JP6752670B2 - 透明体の検査方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、カメラ部により透明体を撮像して得られる画像データから特異点を検出して透明体の検査を行う透明体の検査方法及び装置に関する。

一般に、ガラス板等の透明体の表面をカメラ部により撮像し、得られる画像データを画像処理することにより傷等の特異点を検査する場合、透明体における撮像した表面の状態に加え、内部や裏面の状態も重複して現れるとともに、光の屈折等より明確に現れない場合もあり、的確な検査を行うことは容易でない。このため、透明体に対する外観上の検査を対象とした各種検査装置（検査方法）も提案されている。

従来、この種の検査装置（検査方法）としては、特許文献１で開示される透明板状体の品質検査装置，特許文献２で開示される液晶パネル外観検査方法及び検査装置，特許文献３で開示される光透過体検査装置が知られている。特許文献１の品質検査装置は、被検査透明板状体の歪みや傷等の欠陥部の投影像の輪郭を明確にすることなどを目的としたものであり、具体的には、透明板ガラスのガラス面垂直方向に、透明板ガラスに平行光線を投光する光源が配設され、透明板ガラスを挟んで光源と反対側には、透明板ガラスを通る光を投影するスクーンが配設されるとともに、このスクーンは半透明の膜で構成され、スクーンを挟んで透明板ガラスと反対側にはカメラが配設されており、スクーンに投影される透明板ガラスの歪みや傷等の欠陥部を撮影するようにしたものである。

また、特許文献２の液晶パネル外観検査方法及び検査装置は、液晶パネルの外形形状、表面及び端面の割れ、欠けを検出することを目的としたものであり、具体的には、画像処理装置が上部・中間・下部リング照明灯をそれぞれ点灯させ、上部リング照明灯の照明光により照射された液晶パネルの表面の反射光をＣＣＤカメラが撮像した画像を取り込んで２値化し、２値化した画像中に現れた白面像の有無から液晶パネルの表面の傷、欠け、割れを検出し、中間リング照明灯の照明光により照射された液晶パネルの側面の反射光をＣＣＤカメラが撮像した画像及び下部リング照明灯の照明光により照射された液晶パネルの側面下部をＣＣＤカメラが撮像した画像をそれぞれ取り込んで２値化し、これら２値化した画像を重ね合わせた画像中に現れた枠状の白画像から液晶パネルの外形形状を検出し、枠状以外の白画像の有無から液晶パネルの端面及び下端縁の欠け、割れ、を検出するようにしたものである。

さらに、特許文献３の光透過体検査装置は、光透過体の表面及び内部に存在する欠陥を、高コントラストで画像に映し出し、容易に欠陥を判別することを目的としたものであり、具体的には、光透過体である検査体の一側に位置する照射部より紫外光を照射し、検査体の表面若しくは内部の打痕、異物、凹凸、空孔若しくは傷からなる欠陥に起因する散乱光を紫外線用レンズ及び紫外線カメラからなる紫外線受光部で検出して光透過体欠陥を検出する光透過体検査装置であり、検査体を挟んで、一側に紫外光照射部と紫外線受光部を配置し、他側に紫外光照射部より検査体を透過した紫外光を光透過体背面側に反射させるミラーを設け、照射紫外線波長を、光透過体の透過波長以上の波長としたものである。

特開平８−２９７０９６号公報 特開２００３−２４７９５３号公報 特開２００４−２５７７７６号公報

しかし、上述した透明体に対する従来の検査装置（検査方法）は、次のような問題点があった。

第一に、基本的には、透明体を撮像し、得られる画像データを画像処理により検査を行うため、透明体における様々な特異点を高精度に検査するには、例えば、撮像角度を変えたりフォーカシング位置を変えて得られる多数の画像が必要となり、画像の数に比例して画像処理の時間が長くなる問題がある。結局、実際の生産ライン上で検査を行う場合には、精度を高くした検査を行うことができないとともに、他方、検査精度を高めるには、生産速度を低下させる必要があるなど、検査精度の高精度化及び検査速度の高速化を両立させることができない難点があった。

第二に、画像処理に基づく特異点の検出は、特異点の平面上の位置，大きさ及び数量については検出できるものの特異点の種別の判別は容易でない。結局、種別を判別するには、オペレータによる目視に頼らざるを得ないなど、検査能力の多様性及び発展性の観点からは必ずしも十分とはいえず、特に、検査結果の解析や分析を行う際における十分かつ必要な検査情報を得ることができない難点があった。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した透明体の検査方法及び装置の提供を目的とするものである。

本発明に係る透明体Ｔの検査方法は、上述した課題を解決するため、カメラ部２により透明体Ｔを撮像して得られる画像データから特異点Ｐ…を検出して透明体Ｔの検査を行うに際し、透明体Ｔにコヒーレント光Ｃｐを照射することにより干渉縞Ｓｉを生じさせ、カメラ部２により透明体Ｔにおける厚さ方向Ｆｄの所定位置に生じる干渉縞Ｓｉを撮像してホログラムデータＤｓを得るとともに、このホログラムデータＤｓから、当該所定位置を基準位置Ｘｓとして、予め設定した異なる複数の再生位置Ｘ１，Ｘ２…，−Ｘ１，−Ｘ２…における透明体Ｔの再生画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…を演算処理により作成し、得られたホログラムデータＤｓ及び複数の再生画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…を画像処理することにより特異点Ｐ…を検出し、基準位置Ｘｓ及び再生位置Ｘ１，Ｘ２…，−Ｘ１，−Ｘ２…に対するホログラムデータＤｓ及び再生画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…の各画像における特異点Ｐ…の輝度の変化に基づいて特異点Ｐ…の種別を判定処理して透明体Ｔの検査を行うようにしたことを特徴とする。

また、本発明に係る透明体Ｔの検査装置１は、上述した課題を解決するため、カメラ部２により透明体Ｔを撮像して得られる画像データから特異点Ｐ…を検出して透明体Ｔの検査を行う検査装置を構成するに際して、透明体Ｔにコヒーレント光Ｃｐを照射することにより干渉縞Ｓｉを生じさせるコヒーレント光照射部３と、透明体Ｔにおける厚さ方向Ｆｄの所定位置に生じる干渉縞Ｓｉを撮像してホログラムデータＤｓを得るカメラ部２と、得られたホログラムデータＤｓに基づき、当該所定位置を基準位置Ｘｓとして、予め設定した異なる複数の再生位置Ｘ１，Ｘ２…，−Ｘ１，−Ｘ２…における透明体Ｔの再生画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…を演算処理により作成する再生画像作成処理部４ａ，得られたホログラムデータＤｓ及び複数の再生画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…を画像処理することにより特異点Ｐ…を検出する画像データ処理部４ｂ，及び基準位置Ｘｓ及び再生位置Ｘ１，Ｘ２…，−Ｘ１，−Ｘ２…に対するホログラムデータＤｓ及び再生画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…の各画像における特異点Ｐ…の輝度の変化に基づいて特異点Ｐ…の種別を判別する特異点種別判定機能により検出した特異点Ｐ…を判定処理して透明体Ｔの検査を行う判定処理部４ｃを有するコンピュータ部４とを備えてなることを特徴とする。

なお、本発明は、発明の好適な態様により、コヒーレント光照射部３は、透明体Ｔの一面Ｔｄにレーザー光Ｃｐｓを照射するレーザー光照射部３ｓを用いることができる。他方、カメラ部２は、レーザー光Ｃｐｓが照射される透明体Ｔの面Ｔｄに対して反対側の面Ｔｕを撮像可能な位置に配設することができる。さらに、透明体Ｔには、少なくとも、透明プレートＴｐ又は透明レンズＴｎを含ませることができる。

このような本発明に係る透明体Ｔの検査方法及び検査装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 基本的に、透明体Ｔの表面，内部及び裏面における異なる位置の特異点Ｐ…に対する精度の高い検査が要求され、撮像位置の異なる多数の画像が必要となる場合であっても、カメラ部２により透明体Ｔを直接撮像する回数は１回で済むとともに、必要となる他の異なる位置Ｘ１，Ｘ２…の画像は、ホログラムデータＤｓから再生画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３…として得ることができるため、透明体Ｔの生産ラインが高速の場合であっても、高速処理の可能なコンピュータ部４と組合わせることにより検査対応可能になる。この結果、生産速度を低下させることなく、検査精度の高精度化と検査速度の高速化の双方を両立させることができる。

（２） 判定処理部４ｃには、基準位置Ｘｓ及び再生位置Ｘ１，Ｘ２…，−Ｘ１，−Ｘ２…に対するホログラムデータＤｓ及び再生画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…の各画像における特異点Ｐ…の輝度の変化に基づいて特異点Ｐ…の種別を判別する特異点種別判定機能を設けたため、特異点Ｐ…の大きさや数量のみならず、例えば、表面の異物であるか異物が透明体であるかなどの特異点Ｐ…の種別の検出も可能になる。これにより、検査能力の多様性及び発展性を高めることができるとともに、特に、検査結果の解析や分析を行う際における十分かつ必要な検査情報を得ることができる。

（３） 好適な態様により、コヒーレント光照射部３に、透明体Ｔの一面Ｔｄにレーザー光Ｃｐｓを照射するレーザー光照射部３ｓを用いれば、比較的汎用性の高い部品により製作可能になるため、コヒーレント光照射部３を構成する観点から実施の容易化及び低コスト化を実現できる。

（４） 好適な態様により、カメラ部２を、レーザー光Ｃｐｓが照射される透明体Ｔの面Ｔｄに対して反対側の面Ｔｕを撮像可能な位置に配設すれば、主要部の構成及び部品配置を、直線光路上に配したコヒーレント光照射部３，透明体Ｔ及びカメラ部２により実現し、部品点数の少ないシンプルな構成とすることができるため、装置の構成及びレイアウトの観点から実施の容易化及び低コスト化に寄与できる。

（５） 好適な態様により、透明体Ｔに、少なくとも、透明プレートＴｐ又は透明レンズＴｎを含ませれば、ガラス素材やプラスチック素材を用いた各種分野における広範囲の製品や部品類に適用可能になるなど、汎用性に優れた検査装置１を構築できる。

本発明の好適実施形態に係る検査方法の処理手順を時系列的に説明するためのフローチャート、 本発明の好適実施形態に係る検査装置の全体系統を示す外観図、 同検査装置におけるカメラ部，透明体，コヒーレント光照射部の位置関係を示す模式的構成図、 同検査装置の全体系統をより具体化したブロック構成図、 同検査装置による検査の対象となる透明シートを模式的に示す検査原理説明図、 同検査装置（検査方法）の作用説明図、 同検査装置のカメラ部により透明プレートの表（おもて）面に存在する不透明微小異物を撮像した際のホログラムデータに基づく画像及び再生画像作成処理部により得られた再生画像データに基づく画像を示す写真、 同検査装置のカメラ部により透明プレートの裏面に存在する不透明微小異物を撮像した際のホログラムデータに基づく画像及び再生画像作成処理部により得られた再生画像データに基づく画像を示す写真、 同検査装置により得られた基準となる所定位置を含む再生位置に対する特異点の輝度（中心部輝度）の関係を示すグラフ、 同検査装置による検査の対象となる透明レンズを模式的に示す検査原理説明図、

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る検査装置１の構成について、図２〜図４を参照して具体的に説明する。

検査装置１は、図２に示すように、大別して、検査装置本体１１とコンピュータシステム１２により構成する。検査装置本体１１は、例えば、検査対象となる透明体Ｔ（ワーク）が順次搬送される生産ライン１３（図２及び図３参照）に設置される。なお、例示する透明体Ｔは、厚さを２〔ｍｍ〕，１辺を１０〔ｍｍ〕に選定した正方形の透明プレートＴｐである。

図３に、検査装置本体１１の基本構成を示す。この検査装置本体１１は、搬送される透明体Ｔ（ワーク）がセットされるワークセット部２１を備える。このワークセット部２１は透明体Ｔを検査する検査位置となる。また、ワークセット部２１の下方には、コヒーレント光照射部３を配設する。例示のコヒーレント光照射部３は、透明体Ｔの一面（下面）Ｔｄにコヒーレント光Ｃｐとしてのレーザー光Ｃｐｓを照射するレーザー光照射部３ｓを用いた。このようなレーザー光照射部３ｓを用いれば、比較的汎用性の高い部品により製作可能になるため、コヒーレント光照射部３を構成する観点から実施の容易化及び低コスト化を実現できる利点がある。なお、例示のレーザー光照射部３ｓは、レンズ等を透過させることなく、レーザー発光部３ｓｐからのレーザー光Ｃｐｓを直接照射するため、レーザー光Ｃｐｓが透明体Ｔに対して適切に照射されるように、上下方向位置を変更（調整）可能な支持機構部２２により支持している。

一方、ワークセット部２１の上方には、カメラ部２を配設する。カメラ部２は、レーザー光Ｃｐｓが照射される透明体Ｔの一面Ｔｄに対して反対側の面（上面）Ｔｕを撮像可能な位置に配設する。これにより、カメラ部２は、透明体Ｔにおける厚さ方向Ｆｄの所定位置に生じる干渉縞Ｓｉを撮像でき、カメラ部２から干渉縞ＳｉのホログラムデータＤｓを得ることができる。このように、カメラ部２を、レーザー光Ｃｐｓが照射される透明体Ｔの面Ｔｄに対して反対側の面Ｔｕを撮像可能な位置に配設すれば、主要部の構成及び部品配置を、直線光路上に配したコヒーレント光照射部３，透明体Ｔ及びカメラ部２により実現し、部品点数の少ないシンプルな構成とすることができるため、装置の構成及びレイアウトの観点から実施の容易化及び低コスト化に寄与できる利点がある。

この場合、カメラ部２には、ワークセット部２１上に停止させた透明体Ｔの上面Ｔｕを撮像可能なＣＣＤ等の固体撮像素子を内蔵するデジタルカメラ等を用いてもよいし、ワークセット部２１上を搬送される透明体Ｔの上面Ｔｕをスキャンすることにより一枚の画像を得るライン形イメージセンサ等を用いてもよい。なお、レンズ等の光学系が介在した場合、光学系内での干渉が発生し、検査に支障を生じる虞れがあるため、カメラ部２におけるレンズを含む光学系は使用しないことが望ましいが、必要に応じて、フォーカシング機能，ズーミング機能，アイリス機能等の一又は二以上の調整機能を設けることも可能である。この場合、これらの調整機能は、マニュアルタイプであってもよいしオートタイプであってもよい。

他方、コンピュータシステム１２は、透明体Ｔが良品であるか不良品であるかを判別し、不良品の場合には、生産ライン１３の下流側工程に配した不良品仕分部１４に対して不良品信号Ｓｅを送信する機能を備えている。これにより、不良品仕分部１４は、不良品信号Ｓｅを受信することにより、生産ライン１３から不良品を取除くことができる。

図４に、コンピュータシステム１２の構成を示す。このコンピュータシステム１２は、コンピュータ部４を備え、上述したカメラ部２及びレーザー光照射部３ｓは、このコンピュータ部４に接続する。なお、レーザー光照射部３ｓは、レーザー光を発光する発光素子を備えるレーザー発光部３ｓｐと、このレーザー発光部３ｓｐに接続する駆動回路（電源回路）等を備えるドライバ３ｓｄからなり、このドライバ３ｓｄがコンピュータ部４に接続される。

コンピュータ部４は、ＣＰＵ，ＧＰＵ等のハードウェアを内蔵するコンピュータ本体３１を備えるとともに、各種データを書き込むデータエリア３２ｄ及び各種プログラムを格納したプログラムエリア３２ｐを有する内部メモリ３２等のコンピューティング機能を実現するための各種ハードウェアを備える。コンピュータ部４は、基本的に、パーソナルコンピュータやワークステーション等の汎用的なコンピュータを利用できるが、特に、実施形態のコンピュータ本体３１は、画像処理を高速で行うＧＰＵ（グラフィックス プロセッシング ユニット）を内蔵する。なお、コンピュータ本体３１の接続ポートには、キーボードやマウス等の入力部３３を接続するとともに、各種表示を行うディスプレイ３４及び必要に応じてプリントアウト可能なプリンタ３５を接続する。

また、内部メモリ３２のプログラムエリア３２ｐには、本実施形態に係る検査方法を実行するためのアプリケーションプログラム３２ｐｉを格納する。これにより、本実施形態に係る検査方法に用いる主要な処理部、即ち、再生画像作成処理部４ａ，画像データ処理部４ｂ及び判定処理部４ｃとして機能する。

再生画像作成処理部４ａは、カメラ部２から得られるホログラムデータＤｓから、予め設定した異なる複数の再生位置、例えば、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，０（Ｘｓ），−Ｘ１，−Ｘ２，−Ｘ３における透明体Ｔの再生画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７を演算処理により作成する機能を備える。この場合、再生位置Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，０（Ｘｓ），−Ｘ１，−Ｘ２，−Ｘ３は、ホログラムデータＤｓを得るために、カメラ部２により撮像した干渉縞Ｓｉの位置（所定位置）を基準位置Ｘｓとし、この基準位置Ｘｓを基準として透明体Ｔの厚さ方向Ｆｄに所定間隔おきに設定した位置であり、本実施形態では、基準位置Ｘｓを０とし、再生位置Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，−Ｘ１，−Ｘ２，−Ｘ３は、基準位置Ｘｓに対して、それぞれ＋２５０〔μｍ〕，＋５００〔μｍ〕，＋１０００〔μｍ〕，−２５０〔μｍ〕，−５００〔μｍ〕，−１０００〔μｍ〕に設定した。

なお、ホログラムデータＤｓは、参照光と物体光（直接光）の重ね合わせによる干渉縞Ｓｉを撮像したものである。したがって、本実施形態では、公知の演算手法となるフレネル・キルヒホッフ積分に基づく演算処理により、ホログラムデータＤｓから再生画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３…Ｄ７を作成（再生）した。

即ち、ホログラムデータＤｓに係わるホログラム平面と再生画像データＤ１，Ｄ２…に係わる再生平面は、有限距離の場合、再生平面に到達する光Γ（ξ，η）を、フレネル・キルヒホッフ積分により［数１］で表すことができる。

ここで、λは参照光の波長、Ｈ（ｘ，ｙ）はホログラム関数、ρはホログラム平面の座標（ｘ，ｙ）と再生平面の座標（ξ，η）間の距離である。

そして、［数１］をコンピュータ本体３１で演算できるようにサンプリングし、以下の［数２］で演算処理を行えば、再生位置Ｘ１，Ｘ２…，−Ｘ１，−Ｘ２…をパラメータとしたフレネルホログラムを再生できるとともに、目的の再生画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…を得ることができる。

他方、画像データ処理部４ｂは、再生画像作成処理部４ａから得られる複数の再生画像データＤ１，Ｄ２…Ｄ６，Ｄ７を画像処理することにより特異点Ｐ…を検出する機能を備える。即ち、画像を顕在化させる画像顕在化処理機能及び画像顕在化処理機能により得られた画像を白黒に二値化処理する二値化処理機能等を備える。また、判定処理部４ｃは、画像データ処理部４ｂにより検出した特異点Ｐ…を判定処理することにより透明体Ｔの外観上の検査を行う機能を備える。したがって、判定処理部４ｃにより不良品として判定された場合、コンピュータ本体３１から前述した不良品信号Ｓｅが不良品仕分部１４に送信される。

次に、このような構成を有する検査装置１を用いた本実施形態に係る検査方法について、図５〜図９を参照しつつ図１のフローチャートに従って説明する。

今、生産ライン１３（図２及び図３参照）が稼働し、透明体Ｔ（ワーク）が生産ライン１３により順次搬送される場合を想定する。

搬送される透明体Ｔは、検査装置本体１１に搬入され、ワークセット部２１にセットされる（ステップＳ１）。透明体Ｔがセットされれば、図３に示すように、レーザー光照射部３ｓから、コヒーレント光Ｃｐとしてのレーザー光Ｃｐｓが透明体Ｔの下面Ｔｄに照射される（ステップＳ２）。また、透明体Ｔの上面Ｔｕの上方に配したカメラ部２により、透明体Ｔに生じる干渉縞Ｓｉ（ホログラム）が撮像される（ステップＳ３）。図７及び図８の各最上段にカメラ部２により撮像されたホログラムの写真を示す。このホログラムがホログラムデータＤｓとなる。この場合、カメラ部２により撮像される透明体Ｔの厚さ方向Ｆｄにおける基準位置Ｘｓは、図５に示すように、概ね厚さ方向Ｆｄの中央位置に設定できるが、この基準位置Ｘｓは、特定の位置に限定されるものではなく、例えば、図５に示す位置Ｘ１等に設定してもよい。

これにより、カメラ部２から得る基準位置ＸｓにおけるホログラムデータＤｓは、基準データとしてコンピュータ部４に備える内部メモリ３２のデータエリア３２ｄに登録される（ステップＳ４）。したがって、本実施形態に係る検査方法により取得するホログラムデータＤｓは、カメラ部２により撮像される一回の撮像のみで足り、一回の撮像が終了すれば、ワークセット部２１の透明体Ｔ（ワーク）は次の工程に搬出され、ワークセット部２１には次の透明体Ｔ（ワーク）がセットされる。

一方、コンピュータ本体３１では、再生画像作成処理部４ａによる再生画像の作成処理が行われる。この場合、コンピュータ本体３１には、予め、再生（作成）を希望する異なる複数の再生位置、例えば、前述したＸ１，Ｘ２，Ｘ３，０（Ｘｓ），−Ｘ１，−Ｘ２，−Ｘ３を設定する。この場合、基準位置Ｘｓを０とし、厚さ方向Ｆｄの一方に再生位置Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３の三位置を設定するとともに、厚さ方向Ｆｄの他方に再生位置−Ｘ１，−Ｘ２，−Ｘ３の三位置を設定した。

例示する図７の場合は、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，−Ｘ１，−Ｘ２，−Ｘ３を、それぞれ基準位置Ｘｓに対して、＋２５０〔μｍ〕，＋５００〔μｍ〕，＋１０００〔μｍ〕，−２５０〔μｍ〕，−５００〔μｍ〕，−１０００〔μｍ〕に設定した。これにより、再生画像作成処理部４ａでは、基準データとして、ホログラムデータＤｓが設定されたなら、このホログラムデータＤｓ及びパラメータとなる再生位置Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，０，−Ｘ１，−Ｘ２，−Ｘ３に基づいて、再生画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７の作成処理が行われる。

この場合、最初に、再生位置Ｘ１（＋２５０〔μｍ〕）が設定される（ステップＳ５）。そして、これに基づき、再生画像作成処理部４ａによる再生画像の作成処理（演算処理）が行われる（ステップＳ６）。これにより、目的の再生画像データＤ１が得られる（ステップＳ７）。次いで、パラメータとして再生位置Ｘ２（＋５００〔μｍ〕）が設定され、これに基づき、再生画像作成処理部４ａによる再生画像の作成処理（演算処理）が行われる（ステップＳ８，Ｓ５，Ｓ６）。これにより、目的の再生画像データＤ２が得られる（ステップＳ７）。

以下、パラメータとして、再生位置Ｘ３（＋１０００〔μｍ〕），基準位置Ｘｓ（０），再生位置−Ｘ１（−２５０〔μｍ〕），再生位置−Ｘ２（−５００〔μｍ〕），再生位置−Ｘ３（−１０００〔μｍ〕）が順次設定され、再生画像データＤ３，Ｄ４…Ｄ６，Ｄ７が得られる（ステップＳ８，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７）。なお、再生画像作成処理部４ａによる作成処理は、ＧＰＵを用いた演算処理により高速処理が行われる。

図７（ａ）に、再生位置Ｘ３の再生画像データＤ１、図７（ｂ）に、再生位置Ｘ２の再生画像データＤ２、図７（ｃ）に、再生位置Ｘ１の再生画像データＤ３、図７（ｄ）に、基準位置Ｘｓの再生画像データＤ４、図７（ｅ）に、再生位置−Ｘ１の再生画像データＤ５、図７（ｆ）に、再生位置−Ｘ２の再生画像データＤ６、図７（ｇ）に、再生位置−Ｘ３の再生画像データＤ７をそれぞれ示す。

そして、全ての再生画像データＤ１，Ｄ２…Ｄ６，Ｄ７が得られたなら、画像データ処理部４ｂによる画像処理が行われる。例示の画像処理では、最初に、画像の顕在化処理が行われる（ステップＳ９）。この顕在化処理は、この後に行う二値化処理のための予備的処理であり、画像のコントラストを高めるなどの処理が行われる。次いで、画像の二値化処理が行われる（ステップＳ１０）。これにより、白画素と黒画素に対する二値化変換が行われる。そして、二値化処理の結果に基づき、判定処理部４ｃでは、特異点Ｐの有無を判定し、特異点Ｐの位置座標と大きさ（画素数）を記録する処理が全画像データに対して行なわれるとともに、予め設定した判断基準に照らし合わせ、透明体Ｔ（ワーク）に対する良否判定処理が行なわれる（ステップＳ１１）。

ところで、本実施形態に係る検査方法では、基本的な手法として、透明体Ｔにコヒーレント光Ｃｐを照射することにより干渉縞Ｓｉを生じさせ、カメラ部２により透明体Ｔにおける厚さ方向Ｆｄの所定位置に生じる干渉縞Ｓｉを撮像してホログラムデータＤｓを得るとともに、このホログラムデータＤｓから、当該所定位置を基準位置Ｘｓとして、予め設定した異なる複数の再生位置Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３…，Ｘｓ，−Ｘ１，−Ｘ２，−Ｘ３…における透明体Ｔの再生画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３…Ｄ７…を演算処理により作成し、得られたホログラムデータＤｓ及び複数の再生画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３…Ｄ７…を画像処理することにより特異点Ｐ…を検出し、検出した特異点Ｐ…を判定処理することにより透明体Ｔの検査を行うようにしたため、透明体Ｔにおける厚さ方向Ｆｄの検査精度を高めることができる。

図５は、本実施形態に係る検査方法による検査対象となる透明プレートＴｐ（透明体Ｔ）を模式的に示している。図５に示すように、カメラ部２により撮像した透明体Ｔに生じる干渉縞Ｓｉの位置（所定位置）を基準位置Ｘｓとし、この基準位置Ｘｓを基準として透明体Ｔの厚さ方向Ｆｄへ希望する複数の再生位置を設定する。図５は、一例として、Ｘ２，Ｘ１，−Ｘ１，−Ｘ２を所定間隔おきに設定した場合を示している。この際、所定間隔や再生位置の数は、検査対象のワーク（透明体Ｔ）に要求される検査精度等を考慮して任意に選定できるとともに、少なくとも透明体Ｔの厚さ方向における全範囲に対応できるように考慮する。なお、図５において、Ｐｆは透明プレートＴｐの表面にある傷、Ｐｉは透明プレートＴｐの内部に発生した特異点、Ｐｒは透明プレートＴｐの裏面に付着した汚れを模式的に示している。

また、図６（ａ）は、検出体Ｔに生じる干渉縞Ｓｉをカメラ部２により撮像したホログラムデータＤｓのイメージ画である。このホログラムデータＤｓのイメージ画は、特異点Ｐ…が、その大きさ，位置，種類等により明確に現れていない状態を示している。即ち、特異点Ｐ…は存在するが明確に現れていない状態を示している。したがって、ホログラムデータＤｓを検査したのみでは特異点Ｐ…が検出されない虞れがある。

一方、図６（ｂ）は、ホログラムデータＤｓに対して、厚さ方向Ｆｄの一方へ離間した再生位置における再生画像データＤｐのイメージ画を示し、二つの特異点Ｐ１，Ｐ２が現れた状態を示している。さらに、図６（ｃ）は、ホログラムデータＤｓに対して、厚さ方向Ｆｄの他方へ離間した再生位置の再生画像データＤｎのイメージ画を示し、一つの特異点Ｐ２が現れた状態を示している。なお、図６（ｃ）の再生画像データＤｎに現れる特異点Ｐ２は、図６（ｂ）の再生画像データＤｐに現れる特異点Ｐ２と同一の特異点を示している。このように、本実施形態に係る検査方法を用いれば、ホログラムデータＤｓ及び特定の再生画像データＤｎでは現れない場合であっても、透明体Ｔの厚さ方向Ｆｄにおける異なる複数（多数）の再生画像データＤｐ…を取得できるため、厚さ方向Ｆｄの検査精度を飛躍的に高めることができる。

また、図７は、表（おもて）面に不透明微小異物（特異点Ｐ）が存在する透明プレートＴｐを、図２（図３）に示した検査装置１により、実際に撮像して得たホログラムデータＤｓに係わるホログラムの写真とこのホログラムデータＤｓから作成（再生）した再生画像データＤ１（ａ），Ｄ２（ｂ），Ｄ３（ｃ），Ｄ４（ｄ），Ｄ５（ｅ），Ｄ６（ｆ），Ｄ７（ｇ）のグラフィック画像を示したものである。図７に示すホログラムデータＤｓでは、特異点はほとんど現れていない。これに対して、再生画像データＤ１（ａ），Ｄ２（ｂ）…Ｄ７（ｇ）では、中央部分に明確に特異点が現れている。このように、複数の再生画像データＤ１…を含めることにより、特異点を確実に検出可能になることを確認できる。なお、図２（図３）に示した検査装置１の概略仕様は、レーザー光照射部：６６０〔ｎｍ〕半導体レーザー，カメラ部：４００万画素（２０４８×２０４８），水平分解能：ＸＹ５〔μｍ〕，視野：水平１０〔ｍｍ〕×垂直１０〔ｍｍ〕である。

参考までに、図８には、裏面に不透明微小異物（特異点Ｐ）が存在する透明プレートＴｐを、図２（図３）に示した検査装置１により、実際に撮像して得たホログラムデータＤｓに係わるホログラムの写真とこのホログラムデータＤｓから作成（再生）した再生画像データＤ１（ａ），Ｄ２（ｂ），Ｄ３（ｃ），Ｄ４（ｄ），Ｄ５（ｅ），Ｄ６（ｆ），Ｄ７（ｇ）のグラフィック画像を示す。図８の場合は、図７と異なり、再生位置Ｘ３，Ｘ２，Ｘ１，０，−Ｘ１，−Ｘ２，−Ｘ３として、＋１５００〔μｍ〕，＋１０００〔μｍ〕，＋５００〔μｍ〕，−５００〔μｍ〕，−１０００〔μｍ〕，−１５００〔μｍ〕をそれぞれ設定した。

さらに、本実施形態に係る検査装置１は、コンピュータ部４における判定処理部４ｃに、基準位置Ｘｓ及び再生位置Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，０，−Ｘ１，−Ｘ２，−Ｘ３に対するホログラムデータＤｓ及び再生画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３…Ｄ７の各画像における特異点Ｐ…の輝度（中心部輝度）〔カンデラ毎平方メートル〕の変化、より具体的には、輝度ピークの位置の変化に基づいて特異点Ｐ…の種別を判別することができる特異点種別判定機能を設けている。

図９は、透明体Ｔにおける基準位置Ｘｓを含む各再生位置Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，０，−Ｘ１，−Ｘ２，−Ｘ３に対する異なる特異点Ｐ…の輝度の変化を示したものであり、変化グラフＥｐは表（おもて）面の不透明異物、変化グラフＥｒは裏面の不透明異物、変化グラフＥｆは表（おもて）面の透明体異物、変化グラフＥｅは内部欠陥をそれぞれ示している。図９から明らかなように、特異点Ｐ…が異なることにより、各再生位置Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，０，−Ｘ１，−Ｘ２，−Ｘ３における輝度ピークの位置が異なることを確認できる。なお、図示は省略したが、材質の違いによっても輝度ピークの異なることが確認された。したがって、これらの欠陥情報を、予め、データベースとして構築しておけば、検査時に得られた透明体Ｔにおける特異点Ｔの欠陥情報を、データベースに照合できるため、これに類する欠陥情報をデータベースから検索し、特異点Ｔの種類を判別することができる。

このように、判定処理部４ｃに、特異点種別判定機能を含ませれば、特異点Ｐ…の大きさや数量のみならず、例えば、表面の異物であるか異物が透明体であるかなどの特異点Ｐ…の種別の検出も可能になるため、検査能力の多様性及び発展性を高めることができるとともに、特に、検査結果の解析や分析を行う際における十分かつ必要な検査情報を得ることができる利点がある。

他方、上述した良否判定処理により、検査した透明体Ｔの良否結果が得られるため、透明体Ｔが不良品と判定された場合には、コントローラ本体３１から生産ライン１３の下流側工程に配した不良品仕分部１４に、不良品信号Ｓｅが送信される。これにより、不良品仕分部１４は、生産ライン１３の一部を切換制御するなどにより不良品を取除く処理を行う。以上の一連の検査処理は、搬送されるワーク（透明体Ｔ）が全て終了するまで、同様に行われる（ステップＳ１２，Ｓ１…）。

なお、上述した実施形態では、検査対象となる透明体Ｔとして透明プレートＴｐを例示したが、本発明に係る透明体Ｔの検査方法及び検査装置１は、各種形態の透明体Ｔに適用できる。

図１０は、検査対象となる他の透明体Ｔとして透明レンズＴｎを示す。例示の透明レンズＴｎは中央側が光軸方向一方へ湾曲した凹レンズである。このような透明レンズＴｎであっても、本発明に係る透明体Ｔの検査方法及び検査装置１を用いて前述した透明プレートＴｐの場合と同様に検査することができる。即ち、透明レンズＴｎの厚さ方向Ｆｄにおける最上位の位置から最下位の位置までの距離をＬｅとした場合、この距離Ｌｅは透明体Ｔの厚さと見做すことができる。したがって、例えば、この距離Ｌｅの中央位置を基準位置ＸｓとしたホログラムデータＤｓを取得するとともに、この基準位置Ｘｓを基準として、厚さ方向Ｆｄの一方に再生位置Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３の三位置を設定するとともに、厚さ方向Ｆｄの他方に再生位置−Ｘ１，−Ｘ２，−Ｘ３を設定して各再生位置Ｘ１…，−Ｘ１…における再生画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６を作成すればよい。

よって、このような本実施形態に係る透明体Ｔの検査方法（検査装置１）によれば、基本的な手法として、透明体Ｔにコヒーレント光Ｃｐを照射することにより干渉縞Ｓｉを生じさせ、カメラ部２により透明体Ｔにおける厚さ方向Ｆｄの所定位置に生じる干渉縞Ｓｉを撮像してホログラムデータＤｓを得るとともに、このホログラムデータＤｓから、当該所定位置を基準位置Ｘｓとして、予め設定した異なる複数の再生位置Ｘ１，Ｘ２…，−Ｘ１，−Ｘ２…における透明体Ｔの再生画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…を演算処理により作成し、得られたホログラムデータＤｓ及び複数の再生画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…を画像処理することにより特異点Ｐ…を検出し、検出した特異点Ｐ…を判定処理することにより透明体Ｔの検査を行うため、透明体Ｔの表面，内部及び裏面における異なる位置の特異点Ｐ…に対する精度の高い検査が要求され、撮像位置の異なる多数の画像が必要となる場合であっても、カメラ部２により透明体Ｔを直接撮像する回数は１回で済むとともに、必要となる他の異なる位置Ｘ１，Ｘ２…の画像は、ホログラムデータＤｓから再生画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３…として得ることができるため、透明体Ｔの生産ラインが高速の場合であっても、高速処理の可能なコンピュータ部４と組合わせることにより検査対応可能になる。この結果、生産速度を低下させることなく、検査精度の高精度化と検査速度の高速化の双方を両立させることができる。

特に、上述した実施形態のように、透明体Ｔに、少なくとも、透明プレートＴｐ又は透明レンズＴｎを含ませれば、ガラス素材やプラスチック素材を用いた各種分野における広範囲の製品や部品類に適用可能になるなど、汎用性に優れた検査装置１を構築できる利点がある。

以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、透明体Ｔとして、透明プレートＴｐ，透明レンズＴｎを例示したが、透明プレートＴｐには、透明フィルムや透明シート等の各種類似物が含まれる。また、透明体Ｔは、単層形態であってもよいし多層形態であってもよい。さらに、透明体Ｔは、固体のみならず、一部又は全部が液体の場合も含まれる。加えて、透明体Ｔには、半透明体も含まれる。他方、コヒーレント光照射部３として、透明体Ｔの一面Ｔｄにレーザー光Ｃｐｓを照射するレーザー光照射部３ｓを用いる場合を例示したが、干渉縞Ｓｉを生じさせることができる各種のコヒーレント光照射部３を利用可能である。

本発明に係る検査方法及び装置は、透明プレートや透明レンズ等の各種透明体の検査、特に、外観上の検査に利用できる。

１：検査装置，２：カメラ部，３：コヒーレント光照射部，３ｓ：レーザー光照射部，４：コンピュータ部，４ａ：再生画像作成処理部，４ｂ：画像データ処理部，４ｃ：判定処理部，Ｔ：透明体，Ｔｄ：透明体の一面，Ｔｕ：反対側の面，Ｔｐ：透明プレート，Ｔｎ：透明レンズ，Ｐ…：特異点，Ｃｐ：コヒーレント光，Ｃｐｓ：レーザー光，Ｓｉ：干渉縞，Ｆｄ：厚さ方向，Ｄｓ：ホログラムデータ，Ｄ１：再生画像データ，Ｄ２：再生画像データ，Ｄ３：再生画像データ，Ｄ４…：再生画像データ，Ｘｓ：基準位置，Ｘ１：再生位置，Ｘ２…：再生位置，−Ｘ１：再生位置，−Ｘ２…：再生位置

Claims (6)

1. カメラ部により透明体を撮像して得られる画像データから特異点を検出して前記透明体の検査を行う透明体の検査方法であって、透明体にコヒーレント光を照射することにより干渉縞を生じさせ、カメラ部により前記透明体における厚さ方向の所定位置に生じる前記干渉縞を撮像してホログラムデータを得るとともに、このホログラムデータから、当該所定位置を基準位置として、予め設定した異なる複数の再生位置における前記透明体の再生画像データを演算処理により作成し、得られた前記ホログラムデータ及び複数の再生画像データを画像処理することにより前記特異点を検出し、前記基準位置及び再生位置に対する前記ホログラムデータ及び再生画像データの各画像における特異点の輝度の変化に基づいて特異点の種別を判別処理して前記透明体の検査を行うことを特徴とする透明体の検査方法。
2. 前記コヒーレント光は、レーザー光を用いることを特徴とする請求項１記載の透明体の検査方法。
3. カメラ部により透明体を撮像して得られる画像データから特異点を検出して前記透明体の検査を行う透明体の検査装置であって、透明体にコヒーレント光を照射することにより干渉縞を生じさせるコヒーレント光照射部と、前記透明体における厚さ方向の所定位置に生じる前記干渉縞を撮像してホログラムデータを得るカメラ部と、得られたホログラムデータに基づき、当該所定位置を基準位置として、予め設定した異なる複数の再生位置における前記透明体の再生画像データを演算処理により作成する再生画像作成処理部，得られた前記ホログラムデータ及び複数の再生画像データを画像処理することにより前記特異点を検出する画像データ処理部，及び前記基準位置及び再生位置に対する前記ホログラムデータ及び再生画像データの各画像における特異点の輝度の変化に基づいて特異点の種別を判別する特異点種別判定機能により検出した特異点を判定処理して前記透明体の検査を行う判定処理部を有するコンピュータ部とを備えることを特徴とする透明体の検査装置。
4. 前記コヒーレント光照射部は、前記透明体の一面にレーザー光を照射するレーザー光照射部を用いることを特徴とする請求項３記載の透明体の検査装置。
5. 前記カメラ部は、前記レーザー光が照射される前記透明体の面に対して反対側の面を撮像可能な位置に配設することを特徴とする請求項４記載の透明体の検査装置。
6. 前記透明体には、少なくとも、透明プレート又は透明レンズを含むことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の透明体の検査装置。