JPH08220021A - 透明板状体の欠点検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】従来困難であった非常に微小もしくは淡いディ
ストーションを伴った欠点を安価にしかも確実に検出可
能にした透明板状体の欠点検出方法を提供することを目
的とする。 【構成】本発明は、光源からの光を光源近くに設けた複
数の微小な遮光部と透光部が交互に形成されたスリット
板を通して透明板状体に投光し、透明板状体を挟んで前
記光源とは反対側に設けた一次元カメラにより、濃淡の
変化を撮像し、画像処理装置により欠点を検出する方法
において、カメラの焦点をスリット板の遮光部と投光部
の濃淡レベルの合成波形の最大値と最小値の差が最小と
なる位置近傍に焦点を合わて欠点像を検出するようにし
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透明板状体の種々の欠
点の内、特にディスト−ションを伴った欠点、例えば透
明板状体の成形時に発生する「フシ」と呼ばれ、透明板
状体と若干組成成分の異なる部分に顕れる歪み状の欠
点、および透明板状体内表面部の異物、未溶解物、落下
物、泡等の欠点の周辺部分に顕れる歪みを伴なう欠点の
検出方法に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】透明板状体の欠点検出方法に
於ける従来技術としては、特開平１−１８９５４９に見
られる様な硝子の内部欠点、表面欠点を光の陰影として
１次元カメラにて捉えるもの、実開平３−２７３４３号
に見られる様な点光源による欠点のスクリーンへの投影
像をラインセンサーにより検出するもの、特開昭６１ー
１７６８３８号、特開昭６１ー１７６８３９号に見られ
る様な光の屈折の違いを利用して背景の線の歪みを捉え
るもの、レーザーフライングスポットによるレーザー光
の透過光、反射光を利用したものなどがあげられる。

【０００３】まず、特開平１−１８９５４９号のよう
に、線状に配置した光源からの光を１つのスリットを通
して移動する板ガラスに投光することにより、板ガラス
の欠点を光の陰影として１次元カメラにて検出し画像処
理する例に於いては、微小、もしくは淡いディストーシ
ョンを伴った欠点の検出が困難である。しかも、透明板
状体に付着した埃、汚れと欠点の判別が不可能で、埃、
汚れなどを誤検出してしまう。

【０００４】次に、実開平３−２７３４３のように、移
動する板ガラスに点状の光源による光線を照射し、板硝
子を透過後のスクリーンへの投影像を１次元カメラにて
走査し、欠点による明暗部を検出する例においては、デ
ィストーションを伴った欠点の検出は可能であるが、外
乱（外部光、埃、汚れ等）の影響を受け易い為、検出能
力も低く、外乱防止対策に費用がかかりすぎる。

【０００５】更に、特開昭６１ー１７６８３８〜９号の
様に、検出すべき欠点部の大きさよりも狭い間隔で等間
隔な複数の線列を透明な板状体を介して観察し、欠点部
を線列の乱れとして、カメラで検出処理する例に於いて
は、等間隔の線列を横切って走査することにより欠点部
分を通過する光の屈折率の違いにより、規則正しいパル
ス幅、ピッチの信号とは異なる信号を検出することを利
用するもので、透明板状体の種々の欠点中、微小、もし
くは淡いディストーションを伴った欠点の検出に於て、
同方法を当てはめようとすると線列の乱れは確実に検出
できない。しかも、透明板状体に付着した埃、汚れと欠
点の判別が不可能で、埃、汚れを誤検出してしまう。

【０００６】レーザーフライングスポットによるレーザ
ー光の透過光、反射光を利用したものについては、装置
自体も大型化となり高価格である。又、欠点核が存在す
る微小な欠点が検出できるが、ホコリ等による誤検出も
多く、又透明な板状体の種々の欠点の内「フシ」の様な
組成の若干異なることによる歪状欠点検出においては、
検出困難である。

【０００７】すなわち、前述のような従来の検出方法に
あっては、いずれの方法にしても、透明板状体の種々の
欠点の内、ディスト−ションを伴なう欠点、例えば透明
板状体の成形時に発生する「フシ」と呼ばれる若干組成
成分比率の異なる部分の周辺部に見られる歪み状の欠
点、及び透明板状体内表面の組成の異なる異物や落下
物、泡等の欠点核の周囲に「ディストーション」と呼ば
れる欠点を伴う欠点の検出について、確実に検出するこ
とができないという問題点があった。

【０００８】さらに、本出願人が先に出願した特開平６
−７４９０７号においては、光源からの光を光源近くに
設けた複数の線列スリットあるいは格子状スリット板を
通して透明板状体に投光し、１次元カメラあるいは２次
元カメラにより濃淡の変化を撮像し画像処理により欠点
を検出する方法で、カメラの焦点をスリット板および透
明板状体から外した位置に焦点を合わせて「フシ」とか
「筋」とよばれるディストーションを伴った欠点を検出
するものであって、特に「筋」欠点の検出に非常に有効
なものであるが、非常に微小な０．５mm程度の欠点のデ
ィストーション欠点の検出は歪みの形状により検出が左
右される問題があった。

【０００９】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、従来困難であった非常に微小な「フシ」など
のディスト−ションを伴う欠点を安価にしかも確実に検
出可能にした透明板状体の欠点検出方法を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【問題点を解決するための手段】本発明は、光源からの
光を光源近くに設けた複数の微小な遮光部と透光部が交
互に形成されたスリット板を通して透明板状体に投光
し、透明板状体を挟んで前記光源とは反対側に設けた一
次元カメラにより、濃淡の変化を撮像し、画像処理装置
により欠点を検出する方法において、カメラの焦点をス
リット板の遮光部と投光部の濃淡レベルの合成波形の最
大値と最小値の差が最小となる位置近傍に焦点を合わて
欠点像を検出するようにしたことを特徴とする透明板状
体の欠点検出方法であり、さらに複数の微小な遮光部と
透光部が交互に形成された前記スリット板として投光部
と遮光部が線状で一方向に平行に配設された複数の線列
スリット、あるいは線列スリットを二方向に配設しクロ
スさせた格子状スリット、あるいはチェッカー模様状に
複数の微小な遮光部と透光部が交互に形成されたチェッ
カー状スリットであることを特徴とする。

【００１１】

【作用】従来の例えば特開昭６１−１７６８３８号など
の検出方法は、複数の線を配してなる線列（スリット）
の線列の乱れとして検出するものであるから、カメラの
焦点をスリットに合わせて検出するものであるが、この
方法ではディストーションを伴った微小な歪み状の欠点
を検出しようとしても、透明板状体に付着した埃、汚れ
と欠点の判別が不可能で、埃、汚れを誤検出してしまう
ものである。

【００１２】本発明は後述する実施例における説明で明
らかなように、カメラの焦点をスリット板の遮光部と投
光部の濃淡レベルの合成波形の最大値と最小値の差が最
小となる位置近傍に焦点を合わせて欠点像を検出するよ
うにしたもので、詳細には焦点をスリットでもなく、透
明板状体でもない位置に合わせているため、透明板状体
に欠点がない場合はカメラによる原画像はスリット板の
遮光部の黒（暗部）と透光部の白（明部）が重なった状
態の灰色となり、濃淡レベルを表す信号波形も中間色付
近を示す中間レベルでほぼ一定であり、透明板状体の表
面に付着している汚れや埃等については、一つのぼんや
りとした黒い点として撮像され、その信号波形も黒い部
分のみ濃淡レベルが低くなり、ディストーションを伴っ
た歪み欠陥がある部分については、欠陥部分の画像が黒
白黒、または白黒白のシャープなフラッグ状となり、汚
れや埃と検出すべき欠陥との区別を可能とする欠陥の検
出方法である。

【００１３】また、透明板状体にも焦点を合わせていな
いので、透明板状体に付着した埃、汚れあるいは外乱の
影響を大幅に減少させることが可能である。また、本発
明で検出できる欠点の大きさに対してスリットの遮光
幅、透光幅をこの値より小さくする必要はない。

【００１４】すなわち特開昭６１−１７６８３８号など
の発明が透明板状体を介してスリットを直接撮像するの
に対して、本発明はスリット板を撮像するのではなく、
スリット光による欠点像を撮像するもので、しかも焦点
位置をスリット板、透明板状体のいずれからもずらした
位置に合わせ、撮像した信号波形により埃や汚れと欠陥
とを判別できるものである。

【００１５】

【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。図１、図２はそれぞれ、本発明の欠点検出を行
うための検査装置を示す要部概略図と要部斜視図を示
し、図３（イ）はカメラの焦点を線列状のスリット板に
合わせた時のスリットの遮光部を暗部、透光部を明部と
して濃淡レベルを示す波形、図３（ロ）はカメラの焦点
を前記（イ）の状態よりずらした時の波形、図３（ハ）
はさらに焦点を遠ざけた状態の波形、図３（ニ）は前記
濃淡レベルの波形の最大値と最小値の差が最も少なく平
坦になった状態の波形を示し、図４（イ）は焦点をずら
し検出位置に調整した状態に於いて、欠点も埃や汚れも
無い時の原画像、（ロ）は埃や汚れを撮像した状態を示
す原画像、（ハ）はディストーションを伴う欠点を撮像
したカメラが捉えた原画像を示し、図５（イ）、
（ロ）、（ハ）はそれぞれ図４（イ）、（ロ）、（ハ）
に対応し、一次元カメラの走査による濃淡レベルの信号
波形を示す図を示し、図６（イ）はチェッカー模様状に
複数の微小な遮光部と透光部が交互に形成されたチェッ
カー状スリットを示し、（ロ）は透明板状体の搬送方向
と直交する方向に複数の微小な遮光部と透光部が交互に
形成された線列スリットを示し、（ハ）は透明板状体の
搬送方向と平行する方向に複数の微小な遮光部と透光部
が交互に形成された線列スリットを示し、（ニ）、
（ホ）、（ヘ）はそれぞれ（イ）、（ロ）、（ハ）のス
リット板による欠陥の原画像パターンを示し、図７はデ
ィストーションを伴う欠点を示す信号波形と、明部と暗
部を判定する各スライスレベルを示し、図８はその他の
実施例における検査装置を示す要部斜視図を示す。 ［実施例１］図１、図２に示すように、光源ボックス１
は内部に光源、例えば蛍光灯を配置した箱型構造のボッ
クスの上面開口部に透明板を取り付けたものである。ス
リット板２はチェッカー模様状に複数の微小な遮光部と
透光部が交互に形成され、遮光幅が１ｍｍ、透光幅が１
ｍｍのチェッカー模様状のパターンからなる。スリット
板２は透明なシート状又は板状であって、線列は光源か
らの光を通す部分と遮断する部分からなるものであり、
前記透明板に重ねて貼付け、又は固定し使用するもの
で、透明板状体の幅より大きいものを配置する。

【００１６】光源としては上記の他に、一次元カメラ用
として一般的に使用できる光源であればいずれでも使用
可能である。例えばＣＣＤを使用した一次元カメラ４は
搬送される板ガラスなどの透明板状体３を挟んで光源ボ
ックス１とは反対側に、走査線が透明板状体３の搬送方
向と直交する方向になるよう、透明板状体３の上面に対
して垂直な方向に取り付け、スリット板２による複数の
線列を透過した光を視野として取り込める様に配置す
る。実際には透明板状体３の板幅分の視野を確保するた
めに複数のカメラ４を設置し、それぞれの視野を少しづ
つ重ねて透明板状体の幅方向の全視野を漏れなく確保す
る。なお、一次元カメラ４の出力信号は画像処理装置５
に入力される。

【００１７】以下に作用を説明する。一次元カメラ４の
焦点をまずスリット板２に合わせる。この時一次元カメ
ラ４によって取り込まれた信号は、図３（イ）に示すよ
うにスリット板２の遮光部の濃淡レベルが暗部（黒）、
透光部の濃淡レベルが明部（白）となって、濃淡レベル
を表した波形が矩形波状となる。この位置から徐々に焦
点をずらしていくと、図３（ロ）に示すように前記スリ
ット板２の濃淡レベルの波形が減衰し、明部と暗部の境
界がボケ始め、さらに焦点をずらしていくと図３（ハ）
に示すように前記スリット板２の濃淡レベルの波形がさ
らに減衰し、波形の山と山、すなわち明部と明部の波形
が重なり合い、明部である山と暗部である谷が接近し、
ついには図３（ニ）に示すように明部と暗部の中間付近
でほぼ平らな波形になる。この図３（ニ）の状態での焦
点位置を欠点検出用の焦点位置としてセットする。

【００１８】まず、透明板状体３を前記条件において観
察する。まず埃や汚れも無く、また欠点も無い透明板状
体３をＣＣＤカメラ４にて撮像したところ、ＣＣＤカメ
ラ４のモニターＴＶによる画像は図４（イ）のようにな
り、また中央部の走査線９上の濃淡レベルを示す波形を
みると、図５（イ）に示すようにＸ軸に走査線の幅、Ｙ
軸に濃淡レベルとして、明部と暗部の中間付近で平らに
なっている。

【００１９】次に、埃や汚れが透明板状体３に付着して
いる場合、該部分をＣＣＤカメラ４にて撮像すると、Ｃ
ＣＤカメラ４のモニターＴＶによる画像は図４（ロ）の
ようになり、埃や汚れの付着した部分１０がぼんやり黒
く、濃淡レベルが暗部となっている。また該埃や汚れ部
分を横切る走査線９上の濃淡レベルを示す波形をみる
と、図５（ロ）に示すように埃や汚れの付着部分に相当
する位置の濃淡レベルが低く暗部１４となっていること
がわかる。

【００２０】さらに、ディストーションを伴う歪み状の
微小な欠陥が透明板状体３に存在している場合、該部分
をＣＣＤカメラ４にて撮像すると、ＣＣＤカメラ４のモ
ニターＴＶによる画像は図４（ハ）のようになり、ディ
ストーションを伴う歪み状の微小な欠陥の存在している
部分が黒１１、白１２、黒１３のようにシャープなフラ
ッグ状となっている。また該フラッグ状部分を横切る走
査線９上の濃淡レベルを示す波形をみると、図５（ハ）
に示すようにディストーションを伴う歪み状の微小な欠
陥部分、すなわち該フラッグ状部分の黒１１、白１２、
黒１３に相当する位置の濃淡レベルが暗部１５、明部１
６、暗部１７となっており、前記埃や汚れ等と異なった
画像、波形となることがわかった。これは透明板状体３
の欠陥部分の歪みによる光の屈折により、スリット板２
の透光部の白と遮光部の黒を前記したような焦点距離に
よって撮像したものである。

【００２１】いま、前記した通りの焦点距離を設定した
ＣＣＤカメラ４において、図４（イ）、および図５
（イ）に示す通り、透明板状体３に埃も汚れも欠陥も無
い状態での濃淡レベル（中間色レベル）を１５０として
ディストーションを伴う歪み状の微小な欠陥を撮像した
ときの欠陥部を横切る走査線上の濃淡レベルの波形を図
７に示すように、暗部と認定するスライスレベル１８を
中間色レベルの１５０より例えば２０〜３０低いレベル
に設定し、該スライスレベル１８以下であれば暗部と判
定し、また、明部と認定するスライスレベル１９におい
ては中間色レベル１５０より例えば１５〜２０高いレベ
ルに設定し、該スライスレベル１９以上であれば明部と
判定する。このようにして明部、暗部、明部、または暗
部、明部、暗部であれば欠陥と判定するものであり、暗
部のみであれば埃、または汚れと判定するものである。
欠陥を横切る走査線は一次元カメラ４の分解能の１画素
の幅であり、透明板状体３の搬送に伴い欠陥も移動する
ため、欠陥の大きさにより同様な波形パターンが連続し
て現れるが、連続している場合は１つの欠陥として処理
する。

【００２２】欠陥と判定される明暗明、暗明暗のパター
ンはスリット板２のパターンによって、明部、暗部、明
部の見え方が左右される。いま図６（イ）のパターン、
つまりスリット模様がチェッカー模様状のパターンで設
けられている場合、図６（ニ）に示すようなパターンと
なり、欠陥部は走査線に平行な方向に明暗明、または暗
明暗、またはそのパターンを組み合わせたパターンとな
る。

【００２３】また、上記欠点の種類、大きさ等のデータ
をパソコン６等に出力し、種々の管理情報として集計加
工出力することも可能である。また、欠点の検出は瞬時
にでき、場所も特定できるのでその位置にマ−キングし
て、後工程でこのマ−キングを検出して、欠点を有する
透明板状体を自動的に切断、除外することもできる。

【００２４】

【その他の実施例】基本的には図１に示す実施例と同じ
であるが、スリット板２として板ガラスなどの透明板状
体３の搬送方向と平行、又は直交する方向に配した透光
部と遮光部が線列状で等間隔の例えば遮光幅が１ｍｍ、
透光幅が１ｍｍの複数の線列からなるスリットを用いて
欠陥検出を行うものである。

【００２５】この場合、図６（ロ）のパターン、つまり
透明板状体３の搬送方向に対して直交する方向に複数の
線列スリットが設けられている場合、つまり一次元カメ
ラ４の走査線の方向と線列スリットの方向が平行である
場合、図６（ホ）に示すようなパターンとなり、欠陥部
は搬送方向に明暗明、または暗明暗のようになり、複数
の走査線によって得られた明部信号や暗部信号の記憶、
組立が必要となる。

【００２６】さらに、図６（ハ）のパターン、つまり透
明板状体３の搬送方向に対して平行する方向に複数の線
列スリットが設けられている場合、つまり一次元カメラ
４の走査線の方向と線列スリットの方向が直交する場
合、図６（ヘ）に示すようなパターンとなり、欠陥部は
走査線に平行な方向に明暗明、または暗明暗のようにな
る。

【００２７】さらに、別の実施例として図８に示すよう
に基本的には図１に示す実施例１と同じであるが、光源
１、線列スリット板２及び２次元カメラ４を結ぶ線と透
明板状体３の検査対象領域が垂直ではなく、傾けた状態
に設定され各機器が取り付けられている例を示すもので
あり、実施例１と同様に微小な欠点を検出することがで
きる。

【００２８】以上、好適な実施例により説明したが、本
発明はこれらに限定されるものではなく、種々の応用が
可能である。検出可能位置については、図３（ロ）、
（ハ）の焦点位置あるいは（ニ）以上に焦点をスリット
板２からずらしたいずれでも欠陥の検出が可能である
が、図３（ニ）の位置から焦点が外れる程、０．５ｍｍ
のような微小欠陥が検出しにくくなるため、検出したい
欠陥の大きさがある程度大きい場合は別として、０．５
ｍｍのような微小な欠陥検出においてはスリット板２の
遮光部と透光部の濃淡レベルの合成波形の最大値と最小
値の差が最小となる位置が望ましい。つまり検出しよう
とする欠点の大きさ、一次元カメラ４の光学特性、スリ
ットなどの諸条件により焦点位置を、条件に合わせて設
定すればよい。

【００２９】スリット板２のパターンについては各種の
実施例について説明したが、図６（イ）のチェッカー状
のパターンのスリット板２を使用するのが欠陥の大きさ
や、欠陥の方向（縦方向、横方向）等にも対応ができる
ため、もっとも好ましいパターンである。

【００３０】スリットなどの複数の微小な遮光部と透光
部が交互に形成されたスリット板２について、透明な樹
脂フィルム、薄板ガラスなどにインク、塗料、ペースト
等を塗布あるいは印刷して遮光膜を交互に形成したもの
など各種のものを採用することができる。また、実施例
のチェッカー模様状スリット、線列スリット以外にも格
子状のスリットを用いても同様の検出ができるので好ま
しいが、その外、ハニカム構造、菱形構造などの網状に
形成したもの、点状の遮光部を縦横交互に形成したもの
なども採用することができる。

【００３１】一次元カメラ４について、ＣＣＤを使用し
たもの以外にも、ＭＯＳを使用したもの、撮像管なども
使用することができる。一次元カメラ４とスリット付き
光源ボックス１の配置について、実施例１に示すように
透明板状体３に垂直になるように配置してもよく、図８
に示すように傾けて配置してもよい。さらに一次元カメ
ラ４と光源ボックス１の中心を結ぶ線が透明板状体３の
法線に対して図８に示す角度以外の角度に傾けて一次元
カメラ４とスリット付き光源ボックス１を配置してもよ
い。

【００３２】また、本発明で検出できる被検査体は板ガ
ラス以外にも、透明な樹脂など透明板状体３の欠点も検
出することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、その構成を光源からの光をスリット板を通して、
被検査対象物である透明板状体に投光し、検査対象物及
びスリット板から焦点位置をずらして、カメラの焦点を
スリット板の遮光部と投光部の濃淡レベルの合成波形の
最大値と最小値の差が最小となる位置近傍に焦点を合わ
せて、欠点像を検出することにより、ディスト−ション
を伴う歪み状の欠点、特に従来目視検査でも検出困難で
あった非常に微小もしくは淡いディストーション欠陥を
自動的に検出可能にするとともに、外乱光や、スリット
板及び検査対象物上の埃、ゴミ、汚れ等の影響を受け難
いため、これらの欠点を安価に確実に検出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の欠点検出を行うための検査装置を示す
要部概略図を示す。

【図２】本発明の欠点検出を行うための検査装置を示す
要部斜視図を示す。

【図３】（イ）はカメラの焦点を線列状のスリット板に
合わせた時のスリットの遮光部を暗部、透光部を明部と
して濃淡レベルを示す。（ロ）はカメラの焦点を前記
（イ）の状態よりずらした時の波形を示す。（ハ）はさ
らに焦点を遠ざけた状態の波形を示す。（ニ）は前記濃
淡レベルの波形の最大値と最小値の差が最も少なく平坦
になった状態の波形を示す。

【図４】（イ）は焦点をずらし検出位置に調整した状態
に於いて、欠点も埃や汚れも無い時の原画像を示す。
（ロ）は埃や汚れを撮像した状態を示す原画像を示す。
（ハ）はディストーションを伴う欠点を撮像したカメラ
が捉えた原画像を示す。

【図５】（イ）、（ロ）、（ハ）は、一次元カメラの走
査による濃淡レベルの信号波形で、それぞれ図４
（イ）、（ロ）、（ハ）に対応する波形を示す。

【図６】（イ）はチェッカー模様状に複数の微小な遮光
部と透光部が交互に形成されたチェッカー状スリットを
示す。（ロ）は透明板状体の搬送方向と直交する方向に
複数の微小な遮光部と透光部が交互に形成された線列ス
リットを示す。（ハ）は透明板状体の搬送方向と平行す
る方向に複数の微小な遮光部と透光部が交互に形成され
た線列スリットを示す。（ニ）は図６（イ）のスリット
板による欠陥の原画像パターンを示す。（ホ）は図６
（ロ）のスリット板による欠陥の原画像パターンを示
す。（ヘ）は図６（ハ）のスリット板による欠陥の原画
像パターンを示す。

【図７】ディストーションを伴う欠点を示す信号波形
と、明部と暗部を判定する各スライスレベルを示す。

【図８】その他の実施例における検査装置を示す要部斜
視図を示す。

【符号の説明】

１ 光源ボックス ２ スリット板 ３ 透明板状体 ４ 一次元カメラ ５ 画像処理装置 ６ データ処理用パソコン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源からの光を光源近くに設けた複数の微
   小な遮光部と透光部が交互に形成されたスリット板を通
   して透明板状体に投光し、透明板状体を挟んで前記光源
   とは反対側に設けた一次元カメラにより、濃淡の変化を
   撮像し、画像処理装置により欠点を検出する方法におい
   て、カメラの焦点をスリット板の遮光部と投光部の濃淡
   レベルの合成波形の最大値と最小値の差が最小となる位
   置近傍に焦点を合わて欠点像を検出するようにしたこと
   を特徴とする透明板状体の欠点検出方法。
2. 【請求項２】複数の微小な遮光部と透光部が交互に形成
   された前記スリット板として投光部と遮光部が線状で一
   方向に平行に配設された複数の線列スリット、あるいは
   線列スリットを二方向に配設しクロスさせた格子状スリ
   ット、あるいはチェッカー模様状に複数の微小な遮光部
   と透光部が交互に形成されたチェッカー状スリットであ
   ることを特徴とする前記請求項１記載の透明板状体の欠
   点検出方法。