JP2008076223A - Inspection method of cylindrical transparent body, and inspection apparatus used for it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種小型光源などの円筒状透明体の側面部に生じる凹凸や気泡などの欠陥部位を検出する検出方法とそれに用いる検出装置に関するものである。 The present invention relates to a detection method for detecting a defective portion such as irregularities and bubbles generated on a side surface of a cylindrical transparent body such as various small light sources, and a detection apparatus used therefor.
ガラスびんや、キセノンランプなど各種小型光源の封止に用いるガラス管は、その製造工程で、気泡などの混入や側面に微小な凹凸を生じることがある。このような場合、外観上の問題とともに、照射する光の照度にむらが生じるなど、光学特性にも影響するため、凹凸を検査し不良品として排除しなければならない。 Glass tubes used for sealing various small light sources, such as glass bottles and xenon lamps, may contain air bubbles and minute irregularities on the side surfaces during the manufacturing process. In such a case, the unevenness of the illuminance of the irradiating light is affected as well as the appearance problem, so that the unevenness must be inspected and rejected as a defective product.
側面に生じる微小な凹凸の検査方法として、従来は、ガラス管の中心軸で回動させ、その外側面に探針を接触させることで、凹凸を振れ量として検出する方法や、図8に示すように、ガラス管1の外側面に平行線2を投影し、その投影画像をカメラ3などで観察して、平行線2の間隔の異常箇所を凹凸4として検出するなどの方法が用いられていた。
As a method for inspecting the minute unevenness generated on the side surface, conventionally, a method of detecting the unevenness as a shake amount by rotating the glass tube around the central axis and bringing the probe into contact with the outer surface, as shown in FIG. As described above, a method is used in which
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
探針を用いる方法は、探針の変位量に凹凸の検出分解能が左右され、また、ガラス管の中心軸に沿って回動させる必要があること、さらに図8に示す、平行線を外側面に投影する方法は、平行線の精度や、投影画像を得るためのカメラ3の設置精度など、検査物が小型、小径となるほど検出精度を高めることが困難となる課題があった。 In the method using the probe, the detection resolution of the unevenness depends on the amount of displacement of the probe, and it is necessary to rotate along the central axis of the glass tube. Further, the parallel lines shown in FIG. In the method of projecting onto the screen, there are problems such as the accuracy of parallel lines and the installation accuracy of the camera 3 for obtaining a projected image, which makes it difficult to increase the detection accuracy as the inspection object becomes smaller and smaller in diameter.
そこで、本発明は、小型、小径の円筒状透明体の側面を、高い検出精度で検査することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to inspect the side surface of a small, small-diameter cylindrical transparent body with high detection accuracy.
上記目的を達成するために、本発明は、円筒状透明体の側面をその下方から照明して透過光を観察することで、前記側面の欠陥部位を検出する検査方法であって、前記照明は、透明部と不透明部とが交互に配列された縞模様を有するマスクを透過させた透過光であり、この縞模様と前記円筒状透明体の中心線とを略直交するように配置することで、欠陥部位の輪郭を強調させて検出するので、その結果、簡易な構成でかつ高い検出精度で円筒状透明体の側面に有する欠陥部位を検出できる。 In order to achieve the above object, the present invention is an inspection method for detecting a defect site on the side surface by illuminating the side surface of the cylindrical transparent body from below and observing the transmitted light. The transmitted light is transmitted through a mask having a striped pattern in which transparent portions and opaque portions are alternately arranged, and the striped pattern and the center line of the cylindrical transparent body are arranged so as to be substantially orthogonal to each other. Since the detection is performed with emphasis on the outline of the defective part, it is possible to detect the defective part on the side surface of the cylindrical transparent body with a simple configuration and high detection accuracy.
本発明に係る円筒状透明体の検査方法とそれに用いる検査装置は、透明部と不透明部とが交互に配列された、縞模様を有するマスクを透過した透過光を検査用の照明として用い、縞模様を、円筒状透明体の中心軸と直交するように配置する。そのため、縞模様を介した周期的な明暗部を有する照明のコントラストを利用して、欠陥部位の輪郭を強調させることができるので、高い検出精度で欠陥部位を検出することができる作用効果を奏するものである。 The inspection method for a cylindrical transparent body according to the present invention and the inspection apparatus used therefor use the transmitted light transmitted through a mask having a striped pattern in which transparent portions and opaque portions are alternately arranged as illumination for inspection. The pattern is arranged so as to be orthogonal to the central axis of the cylindrical transparent body. Therefore, the contour of the defective part can be emphasized using the contrast of the illumination having a periodic bright and dark part through the stripe pattern, so that there is an effect that the defective part can be detected with high detection accuracy. Is.
さらに、円筒状透明体を上下動させることで前記円筒状透明体のレンズ効果で、欠陥部位の輪郭をより強調させることができる作用効果も同時に奏するものである。 Furthermore, by moving the cylindrical transparent body up and down, the effect of further enhancing the outline of the defect site can be achieved with the lens effect of the cylindrical transparent body.
以下、本発明の詳細を、図を用いて説明する。 Hereinafter, the details of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の検査方法および検査装置を用いて検査を行う、円筒状透明体の一例の正面図である。本実施例は、分光光度計やウエハ表面検査装置、ストロボなどの光源に用いるキセノンランプの例である。キセノンランプ5は、外部電極となるリード端子6と連結した内部電極7を、キセノンガスとともにガラス管8で気密封止した構造となっている。ガラス管8の形状は、円筒状であり、その長さは30〜50mm程度、直径Aは5mm以下の小型、小径である。本実施例における検査方法、検査装置を用いることにより、このガラス管8の側面8aの欠陥部位、例えば内包された気泡、凹凸部などを高い精度で検出するものである。
FIG. 1 is a front view of an example of a cylindrical transparent body that performs inspection using the inspection method and inspection apparatus of the present invention. This embodiment is an example of a xenon lamp used for a light source such as a spectrophotometer, a wafer surface inspection apparatus, or a strobe. The
次に図2を用いて本実施例における検査装置を説明する。図2は、検査装置の構成を説明する正面図である。 Next, the inspection apparatus in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a front view illustrating the configuration of the inspection apparatus.
本実施例における検査装置は、大きく三つから構成されている。下方から順に、一つ目は、照明用光源9と、透明部10aと不透明部10bとを交互に配列した縞模様を有するマスク10とからなる照明部11である。二つ目は被検査体であるキセノンランプ5を把持部12で保持しながら回動する保持部13である。三つ目は撮像手段14で撮像した画像を取り込み、画像処理回路15で処理して欠陥部位をモニタ16に表示する画像処理部17である。
The inspection apparatus in the present embodiment is roughly composed of three. In order from the bottom, the first is an
照明用光源9には、マスク10の縞模様の回折散乱による明暗のコントラストの低下を防止するため、LEDなどの指向性の高い光源を用いる。指向性の低い光源を用いる場合、拡散板18をマスク10との間に設けることで、マスク10を透過した平行光19をキセノンランプ5に照射できるようにする。
The
ここで、本実施例におけるマスク10の詳細を、図3を用いて説明する。図3はマスク10の正面図、すなわち図2の検査装置における上方からマスク10を見た状態を示している。マスク10の少なくとも表面には、一定の幅を有する不透明部10bと、透明部10aとが互いに平行にかつ交互に配列された縞模様10a、10bを形成している。このマスク10を介して照明用光源9(図2)で下方より照明することにより、キセノンランプ5には、周期的な明暗部を有する指向性の高い照明がなされることになる。尚、マスク10は、透光性の基板上に不透明部10bを平行に複数配列して縞模様を作成してもよい。透明部10a、不透明部10bの幅や間隔などは、検出する欠陥部位の大きさに応じて適宜設計するものであるが、本実施例における直径5mm以下のキセノンランプ5を検査する際は、透明部10a、不透明部10bの幅を1〜2mmとして等間隔に配列することで、0.5mm以下の欠陥部位を検出することができた。また、透明部10aおよび不透明部10bの透過率は相対的に決定すればよく、透過率の差を概ね50%以上とすることで良好な検出結果が得られた。
Here, details of the
マスク10を透過した周期的な明暗部を有する照明は、キセノンランプ5を透過して撮像手段14に結像し、その画像を画像処理回路15に転送されて保存される。画像処理回路15では、画像データを微分処理、二値化処理などを行い、コントラストの差の大きい箇所を強調することで、キセノンランプ5の輪郭と欠陥部位をそれぞれ検出し、モニタ16などに出力する。尚、取り込む画像としては、検査領域であるキセノンランプ5の輪郭を抽出するための画像と、この画像を基に検査領域内の欠陥部位を検出するための画像であり、検査精度を高めるため、複数取り込むものである。
Illumination having a periodic bright and dark part that has passed through the
マスク10、キセノンランプ5、撮像手段14は、撮像手段14の光軸に沿って下方より順に配置されている。また、キセノンランプ5は、図2のごとく、その中心線B−BBと光軸C−CCとが直交するように配置される。さらに、検査装置の上方よりみたとき、図4に示すようにキセノンランプ5の中心線B−BBとマスク10の縞模様10a、10bとが必ず直交するように配置する。これは、キセノンランプ5のガラス管8によるレンズ効果で、マスク10の縞模様10a、10bが拡幅されないようにするためである。さらにキセノンランプ5は、撮像手段の焦点位置付近に配置され、その下方に配置されたマスク10は焦点位置から離れた位置に配置されている。したがって、撮像手段14に取り込まれるマスク10の画像(縞模様10a、10b)は、図5に示すように、縞模様10a、10bの境界がぼやけた画像となる。この状態でキセノンランプ5の輪郭を抽出する画像を撮像し、その後、保持部13を光軸C−CCに沿って上下動させて撮像した画像と、さらに間欠的に保持部13を回転させた後の画像とを順次取り込み、欠陥部位の境界におけるコントラストの差を、画像処理回路15でさらに強調させることで欠陥部位を検出するものである。
The
次に上述した検査装置を用いた検査方法について説明する。図6は、本発明における検査方法の一例を説明する正面図である。検査装置の詳細は、ここでは簡略化して説明する。 Next, an inspection method using the above-described inspection apparatus will be described. FIG. 6 is a front view for explaining an example of the inspection method according to the present invention. The details of the inspection apparatus will be described here in a simplified manner.
まず初めに、図6(a)に示すごとくキセノンランプ5を保持部13(図2)に把持して、撮像手段14の焦点位置付近に移動させる。そしてキセノンランプ5の下方より照明し、透過光による画像を撮像する。このとき撮像手段14には、図7に示すように、境界がぼやけたマスク10の縞模様10a、10bと、それらに直交するように配置されたキセノンランプ5の画像が撮像される。キセノンランプ5は円筒形状であるため、一方向にレンズ効果を有する一種のシリンドリカルレンズとして作用する。したがって、キセノンランプ5の中心線B−BBに直交する方向にはレンズ効果を有するので、キセノンランプ5と、縞模様10a、10bの界面5a近傍でコントラストの差が大きくなる。このコントラストの差を後段の検出回路により強調することでキセノンランプ5の輪郭として抽出することで、検査範囲を決定することができる。
First, as shown in FIG. 6A, the
次に、図6(b)に示すごとく、撮像手段14およびマスク10の位置を固定した状態で、キセノンランプ5のみを若干量上下動させることにより、キセノンランプ5の下方にある欠陥部位20のコントラストを強調させる。この上下動させる移動量は、撮像手段14の有効焦点距離、キセノンランプ5の直径A、キセノンランプ5のガラス管8の屈折率などで決定する。キセノンランプ5のD−DD断面は、ガラス管8の厚みを有する円形形状となる。したがって、下方より照明される平行光は、ガラス管8の曲率と屈折率および封止されたキセノンガスの屈折率に対応した位置に結像することになる。この結像位置を撮像手段14の焦点位置とすることで、欠陥部位20のみのコントラストを強調させ、検出することが可能となる。尚、欠陥部位20とは、キセノンランプ5のガラス管8に内包された気泡や、内外側面の表面などに存在する微小な凹凸などである。縞模様10a、10bを有するマスク10を介して照明することにより、キセノンランプ8には周期的な明暗部を有する照明が行われる。上記の欠陥部位20では、明部と暗部の照明の乱反射や、明部の照明の異常屈折により、欠陥部位20の無い位置とは異なる位置に結像することとなる。したがって、欠陥部位20の内部は、通常の周期的な明暗部と異なることで欠陥部位の界面でコントラストの差が強調されることとなる。この画像を後段の画像処理回路15で処理することにより、欠陥部位20の輪郭を強調させて、高い精度で検出することが可能となる。ここで重要なのは、検出時における欠陥部位20の位置である。本実施例では、検出すべき欠陥部位20がキセノンランプ5の下方(D−DD断面における下方の半円)に位置したときに検出するものである。こうすることで、欠陥部位20で生じる照明の異常散乱、異常屈折による透過光を、ガラス管8の上方の半円で再度屈折させることができ、欠陥部位20の界面におけるコントラストの差をさらに強調することができるものである。
Next, as shown in FIG. 6B, by moving the
最後に、図6(c)に示すごとく、回動機構によりキセノンランプ5を一定角度で回動させた後、図6(b)の動作を繰返し行う。この回動させる角度は、キセノンランプ5の直径Aやガラス管8の屈折率などで決定するものである。マスク10を介した平行光19は、キセノンランプ5の下方よりその内部へ透過するが、ガラス管8表面の曲率と屈折率により平行光19の入射角がいわゆる全反射角を超えると内部へ侵入できない。したがって、欠陥部位20を検出できるキセノンランプ5の側面の円弧領域は、全反射角で決定されるため、この全反射角に応じた中心角を事前に設定して、回動機構の回動角度を決定するものである。そしてこの回動角度の累積が360度、すなわち全周を超えたときに検査を終了する。
Finally, as shown in FIG. 6C, after the
尚、図6(b)に説明した上下動による欠陥部位20の強調と、図6(c)に示す回動機構による送りは交互に行うものである。
It should be noted that the emphasis of the
上述したように、本実施例は、透明部10aと不透明部10bを有するマスク10を介して照明することにより、被検査体である円筒状透明体5に周期的な明暗部を有する照明を行う。そして、凹凸や気泡などの欠陥部位で生じた明暗部を有する照明の乱反射、異常屈折を、円筒状透明体5のレンズ効果を利用して強調させ抽出することにより、高い精度で検査を行うことができるものである。
As described above, in the present embodiment, the cylindrical
本実施例は、キセノンランプの検査例を説明したが、他の小型・小径のランプ類、ガラス棒、ガラス管、プラスチック管など円筒状、あるいは円柱状の透明体であれば適用可能である。 In this embodiment, an inspection example of a xenon lamp has been described. However, the present invention can be applied to any other small and small-diameter lamps, cylindrical or cylindrical transparent bodies such as glass rods, glass tubes, and plastic tubes.
また、本実施例は、コントラストの差を利用して欠陥部位を検出したが、補色関係にある縞模様と、カラーCCDなどを用いることにより、明度や色度の差を利用して欠陥部位を検出することも可能である。 In this embodiment, the defect portion is detected using the difference in contrast. However, by using a stripe pattern having a complementary color relationship and a color CCD, the defect portion is detected using the difference in brightness and chromaticity. It is also possible to detect.
本発明に係る円筒状透明体の検査方法とそれに用いる検査装置は、透明部と不透明部とが交互に配列された、縞模様を有するマスクを透過した透過光を検査用の照明として用い、縞模様を、円筒状透明体の中心軸と直交するように配置する。そのため、欠陥部位を、縞模様の透明部、不透明部とのコントラストを利用してその輪郭を強調させることができるので、高い検出精度で欠陥部位を検出することができる作用効果を奏するものである。 The inspection method for a cylindrical transparent body according to the present invention and the inspection apparatus used therefor use the transmitted light transmitted through a mask having a striped pattern in which transparent portions and opaque portions are alternately arranged as illumination for inspection. The pattern is arranged so as to be orthogonal to the central axis of the cylindrical transparent body. Therefore, since the contour of the defective portion can be enhanced using the contrast between the transparent portion and the opaque portion of the striped pattern, there is an effect that the defective portion can be detected with high detection accuracy. .
さらに、円筒状透明体を上下動させることで前記円筒状透明体のレンズ効果で、欠陥部位の輪郭をより強調させることができる作用効果も同時に奏するものであり、円筒状透明体の側面部に生じる凹凸や気泡などの欠陥部位を検出する検出方法とそれに用いる検出装置に有用である。 Furthermore, by moving the cylindrical transparent body up and down, the lens effect of the cylindrical transparent body also has the effect of further enhancing the outline of the defective part, and at the side of the cylindrical transparent body The present invention is useful for a detection method for detecting a defect site such as irregularities and bubbles generated, and a detection apparatus used therefor.
5 円筒状透明体
9 照明用光源
10 マスク
10a 透明部
10b 不透明部
11 照明部
13 保持部
14 撮像手段
15 画像処理回路
17 画像処理部
20 欠陥部位
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