CN105372267B - 透明基板的外观检查装置以及外观检查方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够高精度地检测晶体坯的缺陷的透明基板的外观检查装置及外观检查方法。在玻璃板(2)上载置晶体坯(1)，对玻璃板(2)和晶体坯(1)，从玻璃板(2)的下方照射偏离镜面透射光的红色光，并且照射作为镜面透射光的绿色光。从玻璃板(2)的上方照射作为反射光的蓝色光。由拍摄单元(20)生成基于红色光的漫透射图像(30a)、基于绿色光的镜面透射图像(30b)、基于蓝色光的漫反射图像(30c)，在图像处理装置(30)中，将这些漫透射图像(30a)、镜面透射图像(30b)以及漫反射图像(30c)进行合成，得到合成图像(30d)。通过该合成图像(30d)，检测晶体坯(1)的缺陷部分(1a)。

Description

透明基板的外观检查装置以及外观检查方法

技术领域

本发明涉及透明基板的外观检查装置以及外观检查方法，特别地涉及能够对透明基板高精度且可靠地进行外观检查的透明基板的外观检查装置以及外观检查方法。

背景技术

以往，作为晶体振子，采用平板状类型的晶体坯(blank)。另外，正在开发检测这样的晶体坯的缺陷的外观检查方法。

作为这样的以往的外观检查方法，有使光透射在透明支持体上载置的晶体坯，检测在缺陷等部分进行了漫反射的光，从而进行外观检查的方法(参照专利文献1)。

或者，有使光透射在透明支持体上载置的晶体坯，使用偏振板检测偏振状态在缺陷等部分发生变化的光，由此进行外观检查的方法(参照专利文献2)。

但是，根据专利文献1记载的方法，晶体坯上的所有的凹凸作为缺陷，检测得较白。特别是晶体坯周缘附近为凹状，都呈现得较白。因此，难以可靠地检测晶体坯周缘的缺陷。

另外，根据专利文献2记载的方法，晶体坯具有强的偏振特性，因此，只是在透明支持体上载置晶体坯时的方向发生变化，偏振状态就发生变化。因此，有时因透明支持体上的晶体坯的方向，无法可靠地检测晶体坯的缺陷。

而且还在专利文献1以及专利文献2的任一情况下都在透明支持体上载置了晶体坯，难以区别透明支持体中产生的缺陷和晶体坯中产生的缺陷。

[专利文献1]日本特开平9-288063号公报

[专利文献2]日本特开2000-81312号公报

发明内容

本发明是考虑这方面而完成的，其目的在于提供：特别能够高精度且可靠地对晶体坯检测外观的透明基板的外观检查装置以及外观检查方法。

本发明是透明基板的外观检查装置，其特征在于，在透明基板的外观检查装置中，具备：透明支持体，载置透明基板；拍摄单元，配置在透明支持体上方，拍摄透明基板以及透明支持体来生成图像；第1照明单元，配置在透明支持体下方，使偏离相对于拍摄单元的镜面透射光(正透射光)的第1色光对透明支持体和透明基板入光；第2照明单元，配置在透明支持体下方，使作为对于拍摄单元的镜面透射光的第2色光对透明支持体和透明基板入光；第3照明单元，配置在透明支持体上方，使成为反射光的第3色光对透明基板入光；以及图像处理装置，根据由拍摄单元得到的基于第1色光的漫透射图像、基于第2色光的镜面透射图像、基于第3色光的漫反射图像，生成合成图像，来检测透明基板的缺陷。

本发明是透明基板的外观检查装置，其特征在于，第1照明单元照射红色光作为第1色光，第2照明单元照射绿色光作为第2色光，第3照明单元照射蓝色光作为第3色光。

本发明是透明基板的外观检查装置，其特征在于，图像处理装置在将漫透射图像的输出设为P1、将镜面透射图像的输出设为P2、将漫反射图像的输出设为P3的情况下，根据-k1×P1+k2×P2+k3×P3(k1、k2、k3为正数)的计算式，来检测透明基板的缺陷。

本发明是透明基板的外观检查装置，其特征在于，图像处理装置根据-P1+P2+P3的计算式来检测透明基板的缺陷。

本发明是透明基板的外观检查装置，其特征在于，拍摄单元具有CCD照相机或CMOS照相机，该CCD照相机或CMOS照相机具备：接受第1色光、第2色光以及第3色光来生成图像的1个拍摄板或者接受第1色光、第2色光以及第3色光来生成图像的2个以上的拍摄板。

本发明是透明基板的外观检查方法，其特征在于，在透明基板的外观检查方法中，包括：将透明基板载置在透明支持体上的步骤；从配置在透明支持体下方的第1照明单元，使偏离相对于配置在透明支持体上方的拍摄单元的镜面透射光的第1色光对透明支持体和透明基板入光，由拍摄单元生成图像的步骤；从配置在透明支持体下方的第2照明单元使作为对于拍摄单元的镜面透射光的第2色光对透明支持体和透明基板入光，由拍摄单元生成图像的步骤；从配置在透明支持体上方的第3照明单元，使成为反射光的第3色光对透明基板入光，由拍摄单元生成图像的步骤；以及根据由拍摄单元得到的基于第1色光的漫透射图像、基于第2色光的镜面透射图像、基于第3色光的漫反射图像，由图像处理装置生成合成图像，来检测透明基板的缺陷的步骤。

本发明是透明基板的外观检查方法，其特征在于，第1照明单元照射红色光作为第1色光，第2照明单元照射绿色光作为第2色光，第3照明单元照射蓝色光作为第3色光。

本发明是透明基板的外观检查方法，其特征在于，图像处理装置在将漫透射图像的输出设为P1、将镜面透射图像的输出设为P2、将漫反射图像的输出设为P3的情况下，根据-k1×P1+k2×P2+k3×P3(k1、k2、k3为正数)的计算式，来检测透明基板的缺陷。

本发明是透明基板的外观检查方法，其特征在于，图像处理装置根据-P1+P2+P3的计算式，检测透明基板的缺陷。

本发明是透明基板的外观检查方法，其特征在于，拍摄单元具有CCD照相机或CMOS照相机，该CCD照相机或CMOS照相机具备：接受第1色光、第2色光以及第3色光来生成图像的1个拍摄板或者接受第1色光、第2色光以及第3色光来生成图像的2个以上的拍摄板。

根据本发明，能够高精度且可靠地对透明基板进行外观检查。

附图说明

图1是表示本发明的透明基板的外观检查装置的概略图。

图2是表示使红色光入光到透明基板的状态的图。

图3是表示使绿色光入光到透明基板的状态的图。

图4是表示使蓝色光入光到透明基板的状态的图。

图5是表示外观检查装置中的图像处理的图。

图6(a)、(b)、(c)是表示外观检查装置中的图像处理的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

这里，图1至图4是表示本发明的透明基板的外观检查装置的一实施方式的图。

首先，说明成为透明基板的外观检查装置的检查对象的透明基板。

作为成为透明基板的外观检查装置的检查对象的透明基板，采用晶体振子用的晶体坯。

如图1所示，成为检查对象的晶体坯(透明基板)1，被载置在玻璃板(透明支持体)2，包括中央部厚的双凸形的凸面(convex)类型的晶体坯或者除了周边部将整个面形成为平滑面的倾斜(beveling)加工的晶体坯。

接着，通过图1说明透明基板的外观检查装置10的概略情况。

如图1所示，透明基板的外观检查装置10具备：载置晶体坯1的玻璃板2；拍摄单元20，配置在玻璃板2的上方，拍摄晶体坯1和玻璃板2，生成图像；第1照明单元11，配置在玻璃板2的下方，使偏离相对于拍摄单元20的镜面透射光的第1色光(红色光)对玻璃板2和晶体坯1入光；第2照明单元12，配置在玻璃板2的下方，使作为对于拍摄单元20的镜面透射光的第2色光(绿色光)对玻璃板2和晶体坯1入光；以及第3照明单元13，配置在玻璃板2的上方，使偏离相对于拍摄单元20的镜面反射光的第3色光(蓝色光)对晶体坯1入光。这里，偏离镜面透射光的第1色光(红色光)，是指镜面透射光以外的第1色光，偏离镜面反射光的第3色光(蓝色光)是指镜面反射光以外的第3色光。

另外，拍摄单元20包括CCD照相机，该CCD照相机具备：接受第1色光、第2色光以及第3色光来生成图像的1个拍摄板或者接受第1色光、第2色光以及第3色光来生成图像的2个以上的拍摄板。另外，由拍摄单元20得到的图像被发送到具有显示部30A的图像处理装置30。

并且，图像处理装置30根据由拍摄单元20生成的基于红色光的漫透射图像30a、基于绿色光的镜面透射图像30b以及基于蓝色光的漫反射图像30c，将这些图像30a、30b、30c的输出P1、P2、P3利用后述的计算式进行计算，由此检测晶体坯1的缺陷。

接着，说明包括这样的构成的本实施方式的作用。

首先，在玻璃板2上载置晶体坯1。此后，如图2所示，从第1照明单元11使作为长波长的红色光对玻璃板2和晶体坯1照射。此时，第1照明单元11向玻璃板2和晶体坯1，照射偏离相对于拍摄单元20的镜面透射光的红色光。

这里，对于拍摄单元20的镜面透射光，是指所照射的光透射玻璃板2和晶体坯1、直接入射到拍摄单元20的光，偏离镜面透射光的光是指，所照射的光透射玻璃板2和晶体坯1但不直接入射到拍摄单元20的光。

此时，从第1照明单元11，照射偏离相对于拍摄单元20的镜面透射光的例如4种红色光1-1、1-2、1-3、1-4。

如图2所示，来自第1照明单元11的红色光1-1，在玻璃板2透射，并且偏离晶体坯1而行进。玻璃板2包括透明体，其透明度高，因此，红色光1-1其基本在玻璃板2透射，而不会到达拍摄单元20。因此，由红色光1-1得到的漫透射图像30a变黑。

另外，红色光1-2在玻璃板2透射，并且在晶体坯1内行进。晶体坯1其内部包括半透明体，红色光1-2在晶体坯1内进行漫透射，漫透射后的光的一部分到达拍摄单元20。因此，由红色光1-2得到的漫透射图像30a成为均匀的暗的灰色。

进而，红色光1-3在玻璃板2透射，并且在晶体坯1内行进。水晶坯1其内部包括半透明体，红色光1-3在晶体坯1内进行漫透射。此时，红色光1-3在晶体坯1的缺陷部分1a强烈地进行漫射，进入到拍摄单元20。因此，由红色光1-3得到的漫透射图像30a在缺陷部分1a表现为白色。

另外，红色光1-4在玻璃板2透射，进入晶体坯1内。此时，红色光1-4在玻璃板2的缺陷部分2a强烈地进行漫射，进入到拍摄单元20。因此，由红色光1-4得到的漫透射图像30a在缺陷部分2a表现出白色。

再有，晶体坯1与玻璃板2相比，将光较大地漫射，因此在漫透射图像30a中，晶体坯1的缺陷部分1a比玻璃板2的缺陷部分2a呈现强的白色。

接着，如图3所示，从第2照明单元12将作为中波长的绿色光对玻璃板2和晶体坯1照射。此时，第2照明单元12向玻璃板2和晶体坯1照射成为对于拍摄单元20的镜面透射光的绿色光。

这里，对于拍摄单元20的镜面透射光是指，所照射的光透射玻璃板2和晶体坯1而直接入射到拍摄单元20的光。

此时，从第2照明单元12，照射成为对于拍摄单元20的镜面透射光的例如4种绿色光2-1、2-2、2-3、2-4。

如图3所示，来自第2照明单元12的绿色光2-1在玻璃板2透射，且偏离晶体坯1行进。玻璃板2包括透明体，其透明度高，因此，绿色光2-1其基本在玻璃板2透射，到达拍摄单元20。因此，由绿色光2-1得到的镜面透射图像30b变白。

另外，绿色光2-2在玻璃板2透射，且在晶体坯1内行进。晶体坯1其内部包括半透明体，绿色光2-2在晶体坯1内进行漫透射，漫透射后的光到达拍摄单元20。因此，由绿色光2-2得到的镜面透射图像30b成为均匀的白色。

进而，绿色光2-3在玻璃板2透射，并且在晶体坯1内行进。晶体坯1其内部包括半透明体，绿色光2-3在晶体坯1内进行漫射透。此时，绿色光2-3在晶体坯1的缺陷部分1a强烈地进行漫射而减少了其光量后，进入到拍摄单元20。因此，由绿色光2-3得到的镜面透射图像30b，由于在缺陷部分1a光量减少，因此呈现黑色。

另外，绿色光2-4在玻璃板2透射，进入晶体坯1内。此时，绿色光2-4在玻璃板2的缺陷部分2a强烈地进行漫射而将其光量减少后，进入到拍摄单元20。因此，由绿色光2-4得到的镜面透射图像30b由于在缺陷部分2a光量减少，因此呈现黑色。

再有，晶体坯1与玻璃板2相比使光较大地漫射，因此在镜面透射图像30b中，在晶体坯1的缺陷部分1a，光量较大地减少。由此，晶体坯1的缺陷部分1a比玻璃板2的缺陷部分2a呈现较强的黑色。

接着，如图4所示，从第3照明单元13使作为短波长的蓝色光对玻璃板2和晶体坯1照射。此时，第3照明单元13向玻璃板2和晶体坯1，照射偏离相对于拍摄单元20的镜面反射光的蓝色光。

这里，对于拍摄单元20的镜面反射光，是指所照射的光在晶体坯1反射后直接入射到拍摄单元20的光，偏离镜面反射光的光，是指所照射的光在晶体坯1反射后不直接入射到拍摄单元20的光。

此时，从第3照射单元13照射作为对于拍摄单元20的镜面反射光的例如3种蓝色光3-1、3-2、3-3。

如图4所示，来自第3照明单元13的蓝色光3-1偏离晶体坯1，且在玻璃板2中透射。玻璃板2包括透明体，其透明度高，因此，蓝色光3-1其基本在玻璃板2透射，不在玻璃板2反射，因此不会到达拍摄单元20。因此，由蓝色光3-1得到的漫反射图像30c变黑。

另外，蓝色光3-2在晶体坯1表面均匀地进行漫反射，到达拍摄单元20。因此，由蓝色光3-2得到的漫反射图像30c成为均匀的明亮的灰色。

进而，蓝色光3-3在晶体坯1表面进行漫反射。此时，蓝色光3-3在晶体坯1的缺陷部分1a不均匀地进行漫反射而进入拍摄单元20。因此，由蓝色光3-3得到的漫反射图像30c，在缺陷部分1a的部分呈现黑色。

接着，根据图5以及图6，说明图像处理装置30中的作用。如图5以及图6所示，在拍摄单元20中生成的图像(彩色图像)30a、30b、30c被发送到图像处理装置30。并且，被发送到图像处理装置30的图像，包括由红色光得到的漫透射图像30a、由绿色光得到的镜面透射图像30b以及由蓝色光得到的漫反射图像30c，这些图像30a、30b、30c各自被单独地提取。

在图像处理装置30中，在将漫透射图像30a的输出设为P1、将镜面透射图像30b的输出设为P2、将漫反射图像30c的输出设为P3的情况下，基于-P1+P2+P3的计算式(1)进行计算，能够得到合成图像(缺陷增强图像)30d，根据该合成图像30d，检测晶体坯1的缺陷部分1a。

即，在上述计算式(1)中，通过-P1+P2+P3中的-P1+P2，能够将晶体坯1的缺陷部分1a显现为黑色，因此能够清晰地表示晶体坯1的缺陷部分1a。

另一方面，通过-P1+P2，不仅晶体坯1的缺陷部分1a，玻璃板2的缺陷部分2a也呈现出黑色。

因此，通过对于(-P1+P2)进一步加上漫反射图像P3的输出，将晶体坯1的缺陷部分1a显现为更强的黑色，能够谋求该晶体坯1的缺陷部分1a和玻璃板2的缺陷部分2a的差异化。

接着，在图像处理装置30中，对通过上述的计算式(1)得到的合成图像30d，进行2值化处理，得到清晰地表示出缺陷部分1a的2值化处理图像30e。

接着，对2值化处理图像30e，进行删除面积小且长度短的部分的提取处理，得到结果图像30f。在结果图像30f上，仅清晰地表示出晶体坯1的缺陷部分1a。

这里，通过图6(a)、(b)、(c)说明本实施方式的作用效果。

如图6(a)所示，在将漫透射图像30a的输出设为P1、将镜面透射图像30b的输出设为P2、将漫反射图像30c的输出设为P3时，通过-P1+P2+P3得到合成图像30d，由此能够清晰地表示出晶体坯1的缺陷部分1a。

另一方面，如图6(b)所示，如-P1+P2那样进行计算而生成合成图像30d的情况下，在合成图像30d上不仅是晶体坯1的缺陷部分1a，玻璃板2的缺陷部分2a也显现出来。

另外，如图6(c)所示，如P2+P3这样进行计算来生成合成图像30d的情况下，在合成图像30d上，玻璃板2的缺陷部分2a变浅，但是晶体坯1的缺陷部分1a不变浅而保持相同程度不变。因此，能够清晰地表示出晶体坯1的缺陷部分1a。

这样，根据本实施方式，通过上述的-P1+P2+P3的计算式(1)得到合成图像30d，从而能够将晶体坯1的缺陷部分1a增强表示。

另外，如图1所示，通过从玻璃板2的下方照射难以散射的长波长的红色光，能够使红色光在玻璃板2内可靠地透射，导入到晶体坯1内，能够高精度且可靠地得到漫透射图像30a。另外，通过从晶体坯1的上方照射作为容易散射的短波长的蓝色光，能够使蓝色光在晶体坯1上可靠地漫反射、高精度地得到漫反射图像30e。

再有，在上述实施方式中，示出了图像处理装置30使用-P1+P2+P3的计算式(1)来生成合成图像30d的例子，但不限于此，也可以使用

-k1×P1+k2×P2+k3×P4(k1、k2、k3为正数)的计算式(2)来生成合成图像。

例如，在计算式(2)中，能够设为k1＝l.0、k2＝0.5、k3＝0.8。

另外，在计算式(2)中，在将k1、k2、k3设为1的情况下，计算式(2)与计算式(1)为同一式。

另外，在上述实施方式中，假设拍摄单元20为CCD照相机，但是只要能够使用3种不同颜色的光来拍摄漫透射图像、镜面透射图像、漫反射图像，拍摄单元20也可以包括：具有接受第1色光、第2色光以及第3色光来生成图像的1个拍摄板或者接受第1色光、第2色光以及第3色光来生成图像的2个以上的拍摄板的CMOS照相机。

[标号说明]

1 晶体坯

2 玻璃板

10 透明基板的外观检查装置

11 第1照明单元

12 第2照明单元

13 第3照明单元

20 拍摄单元

30 图像处理装置

30a 漫透射图像

30b 镜面透射图像

30c 漫反射图像

30d 合成图像

Claims (10)

1.一种透明基板的外观检查装置，其特征在于，具备：

透明支持体，其载置透明基板；

拍摄单元，其配置在透明支持体上方，拍摄透明基板以及透明支持体来生成图像；

第1照明单元，其配置在透明支持体下方，使偏离相对于拍摄单元的镜面透射光的第1色光对透明支持体和透明基板入光；

第2照明单元，其配置在透明支持体下方，使作为相对于拍摄单元的镜面透射光的第2色光对透明支持体和透明基板入光；

第3照明单元，其配置在透明支持体上方，使成为反射光的第3色光对透明基板入光；以及

图像处理装置，其根据由拍摄单元得到的基于第1色光的漫透射图像、基于第2色光的镜面透射图像、基于第3色光的漫反射图像，生成合成图像，来检测透明基板的缺陷，

所述透明基板与所述透明支持体相比，对光的漫射程度不同。

2.如权利要求1所述的透明基板的外观检查装置，其特征在于，

第1照明单元照射红色光作为第1色光，第2照明单元照射绿色光作为第2色光，第3照明单元照射蓝色光作为第3色光。

3.如权利要求1或2所述的透明基板的外观检查装置，其特征在于，

图像处理装置，在将漫透射图像的输出设为P1、将镜面透射图像的输出设为P2、将漫反射图像的输出设为P3的情况下，根据

-k1×P1+k2×P2+k3×P3

的计算式，来检测透明基板的缺陷，其中，k1、k2、k3为正数。

4.如权利要求3所述的透明基板的外观检查装置，其特征在于，

图像处理装置根据-P1+P2+P3的计算式，来检测透明基板的缺陷。

5.如权利要求1所述的透明基板的外观检查装置，其特征在于，

拍摄单元具有CCD照相机或CMOS照相机，该CCD照相机或CMOS照相机具备：接受第1色光、第2色光以及第3色光来生成图像的1个拍摄板或者接受第1色光、第2色光以及第3色光来生成图像的2个以上的拍摄板。

6.一种透明基板的外观检查方法，其特征在于，

包括：

将透明基板载置在透明支持体上的步骤；

从配置在透明支持体下方的第1照明单元，使偏离相对于配置在透明支持体上方的拍摄单元的镜面透射光的第1色光对透明支持体和透明基板入光，由拍摄单元生成图像的步骤；

从配置在透明支持体下方的第2照明单元，使作为相对于拍摄单元的镜面透射光的第2色光对透明支持体和透明基板入光，由拍摄单元生成图像的步骤；

从配置在透明支持体上方的第3照明单元，使成为反射光的第3色光对透明基板入光，由拍摄单元生成图像的步骤；以及

根据由拍摄单元得到的基于第1色光的漫透射图像、基于第2色光的镜面透射图像、基于第3色光的漫反射图像，由图像处理装置生成合成图像，来检测透明基板的缺陷的步骤，

所述透明基板与所述透明支持体相比，对光的漫射程度不同。

7.如权利要求6所述的透明基板的外观检查方法，其特征在于，

第1照明单元照射红色光作为第1色光，第2照明单元照射绿色光作为第2色光，第3照明单元照射蓝色光作为第3色光。

8.如权利要求6或7所述的透明基板的外观检查方法，其特征在于，

图像处理装置，在将漫透射图像的输出设为P1、将镜面透射图像的输出设为P2、将漫反射图像的输出设为P3的情况下，根据

-k1×P1+k2×P2+k3×P3

的计算式，来检测透明基板的缺陷，其中，k1、k2、k3为正数。

9.如权利要求8所述的透明基板的外观检查方法，其特征在于，

图像处理装置根据-P1+P2+P3的计算式，来检测透明基板的缺陷。

10.如权利要求6所述的透明基板的外观检查方法，其特征在于，

拍摄单元具有CCD照相机或CMOS照相机，该CCD照相机或CMOS照相机具备：接受第1色光、第2色光以及第3色光来生成图像的1个拍摄板或者接受第1色光、第2色光以及第3色光来生成图像的2个以上的拍摄板。