JP2018054447A - 板ガラスの検査方法および板ガラス検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】板ガラスの欠陥検査において、簡易な検査設備を用いながら、検査時間の短縮を図る。【解決手段】被膜１３が形成された板ガラス１０に、該板ガラス１０の表側主面１１または裏側主面１２の何れか一側から光照射手段２によって光を照射しつつ、被写界深度Ｄが板ガラス１０の厚みＨ以上であるレンズ８を備えた撮像手段３によって、レンズ８の被写界深度Ｄの内側に板ガラス１０の厚みＨを収めた状態で、板ガラス１０の表側主面１１または裏側主面１２の何れか一側から光の反射光を撮像し、板ガラス１０の検査画像を取得する。【選択図】図２

Description

本発明は、板ガラスの検査方法および板ガラス検査装置の技術に関する。

従来、板ガラスの表面に欠陥が存在するか否かを検査する技術が種々検討されており、例えば、特許文献１に示す技術が公知となっている。
特許文献１に示す従来の検査方法は、同軸落射光源から同軸落射光を対象物に照射し、表面欠陥の画像を取得するとともに、散乱光光源から対象物に散乱光を照射し、表面欠陥や内部欠陥を含む画像を取得し、散乱光を照射しつつ取得した画像と、同軸落射光を照射しつつ取得した画像を比較して、内部欠陥のみの画像を取得する構成としている。
このように従来の検査方法では、光を照射する光源と、対象物における反射光を受光する撮像手段と、を用いて、取得した画像を画像処理することによって、対象物の表面における欠陥の有無を検査する構成が一般的である。

特開平１１−３２６２２４号公報

板ガラスの欠陥検査においては、板ガラスの表裏両側の主面について検査を行うことが一般的である。このため、従来は、片側の主面を検査した後に板ガラスを裏返して、他側の主面の検査をする必要があった。あるいは、従来、両側主面を同時に検査可能にするためには、検査装置の構成を、光学系（光源および撮像手段）を２系統備える構成とする必要があった。
このため、従来は、板ガラスの欠陥検査を行う場合、板ガラスを裏返す手間が掛かって検査時間が長引いたり、光学系の追加によって検査設備のコストが高くなったりするという問題があった。

本発明は、斯かる現状の課題に鑑みてなされたものであり、板ガラスの欠陥検査において、簡易な検査設備を用いながら、検査時間の短縮を図ることができる板ガラスの検査方法および板ガラス検査装置を提供することを目的としている。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本発明に係る板ガラスの検査方法は、被膜が形成された板ガラスに、該板ガラスの表側または裏側の何れか一側から光照射手段によって光を照射しつつ、被写界深度が前記板ガラスの厚み以上であるレンズを備えた撮像手段によって、前記レンズの被写界深度の内側に前記板ガラスの厚みを収めた状態で、前記板ガラスの前記一側から前記光の反射光を撮像し、前記板ガラスの検査画像を取得することを特徴とする。
このような構成によれば、板ガラスの欠陥検査において、簡易な検査設備を用いつつ、検査時間の短縮を図ることができる。

また、本発明に係る板ガラスの検査方法は、前記光照射手段によって、前記レンズの光軸方向に向けた同軸光を照射することを特徴とする。
このような構成によれば、主面に被膜が形成された板ガラスにおいて、被膜に存在するピンホールを精度よく検出することができる。

また、本発明に係る板ガラスの検査方法は、前記光照射手段によって、前記板ガラスに拡散光をさらに照射することを特徴とする。
このような構成によれば、主面に被膜が形成された板ガラスにおいて、被膜に存在する傷や異物を精度よく検出することができる。

また、本発明に係る板ガラスの検査方法は、前記光照射手段によって、前記板ガラスの表面と裏面に拡散光を照射することを特徴とする。
このような構成によれば、主面に被膜が形成された板ガラスにおいて、被膜に存在する傷や異物をより精度よく検出することができる。

また、本発明に係る板ガラスの検査方法は、前記被膜が、反射防止膜であることを特徴とする。
このような構成によれば、主面に反射防止膜が形成された板ガラスの欠陥検査において、簡易な検査設備を用いつつ、検査時間の短縮を図ることができる。

また、本発明に係る板ガラス検査装置は、被膜が形成された板ガラスの表側または裏側の何れか一側から光を照射する光照射手段と、前記板ガラスで反射された前記光を前記一側から撮像する撮像手段と、を備える板ガラス検査装置であって、前記撮像手段は、被写界深度が前記板ガラスの厚み以上であるレンズを備えることを特徴とする。
このような構成によれば、板ガラスの欠陥検査において、簡易な検査設備を用いつつ、検査時間の短縮を図ることができる。

また、本発明に係る板ガラス検査装置において、前記光照射手段は、前記レンズの光軸方向に向けた同軸光を照射する同軸照明によって構成されることを特徴とする。
このような構成によれば、簡易な構成で、板ガラスに存在するピンホールを検出することができる。

また、本発明に係る板ガラス検査装置において、前記光照射手段は、前記板ガラスに拡散光を照射するリング照明をさらに備えることを特徴とする。
このような構成によれば、簡易な構成で、板ガラスの表裏主面に存在する傷や異物を検出することができる。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明に係る板ガラスの検査方法および板ガラス検査装置によれば、板ガラスの欠陥検査において、簡易な検査設備を用いつつ、検査時間の短縮を図ることができる。

本発明の第一の実施形態に係る板ガラス検査装置を示す模式図。 レンズの被写界深度と板ガラスの厚みの関係を示す模式図。 板ガラス検査装置による欠陥部（ピンホール）の検出状況を示す模式図、（Ａ）表側主面における検出状況、（Ｂ）裏側主面における検出状況。 本発明の第二の実施形態に係る板ガラス検査装置を示す模式図。 板ガラスにおけるその他の欠陥部（傷および異物の付着）を示す模式図。 板ガラス検査装置による欠陥部（ピンホールの周囲および傷や異物）の検出状況を示す模式図、（Ａ）表側主面における検出状況、（Ｂ）裏側主面における検出状況。 本発明の第二の実施形態に係る板ガラス検査装置の変形例を示す模式図。

次に、発明の実施の形態を説明する。

本発明の第一の実施形態に係る板ガラス検査装置について、説明する。
図１には、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス検査装置１を例示している。板ガラス検査装置１は、本発明の第一の実施形態に係る板ガラスの検査方法を実現することができる検査装置の一例であり、被膜１３が形成された板ガラス１０における欠陥の有無を検査するための装置である。

ここで、検査対象物たる板ガラス１０について、説明する。
図１および図２に示す如く、板ガラス１０は、光を透過する性質を有する板状のガラス部材であり、表側主面１１と裏側主面１２の両方に被膜１３・１３が形成されている。
図２に示すように、板ガラス１０の「厚みＨ」は、板ガラス１０の厚みと両側主面１１・１２に形成された被膜１３・１３の厚みを合計した厚みである。図２では、説明の便宜上、被膜１３の厚みを大きくして記載しているが、板ガラス１０の厚みはｍｍ（ミリ）オーダーであり、被膜１３の厚みはｎｍ（ナノ）オーダーであるため、厚みＨは実質的には板ガラス１０の厚みと同視することができる。

板ガラス１０に形成された被膜１３は、光を透過させ、かつ、光の反射を防止する性質を有する膜（反射防止膜）である。尚、板ガラス検査装置１の検査対象物たる板ガラス１０は、反射防止膜が形成されたものに限定されず、その他の被膜が形成された板ガラスを検査対象物とすることも可能である。

そして、図１および図２に示すように、板ガラス１０では、両側主面１１・１２において、被膜１３が完全に欠損している部位である欠陥（以下、ピンホール１４と呼ぶ）が存在している場合がある。
図２に示すように、ピンホール１４では、被膜１３が完全に欠損し、両側主面１１・１２が露出している部位がある。そして、ピンホール１４では、反射防止膜たる被膜１３がないため、露出した両側主面１１・１２において光が反射する。

図１に示す如く、板ガラス検査装置１は、光照射手段２と撮像手段３を備えている。
光照射手段２は、板ガラス１０に検査用の光を照射するための手段であり、同軸照明４とハーフミラー５等により構成されている。
同軸照明４は、図示しないコリメートレンズを備えており、平行光を照射することができるように構成されている。光照射手段２では、同軸照明４から照射された平行光を、ハーフミラー５によって反射させて、略９０度方向転換した後に板ガラス１０に向けて照射するように構成している。

撮像手段３は、検査画像を撮像するための手段であり、撮像素子を備えた撮像部６と、筒状のレンズ本体７と、レンズ本体７に内蔵されたレンズ８等により構成されている。本実施形態における撮像部６は、撮像素子としてＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサを備えたカメラを採用している。
そして、光照射手段２は、レンズ本体７の側部に付設されており、ハーフミラー５は、レンズ本体７に内蔵されている。

レンズ８は、図２に示すように、板ガラス１０の厚みＨに比して深い（大きい）被写界深度Ｄを有している。「被写界深度」とは、焦点を合わせた位置の前後において、焦点が合っているように見える範囲の大きさである。

そして、板ガラス検査装置１では、同軸照明４によって照射する平行光をハーフミラー５で反射させて、レンズ８の光軸と同軸方向に向けて板ガラス１０に照射する。
板ガラス検査装置１では、板ガラス１０で正反射させた同軸光を、ハーフミラー５を通して撮像部６に入射させて、検査画像を取得する。図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、同軸光の正反射は、レンズ８の光軸方向に対して垂直で、かつ、光を反射する面でのみ生じるため、正反射が生じる部位は、ピンホール１４によって両側主面１１・１２が露出している狭い範囲に限られている。このため撮像部６で撮像可能な画像は、板ガラス１０で正反射した光の画像のみとなり、これにより、ピンホール１４のみを精度よく検出することができる。

尚、正反射が生じない部位（例えば、被膜１３が残っており、該被膜１３がレンズ８の光軸方向に対して傾斜した角度で削れている面等）は、同軸光を照射したとしても、撮像手段３で撮像することができないため、ピンホール１４周辺の傷等は同軸光の照射によっては検出することが難しい。

即ち、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス検査装置１において、光照射手段２は、レンズ８の光軸方向に向けた同軸光を照射する同軸照明４によって構成されるものであり、簡易な構成で、板ガラス１０に存在するピンホール１４を検出することができる。

次に、板ガラス検査装置１を用いた板ガラス１０の検査方法について、説明する。
板ガラス検査装置１を用いた板ガラス１０の検査方法では、同軸照明４から照射された平行光をハーフミラー５によって反射させてレンズ８の光軸と同軸方向に向け、レンズ８の光軸に対する同軸光として板ガラス１０に照射する。

そして、板ガラス検査装置１を用いた板ガラス１０の検査方法では、ハーフミラー５を通して撮像部６に入射される光の画像を、撮像部６によって撮像し、検査画像を取得する。

ここで、板ガラス検査装置１において取得する検査画像は、両側主面１１・１２に存在するピンホール１４において同軸光が正反射された光の画像を捉えようとするものである。そして、板ガラス検査装置１を用いた板ガラス１０の検査方法では、被膜１３では正反射がほとんど生じないことを利用して、取得した検査画像を画像処理し、同軸光が正反射している部位を検出することによって、被膜１３におけるピンホール１４の存在およびその形成位置を検出する。

つまり、板ガラス検査装置１を用いた板ガラス１０の検査方法では、板ガラス１０に同軸光を照射しつつ検査画像を撮像し、検査画像を画像処理することによって、板ガラス１０の両側主面１１・１２におけるピンホール１４を検出する構成としている。

尚、板ガラス検査装置１において、光照射手段２と撮像手段３は、図示しないトラバース装置によって支持されている。本実施形態における撮像手段３の視野（撮像範囲）は、１０〜２０ｍｍ角程度の大きさであるため、トラバース装置によって、光照射手段２と撮像手段３を前後左右に走査して、同軸光の照射位置および検査画像の取得位置を随時変更しつつ、板ガラス１０全体の検査画像を取得する。

また、板ガラス検査装置１を用いた板ガラス１０の検査方法では、検査画像の各画素について、輝度が閾値を超えている画素を「白色」で表示し、かつ、輝度が閾値未満である画素を「黒色」で表示して、検査画像を二値化する画像処理を行い、同軸光が正反射している箇所を「白色」で表示させて、ピンホール１４の存在および形成位置を特定する構成としている。
尚、板ガラス検査装置１を用いた板ガラス１０の検査方法で採用する検査画像の画像処理方法は二値化するものには限定されず、その他種々の画像処理方法を採用し得る。

さらに、板ガラス検査装置１を用いた板ガラス１０の検査方法では、板ガラス１０の厚みＨに比して深い被写界深度Ｄを有するレンズ８を備えた撮像手段３によって検査画像を取得する構成としている。

そして、図２に示すように、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス１０の検査方法では、板ガラス１０の厚みＨをレンズ８の被写界深度Ｄに収めた状態で、表側主面１１側から撮像手段３で検査画像を撮像することで、両側主面１１・１２に対して、同時に焦点を合わせた状態で検査画像を取得することができる。

さらに、板ガラス検査装置１を用いた板ガラス１０の検査方法では、図２に示すように、撮像手段３の焦点を合わせる位置を、板ガラス１０の厚み方向における中心位置Ｓとすることによって、板ガラス１０の厚みＨをレンズ８の被写界深度Ｄ内に確実に収めるようにしている。

本発明の第一の実施形態に係る板ガラス１０の検査方法では、板ガラス１０の厚みＨをレンズ８の被写界深度Ｄ内に収めつつ、表側主面１１側から検査画像を取得することによって、両側主面１１・１２に焦点が合った状態で、検査画像を取得する構成としている。
そして、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス１０の検査方法では、この検査画像に基づいて、両側主面１１・１２に存在するピンホール１４を同時に検出する構成としている。

このため、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス１０の検査方法では、板ガラス１０を裏返すことなく、両側主面１１・１２の欠陥を検査することができる。さらに、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス１０の検査方法では、両側主面１１・１２を検査するために、表裏側それぞれに（２系統の）撮像手段を準備する必要もない。
このため、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス１０の検査方法では、簡易な構成の板ガラス検査装置１によって、短時間で容易に、板ガラス１０の欠陥検査を行うことが可能になる。

尚、本実施形態で示す板ガラス検査装置１を用いた板ガラス１０の検査方法では、板ガラス１０の表側主面１１側から検査画像を撮像する構成としているが、板ガラス１０の裏側主面１２側から検査画像を撮像する構成としても良い。即ち、板ガラス検査装置１は、光照射手段２によって板ガラス１０の裏側主面１２側に同軸光を照射し、撮像手段３によって裏側主面１２側から検査画像を撮像する構成としてもよい。

即ち、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス１０の検査方法は、被膜１３が形成された板ガラス１０に、該板ガラス１０の表側主面１１または裏側主面１２の何れか一側から光照射手段２によって光を照射しつつ、被写界深度Ｄが板ガラス１０の厚みＨ以上であるレンズ８を備えた撮像手段３によって、レンズ８の被写界深度Ｄの内側に板ガラス１０の厚みＨを収めた状態で、板ガラス１０の表側主面１１または裏側主面１２の何れか一側から光の反射光を撮像し、板ガラス１０の検査画像を取得するものである。

また、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス検査装置１は、被膜１３が形成された板ガラス１０の表側主面１１側または裏側主面１２側の何れか一側から光を照射する光照射手段２と、板ガラス１０で反射された光を前記一側から撮像する撮像手段３と、を備えるものであって、撮像手段３は、被写界深度Ｄが板ガラス１０の厚みＨ以上であるレンズ８を備えるものである。
このような構成により、板ガラス１０の欠陥検査において、簡易な検査設備を用いつつ、検査時間の短縮を図ることができる。

また、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス１０の検査方法は、光照射手段２によって、レンズ８の光軸方向に向けた同軸光を照射するものである。
このような構成により、両側主面１１・１２に被膜１３・１３が形成された板ガラス１０において、被膜１３に存在するピンホール１４を精度よく検出することができる。

さらに、本発明の第一の実施形態に係る板ガラス１０の検査方法においては、被膜１３が、反射防止膜である板ガラス１０を検査対象物としている。
このような構成により、両側主面１１・１２に反射防止膜たる被膜１３・１３が形成された板ガラス１０の欠陥検査において、簡易な検査設備を用いつつ、検査時間の短縮を図ることができる。

次に、本発明の第二の実施形態に係る板ガラスの検査方法について、説明する。
図４には、本発明の第二の実施形態に係る板ガラス検査装置５０を示している。
板ガラス検査装置５０は、前述した光照射手段２に板ガラス１０の上部に配置する上部リング照明２０を追加して構成されるものであり、本発明の第二の実施形態に係る板ガラス１０の検査方法を実現することができるものである。

前述したように、図３（Ａ）（Ｂ）に示すような両側主面１１・１２に反射防止膜（被膜１３）が形成された板ガラス１０においては、ピンホール１４で同軸光が正反射するため、ピンホール１４の検出には同軸照明４が適している。
一方、正反射が生じない部位（例えば、レンズ８の光軸方向に対して傾斜した角度で削れている面等）では、同軸光を照射したとしても、撮像手段３で撮像することができない。つまり、前述した第一の実施形態に係る板ガラス検査装置１では、ピンホール１４周辺の傷や異物の付着等を検出することが難しい。

尚、ここで言う「傷」は、図５に示すように、被膜１３の厚みの範囲内で生じている態様の欠陥（以下、傷１５と言う）であり、また、ここで言う「異物」とは、被膜１３自体に傷等はないものの、被膜１３上に異物が付着している態様の欠陥（以下、異物１６と言う）である。傷１５と異物１６は、いずれも同軸光が正反射するとは限らないものであるため、同軸光の照射によって確実に検出することが困難である。

そこで、図４に示す如く、板ガラス検査装置５０は、光照射手段２において、同軸照明４に加えて上部リング照明２０を備える構成とし、板ガラス１０に拡散光を照射することによって、ピンホール１４周辺で被膜１３が傾斜して削れている部分や、両側主面１１・１２の被膜１３に存在する傷１５や異物１６を検出することを可能にするものである。
つまり、板ガラス検査装置５０では、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、ピンホール１４の周囲や傷１５および異物１６に対して拡散光を照射し、両側主面１１・１２の欠陥部位で生じる拡散反射光を検出することができるように構成している。

次に、板ガラス検査装置５０を用いた板ガラス１０の検査方法について、説明する。
図４に示す板ガラス検査装置５０を用いた板ガラス１０の検査方法では、まず始めに、前述した板ガラス検査装置１を用いた場合と同様の方法で、ピンホール１４の有無および形成位置を検出するための第一の検査画像を取得する（図３（Ａ）（Ｂ）参照）。

次に、板ガラス検査装置５０を用いた板ガラス１０の検査方法では、上部リング照明２０によって、板ガラス１０に拡散光を照射しつつ、撮像手段３によって第二の検査画像を取得する（図６（Ａ）（Ｂ）参照）。

ここで、板ガラス検査装置５０において取得する第一の検査画像は、両側主面１１・１２に存在するピンホール１４において同軸光が正反射された光の画像を捉えようとするものである。
また、板ガラス検査装置５０において取得する第二の検査画像は、両側主面１１・１２に存在するピンホール１４の周囲、傷１５、異物１６において拡散光が反射された光の画像を捉えようとするものである。

そして、板ガラス検査装置５０を用いた板ガラス１０の検査方法では、同軸光を照射しつつ取得した第一の検査画像と、拡散光を照射しつつ取得した第二の検査画像に基づいて、同軸光が正反射している部位を検出するとともに、拡散光が拡散反射している部位を検出することによって、ピンホール１４の周囲に存在する傷の広がり具合、単なる傷（図５に示す傷１５）、および異物（図５に示す異物１６）の付着を検出する構成としている。

即ち、本発明の第二の実施形態に係る板ガラス１０の検査方法においては、光照射手段２の上部リング照明２０によって、板ガラス１０に拡散光をさらに照射するものであり、また、本発明の第二の実施形態に係る板ガラス検査装置５０において、光照射手段２は、板ガラス１０に拡散光を照射する上部リング照明２０をさらに備えるものである。
このような構成により、両側主面１１・１２に被膜１３・１３が形成された板ガラス１０において、被膜１３に存在する傷１５や異物１６を精度よく検出することができる。

また図７には、本発明の第二の実施形態に係る板ガラス検査装置５０の変形例である板ガラス検査装置５１を示している。
板ガラス検査装置５１は、板ガラス１０を挟んだ上部リング照明２０の反対側（本実施形態では下側）に、さらに下部リング照明３０を追加する構成としている。
板ガラス検査装置５１では、下部リング照明３０を追加することによって、傷１５や異物１６において生じる拡散反射光の光量を増大させることができるため、検査画像において、特に下側主面１２側に存在する傷１５や異物１６をより際立たせることができ、これにより、欠陥の検出精度をより高めることができる。

即ち、本発明の第二の実施形態に係る板ガラス検査装置５１は、光照射手段２を構成する各リング照明２０・３０によって、板ガラス１０の表側主面１１と裏側主面１２に拡散光を照射するものである。
このような構成により、両側主面１１・１２に被膜１３が形成された板ガラス１０において、被膜１３に存在する傷１５や異物１６をより精度よく検出することができる。

１ 板ガラス検査装置（第一の実施形態）
２ 光照射手段
３ 撮像手段
４ 同軸照明
８ レンズ
１０ 板ガラス
１１ 表側主面
１２ 裏側主面
１３ 被膜
１４ ピンホール
２０ 上部リング照明
３０ 下部リング照明
５０ 板ガラス検査装置（第二の実施形態）
５１ 板ガラス検査装置（第二の実施形態の変形例）

Claims (8)

1. 被膜が形成された板ガラスに、該板ガラスの表側または裏側の何れか一側から光照射手段によって光を照射しつつ、
   被写界深度が前記板ガラスの厚み以上であるレンズを備えた撮像手段によって、前記レンズの被写界深度の内側に前記板ガラスの厚みを収めた状態で、前記板ガラスの前記一側から前記光の反射光を撮像し、前記板ガラスの検査画像を取得する、
   ことを特徴とする板ガラスの検査方法。
2. 前記光照射手段によって、
   前記レンズの光軸方向に向けた同軸光を照射する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の板ガラスの検査方法。
3. 前記光照射手段によって、
   前記板ガラスに拡散光をさらに照射する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の板ガラスの検査方法。
4. 前記光照射手段によって、
   前記板ガラスの表面と裏面に拡散光を照射する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の板ガラスの検査方法。
5. 前記被膜が、
   反射防止膜である、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の板ガラスの検査方法。
6. 被膜が形成された板ガラスの表側または裏側の何れか一側から光を照射する光照射手段と、
   前記板ガラスで反射された前記光を前記一側から撮像する撮像手段と、
   を備える板ガラス検査装置であって、
   前記撮像手段は、
   被写界深度が前記板ガラスの厚み以上であるレンズを備える、
   ことを特徴とする板ガラス検査装置。
7. 前記光照射手段は、
   前記レンズの光軸方向に向けた同軸光を照射する同軸照明によって構成される、
   ことを特徴とする請求項６に記載の板ガラス検査装置。
8. 前記光照射手段は、
   前記板ガラスに拡散光を照射するリング照明をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項７に記載の板ガラス検査装置。

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