JPH09288063A - 透明基板の傷検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水晶ブランクなどの透明基板全体が影にな
り、基板の傷だけが反射光で浮かび上がるように光を照
射して、確実に傷を認識できるようにする。 【解決手段】 水晶ブランク２１の傷検査装置は、光の
照射された水晶ブランク２１を撮像手段２６で撮像し、
撮像した画像信号から水晶ブランク２１に存在する傷の
特徴を抽出し、抽出した信号に基づいて傷の存在判定を
行う。水平方向に配置した水晶ブランク２１の外周をリ
ングライト２２で取り囲む。リングライト２２からの光
を拡散板２３で散乱光とし、これをブランク２１の表面
に対して±３０°の範囲内の照射角度θで照射して、水
晶ブランク２１を散乱光で包み込むようにする。水晶ブ
ランク２１の真上に配置した撮像手段２６で、強調され
た傷の像を撮像する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は傷の検査精度を向上
した透明基板の傷検査装置に係り、特に水晶ブランクに
存在する傷を検査するのに好適な傷検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水晶振動子は水晶ブランクから形成する
が、水晶ブランクにわずかな傷があっても、水晶振動子
は不良品となるから、水晶ブランクの傷検出は非常に重
要である。

【０００３】これまで、水晶ブランクの傷は人間が目視
にて検査していた。これは特別な光を当てることもな
く、蛍光灯の下で、作業するというもので、目視に頼っ
ていたため、数十μｍ以下の傷（欠陥）を検出すること
が極めて困難であった。また作業が長時間継続して行わ
れるため、疲労も激しく、その結果、安定した検査結果
を得ることができず、２人、３人で重複して、検査の作
業を行うという状態であった。このため人手によらず画
像処理による傷検査装置が要請されていた。

【０００４】このような画像処理による従来の傷検査装
置としては、例えば特開平７−１０３９０５号公報（以
下、単に公報という）に記載された発明、およびその従
来技術がある。

【０００５】(1) 公報に記載されている従来技術（以
下、斜め照射方式という）は、図１５に示すように、リ
ング状発光部を有する無影照明４で被検査物１を真上か
ら照射して影ができないようにすると共に、亀裂をより
確実に検出するために斜め照明８を用いて被検査物１の
表面に斜め方向から光を照射する。被検査物１の表面か
らの反射光を被検査物１の真上に設けたＣＣＤカメラ３
で撮像し、被検査物１の画像を画像入力手段５に取り込
み、更に特徴抽出手段６、判定手段７を介して処理を行
う。

【０００６】(2) 公報に記載されている発明（以下、切
替方式という）は、図１６に示すように、互いに９０°
異なった位置に照明１２〜１４を配置して３方向から被
検査物１に光を照射するとともに、各照明の間にＣＣＤ
カメラ１０〜１１を配置する。これらのＣＣＤカメラ１
０〜１１及び照明１２〜１４は被検査物１の水平面に対
して４５°の角度をもった位置に配置される。このよう
に３台の照明１２〜１４と２台のＣＣＤカメラ１０〜１
１の構成とし、カメラ１台と照明１台のみを同時にオン
とし、他はオフとする。このオン、オフの組合わせを４
通り行って、４つの画像をカメラ１０〜１１で撮像して
３６０°の検出範囲をカバーする。各画像に対して画像
入力手段１５に記憶し、これら全ての画像信号それぞれ
について特徴抽出手段１６、良否判定手段１７を介して
判定を行い、亀裂方向に依存しない傷等の欠陥を検出す
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来技術には、次のような問題があった。

【０００８】(1) 斜め照射方式のものには次のような欠
点がある。

【０００９】斜め照明を用いることで亀裂が検出しや
すくなっているものの、リング状発光部を有する無影照
明で被検査物の真上から光を照射して画像に影を作らな
いようにしているため、カメラには傷の他に被検査物の
全体像も重ねて写ることになる。従って、斜め照明で傷
をうまく強調しないと全体像から傷の像だけを明瞭に抽
出することは困難であり、検出感度は低い。

【００１０】また、斜め照明は１台だけなので照射方
向が限られ、傷の方向によっては死角を生じ、傷の検出
性能が低下する。

【００１１】(2) 切替方式のものには次のような欠点が
ある。

【００１２】複数台の照明やカメラを使って斜め方向
から照射、撮像するため、ピント合せや、光の条件設定
を全ての像に対して同一水準とすることができず、正確
な検出ができない。

【００１３】カメラを斜め方向に設置するため、像が
楕円形となり、正確な寸法、計測ができない。正確に寸
法、計測するためには、複雑な補正処理が必要となる。

【００１４】カメラと照明を切替えるため、その制御
が複雑となってしまう。また、１個の被検査物を検査す
るのに、多数の画像が必要となり、検出のアルゴリズム
も複雑となり、画像処理速度を速くすることができな
い。

【００１５】カメラ及び照明ともに水平面に対して４
５°の角度をもった位置に配置しているので、被検査物
を置く載置台の表面の像が入力されるおそれがあるの
で、傷や欠陥の像に対するＳＮ比が悪くなり、検出が困
難になる可能性がある。

【００１６】本発明の目的は、上述した従来技術の問題
点を解消して、透明基板の傷を光学的に強調することに
よって、簡単で確実かつ高速に傷を認識することができ
る透明基板の傷検査装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、光の照射された透明基板を撮像手段で撮像し、撮
像した画像信号から透明基板に存在する傷の特徴を抽出
し、抽出した信号に基づいて傷の存在判定を行う透明基
板の傷検査装置において、透明基板の基板面に対して±
３０°の範囲内の照射角度で透明基板の側面全周方向か
ら光を照射する照明手段と、照明手段から透明基板に照
射される光を拡散させて散乱光を透明基板に照射する拡
散板と、透明基板の基板面に対して撮像方向が垂直な位
置に配置された撮像手段とを備えたものである。

【００１８】この発明のように、透明基板の側面方向か
ら透明基板の基板面に対して±３０°の範囲内の照射角
度で光を照射した場合、透明基板の基板面に対して撮像
方向が垂直な位置に撮像手段を配置してあるので、透明
基板を単に通過したり基板面で反射してしまうような光
は撮像手段に達せず、そのため透明基板の全体像は写ら
ない。撮像手段に達する光は透明基板に存在する傷か透
明基板の側面（エッジ）によって反射される反射光のみ
となる。光は透明基板の全周方向から照射され、しかも
その光は拡散板により散乱光となっているので、傷また
はエッジで反射される反射光は強調され、傷またはエッ
ジのみが画像上に明瞭に浮かび上がる。この画像を処理
することにより、傷を容易に検査することができる。

【００１９】請求項２に記載された発明は、光の照射さ
れた透明基板を撮像手段で撮像し、撮像した画像信号か
ら透明基板に存在する傷の特徴を抽出し、抽出した信号
に基づいて傷の存在判定を行う透明基板の傷検査装置に
おいて、透明基板を水平に載置するとともに、透明基板
の下側から照射される光を拡散させて散乱光を透明基板
に照射する拡散載置台と、拡散載置台の下側に設けられ
拡散載置台に載置された透明基板の側面全周方向から透
明基板の基板面に対して０°〜−３０°の範囲内の照射
角度で光を照射するリング状の照明手段と、拡散載置台
上に載置される透明基板の基板面に対して撮像方向が垂
直な真上位置に配置された撮像手段とを備えたものであ
る。

【００２０】リング状照明手段から出た光は、拡散載置
台を通過する際、散乱され、その散乱光が透明基板の基
板面に対して０°〜−３０°の範囲内の照射角度で透明
基板を照射する。すると、請求項１に記載の発明と同様
に、傷またはエッジのみが画像上に明瞭に浮かび上が
る。

【００２１】請求項３に記載の発明は、光の照射された
透明基板を撮像手段で撮像し、撮像した画像信号から透
明基板に存在する傷の特徴を抽出し、抽出した信号に基
づいて傷の存在判定を行う透明基板の傷検査装置におい
て、透明基板を水平に載置する載置台と、載置台の上側
に設けられ、載置台に載置された透明基板の側面全周方
向から透明基板の基板面に対して０°〜＋３０°の範囲
内の照射角度で光を照射するリング状の照明手段と、リ
ング状の照明手段から透明基板に照射する光を拡散させ
て散乱光を透明基板に照射する拡散板と、載置台上に載
置される透明基板の基板面に対して撮像方向が垂直な真
上位置に配置された撮像手段とを備えたものである。

【００２２】リング状照明手段から出た光は、拡散板を
通過する際、拡散され、その散乱光が透明基板の基板面
に対して０°〜＋３０°の範囲内の照射角度で透明基板
を照射する。すると、請求項１に記載の発明と同様に、
傷またはエッジのみが画像上に明瞭に浮かび上がる。

【００２３】請求項４に記載の発明は、光の照射された
透明基板を撮像手段で撮像し、撮像した画像信号から透
明基板に存在する傷の特徴を抽出し、抽出した信号に基
づいて傷の存在判定を行う透明基板の傷検査装置におい
て、透明基板を水平に載置する不透明な載置台と、載置
台上に載置される透明基板を囲むように載置台上に載置
され光を透過する透明リングと、透明リングの上に載置
され光を遮断する不透明リングと、透明リングの外周に
配置され光を透明リングを介して透明基板に照射するリ
ング状の照明手段と、照明手段から透明基板に照射され
る光を拡散させて散乱光を透明基板に照射する拡散板
と、載置台上に載置される透明基板の基板面に対して撮
像方向が垂直な真上位置に配置された撮像手段とを備
え、不透明載置台と不透明リングとの間に介在させた上
記透明リングを介してリング状の照明手段からリング内
に入射した光が、透明基板の側面全周方向から透明基板
に対して０°〜＋３０°の範囲内の照射角度で照射され
るように、上記透明リングの厚さを設定したものであ
る。

【００２４】リング状照明手段から出た光は不透明リン
グと不透明載置台とで規制され、その間に設けた透明リ
ングのみを透過して、透明リングの内部に納められた透
明基板の側面全周方向から０°〜＋３０°の範囲内の照
射角度で照射する。したがって、傷またはエッジのみが
画像上に明瞭に浮かび上がる。この場合、不透明リング
と不透明載置台との間に透明リングを挟むようにしてリ
ング内部に入射する光路を規制するようにしたので、照
明手段側に照射角度を規制する部品等を取り付ける必要
がなくなる。

【００２５】請求項５に記載の発明は、上記透明基板が
水晶振動子用の水晶ブランクである請求項１〜４のいず
れかに記載の透明基板の傷検査装置である。透明基板が
特に面積が小さく厚さの薄い水晶振動子用の水晶ブラン
クである場合には、傷を有効に検査することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の透明基板の傷検査
装置を、水晶振動子用の水晶ブランクに適用した実施の
形態を図面を用いて説明する。図１は原理図、図２、３
はその作用説明図である。

【００２７】図１において、２１は短冊形をした水晶ブ
ランクであり、通常、長辺が３ｍｍ〜５０ｍｍ、厚さ３
０μｍ〜５００μｍ程度の大きさである。水晶ブランク
の形状は短冊形に限られず、円形その他の形状でも良
い。表裏面を上下に向けて水平に配置した水晶ブランク
２１の外周に、水晶ブランク２１を囲むように照明手段
としてリングライト２２が水平に配置され、水晶ブラン
ク２１の側面全周方向から水晶ブランク２１の表裏面
（基板面）に対して±３０°の範囲内の照射角度で光を
照射するようになっている。ここで照射角度に付してあ
る±符号は、水晶ブランク２１の表面側を＋、裏面側を
−としている。±３０°の範囲内の照射角度とするため
に、照射に寄与させたくないリングライト２２の一部を
遮光板ないし遮光膜で覆うようにする。

【００２８】リングライト２２は、通常、最も簡易かつ
安価な蛍光灯を使用できるが、これに限定されない。例
えば、径方向内方にリング形出射口を有し、このリング
形出射口は光ファイバを介して光源に接続され、光源の
発する光が光ファイバを通じてリング形出射口から照射
するようにしても、あるいはリング状の鏡を用いて、光
源からの光を鏡に反射させて、水晶ブランク２１の側面
全周方向から照明するようにしてもよい。

【００２９】リングライト２２に蛍光灯を使用する場合
には、蛍光灯の発する光は既に散乱光になっているので
必須ではないが、より散乱効果を高めるために、リング
ライト２２と水晶ブランク２１との間にリング状の拡散
板２３を配置し、リングライト２２から水晶ブランク２
１に照射される光を拡散させて散乱光を水晶ブランク２
１に照射させるとよい。このようにリングライト２２の
光を拡散させて散乱光とするのは、水晶ブランク２１に
対し±３０°の照射角度範囲内で、あらゆる方向から光
を当てるためである。拡散板２３としては最も簡易かつ
安価である擦りガラスを使用できる。

【００３０】水晶ブランク２１の表面に対して撮像方向
が垂直な真上位置に撮像手段２６を配置する。撮像手段
２６は、例えばＣＣＤカメラ２５および顕微鏡２４を用
いることができ、水晶ブランク付近のみを視野に納める
ように設定する。なお、撮像手段２６は水晶ブランク２
１の裏面に対して撮像方向が垂直な真下位置に配置して
も、あるいは水晶ブランク２１を垂直に配置した場合に
は、左右のいずれかに配置するようにしてもよい。

【００３１】撮像手段２６およびリングライト２２はそ
れぞれ画像入力手段２６によりコントロールされると共
に、撮像手段２６によって撮像された画像信号は、画像
入力手段２７、特徴抽出手段２８を介して判定手段２９
に入力される。撮像手段２６は水晶ブランク付近のみを
視野に納めるため、視野の明度変化を高速に画像処理し
て検出できる。

【００３２】上述したように水晶ブランク２１を取り囲
むリングライト２２から水晶ブランク２１に散乱光を照
射すると、上から見た場合には、図２（ａ）に示すよう
に、散乱光２０によって水晶ブランク２１の側面全周が
包み込まれるようになる。横から見た場合には、図２
（ｂ）に示すように、水平及び斜め方向の散乱光２０に
よって側面全周が上記照射角度で包み込まれるようにな
る。この場合、真上または真下方向から光を照射しては
ならない。真上ないし真下から照射すると、透過光また
は反射光により水晶ブランク２１の像がＣＣＤカメラ２
５に写ってしまうからである。また、水晶ブランク２１
を支持する載置台がある場合には、その下地模様が鮮明
に写ってしまい、水晶ブランク２１に存在する傷（欠陥
部）との判別が困難となるからである。

【００３３】水晶ブランク２１に光を照射すると、水晶
ブランク２１の傷ないし欠陥部やエッジ加工部における
反射光エネルギーが大きくなる。これは、図３（ａ）に
示すように、水晶ブランク２１の周囲から照射される光
の方向は、散乱により水平方向においては全方向にな
る。水晶ブランク２１に欠陥が無ければ、光路が遮られ
ないので、散乱光２０はそのまま透過光となって通過し
てしまう。これに対して傷３１があると、そこに光が当
たり、反射光になって強調される。

【００３４】すなわち、側面視した図３（ｂ）に示すよ
うに、散乱光２０が傷３１に当たると反射して水晶ブラ
ンク２１の表面に傷が現れる。これを上から見ると図３
（ｃ）に示すように、傷３１に対し全方位から光２０が
照射されるので、傷３１の反射光のエネルギーが強調さ
れ、上部より顕微鏡２４やカメラ２５で見ると、傷３１
が鮮明に見える。水晶の欠陥は、あらゆる方向性をもっ
ているので、一方向の光を照射した場合には、光に平行
な傷は反射が起きず検出が困難であり、また三方向の光
を照射した場合であっても、ＳＮ比が悪いため、傷を精
度よく検出することは困難であった。しかし、本発明の
ように傷３１に対して四方、八方から光を集中的に当て
て光の相乗効果を利用することでＳＮ比を格段と改善で
き、小さな傷に対しても精度よく検出することが可能に
なった。特に、人間の目では検出困難な傷（１０μｍ以
下）でも、相対的に光量を強くすることで、検出が可能
となる。

【００３５】また、一度に水晶ブランク全体を視野にし
て撮像し、画像処理することができるので、小さな傷
（１０μｍ以下）に対しても高速に検出することができ
る。例えば５１２×５１２の画像として処理した場合で
も、２００ｍＳ以内の速度で検出可能であり、これは１
枚の水晶ブランクの中に傷が何個あっても同じである。

【００３６】また、１０μｍ以下の小さい傷でも、光エ
ネルギーが大きく、安定して検出できるので、画像処理
にて自動化することが容易になる。

【００３７】また、副次的効果として、水晶ブランクの
周面のエッジ加工精度が粗雑であればエッジ部での光の
反射が大きくなるが、精度がよければ反射が小さくなる
ため、水晶ブランクの加工精度の検査にも応用すること
ができる。また、エッジ加工面での反射を利用すれば、
水晶ブランクの形状や寸法測定にも応用することができ
る。

【００３８】なお、カメラ２５の軸方向に対し平行な傷
がある場合でも、次の理由から説明できるように、その
傷を容易に検出できる。水晶ブランクは通常数十〜５０
０μｍと極めて薄い。水晶ブランクの傷は外部からのス
トレスにて発生し、必ずその痕跡が存在する。したがっ
て傷がある場合は、その傷は必ず表面に接し、その内部
のみで存在することはあり得ない。傷の表面部に周囲か
ら光が照射すれば、切口部に光が複雑に屈折、反射する
から、カメラ２５が真上に配置されていると雖も、その
部分に高い光エネルギーが生じるので、そのような傷で
も見ることができる。

【００３９】ここで、水晶ブランクの表面に対する光の
照射角度を±３０°の範囲内とする根拠を図４〜図７を
用いて説明する。図４に示すように不透明なプラスチッ
クの載置台に載置した短冊形の水晶ブランク２１の長辺
の一点（エッジ）に光を照射し、その点での反射の光エ
ネルギーを計る。この光エネルギーは傷部における光エ
ネルギーと強い相関があり、光エネルギーが高い程傷の
検出が容易となる。光の照射は図５に示すように、水晶
ブランクから１００ｍｍ離した位置で出射端に集光レン
ズを有する光ファイバ光源１８を用い、水平に配置した
水晶ブランクの表面に対して照射角度を＋５°、＋１０
°…＋４０°、＋４５°というように５°刻みで増やし
ていった。すると、図６に示すように、照射角度が３０
°まではＳＮ比が大きく傷３１を明瞭に判別できるが、
それを越えると載置台の下地模様が多く現れるようにな
るため判別が困難になり、４５°では傷３１の画像は完
全に下地模様に吸収されて傷３１を検出できなくなるこ
とがわかった。光エネルギーをプロットした図７から、
水晶ブランクの表面に対する光の照射角度は、±３０°
の範囲内、望ましくは±２０°の範囲内で、実務的に最
適な数値を示すならば±５°の範囲内である。なお、図
７の縦軸は最大を２５５とする光エネルギーの大きさを
示す。

【００４０】次に、撮像手段を水晶ブランクの真上に配
置した傷検査装置の具体的な実施の形態例について説明
する。

【００４１】図８は水晶ブランクを載せる載置台に透明
ガラス板を用い、リングライトを載置台の下側に配置し
た場合の第１の実施の形態例を示す。中央を円形に切り
取って孔３６を開けた不透明の台座３３を設け、その台
座３３の上に透明ガラス板３２を載せ、台座３３の孔３
６に対応する透明ガラス板３２上の所定位置に水晶ブラ
ンク２１を載せる。リングライト２２は台座３３の下側
に台座３３の孔３６を囲むように配置する。このリング
ライト２２の径方向内方に、リングライト２２から水晶
ブランク２１に照射される光を拡散させて散乱光を水晶
ブランク２１に照射するリング状の拡散板２３を配置す
る。

【００４２】リングライト２２には遮光板３５を設け、
水晶ブランク２１の基板面に対して±３０°の範囲内の
照射角度で水晶ブランク２１の側面全周方向から光を照
射できるようにする。このように載置台に下地模様のな
い透明ガラス板３２を用いたので、ＳＮ比が高く検査精
度を一層高めることができる。また、台座３３の下側に
リングライト２２を配置して、水晶ブランク２１を移動
する際の障害物が上側に来ないようにしたので、検査工
程の量産化にも対応できる。ところで、この第１の実施
の形態では、水晶ブランク２１を載置する載置台に表面
が平滑な透明ガラス板３２を使用しているため、同じく
平滑面をもつ水晶ブランク２１が吸着して離れなくなる
おそれがある。

【００４３】そこで、図９に示す第２の実施の形態で
は、載置台を透明ガラスに代えて拡散載置台としての擦
りガラス３４とし、リングライト２２の前を覆っていた
拡散板を省略した構成としている。硬度の高い水晶ブラ
ンク２１に対して最適な擦りガラス３４を形成するため
に、水晶ブランク２１が吸着せず、かつ散乱光が形成で
きるように、例えば砂擦り等により粗面化して表面に凹
凸を付ける。表面に付けた凹凸は、このままでは水晶ブ
ランクの傷と見分けが付かなくなるおそれがある。ま
た、水晶ブランク２１はガラスよりも硬いので、擦りガ
ラス３４に容易に傷を付けてしまう。そこで、水晶ブラ
ンクの傷と見分けが付くようにフッ酸で処理して凹凸を
滑らかにし、ついで硬い水晶に対抗できるように脱酸し
て硬度を上げるようにしてある。なお、擦りガラスの形
成方法は上記方法に限定されず、他の方法で行ってもよ
い。ただし、脱酸状態で透過度は６０％以上となるよう
にする。この実施の形態では、載置台を擦りガラス３４
とすることによって、水晶ブランク２１の吸着を回避で
きるので、擦りガラス３４上での移動が容易となり、量
産化に容易に対応できる。また拡散板が省略できるので
構成の簡素化も図れる。

【００４４】図１０に第３の実施の形態例を示す。第１
の実施の形態例と異なる点は、リングライト２２を水晶
ブランク２１の上側に配置し、水晶ブランク２１を載置
する載置台を省略し、直接台座３３に載置するようにし
た点である。水晶ブランク２１の上側から散乱光を照射
するので、台座３３を透明とする必要はない。これによ
れば、台座３３の下側にスペースがなく、有効利用でき
ない場合に有効である。

【００４５】図１１に第４の実施の形態例を示す。第３
の実施の形態例と異なる点は、水晶ブランク２１を内部
に収納するリング状のキャリングケース３９を用いて、
リングライト２２の一部を覆っていた遮光板を省略した
点である。すなわち、キャリングケース３９を上下の二
段積み構造とし、下段を透明リング３７で、上段を不透
明リング３８で構成する。また、水晶ブランク２１を載
置する台座３３も不透明とする。このため透明リング３
７の外周に配置されたリングライト２２から出た光は、
不透明な台座３３と不透明リング３８とに挟まれた透明
な透明リング３７からしか内部に入り込めず、内部に入
り込めた水平方向の光のみがキャリングケース３９内の
水晶ブランク２１に照射される。

【００４６】したがって、透明リング３７の厚さを適切
に設定することにより、リングライト２２に遮光板を設
けることなく、キャリングケース３９内に入射する光
を、水晶ブランク２１の表面に対して＋３０°の範囲内
の照射角度で照射することができる。また、キャリング
ケース３９の上段の不透明リング３８を遮光性としたの
で外乱光の侵入を容易に防止できる。ところでこの場
合、キャリングケース３９の下段を構成する透明リング
３７の厚さは０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度になる。このよう
な薄い透明リング３７の外側から単に光を照射するだけ
では透明リング３７内を透過させることは難しい。

【００４７】そこで、上記した第４の実施の形態を実際
に具体化するためには、図１２に示すように照明手段と
して光源を共通にした複数の光ファイバ４０を使用し、
光ファイバ４０の出射端から出射される光をロッドレン
ズ４１を通すことにより収束させて、その収束光を厚さ
の薄い透明リング３７内に侵入させるようにする。図示
例では、光ファイバ４０を、水平方向に６０〜９０°ず
らして２個用意し、反対側には半円状の鏡４２を用意し
て光ファイバ４０から出射される光を反射することによ
り、構成の簡素化を図っている。

【００４８】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、次の効果が得られる。

【００４９】(1) 検出光の出力強度ないし分布を評価す
ることにより水晶ブランク内外の傷や欠陥を検出でき
る。

【００５０】(2) カメラが１台、光源が１台とシンプル
で安価であり、また水晶ブランクに存在する傷を光学的
に強調できるので、ダイナミックレンジが大きく取れ
る。

【００５１】(3) １台のカメラで水晶ブランクをその真
上から撮像しているので、水晶ブランク全体への焦点が
一定で、安定した像を得ることができる。

【００５２】(4) 全体を１枚の像で得ることができ、真
上方向からの撮像となるため、水晶ブランクの外形寸法
を精度良く得ることも可能である。

【００５３】(5) １回の撮像で全てを処理、検査するの
で、高速にて処理することが可能である。

【００５４】なお、上述した実施の形態では拡散板をリ
ングライトと別体で構成したが、リングライトと一体に
してもよい。また、リングライトから出る光が十分な散
乱光であれば省略してもよい。また、透明基板を水晶ブ
ランクとした場合について説明したが、本発明は水晶ブ
ランクに限定されない。透明基板であれば何れにも適用
できる。

【００５５】

【実施例】図１３は円形水晶ブランクの実験例を示す。
なお、円形水晶ブランクの大きさは通常３ｍｍ〜７６ｍ
ｍφの大きさである。水晶ブランクの外周の一点から径
方向内方に途中まで走っている輝線（像）が５μｍ幅の
傷を示している。測定輝線が傷にかかっていない場合は
光エネルギー分布は両端のエッジ部のみにピークが現れ
る（ａ）。測定輝線が傷にかかると、その輝線の向きに
関わらず、その交点にも光エネルギー分布のピークが生
じる（ｂ、ｃ）。これよりエッジ間の光エネルギー分布
を調べることにより傷の有無が判定できることが分か
る。また、水晶ブランクの外周（エッジ部）も光ってい
ることから、外形寸法の測定ができることも分かる。

【００５６】図１４は水晶ブランクの方向を変えても傷
の像の状態が変化しないことを示している。３６０°方
向を変えても変化しない。これから精度よく安定して傷
を検出できることが分かる。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、透明基板に全周から散
乱光を照射するため、いかなる方向の傷に対しても傷を
光学的に強調できるので、確実に傷の検査を行うことが
できる。また、一度に透明基板全体を視野にして撮像
し、画像処理することができるので、透明基板に存在す
る全ての傷に対して簡単かつ高速に検査することがで
き、画像処理による検査の自動化が容易となる。

【００５８】また、一台の撮像手段と一台の照明手段で
構成することができるので、従来の切替式のものに比し
て構成が簡単である。また透明基板の基板面に対して撮
像方向が垂直な位置に撮像手段を配置するので、複雑な
補正処理を必要とせずに、傷または透明基板を正確に寸
法計測することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の透明基板の傷検査装置の原理図を示
す。

【図２】本発明の光の照射状況を示す説明図である。

【図３】本発明の傷の検出状況を示す説明図である。

【図４】最適な照射角度を見出すために用いる水晶ブラ
ンクの説明図である。

【図５】光ファイバ光源を使って照射角度を変えていく
説明図である。

【図６】光の照射角度を変えたときの水晶ブランクおよ
び傷の反射光像の変化を示す図である。

【図７】光の照射角度に対する光エネルギー量のプロッ
ト図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態例を示す要部の構成
図である。

【図９】第２の実施の形態例を示す要部の構成図であ
る。

【図１０】第３の実施の形態例を示す要部の構成図であ
る。

【図１１】第４の実施の形態例を示す要部の構成図であ
る。

【図１２】第４の実施の形態例を具体化した要部の構成
図である。

【図１３】本実施例による円形水晶ブランクの画像と測
定輝線上における光エネルギー分布を示す説明図であ
る。

【図１４】他の本実施例による円形水晶ブランクの方向
を変えても傷の像の状態が変化しないことを示す説明図
である。

【図１５】従来例の傷検出装置の説明図である。

【図１６】他の従来例の傷検出装置の説明図である。

【符号の説明】

２１ 水晶ブランク ２２ リングライト（照明手段） ２３ 拡散板 ２４ 顕微鏡 ２５ ＣＣＤカメラ ２６ 撮像手段 ２７ 画像入力手段 ２８ 特徴抽出手段 ２９ 判定手段 θ 照射角度

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光の照射された透明基板を撮像手段で撮像
   し、撮像した画像信号から透明基板に存在する傷の特徴
   を抽出し、抽出した信号に基づいて傷の存在判定を行う
   透明基板の傷検査装置において、 透明基板の基板面に対して±３０°の範囲内の照射角度
   で透明基板の側面全周方向から光を照射する照明手段
   と、 照明手段から透明基板に照射される光を拡散させて散乱
   光を透明基板に照射する拡散板と、 透明基板の基板面に対して撮像方向が垂直な位置に配置
   された撮像手段とを備えたことを特徴とする透明基板の
   傷検査装置。
2. 【請求項２】光の照射された透明基板を撮像手段で撮像
   し、撮像した画像信号から透明基板に存在する傷の特徴
   を抽出し、抽出した信号に基づいて傷の存在判定を行う
   透明基板の傷検査装置において、 透明基板を水平に載置するとともに、透明基板の下側か
   ら照射される光を拡散させて散乱光を透明基板に照射す
   る拡散載置台と、 拡散載置台の下側に設けられ拡散載置台に載置された透
   明基板の側面全周方向から透明基板の基板面に対して０
   °〜−３０°の範囲内の照射角度で光を照射するリング
   状の照明手段と、 拡散載置台上に載置される透明基板の基板面に対して撮
   像方向が垂直な真上位置に配置された撮像手段とを備え
   た透明基板の傷検査装置。
3. 【請求項３】光の照射された透明基板を撮像手段で撮像
   し、撮像した画像信号から透明基板に存在する傷の特徴
   を抽出し、抽出した信号に基づいて傷の存在判定を行う
   透明基板の傷検査装置において、 透明基板を水平に載置する載置台と、 載置台の上側に設けられ、載置台に載置された透明基板
   の側面全周方向から透明基板の基板面に対して０°〜＋
   ３０°の範囲内の照射角度で光を照射するリング状の照
   明手段と、 リング状の照明手段から透明基板に照射する光を拡散さ
   せて散乱光を透明基板に照射する拡散板と、 載置台上に載置される透明基板の基板面に対して撮像方
   向が垂直な真上位置に配置された撮像手段と、を備えた
   透明基板の傷検査装置。
4. 【請求項４】光の照射された透明基板を撮像手段で撮像
   し、撮像した画像信号から透明基板に存在する傷の特徴
   を抽出し、抽出した信号に基づいて傷の存在判定を行う
   透明基板の傷検査装置において、 透明基板を水平に載置する不透明な載置台と、 載置台上に載置される透明基板を囲むように載置台上に
   載置され光を透過する透明リングと、 透明リングの上に載置され光を遮断する不透明リング
   と、 透明リングの外周に配置され光を透明リングを介して透
   明基板に照射するリング状の照明手段と、 照明手段から透明基板に照射される光を拡散させて散乱
   光を透明基板に照射する拡散板と、 載置台上に載置される透明基板の基板面に対して撮像方
   向が垂直な真上位置に配置された撮像手段とを備え、 不透明載置台と不透明リングとの間に介在させた上記透
   明リングを介してリング状の照明手段からリング内に入
   射した光が、透明基板の側面全周方向から透明基板に対
   して０°〜＋３０°の範囲内の照射角度で照射されるよ
   うに、上記透明リングの厚さを設定した透明基板の傷検
   査装置。
5. 【請求項５】上記透明基板が水晶振動子用の水晶ブラン
   クである請求項１〜４のいずれかに記載の透明基板の傷
   検査装置。