JP3623145B2

JP3623145B2 - 板ガラスの厚み検査方法および装置

Info

Publication number: JP3623145B2
Application number: JP2000012427A
Authority: JP
Inventors: 真也奥川
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2000-01-21
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2005-02-23
Anticipated expiration: 2020-01-21
Also published as: JP2001201319A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物、車両および民生機械などに用いられる板ガラス、特に表示装置や車両のフロントガラスなどに用いられる板ガラスの厚みの均一性を検査する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
板ガラスの品質の一つに透視像のひずみがあり、車両用に用いられる板ガラス特に自動車のフロントウィンドウに用いられる板ガラスについては、透視像の品質についてかなりの高品質が要求される。
【０００３】
透視像のひずみは、表面の凹凸、板ガラス内部の屈折率の差異、板ガラスの厚みの不均一性などに起因すると考えられている。
【０００４】
従来、透視像に関する板ガラスの品質は、板ガラスを透視した像を肉眼で観察したり、超高圧水銀ランプなどの光源の光を板ガラスを透過させ、透過した光をスクリーンに投影し、その投影像の濃淡あるいは照度分布により検査されている。
【０００５】
しかしこのような検査方法では、透視像に歪みについては検査できるものの、透視像のひずむ原因については不明のままである。このため、透視ひずみの品質を損なう原因を明確にすることができないため、板ガラスの製造条件を改善して不良品を減少させることが困難である。
【０００６】
透視像のひずみを損なう原因の一つであるところの板ガラスの厚みの不均一性に関しては、レーザーなどを光源に用いて表面と裏面の反射光の光路差を利用した光学的な方法、あるいは超音波の板ガラスの表面と裏面からの反射による方法が行われている。
【０００７】
また、触針法で求めた板ガラス表面の凹凸の検査結果に基づき、厚み分布を求めることも可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
板ガラスの厚みの不均一性に起因する透視像のひずみにおいて、板ガラスの表面付近の不均質性に起因する厚みむらを知ることは、板ガラスの製造条件を検討するために特に重要である。この厚みむらを検討するためには、０．０１μｍの精度で板ガラスの厚みを測定しなければならない。
【０００９】
レーザーなどを光源に用いて板ガラスの表面と裏面の反射光の光路差を利用する厚みの不均一性の検査方法や超音波の板ガラスの表面と裏面からの反射による厚みの不均一性検査方法は、板ガラスの不均質のため、測定精度はμｍ程度である。
【００１０】
また、触針法で求めた板ガラス表面の凹凸の測定結果に基づく厚み分布の検査は、測定精度が十分であっても、測定に膨大な時間を必要とし、大面積の板ガラス全体に対して行うことは困難である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、板ガラスの透視像のひずみの原因となる、厚みの不均一性を光学的な方法を用いて検査する方法において、板ガラスの２つの表面のそれぞれに偏光板により光源の光を偏光してＳ波あるいはＰ波として、裏面の反射光の強度が表面の反射光の強度の７％以下となる角度で入射し、反射光の投影像の照度分布を測定し、照度の値と凹凸の値の換算値を用いて照度分布データを凹凸分布データに換算し、２つの表面のそれぞれの凹凸値を合成して厚み分布求めることを特徴とする検査方法である。
【００１２】
また、板ガラスを照射する光源、該板ガラスの表面の反射光を投影するスクリーン、スクリーンに投影された該反射光の投影像を撮影するＣＣＤカメラ、ＣＣＤカメラで撮影した該投影像の画像を処理する画像処理装置および／またはコンピュータとからなることを特徴とする前記記載の方法に用いる板ガラスの厚みの検査装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
光源の光を板ガラスに入射し、板ガラスからの反射光をスクリーンに投影して、板ガラスの表面の凹凸に起因する濃淡のある像をスクリーン上に形成することができる。
【００１４】
この場合、板ガラスの反射光は表面の反射光と裏面の反射光とが合成されており、表面の凹凸を測定するために、裏面の反射光を極力小さくする必要があり、裏面の反射光の強度を表面の反射光の強度の７％以下にすることが望ましい。
【００１５】
図８は、光の電場ベクトルが板ガラスの面に平行なＳ波を板ガラスに入射したときの、板ガラスの入射面での反射率と裏面での反射率との比を示したものである。また、図９は、光の電場ベクトルが板ガラスの面に垂直なＰ波を板ガラスに入射した場合の、入射面での反射率と裏面での反射率との比を示したものである。図８、図９はともに反射率の比を、板ガラスの透過率をパラメータとして、入射角度に対して示している。
【００１６】
板ガラスの入射面での反射率を裏面での反射率の７％以下にするための入射角は、図８あるいは図９を用いて決定する。
【００１７】
光源は、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、レーザーなどを用いることができる。
【００１８】
また、光源の光を平行光にする方が望ましいが、大面積を検査するためには、点光源による拡散光でも良い。
【００１９】
スクリーンに投影された板ガラスの表面あるいは裏面からの反射光の投影像はＣＣＤカメラで撮影する。ＣＣＤカメラには、エリアカメラを用いてスクリーンの投影像の全体を撮影するか、またはラインカメラを用いて、画像処理機などにより合成して、投影像の全体の画像としても良い。
【００２０】
スクリーンの照度分布の測定結果には、光源の輝度むらの影響があるので、光源の光の放射角度に対する輝度分布の測定結果、または光源の光をスクリーンに直接投射して測定したスクリーンの照度分布の測定結果を用い、凹凸を測定するための光学系の光路長に対応させて補正する。
【００２１】
ＣＣＤカメラで撮影された投影像の明るさを、照度計や輝度計などで測定した照度と対応させて照度の値にしても良いが、測定の目的は板ガラスの厚み分布を求めることにあるので、照度に対応した値であれば、照度の値でなくても良い。本発明の説明においては、ＣＣＤカメラで撮影した画像のデータを照度分布データと呼ぶ。
【００２２】
該照度分布のデータは画像処理機やパーソナルコンピュータに取り込み、反射像の形を板ガラスの形状に直す形状処理、照度分布データを凹凸分布データに変換する処理などを行う。
【００２３】
触針法などの表面粗さ計で予め表面の凹凸が分かっている板ガラスを用いて、前述した方法でその表面の反射光の照度分布を測定し、照度の値と凹凸の値との換算値を求め、品質を検査する板ガラスについて測定した照度分布データを凹凸の値に換算する。
【００２４】
板ガラスの両面について凹凸の値を求め、両面の凹凸の値を合成する。
【００２５】
板ガラスの厚みの不均一性は、凹凸の値を合成して得られた結果から調べることができる。さらに該板ガラスの厚みをマイクロメータなどで１カ所以上で測定し、この厚みの測定値に凹凸の値を加えて板ガラスの厚み分布としても良い。
【００２６】
【実施例】
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
【００２７】
実施例１
図１は板ガラス５の表面の凹凸を測定する方法の光学系を示す要部側面図である。板ガラスは厚み２ｍｍで３００ｍｍ×３００ｍｍのフロートガラスを用いた。光源１には超高圧水銀ランプを用いた。偏光板２により光源の光を偏光させ入射光３とした。入射光３は板ガラス５に対して、入射角が６０度〜８９度の間で入射させ、反射光４をスクリーン６に投影した。
【００２８】
ＣＣＤカメラ８にエリアカメラを用いてスクリーン６の投影像を撮影した。撮影した画像の濃淡は、予め測定した光源の照度分布データにより、画像処理器１０を用いて照度補正を行い、光源に起因する明暗の誤差を除去した。
【００２９】
また、スクリーン６を板ガラス５に平行に配設しないため、反射光の投影像は光路差により台形となった。この変形した投影像の画像は、画像処理機１０で形状補正を行った。
【００３０】
照度補正と形状補正を行った照度分布データは、予め触針法で凹凸値の分かっている板ガラスによる照度分布の値と比較し、凹凸の値に換算した。
【００３１】
図２および図３は、それぞれ透視像にひずみが無い、良品のフロート板ガラス（厚み２ｍｍ）のトップ面とボトム面の凹凸の値である。トップ面の測定結果は板ガラスの厚み２ｍｍを加えた値である。図２と図３に示す値を加算して求めた厚み分布が、図４である。透視ひずみがほとんど無い良品のフロート板ガラスでは表面の凹凸には大きな変化が無く、厚みむらもかなり小さい。
【００３２】
図５および図６は、それぞれ透視像のひずみが大きい厚み２ｍｍの不良品のフロート板ガラスのトップ面とボトム面の凹凸の測定結果である。図６の結果には２ｍｍの厚みを加えた値が示されている。図７は、図５と図６の結果を加算して求めた厚み分布である。図６に見るように、トップ面の凹凸の変化が大きい部分が、図７においても厚みむらの大きい部分ａとなっている。図７の厚みむらの大きいところにおいて、表面近傍の板ガラスの不均質性をシュリーレン法で確認した。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の板厚分布の検査方法および装置は、板ガラスの板厚分布を容易に得ることができ、表面の凹凸および厚みの不均質性を検査できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】板厚分布を測定する本発明方法の光学系の要部側面図。
【図２】実施例１における良品のボトム面の凹凸の測定結果を示す図。
【図３】実施例１における良品のトップ面の凹凸の測定結果を示す図。
【図４】実施例１における良品の板厚分布の測定結果を示す図。
【図５】実施例１における不良品のボトム面の凹凸の測定結果を示す図。
【図６】実施例１における不良品のトップ面の凹凸の測定結果を示す図。
【図７】実施例１における不良品の板厚分布の測定結果を示す図。
【図８】Ｓ波を板ガラスに入射したときの入射面の反射率と裏面の反射率との比を示すグラフ。
【図９】Ｐ波を板ガラスに入射したときの入射面の反射率と裏面の反射率との比を示すグラフ。
【符号の説明】
１光源
２偏光板
３入射光
４反射光
５板ガラス
６スクリーン
７ＣＣＤカメラの撮影エリア
８ＣＣＤカメラ
９ケーブル
１０画像処理器
１１パーソナルコンピュータ

Claims

板ガラスの透視像のひずみの原因となる、厚みの不均一性を光学的な方法を用いて検査する方法において、板ガラスの２つの表面のそれぞれに偏光板により光源の光を偏光してＳ波あるいはＰ波として、裏面の反射光の強度が表面の反射光の強度の７％以下となる角度で入射し、反射光の投影像の照度分布を測定し、照度の値と凹凸の値の換算値を用いて照度分布データを凹凸分布データに換算し、２つの表面のそれぞれの凹凸値を合成して厚み分布求めることを特徴とする検査方法。
板ガラスを照射する光源、該板ガラスの表面の反射光を投影するスクリーン、スクリーンに投影された該反射光の投影像を撮影するＣＣＤカメラ、ＣＣＤカメラで撮影した該投影像の画像を処理する画像処理装置および／またはコンピュータとからなることを特徴とする請求項１に記載の方法に用いる板ガラスの厚みの検査装置。