TWI553307B

TWI553307B - Transparent substrate for visual inspection device and appearance inspection method

Info

Publication number: TWI553307B
Application number: TW104122934A
Authority: TW
Inventors: Takayuki Akimoto
Original assignee: Tokyo Weld Co Ltd
Priority date: 2014-08-11
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2016-10-11
Also published as: JP2016038362A; JP6296499B2; CN105372267A; KR20160019365A; TW201606290A; CN105372267B; KR101721965B1

Description

透明基板之外觀檢查裝置及外觀檢查方法

本發明係關於透明基板之外觀檢查裝置及外觀檢查方法，特別是關於能對透明基板進行精度良好且確實的外觀檢查之透明基板之外觀檢查裝置及外觀檢查方法。

以往，作為石英振盪器是使用平板狀型的石英片(blank)。用來偵測這種石英片的缺陷之外觀檢查方法已被開發。

作為這種習知的外觀檢查方法，對於在透明支承體上所載置的石英片讓光透過，藉由偵測經由缺陷等的部分漫反射後的光而進行外觀檢查的方法是已知的(參照專利文獻1)。

或是，對於在透明支承體上所載置的石英片讓光透過，使用偏光板來偵測其偏光狀態在缺陷等的部分改變之光，藉此進行外觀檢查的方法是已知的(參照專利文獻2)。

然而，依據專利文獻1所記載的方法，石英片上全部的凹凸都會被當作缺陷偵測而呈現白色。特別是石英片周緣附近，因為成為凹狀而全部呈現白色。因此難以確實地偵測石英片周緣的缺陷。

又依據專利文獻2所記載的方法，因為石英片具有強的偏光特性，只要在透明支承體上載置石英片時的方向改變，偏光狀態就會改變。因此，按照透明支承體上之石英片的方向，可能無法確實地偵測石英片的缺陷。

再者，專利文獻1及專利文獻2任一者的情況都是在透明支承體上載置石英片，要區別透明支承體上產生的缺陷和石英片上產生的缺陷是困難的。

〔專利文獻1〕日本特開平9-288063號公報

〔專利文獻2〕日本特開2000-81312號公報

本發明是考慮上述問題而開發完成的，其目的是提供一種透明基板之外觀檢查裝置及外觀檢查方法，特別對於石英片可精度良好且確實地偵測外觀。

本發明的透明基板之外觀檢查裝置，其特徵在於，係具備透明支承體、攝像手段、第1照明手段、第2照明手段、第3照明手段及影像處理裝置，該透明支承體，是用來載置透明基板；該攝像手段，配置於透明支承體上方，用來拍攝透明基板及透明支承體並生成影像；該第1照明手段，配置於透明支承體下方，使從對於攝像手段之正透射光偏離之第1色光射入透明支承體和透明基板；該第2照明手段，配置於透明支承體下方，使對於攝像手段為正透射光之第2色光射入透明支承體和透明基板；該第3照明手段，配置於透明支承體上方，使成為反射光之第3色光射入透明基板；該影像處理裝置，是根據藉由攝像手段所取得之利用第1色光產生的擴散透射影像、利用第2色光產生的正透射影像、利用第3色光產生的擴散反射影像，來生成合成影像而偵測透明基板的缺陷。

本發明的透明基板之外觀檢查裝置，其特徵在於，第1照明手段是照射紅色光作為第1色光，第2照明手段是照射綠色光作為第2色光，第3照明手段是照射藍色光作為第3色光。

本發明的透明基板之外觀檢查裝置，其特徵在於，影像處理裝置，當將擴散透射影像的輸出設為P1、將正透射影像的輸出設為P2、將擴散反射影像的輸出設為P3的情況，是根據-k1×P1+k2×P2+k3×P3(k1、k2、k3為正數)的計算式來偵測透明基板的缺陷。

本發明的透明基板之外觀檢查裝置，其特徵在於，影像處理裝置，是根據-P1+P2+P3的計算式來偵測透明基板的缺陷。

本發明的透明基板之外觀檢查裝置，其特徵在於，攝像手段具有CCD攝像機或CMOS攝像機，該CCD攝像機或CMOS攝像機係具備：接收第1色光、第2色光及第3色光而生成影像之1個攝像板、或接收第1色光、第2色光及第3色光而生成影像之2個以上的攝像板。

本發明的透明基板之外觀檢查方法，其特徵在於，係具備：將透明基板載置於透明支承體上的步驟；由配置於透明支承體下方的第1照明手段，使從對於配置於透明支承體上方的攝像手段之正透射光偏離之第1色光射入透明支承體和透明基板，並藉由攝像手段來生成影像的步驟；由配置於透明支承體下方的第2照明手段，使對於攝像手段為正透射光之第2色光射入透明支承體和透明基板，並藉由攝像手段來生成影像的步驟；由配置於透明支承體上方的第3照明手段，使成為反射光之第3色光射入透明基板，並藉由攝像手段來生成影像的步驟；以及根據藉由攝像手段所取得之利用第1色光產生的擴散透射影像、利用第2色光產生的正透射影像、利用第3色光產生的擴散反射影像，藉由影像處理裝置生成合成影像而偵測透明基板的缺陷的步驟。

本發明的透明基板之外觀檢查方法，其特徵在於，第1照明手段是照射紅色光作為第1色光，第2照明手段是照射綠色光作為第2色光，第3照明手段是照射藍色光作為第3色光。

本發明的透明基板之外觀檢查方法，其特徵在於，影像處理裝置，當將擴散透射影像的輸出設為P1、將正透射影像的輸出設為P2、將擴散反射影像的輸出設為P3的情況，是根據-k1×P1+k2×P2+k3×P3(k1、k2、k3為正數)的計算式來偵測透明基板的缺陷。

本發明的透明基板之外觀檢查方法，其特徵在於，影像處理裝置，是根據-P1+P2+P3的計算式來偵測透明基板的缺陷。

本發明的透明基板之外觀檢查方法，其特徵在於，攝像手段具有CCD攝像機或CMOS攝像機，該CCD攝像機或CMOS攝像機係具備：接收第1色光、第2色光及第3色光而生成影像之1個攝像板、或接收第1色光、第2色光及第3色光而生成影像之2個以上的攝像板。

依據本發明，可對於透明基板進行精度良好且確實的外觀檢查。

1‧‧‧石英片

2‧‧‧玻璃板

10‧‧‧透明基板之外觀檢查裝置

11‧‧‧第1照明手段

12‧‧‧第2照明手段

13‧‧‧第3照明手段

20‧‧‧攝像手段

30‧‧‧影像處理裝置

30a‧‧‧擴散透射影像

30b‧‧‧正透射影像

30c‧‧‧擴散反射影像

30d‧‧‧合成影像

圖1係顯示本發明的透明基板之外觀檢查裝置的概略圖。

圖2係顯示使紅色光射入透明基板的狀態。

圖3係顯示使綠色光射入透明基板的狀態。

圖4係顯示使藍色光射入透明基板的狀態。

圖5係顯示外觀檢查裝置之影像處理。

圖6(a)(b)(c)係顯示外觀檢查裝置的影像處理。

以下，參照圖式來說明本發明的實施形態。

圖1至圖4係顯示本發明的透明基板之外觀檢查裝置之一實施形態。

首先，針對作為透明基板之外觀檢查裝置的檢查對象的透明基板作說明。

作為透明基板之外觀檢查裝置的檢查對象的透明基板，是使用石英振盪器用的石英片。

如圖1所示般，作為檢查對象之石英片(透明基板)1，是載置於玻璃板(透明支承體)2，由中央部變厚之雙凸形的凸型的石英片、或是除周邊部以外使全面成為平滑面之削平加工的石英片所構成。

接著，針對透明基板之外觀檢查裝置10的概略，根據圖1作說明。

如圖1所示般，透明基板之外觀檢查裝置10係具備：用來載置石英片1之玻璃板2；攝像手段20，配置於玻璃板2的上方，用來拍攝石英片1和玻璃板2並生成影像；第1照明手段11，配置於玻璃板2的下方，使從對於攝像手段20之正透射光偏離的第1色光(紅色光)射入玻璃板2和石英片1；第2照明手段12，配置於玻璃板2的下方，使對於攝像手段20為正透射光之第2色光(綠色光)射入玻璃板2和石英片1；以及第3照明手段13，配置於玻璃板2的上方，使從對於攝像手段20之正反射光偏離的第3色光(藍色光)射入石英片1。在此，從正透射光偏離的第1色光(紅色光)，是指正透射光以外的第1色光；從正反射光偏離的第3色光(藍色光)，是指正反射光以外的第3色光。

此外，攝像手段20是由CCD攝像機所構成，該CCD攝像機係具備：接收第1色光、第2色光及第3色光而生成影像之1個攝像板，或是接收第1色光、第2色光及第3色光而生成影像之2個以上的攝像板。藉由攝像手段20所取得的影像，被送往具有顯示部30A的影像處理裝置30。

影像處理裝置30，是根據藉由攝像手段20所生成之利用紅色光產生的擴散透射影像30a、利用綠色光產生的正透射影像30b及利用藍色光產生的擴散反射影像30c，將這些影像30a、30b、30c的輸出P1、P2、P3依後述計算式進行計算而偵測石英片1的缺陷。

接下來，說明如此般構成之本實施形態的作用。

首先在玻璃板2上載置石英片1。然後如圖2所示般，由第1照明手段11使長波長的紅色光照射於玻璃板2和石英片1。在此情況，第1照明手段11是朝向玻璃板2和石英片1，照射從對於攝像手段20之正透射光偏離的紅色光。

在此，對於攝像手段20之正透射光，是指所照射的光透過玻璃板2和石英片1而直接射入攝像手段20。從正透射光偏離的光，是指所照射的光可透過玻璃板2和石英片1，但無法直接射入攝像手段20。

在此情況，由第1照明手段11照射從對於攝像手段20之正透射光偏離的例如4種紅色光1-1、1-2、1-3、1-4。

如圖2所示般，來自第1照明手段11的紅色光1-1透過玻璃板2，且未通過石英片1而前進。玻璃板2是由透明體所構成，其透明度高，因此紅色光1-1大分部透過玻璃板2，而無法到達攝像手段20。因此，利用紅色光1-1獲得的擴散透射影像30a是黑色的。

此外，紅色光1-2可透過玻璃板2，且在石英片1內前進。石英片1的內部是由半透明體所構成，紅色光1-2在石英片1內擴散透射，擴散透射後的光之一部分到達攝像手段20。因此，利用紅色光1-2所獲得的擴散透射影像30a成為均一的暗灰色。

再者，紅色光1-3可透過玻璃板2，且在石英片1內前進。石英片1的內部是由半透明體所構成，紅色光1-3在石英片1內擴散透射。這時紅色光1-3，在石英片1的缺陷部分1a產生較強的擴散而進入攝像手段20。因此，利用紅色光1-3所獲得的擴散透射影像30a，在缺陷部分1a呈現白色。

此外，紅色光1-4可透過玻璃板2而進入石英片1內。在此情況，紅色光1-4在玻璃板2的缺陷部分2a產生較強的擴散而進入攝像手段20。因此，利用紅色光1-4所獲得的擴散透射影像30a，在缺陷部分2a呈現白色。

此外，相較於玻璃板2，因為石英片1會使光產生較大的擴散，在擴散透射影像30a中，石英片1的缺陷部分1a呈現比玻璃板2的缺陷部分2a更強的白色。

接下來，如圖3所示般，由第2照明手段12將中波長的綠色光照射於玻璃板2和石英片1。在此情況，第2照明手段12是朝向玻璃板2和石英片1，照射對於攝像手段20為正透射光的綠色光。

在此，對於攝像手段20為正透射光，是指所照射的光可透過玻璃板2和石英片1而直接射入攝像手段20。

在此情況，由第2照明手段12照射對於攝像手段20為正透射光之例如4種的綠色光2-1、2-2、2-3、2-4。

如圖3所示般，來自第2照明手段12的綠色光2-1可透過玻璃板2，且未通過石英片1而前進。玻璃板2是由透明體所構成，其透明度高，因此綠色光2-1大分部可透過玻璃板2而到達攝像手段20。因此，利用綠色光2-1所獲得的正透射影像30b呈現白色。

此外，綠色光2-2可透過玻璃板2，且在石英片1內前進。石英片1的內部是由半透明體所構成，綠色光2-2在石英片1內擴散透射，擴散透射後的光到達攝像手段20。因此，利用綠色光2-2所獲得的正透射影像30b呈現均一的白色。

再者，綠色光2-3可透過玻璃板2，且在石英片1內前進。石英片1的內部是由半透明體所構成，綠色光2-3在石英片1內擴散透射。這時，綠色光2-3在石英片1的缺陷部分1a產生較強的擴散而使其光量減低後，進入攝像手段20。因此，利用綠色光2-3所獲得的正透射影像30b，在缺陷部分1a因為光量減低而呈現黑色。

此外，綠色光2-4可透過玻璃板2而進入石英片1內。在此情況，綠色光2-4在玻璃板2的缺陷部分2a產生較強的擴散而使其光量減低後，進入攝像手段20。因此，利用綠色光2-4所獲得的正透射影像30b，在缺陷部分2a因為光量減低而呈現黑色。

相較於玻璃板2，因為石英片1會使光產生較大的擴散，在正透射影像30b中，在石英片1的缺陷部分1a產生較大的光量減低。因此，石英片1的缺陷部分1a呈現比玻璃板2的缺陷部分2a更強的黑色。

接著，如圖4所示般，由第3照明手段13使短波長的藍色光照射於玻璃板2和石英片1。在此情況，第3照明手段13是朝向玻璃板2和石英片1，照射從對於攝像手段20之正反射光偏離之藍色光。

在此，對於攝像手段20之正反射光，是指所照射的光經由石英片1反射而直接射入攝像手段20。從正反射光偏離的光，是指所照射的光不會經由石英片1反射而直接射入攝像手段20。

在此情況，由第3照射手段13照射成為對於攝像手段20之反射光之例如3種的藍色光3-1、3-2、3-3。

如圖4所示般，來自第3照明手段13的藍色光3-1未通過石英片1，且透過玻璃板2。玻璃板2是由透明體所構成。其透明度高，因此藍色光3-1大分部可透過玻璃板2，因此未被玻璃板2反射而無法到達攝像手段20。因此，利用藍色光3-1所獲得的擴散反射影像30c呈現黑色。

此外，藍色光3-2在石英片1表面產生均一的擴散反射而到達攝像手段20。因此，利用藍色光3-2所獲得的擴散反射影像30c呈現均一的亮灰色。

再者，藍色光3-3在石英片1表面產生擴散反射。這時，藍色光3-3在石英片1的缺陷部分1a產生不均一的擴散反射而進入攝像手段20。因此，利用藍色光3-3所獲得的擴散反射影像30c，在缺陷部分1a的部分呈現黑色。

接著，利用圖5及圖6來說明影像處理裝置30的作用。如圖5及圖6所示般，在攝像手段20所生成的影像(彩色影像)30a、30b、30c被送往影像處理裝置30。送到影像處理裝置30的影像是包含：利用紅色光所獲得的擴散透射影像30a、利用綠色光所獲得的正透射影像30b、及利用藍色光所獲得的擴散反射影像30c，將這些影像30a、30b、30c分別個別地抽出。

在影像處理裝置30中，當將擴散透射影像30a的輸出設為P1、將正透射影像30b的輸出設為P2、將擴散反射影像30c的輸出設為P3的情況，可根據-P1+P2+P3的計算式(1)進行計算而獲得合成影像(缺陷強調影像)30d，利用該合成影像30d來偵測石英片1的缺陷部分1a。

亦即，在上述計算式(1)中，-P1+P2+P3當中，藉由-P1+P2，能將石英片1的缺陷部分1a以黑色的形式呈現，因此能將石英片1的缺陷部分1a鮮明地呈現。

另一方面，藉由-P1+P2，不僅是石英片1的缺陷部分1a，甚至連玻璃板2的缺陷部分2a也呈現黑色。

因此，對於(-P1+P2)，進一步加上擴散反射影像P3的輸出，藉此將石英片1的缺陷部分1a用更強的黑色呈現，而能謀求該石英片1的缺陷部分1a和玻璃板2的缺陷部分2a之差異化。

接著，在影像處理裝置30中，對於利用上述計算式(1)所獲得的合成影像30d進行二值化處理，獲得將缺陷部分1a予以鮮明地呈現之二值化處理影像30e。

接著，對於二值化處理影像30e，進行擷取處理而將面積小且長度較短的部分除去，獲得結果影像30f。在結果影像30f上，僅石英片1的缺陷部分1a被鮮明地呈現。

在此，針對本實施形態的作用效果，利用圖6(a)(b)(c)來作說明。

如圖6(a)所示般，當將擴散透射影像30a的輸出設為P1、將正透射影像30b的輸出設為P2、將擴散反射影像30c的輸出設為P3時，利用-P1+P2+P3來獲得合成影像30d，藉此能將石英片1的缺陷部分1a鮮明地呈現。

另一方面，如圖6(b)所示般，當根據-P1+P2進行計算而生成合成影像30d的情況，在合成影像30d上，不僅是石英片1的缺陷部分1a，甚至連玻璃板2的缺陷部分2a也會呈現。

此外，如圖6(c)所示般，當根據P2+P3進行計算而生成合成影像30d的情況，在合成影像30d上，玻璃板2的缺陷部分2a雖會變淡，但石英片1的缺陷部分1a不致變淡而保持同樣的程度。因此，能將石英片1的缺陷部分1a鮮明地呈現。

如此般依據本實施形態，利用上述-P1+P2+P3的計算式(1)來獲得合成影像30d，能將石英片1的缺陷部分1a予以強調地呈現。

又如圖1所示般，從玻璃板2的下方照射不容易散射之長波長的紅色光，藉此能使紅色光確實地透過玻璃板2內而導入石英片1內，能夠精度良好且確實地獲得擴散透射影像30a。此外，從石英片1的上方照射容易散射之短波長的藍色光，藉此能使藍色光在石英片1上確實地擴散反射，而獲得精度良好的擴散反射影像30c。

又在上述實施形態中雖顯示，影像處理裝置30是使用-P1+P2+P3的計算式(1)來生成合成影像30d的例子，但並不限定於此，也能使用-k1×P1+k2×P2+k3×P3(k1、k2、k3為正數)的計算式(2)來生成合成影像。

例如在計算式(2)中，可設定為k1=1.0、k2=0.5、k3=0.8。

又在計算式(2)中，當將k1、k2、k3設為1的情況，計算式(2)成為與計算式(1)相同的式子。

此外，在上述實施形態中，攝像手段20雖是CCD攝像機，但只要能使用3種不同顏色的光來拍攝擴散透射影像、正透射影像、擴散反射影像即可，攝像手段20亦可為CMOS攝像機，該CMOS攝像機具備有：接收第1色光、第2色光及第3色光而生成影像之1個攝像板、或接收第1色光、第2色光及第3色光而生成影像之2個以上的攝像板。