的激光束进入到玻璃板(1)的内部，将该进入的激光束称为内部光束I。内部光束I(I)随后到达非照射表面(11)的内部侧，在此反射、折射，散射(对折射光省略图示)。将通过该内部光束I(I)在非照射表面(11)的内侧的反射而进入到玻璃板(1)的内部的激光束称为内部光束II。因此，所谓内部光束I(I)在玻璃板表面反射而成的内部光II是指在该非照射表面的内侧反射而成的内部光II。内部光束II(II)随后到达照射表面(10)的内部侧，在此反射、折射，散射(反射光省略图示)。
由来自形成在照射表面(10)上的照射区域的散射光生成沿y方向延伸的亮线，以下将该亮线称为亮线(A)。同样，内部光束I(I)从内部侧照射非照射表面(11)而形成线状的照射区域，以下将由来自该照射区域的散射光生成的亮线称为亮线(B)。而且，内部光束II(II)从内部侧照射照射表面(10)而形成线状的照射区域，以下将由来自该照射区域的散射光生成的亮线称为亮线(C)。图1的[1-3]和[1-4]所表示的A、B、C各亮线由从各照射区域沿z方向射出的光构成。激光束由于在各表面反射、折射、散射，并且被玻璃板内部吸收而衰减，因此，各亮线的光强度以亮线(A)＞亮线(B)＞亮线(C)的顺序降低。
在图1的[1-1]和[1-3]中，将微小异物(4)被内部光束I(I)照射产生的散射光等的亮点称为亮点(E)。同样，在[1-2]和[1-4]中，将微小异物(4)被内部光束II(II)照射产生的散射光等的亮点称为亮点(F)。在[1-1]中，将亮点(E)的z方向的光与照射表面(10)相交的点作为E’，在[1-2]中，将亮点(F)的z方向的光与照射表面(10)相交的点作为F’。在[1-1]和[1-2]中，将亮线(B)的z方向的光与照射表面(10)相交的线作为B’。从微小异物(4)沿z方向射出的光由散射光中的沿z方向反射的光、沿z方向射出的反射光、沿z方向射出的折射光等构成。
本发明的测量如下进行。使玻璃板(1)沿x方向从图中的右边向左边相对移动(图1的[1-1]的G方向)，利用摄像机等拍摄部件从z方向对亮线、亮点进行测量。在微小异物(4)被内部光束I(I)照射的时刻进行拍摄。图1的[1-3]是该测量时刻的图像的示意图。在微小异物(4)被内部光束I(I)照射的时刻前拍摄的图像中，存在亮线(A)、(B)、(C)但不存在亮点(E)。在[1-3]的示意图的图像中，存在亮线(A)、(B)、(C)和亮点(E)，能测量亮点(E)和亮线(A)之间的距离(也可以是亮点(E)和亮线(B)之间的距离)。另外，因为亮线(A)、(B)之间的距离不发生变化，所以能够在该时刻或以外的时刻测量亮线(A)、(B)之间的距离。此外，亮线(A)、(C)相对于亮线(B)存在于对称的位置。如后述那样，若通过在该时刻[1-3]的示意图所示的图像测量亮点(E)和亮线(A)之间的距离以及亮线(A)、(B)之间的距离，则能够判明微小异物(4)的深度(距照射表面(10)的距离)相对于玻璃板的厚度之比，从而在玻璃板的厚度是已知的情况下判明深度的绝对距离。
接着，玻璃板进一步移动，在微小异物(4)自内部光束I(I)偏离时，亮点(E)消失，微小异物(4)进一步来到被内部光束II(II)照射到的位置时，产生亮点(F)。图1的[1-4]是其产生亮点(F)时刻的图像的示意图。在[1-4]的示意图的图像中，存在亮线(A)、(B)、(C)和亮点(F)，能测量亮点(F)和亮线(C)之间的距离(也可以是亮点(F)和亮线(B)之间的距离)。亮线(A)、(B)、(C)之间的各距离与[1-3]的示意图的图像中的亮线(A)、(B)、(C)之间的各距离相等，此外，亮点(F)和亮线(C)之间的距离与[1-3]的示意图的亮点(E)和亮线(A)之间的距离相等。即，在两示意图中，亮点(E)、(F)相对于亮线(B)存在于对称的位置。
自图1的[1-3]所示的图像测量的亮线(A)、(B)之间的距离是图1的[1-1]中的A-B’之间的距离a1，同样亮线(A)、亮点(E)之间的距离是A-E’之间的距离a2。在将玻璃板的厚度作为d1，微小异物(4)距照射表面(10)的距离作为d2时，通过a2/a1＝d2/d1，若d1是已知的，则能够通过由图1的[1-3]所示的图像测量的a1和a2求得d2。同样，通过由图1的[1-4]所示的图像测量的B’-C之间的距离a1和亮线(C)、亮点(F)之间的距离F’-C之间的距离a2求得d2。由于亮线(C)的光强度比亮线(A)的光强度弱，有时难以测量亮线(C)的位置，此外，亮点(F)的光强度比亮点(E)的光强度弱，有时难以测量亮点(F)的位置，所以微小异物(4)的深度优选通过[1-3]所示的图像求得。另外，即使玻璃板的厚度d1是未知的，只要内部光束I(I)的进入角度(能够通过线状激光束(2)相对于照射表面(10)的照射角度和玻璃的折射率算出)是已知的，就能够通过a1和该进入角度算出d1，从而求得d2。
图2是表示微小异物(4)为遮光性的球的情况下的、图1中的亮点(E)、(F)详细情况的示意图，图2的[2-1]的微小异物(4)与图1的[1-1]相对应，图2的[2-2]的微小异物(4)与图1的[1-2]相对应，图2的[2-3]的微小异物(4)与图1的[1-3]相对应，图2的[2-4]的微小异物(4)与图1的[1-4]相对应。如这些图所示，通过内部光束I、II从相对于z方向倾斜且倾斜方向相反的方向照射微小异物(4)，x方向的射出到照射表面(10)侧的光的发光面积为亮点(E)的发光面积大，亮点(F)的发光面积小。因此，又因为内部光束I、II的光强度不同，所以亮点(F)的光强度比亮点(E)的光强度弱得多。另外，垂直射出到非照射表面(11)侧的光的面积为与上述亮点(E)的发光面积大，亮点(F)的发光面积小这样的相反关系，所以由微小异物(4)产生的2个亮点的光强度的差比上述情况小。
在微小异物(4)是泡等透光性的球时，一般认为亮点(E)、(F)是由除了来自微小异物表面的散射光以外，再加上从微小异物内部射出的光而形成的。所谓从微小异物内部射出的光是指进入到微小异物内部的光及该进入到微小异物内部的光在微小异物内部表面反射而成的光自微小异物内部表面折射、散射而射出到微小异物外的光。因此，通常由透光性的微小异物(4)产生的亮点(E)、(F)比由遮光性的微小异物产生的亮点的光强度高。一般认为，特别是在亮点(F)处，由于光也从图2的[2-4]所示的微小异物(4)的影子的部分射出，所以比由遮光性的微小异物产生的亮点(F)的光强度高。因此，在测量亮点(F)的光强度相对于亮点(E)的光强度之比([亮点(F)的光强度]/[亮点(E)的光强度])时，通常，透光性的微小异物与遮光性的微小异物的体积之比接近1，也有超过1的情况。因此，通过对比亮点(E)、(F)的光强度，能够区别微小异物是遮光性的还是透光性的。由于在遮光性的微小异物的情况下亮点(E)、(F)的光强度差较大，所以通常优选从照射表面(10)侧进行测量。另外，根据情况也能够通过自照射表面(10)侧和非照射表面(11)侧同时进行测量，对双方的亮点(E)、(F)进行对比。
线状激光束(2)的入射角由检测微小异物的深度的分辨率、激光束的宽度和检测微小异物所需要的深度范围所决定。在图1的[1-1]、[1-2]中，在使入射角为相对于z方向的角度时，该角度越大所拍摄到的图像中的亮线(A)和亮线(B)的距离越大，微小异物的深度的信息的检测分辨率提高。但是，入射角受线状激光束(2)的宽度和检测微小异物所需要的深度范围限制。
因为亮线(A)、(B)、(C)的宽度是有限的，所以在从z方向拍摄的情况下，微小异物(4)的位置越接近照射表面(10)亮线(A)和亮点(E)的距离越短，若两者接近到图像的分辨率以下，则无法测量该距离。微小异物(4)的位置接近非照射表面(11)的情况下也同样地难以测量亮线(B)和亮点(E)的距离。
若将线状激光束(2)的宽度作为W、将照射表面上的照射区域的宽度作为WS、将入射角作为θ，则WS以W/cosθ表示。由此，在将因照射表面的折射而变化的入射角作为θS时，无法检测微小异物的深度T以0.5·WS/tanθS表示。无法检测微小异物(4)的深度T与玻璃板的板厚无关。
另一方面，像上述那样在强化玻璃中，因为照射表面和非照射表面附近的残留有压缩应力层的区域的NiS不影响自然破损，所以在将检测对象深度作为X、玻璃板的板厚作为t时，W和θ需要满足T＜(t-X)/2。在玻璃板的折射率是一般值1.5的情况下，入射角在49度时W/T成为最大，意味着相对于任意的W，无法检测微小异物的深度T最小。即使能够使W无限小、入射角θ无限大，根据斯涅耳定律，由于θS的变化率急剧减小，所以微小异物的深度的检测分辨率不会急剧提高。
因此，作为入射角，优选44度～54度，若无法检测微小异物的深度更浅，则更优选46度～52度。若使玻璃板的板厚为4mm，则线状激光束(2)的宽度为0.25mm左右即可。若玻璃板的厚度变大，则可以不检测的区域变大，所以线状激光束(2)的宽度也可以相对较宽。
优选用摄像机等摄像部件(摄像装置)进行亮点、亮线的测量。优选拍摄二维像，并将该光学像转换成电信号而输出的面阵(areaScan)摄像机(CCD摄像机等)。像素数越多越能够检测出更小的微小异物。在本发明中，无需识别微小异物的形状和颜色。此外，通过设置暗室等遮断外部光线，在除了激光束透过的区域以外没有光信号，能够将玻璃板表面的灰尘等成为外部干扰的干扰全部仅作为玻璃板的照射表面和非照射表面上的光信号。因此，与存在微小异物的玻璃板内部的区域相对应的图像的S/N比(有效的输入信号/干扰信号)显著提高。
因此，只要亮点和亮线的信号足够强，由微小异物产生的亮点的大小即使未满1个像素也能够检测出微小异物。即，在本发明中，与以往技术相比来自微小异物的信息少也没有问题，因此，即使使用低分辨率的面阵摄像机也能检测出微小异物。
对于亮点和亮线的拍摄，与控制拍摄的时机进行拍摄的方式相比，优选以短间隔连续进行拍摄，取得图像数据。所取得的图像数据被送到图像处理部件。在图像处理部件中，基于存储在数值运算装置内的存储器中的图像数据和所取得的图像数据的对比，利用各取得的图像中的亮点的z方向的位置(深度)、y方向的位置(相对于基准位置的平面方向的位置)和亮点出现的时刻这3个信息中的任一个或几个的组合，能将同一微小异物的2种图像作为一组。因为始终检测亮线，所以能够比较稳定地获得z方向的位置(深度)的信息。关于y方向的位置的信息，能够从上述玻璃板相对移动方向和相对移动速度获得。在预测到偏离该移动方向和移动速度等的情况下，谋求防止或校正偏离的对策。关于亮点出现的时刻的信息，仅将同一微小异物的2种图像作为一组是不够的，至少需要组合亮点的z方向的位置(深度)或y方向的位置的信息。只要玻璃板的相对移动方向和相对移动速度恒定，就能够稳定地选择应作为一组的2个图像。但是，在玻璃板的相对移动方向和相对移动速度不恒定的情况下，x、y、z方向的位置的误差都会累积。因此，考虑从面阵摄像机输送来的玻璃板的相对的移动方向、移动速度的数据，优选谋求选择应作为一组的2个图像的对策。
基于上述拍摄的图像的数据，在图像处理部件的后一步骤中判断微小异物的位置、种类。因为图像数据通常作为数字数据而被取得，所以利用该数据，通过考虑了亮点、亮线的位置等特征的抽取程序抽取测量对象的亮点、亮线，判断微小异物的位置、种类，输出该判定数据。z方向的位置(深度)像上述那样通过亮线与亮点的距离和玻璃板的厚度算出。x、y方向的位置通过亮点距x、y方向的基准位置的距离算出。此时，考虑2个亮点间的距离(玻璃板的相对移动距离)、2个亮点出现的时间间隔、连结2个亮点的线和亮线所成的角度(玻璃板的相对移动方向)等。微小异物的种类像上述那样通过由同一微小异物产生的2个亮点的光强度比来判断。在以图像灰度值将光强度数值化时，优选进行干扰处理等。
图像处理部件由数值运算装置例如个人计算机、存储器和用于识别上述那样的图像的图像处理软件构成。或者也可以是装入了这些机能的数值运算元件。利用该图像处理部件，能够自动地连续地对拍摄到的图像进行存储、取出，判断等。
本发明在玻璃板的制造中，根据微小异物的有无、微小异物的位置、种类，判别不能作为产品的含有微小异物的玻璃板，基于该结果，能够从制造工序中去除不能作为产品的含有微小异物的玻璃板。判别是否能够作为产品能够通过对比预先存储于判别部件中的判别数据和在上述图像处理部件中被判定了的微小异物的判定数据来进行。判别部件也可以装入图像处理部件，将判别结果作为图像处理部件的输出数据。在要判别的玻璃板是被切断成规定的形状后的玻璃板的情况下，也可以从制造工序中去除判别为不能作为产品的玻璃板。
图3表示说明本发明的玻璃板的制造方法的一实施方式的图。另外，在该图中，制造连续的玻璃板(以下称为玻璃带)的工序和切断成规定的大小的玻璃板的工序既可以是公知技术，也可以是其它任何技术。在利用浮(float)法等由熔融玻璃制造了玻璃带后，切断成规定的大小做成产品的情况下，在玻璃带的阶段检测微小异物，在检测到产品中不能含有的微小异物时，从制造工序中去除含有该微小异物的切断后的玻璃板。此时，优选尽可能减小含有产品中不能含有的微小异物的切断玻璃板的面积地切断玻璃带，通过减小废弃的玻璃板的面积，提高成品率。在判别玻璃带中的微小异物的情况下，利用上述判别部件判别被检测到的微小异物是否是产品中不能含有的微小异物，将被判别为产品中不能含有的微小异物在玻璃带中的位置(判别后能忽视深度方向的位置)通过上述图像处理部件的输出数据输入切断控制部件中从而进行切断，从制造工序中去除含有该微小异物的切断玻璃板。通过将尽可能减小含有微小异物的切断玻璃板的面积的程序装入切断控制部件，能够提高成品率。
另外，在检测玻璃带中的微小异物的情况下，通过玻璃带沿其长度方向连续(通常是匀速)移动，上述玻璃板和光束(或照射区域)的相对移动能通过固定光束(或照射区域)来进行。此外，玻璃带的移动部件能够使用与微小异物检测装置分离的、玻璃带原本的移动部件。
在本发明的方法中，检测微小异物时，因为无需像以往技术那样识别形状、颜色，仅基于上述那样的光信号，所以能利用难以识别微小异物的形状的低分辨率的面阵摄像机等。通过利用由1束光束产生的2个路径的光(内部光束I、II)，与利用单一的光束检测微小异物的以往的情况相比，无论微小异物是遮光性的还是透光性的，不仅能够检测微小异物，还能够不受外部干扰的影响地稳定地对遮光性的微小异物和透光性的微小异物进行包括区别在内的检测。特别是简单且准确地区别遮光性的微小异物和透光性的微小异物在上述的专利文献2和3中较为困难。此外，因为能利用来自照射表面和非照射表面这2个面的光，所以能够不受外部干扰地稳定且精度高地实施微小异物的深度的测量。因此，在透明板体为深颜色的情况下也能测量。由于光束的照射方向和面阵摄像机等摄像部件的拍摄方向，来自拍摄的照射表面的周围的反射变少，能够不受外部干扰地稳定地检测微小异物。光束的照射位置和摄像部件的位置也可以不像专利文献2和3那样设置在相同的玻璃板面一侧，所以设置的自由度高。
另外，在本发明的方法中，因为与专利文献2和3不同地从玻璃板的厚度方向进行拍摄，所以由照射方向造成的对微小异物的分辨率的变化少。此外，即使在外部干扰对玻璃表面进行反射成为问题的情况下，也容易应对。而且，即使是使用了激光的光束在玻璃板表面的规则反射光也不会射入摄像部件，由激光束造成摄像部件的损坏的可能性较低。
以下，对实施方式进行举例说明本发明。
图4～图7是表示说明使照射部件和摄像部件的移动速度为零，仅使玻璃板沿玻璃板平面水平地移动，检测玻璃板内部的微小异物的方法和装置的实施方式的图。通过该实施方式，既可以连续实施检测上述玻璃带的微小异物，也可以在需要时在强化工序前实施对存储的切断后的玻璃板产品的微小异物进行检测。
使玻璃板(1)载置在作为公知的移动部件的辊(12)上沿搬送方向(G)移动。通过该移动，由照射部件(5)所产生的从玻璃板(1)的照射表面(10)直接到达玻璃板内部的设想的检测部位的内部光束I(I)、和通过在作为玻璃板下表面的非照射表面(11)上的反射到达同一检测部位的内部光束II(II)扫描玻璃板。由此，能够遍及玻璃板(1)的平面地检测微小异物。
线状激光束(2)以在照射表面(10)成为线状且照射方向具有移动方向(G)的成分或与移动方向(G)相反方向的成分的方式进行照射。既可以如图4那样，在照射表面(10)的线状光束与移动方向(G)垂直，也可以如图5那样，相对于与移动方向(G)垂直的方向具有角度，还可以如图6那样，光束的照射方向为相反方向。即，光束的照射方向在照射表面(10)的成分只要不是相对于移动方向(G)垂直即可。优选与玻璃板(1)的宽度相对应地以从相对于玻璃板上表面倾斜的方向入射光束的方式设置1台或如图7那样的多台照射部件(5)。优选与玻璃板(1)的宽度相对应地以从玻璃板(1)的照射表面(10)拍摄由各照射部件(5)产生的光的方式设置1台或多台摄像部件(3)。由此，摄像部件(3)对通过玻璃板(1)的移动而由线状的照射部件(5)的光进行扫描的玻璃板(1)的照射表面(10)进行连续拍摄，能检测玻璃板内部的微小异物。
此外，在本实施方式中，将摄像部件(3)设置在玻璃板(1)的非照射表面(11)一侧的情况也在本发明的实施的范围内。而且，将玻璃板上表面作为非照射表面(11)，将玻璃板下表面作为照射表面(10)，将照射部件(5)和摄像部件(3)设于玻璃板下表面的情况也在本发明的实施的范围内。在该实施方式的情况下，来自周边的反射的影响比较少。但是，需要注意的是不要因玻璃板(1)在搬送过程中产生裂纹而阻碍照射部件(5)和摄像部件(3)工作。
根据以上的实施方式，因为能够将公知的搬送部件利用于玻璃板的移动中，固定照射部件和摄像部件，产生内部光束I和内部光束II，所以能以更加简单的方法来检测微小异物。此外，根据本发明的方法，利用玻璃板的上表面或下表面(照射表面、非照射表面)的光能获得玻璃板正面和反面之间的距离的信息，所以即使玻璃板的高度因搬送和弯曲而变化，也能够以距玻璃板表面的相对位置不变的精度稳定地获得内部的微小异物的深度信息。此外，因为能够使用无法识别微小异物的形状的程度的低分辨率的摄像部件进行检测，所以图像数据的容量小，能加快照射部件的扫描速度，也能应对玻璃板被高速搬送的情况。
图8表示说明本发明的玻璃板的制造方法的另一实施方式的图。另外，在该图中，制造连续的玻璃板(玻璃带)的工序和切断成规定的大小的玻璃板的工序既可以是公知技术，也可以是其它的任何技术。图9表示说明用于实现图8所示的另一实施方式的玻璃板的制造方法的装置的实施方式的图。图8和图9所示的实施方式是相对于图4～图7的实施方式，设想在玻璃板的制造工序中的切断成规定的大小的玻璃板的工序后实施玻璃板的微小异物的检测等的方法和装置。因此，具有照射部件和摄像部件的移动部件。该装置包括照射部件(5)、移动部件(13)、摄像装置(3)和图像处理部件(6)，该照射部件(5)使线状激光束(2)以与玻璃板(1)的厚度方向呈规定的倾斜角度的方式进入到玻璃板内部，在玻璃板内部形成所进入的内部光束I(I)和由该内部光束I在玻璃板表面反射而成的内部光束II(II)；该移动部件(13)使照射部件(5)相对于玻璃板沿与玻璃板的平面平行的方向相对地移动；该摄像装置(3)在玻璃板的光束照射表面(10)侧或非照射表面(11)侧对自玻璃板表面沿与该表面的垂直方向射出的光进行拍摄，且对由同一微小异物被上述内部光束I(I)照射而产生的亮点和被上述内部光束II(II)照射而产生的亮点进行拍摄；该图像处理部件(6)与摄像装置(3)相连接，基于所拍摄到的图像判断微小异物。玻璃板(1)只要支承在工作台(14)上即可。移动部件(13)未图示，但固定在工作台(14)等构造体上，能够移动地设置有照射部件(5)和摄像部件(3)。照射的照射方向只要具有移动方向(H)成分或与移动方向(H)相反的方向的成分即可。在图9中表示仅能够在1个方向(H)上进行往返的装置，但是在不检测时，优选也能够沿相对于玻璃板(1)平面的平行等方向移动。此外，为了使照射部件(5)和摄像部件(3)对应于玻璃板(1)的宽度的大小，能够沿整个宽度方向一次进行扫描，优选在移动部件(13)上沿玻璃板(1)的宽度方向设置多台照射部件(5)和摄像部件(3)。
根据以上的本发明的实施方式，特别是在切断成规定的大小的玻璃板后将玻璃板存储起来，能够在希望的时期检测微小异物。因此，最好在物理强化处理前进行检测，但是也能够在物理强化处理后检测。此外，因为能够使用无法识别微小异物的形状的程度的低分辨率的摄像部件进行检测，所以图像数据的容量小，能加快照射部件的扫描速度、即移动部件的移动速度，能够较快地检测大面积的玻璃板。而且，因为能利用移动部件高精度地控制照射部件和摄像部件的移动，所以能高精度地测量微小异物的位置坐标。
另外，在本发明的检测微小异物的方法及其装置以及基于该方法的玻璃板的制造方法中，作为照射部件，在使用激光束的情况下，为了尽可能地减小其个数，优选如图4～图6那样，加长激光线状光束的长度。因此，需要使从玻璃板(1)的照射表面(10)到激光器的距离变长，或利用激光器所用的透镜进行调整。但是，在由激光器产生的照射表面(10)上的单位长度中的激光束的强度不足。相对于此，能够通过增加激光器的输出功率来应对，但是由于使用者不同，也有可能对人体有影响，而且由此激光器的价格变高。此外，线状的激光束的强度越靠近端部越弱，从而强度不均。为了补充激光器的输出功率不足并克服强度不均，也可以如图7那样，利用多个激光器以相同的入射角度，照射区域重叠地进行照射。对于重叠激光束的精度，若线不成为二重，则对微小异物的识别和深度的测量影响较小。若激光束的线宽度变粗，则玻璃板的正反面附近的无法检测的区域增加。此外，本实施方式也具有能够通过激光器简单的布线调整激光强度的效果。而且，本实施方式也能够适用于在透射率低的深色玻璃中，由激光束产生的来自微小异物的光较弱的情况。
此外，作为本发明的检测玻璃板内部的微小异物的方法和装置的另一实施方式，如图10所示，除了玻璃板的照射部件5(第1照射部件)之外，还设有第2照射部件8，该第2照射部件8自与照射部件5的线状激光束2(第1激光束)的进入角度相反的方向照射第2线状激光束7(第2激光束)，利用图像处理部件6基于由摄像部件3拍摄到的图像，通过由线状激光束2(第1激光束)和第2线状激光束7(第2激光束)所产生的同一异物的亮点的图像的、相对于与玻璃板1的移动方向正交的轴线的对称性，判别玻璃板表面的灰尘等异物，判断微小异物在玻璃板中的位置，从而检测微小异物。由此，能够将玻璃板表面的灰尘等异物作为误检测，自微小异物的检测对象中去除。玻璃板表面的灰尘等异物在大多数的情况下，由于在激光束的宽度内，所以能够与玻璃板内部的微小异物区别，但少数情况下，在以下的情况下有可能被视为内部的微小异物而产生误检测。例如，比较大的线头等有可能在光束自玻璃板表面入射时，因部分光束通过线头等的内部射出到玻璃杯外部而形成亮点(信号)。此外，在灰尘等的高度较高的情况下，光束的反射光的一部分照射到灰尘时，有可能在此形成亮点(信号)。而且，在较大灰尘等的情况下，由于光束的入射光和反射光而造成2次散射，有可能形成亮点(信号)。另外，玻璃板表面的灰尘等异物能够在检测前通过对玻璃板喷射空气等而简单地去除，但在无法这样做的情况下，有可能会误检测为玻璃板内的微小异物。在这样的情况下，本实施方式具有能够防止附着于玻璃板表面的比较大的灰尘等的异物的误检测的效果。
在本实施方式中，大多情况下玻璃板表面的灰尘等异物是在玻璃板表面上不具有对称性的形状，所以大多情况下相对于照射方向不同的光束的亮点(信号)的图像相对于上述轴线是非对称的，能够利用这一点来防止误检测。即，在本实施方式中，考虑到该灰尘等异物的亮点(信号)的特点，由2束光束产生信号，通过判别上述由2束光束产生的信号相对于上述轴线的对称性，判别附着于玻璃板表面的灰尘等异物和玻璃板内部的微小异物，在对上述信号确认为非对称性的情况下，能够将附着于玻璃板表面的灰尘等的异物作为误检测从检测对象去除。
在判别由该2束光束产生的信号的对称性时，优选不仅使第2光束自与第1光束的角度相反的方向进入，而且以该角度也与第1光束的角度大致相同地进入。通过该构成，能够不进行校正处理地直接比较拍摄到的由第1光束产生的亮点和亮线的图像与拍摄到的由第2光束产生的亮点和亮线的图像，从而判别尘埃等异物产生的亮点(信号)的对称性。特别是在设置第1照射部件和第2照射部件时，更优选使由两者的光束所产生的亮线平行。另外，即使在第1光束与第2光束的进入角度不同的情况下，为了能够比较两者的图像，只要基于角度的不同校正图像，就能够更简单地判别将玻璃板外部的尘埃等异物作为误检测。另外，关于该实施方式中的光束的形态、利用照射部件、摄像部件、图像处理部件判断微小异物的位置，与上述的基本实施方式相同。
如上所述，采用本发明的检测微小异物的方法及其装置以及基于该方法的玻璃板的制造方法，能够区别遮光性和透过性的微小异物。而且，为了区别遮光性的NiS与除NiS之外的遮光性的微小异物，能够如以下说明那样利用自各微小异物获得的光信号的特征。玻璃内部的NiS具有圆滑的球形或近似于球的椭圆形，且金属光泽强的特征，作为其它的遮光性的主要的微小异物的铁的化合物，例如硫化铁(FeS)等不是圆滑的球形而呈扁平的形状。因为其形状和光泽不同从而来自各微小异物的光信号的强度不同，所以只要基于所拍摄的图像进行识别就能够区别。特别是在本发明中，因为摄像部件从透明板体的板厚方向进行拍摄，所以如上述那样不会因光束的照射方向而对微小异物的分辨率产生变化，因此是有利的。此外，利用本发明的装置检测出含有NiS的遮光性的微小异物后，通过检测人员的目视来判断或与其它的高分辨率的另外的装置并用，能够区别NiS与其它的遮光性的微小异物。
另外，在本发明的一系列的实施方式中，用遮光帘覆盖照射部件和摄像部件形成简易的暗室，因为由此不易受周边的影响，所以是好的。
实施例
为了确认本发明的微小异物的检测方法或其装置的有效性，制作本发明的装置，对玻璃板中的NiS和泡进行了检测。但是，本发明并不限定于以下的实施方式。作为光束的照射部件的激光器，使用了波长635nm、能量1mW、广角78度、能够调整焦点和激光束的线宽的2级激光器。作为摄像部件的面阵摄像机，是1/3型IT方式PS的CCD，在能够以60fps(frame persecond)输出VAG级(640×480像素)的图像的黑白摄像模块中安装焦点距离50mm、表示亮度的F值为2.8的镜头。激光束的入射方向与玻璃板的法线的角度为50度，激光束的宽度为0.25mm，自激光器距玻璃上表面的照射距离为20cm，自玻璃上表面距设置在玻璃的板厚方向的上方的面阵摄像机的距离为50cm。在该条件下的面阵摄像机的拍摄视场为38mm×28mm。在本检测中，设定为1像素50μm。作为这次对象的微小异物为2像素×2像素程度的大小，利用该分辨率难以识别微小异物的形状。利用以往的技术，在稳定地识别相同程度的大小的微小异物的形状和颜色的情况下，需要10像素×10像素以上。
通过将作为透明板体的玻璃板载置在工作台上并使其移动，使玻璃板与激光束相对移动而形成内部光束I和内部光束II。作为基于拍摄到的图像进行处理的图像处理部件，使用了在作为数值运算装置的个人计算机中安装存储器而成的部件。而且，在数值运算装置上安装图像输入部，导入图像。利用安装于数值运算装置中的市场销售的图像处理软件求出图像各部分的灰度值，进行图像的解析。
例1
图11和图12中表示利用内部光束I和内部光束II检测出NiS的图像。作为玻璃板，准备了尺寸为300mm×300mm、板厚为6.8mm、在距非照射表面为2.3mm的深度含有长径为120μm、短径为100μm的椭圆状的NiS的玻璃板。深度是基于利用显微镜观察到的NiS的焦点深度的值。
图11是拍摄了由内部光束I产生的亮点和亮线的图像。图像内的最上方的线是在作为照射表面的玻璃正面形成的亮线A，亮线A下方的点是NiS的亮点E，亮点E下方的线是在玻璃反面形成的亮线B，亮线B下方的线难以看见，是由自玻璃反面的反射而在玻璃正面形成的亮线C。通过该图像确认到NiS的深度是距照射表面2.3mm。
图12是拍摄了由内部光束II产生的亮点和亮线的图像。图像内的最上方的线是在作为照射表面的玻璃正面形成的亮线A，亮线A下方的线是在玻璃反面形成的亮线B，亮线B下方的点是NiS的亮点F，亮点F下方的线难以看见，是由自玻璃反面的反射而在玻璃正面形成的亮线C。通过该图像也确认到NiS的深度是距照射表面2.3mm。
从图11和图12可知，在遮光性的NiS的情况下，由内部光束II产生的来自微小异物的亮点与由内部光束I产生的来自微小异物的亮点相比明显变弱。
另外，即使准备了尺寸为300mm×300mm、板厚为6.8mm、在内部含有长径为70μm、短径为60μm的椭圆状的比较小的NiS的玻璃板进行拍摄的结果，也确认到能够检测来自NiS的亮点并能够测量深度。
例2
图13和图14中表示利用内部光束I和内部光束II检测出泡的图像。作为玻璃板，准备了尺寸为50mm×50mm、板厚为3mm、在距非照射表面为1.0mm的深度含有直径为200μm的泡的玻璃板。深度是基于利用显微镜观察到的泡的焦点深度的值。
图13是拍摄了由内部光束I产生的亮点和亮线的图像。图像内的最上方的线是在作为照射表面的玻璃正面形成的亮线A，亮线A下方的点是泡的亮点E，亮点E下方的线是在玻璃反面形成的亮线B，亮线B下方的线难以看见，是由自玻璃反面的反射而在玻璃正面形成的亮线C。通过该图像确认到泡的深度是距照射表面1.0mm。
图14是拍摄了由内部光束II产生的亮点和亮线的图像。图像内的最上方的线是在作为照射表面的玻璃正面形成的亮线A，亮线A下方的线是在玻璃反面形成的亮线B，亮线B下方的点是泡的亮点F，亮点F下方的线难以看见，是由自玻璃反面的反射而在玻璃正面形成的亮线C。通过该图像也确认到泡的深度是距照射表面1.0mm。
从图13和图14可知，在透光性的泡的情况下，在由内部光束I和内部光束II产生的来自微小异物的亮点的强度中，由内部光束II产生的来自微小异物的亮点的强度较强。
例3
通过利用内部光束I和内部光束11分别检测含有NiS的样品和含有泡的样品的微小异物的各图像，并对各图像进行拍摄，进行了是否能够区别遮光性和透光性的微小异物的确认。作为玻璃板，分别准备了3张尺寸为50mm×50mm、板厚为3mm、在内部含有直径为80～200μm的球形的NiS的玻璃板和17张尺寸为50mm×50mm、板厚为3mm、在内部含有直径为100～400μm的泡的玻璃板。在识别时，以微小异物以外的部分作为背景信号。信号强度以取得图像的8位灰度值表示，256以上的灰度值作为超出范围而取作255。其结果，在3张含有NiS的样品中，由内部光束I产生的微小异物的亮点的灰度值以干扰等级不能识别，成为超出范围的255，由内部光束II产生的微小异物的亮点的灰度值几乎为零，一部分为66。在17张含有泡的样品中，由内部光束I产生的微小异物的亮点的灰度值的平均值是123，由内部光束II产生的微小异物的亮点的灰度值几乎超出范围为255。这次，在NiS的情况下，由内部光束I产生的微小异物的亮点的灰度值超出范围，但是该灰度值是随着NiS的大小而变化的，在NiS较小的情况下，与泡相同地由内部光束I产生的微小异物的亮点的灰度值也位于范围内。即，在区别遮光性和透光性的微小异物时，仅通过微小异物的亮点的灰度值是不够的。
因此，作为识别指标，算出由内部光束II产生的来自微小异物的亮点的光强度相对于由内部光束I产生的来自同一微小异物的亮点的光强度的比率。其结果，在是NiS的情况下，该比率为0.26以下，在是泡的情况下，该比率为1.4以上，能够利用由2个光路产生的微小异物的亮点的光强度之比的不同来区别两者。
如上所述例证了采用本发明能够检测遮光性的NiS和透光性的泡并测量出深度，以及通过设置上述的识别指标能够区别遮光性和透光性的微小异物。
产业上的可利用性
本发明不仅对玻璃板内部的NiS，而且对其它的尺寸比较小的泡、粒子状的内部的微小异物的识别也是有效的。
另外，在此引用在2007年9月4日申请的日本专利申请2007-229468号的说明书、权利要求书、附图和说明书摘要的全部内容而做成本发明的说明书的公开文本。

Claims (21)

1.一种检测透明板体内部的微小异物的方法，是通过检测亮点进行检测的方法，该亮点是由于照射了存在于透明板体内部的微小异物的光束的散射等而产生的，该透明板体具有均匀的折射率且具有恒定的厚度，其特征在于，
使光束相对于透明板体的厚度方向以规定的倾斜角度进入到透明板体内部，在透明板体内部形成进入的内部光束I和由该内部光束I在透明板体表面反射而成的内部光束II，不改变上述光束的进入角度地使透明板体和光束相对移动，从透明板体的厚度方向分别检测同一微小异物由上述内部光束I照射而产生的亮点和由上述内部光束II照射而产生的亮点，从而判断上述微小异物在透明板体中的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，光束是在透明板体表面形成沿与该光束的光轴垂直的方向延伸的线状的照射区域的光束。
3.根据权利要求1或2所述的方法，不改变上述光束的进入角度地使透明板体和光束相对移动的方向是与透明板体表面平行的方向。
4.根据权利要求3所述的方法，光束是在透明板体表面形成沿与该光束的光轴垂直的方向延伸的线状的照射区域的光束，上述移动方向是与上述线状的照射区域的该线的延伸方向大致垂直的方向。
5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，通过对比上述2个亮点的光强度，进一步判断微小异物的种类。
6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，具有均匀的折射率的恒定厚度的透明板体是玻璃板。
7.一种检测玻璃板内部的微小异物的方法，是通过检测亮点进行检测的方法，该亮点是由于照射了存在于玻璃板内部的微小异物的光束的散射等而产生的，其特征在于，
使用检测装置不改变光束的进入角度地使玻璃板的光束照射位置移动，利用摄像部件拍摄同一微小异物由内部光束I照射而产生的亮点和由内部光束II照射而产生的亮点，用图像处理部件基于由上述摄像部件拍摄的图像判断上述微小异物在玻璃板中的位置，
该检测装置包括：
照射部件，使光束相对于玻璃板的厚度方向以规定的倾斜角度进入到玻璃板内部，在玻璃板内部形成进入的上述内部光束I和由该内部光束I在玻璃板表面反射而成的上述内部光束II；
摄像部件，在玻璃板的光束照射表面侧或非照射表面侧拍摄自玻璃板表面沿与该表面垂直的方向射出的光；
图像处理部件，基于由上述摄像部件拍摄的图像判断玻璃板内部的微小异物的位置。
8.一种检测玻璃板内部的微小异物的方法，是通过检测亮点进行检测的方法，该亮点是由于照射了存在于玻璃板内部的微小异物的光束的散射等而产生的，其特征在于，
使用检测装置不改变第1和第2光束的进入角度地使玻璃板的光束照射位置移动，利用摄像部件拍摄同一异物由内部光束I和I’照射而产生的亮点和由内部光束II和II’照射而产生的亮点，由图像处理部件基于由上述摄像部件拍摄的图像，根据由上述第1光束和第2光束产生的同一异物的亮点的图像的对称性判别玻璃板表面的灰尘等异物，并判断上述微小异物在玻璃板中的位置，
该检测装置包括：
第1照射部件，使第1光束相对于玻璃板的厚度方向以规定的倾斜角度进入到玻璃板内部，在玻璃板内部形成进入的上述内部光束I和由该内部光束I在玻璃板表面反射而成的上述内部光束II；
第2照射部件，使第2光束相对于玻璃板的厚度方向自与上述第1光束的倾斜角度相反的方向进入到玻璃板内部，在玻璃板内部形成进入的上述内部光束I’和由该内部光束I’在玻璃板表面反射而成的上述内部光束II’；
摄像部件，在玻璃板的光束照射表面侧或非照射表面侧拍摄自玻璃板表面沿与该表面垂直的方向射出的光；
图像处理部件，基于由上述摄像部件所拍摄的图像，判别玻璃板内部的微小异物和玻璃板表面的灰尘等异物，并判断玻璃板内部的微小异物的位置。
9.根据权利要求7或8所述的方法，不改变上述光束的进入角度地使玻璃板的光束照射位置移动的方法是使玻璃板和光束照射部件沿与玻璃板表面平行的方向相对移动的方法。
10.根据权利要求9所述的方法，光束是在玻璃板表面形成沿与该光束的光轴垂直的方向延伸的线状的照射区域的光束，上述移动方向是与上述线状的照射区域的该线的延伸方向大致垂直的方向。
11.根据权利要求7～10任一项所述的方法，上述照射部件与上述摄像部件的位置相对固定。
12.根据权利要求7～11任一项所述的方法，基于由上述摄像部件拍摄的图像，用图像处理部件进一步判断上述微小异物的种类。
13.一种装置，是检测玻璃板内部的微小异物的装置，其包括：
照射装置，使光束相对于玻璃板的厚度方向以规定的倾斜角度进入到玻璃板内部，在玻璃板内部形成进入的内部光束I和由该内部光束I在玻璃板表面反射而成的内部光束II；
移动部件，使上述光束照射装置相对于玻璃板沿与玻璃板的平面平行的方向相对移动；
摄像装置，是在玻璃板的光束照射表面侧或非照射表面侧拍摄自玻璃板表面沿与该表面垂直的方向射出的光的摄像装置，该摄像装置拍摄同一微小异物由上述内部光束I照射而产生的亮点和由上述内部光束II照射而产生的亮点；
图像处理部件，与上述摄像装置连接，基于所拍摄的图像判断微小异物。
14.一种装置，是检测玻璃板内部的微小异物的装置，其中，包括：
第1照射装置，使第1光束相对于玻璃板的厚度方向以规定的倾斜角度进入到玻璃板内部，在玻璃板内部形成进入的内部光束I和由该内部光束I在玻璃板表面反射而成的内部光束II；
第2照射装置，使第2光束相对于玻璃板的厚度方向自与上述第1光束的倾斜角度相反的方向进入到玻璃板内部，在玻璃板内部形成进入的内部光束I’和由该内部光束I’在玻璃板表面反射而成的内部光束II’；
移动部件，使上述第1和第2照射装置相对于玻璃板沿与玻璃板的平面平行的方向相对移动；
摄像装置，是在玻璃板的光束照射表面侧或非照射表面侧拍摄自玻璃板表面沿与该表面垂直的方向射出的光的摄像装置，拍摄同一异物由上述内部光束I和I’照射而产生的亮点和由上述内部光束II和II’照射而产生的亮点；
图像处理部件，与上述摄像装置连接，基于所拍摄的图像判断微小异物。
15.根据权利要求13所述的装置，图像处理部件是基于由上述摄像装置所拍摄的亮点的图像判断上述微小异物在玻璃板内部的位置的图像处理部件。
16.根据权利要求14所述的装置，图像处理部件是基于由上述摄像装置所拍摄的亮点的图像，根据由上述第1光束和第2光束产生的同一异物的亮点的图像的对称性判别玻璃板表面的灰尘等异物，并判断上述微小异物在玻璃板中的位置的图像处理部件。
17.根据权利要求13～16任一项所述的装置，照射装置是在玻璃板表面形成沿与光束的光轴垂直的方向延伸且沿与上述移动部件的移动方向大致垂直的方向延伸的线状的照射区域的照射装置。
18.根据权利要求13～17任一项所述的装置，上述照射装置与上述摄像装置的位置相对固定。
19.根据权利要求13～18任一项所述的装置，图像处理部件是基于由上述摄像装置所拍摄的亮点的图像，进一步判断上述微小异物的种类的图像处理部件。
20.一种玻璃板的制造方法，包括：检测工序，基于权利要求6～12任一项所述的检测玻璃板内部的微小异物的方法而检测微小异物；判别工序，判别是否应该去除含有由该检测工序检测出的微小异物的玻璃板；去除工序，基于该判别工序的判别结果去除含有微小异物的玻璃板。
21.一种玻璃板的制造方法，包括：制造连续的玻璃板的工序；检测工序，基于权利要求6～12任一项所述的检测玻璃板内部的微小异物的方法检测连续的玻璃板中的微小异物；判别工序，判别是否应该去除含有由该检测工序检测出的微小异物的玻璃板；切断工序，将连续的玻璃板切断成规定的大小；去除工序，基于该判别工序的判别结果去除应该被去除的含有微小异物的切断的玻璃板。
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