(57)【要約】  透明板体内部の遮光性の微小異物を安定的に検出し、かつ微小異物の深さの情報を得る。  均一な屈折率を有する一定厚さの透明板体１の内部に存在する微小異物４を照射した光ビーム２の散乱等により生じる輝点Ｅ、Ｆの測定により検出する方法であって、光ビーム２を透明板体の厚さ方向に対して所定の傾斜角度で透明板体内部に進入させて、進入した内部光ビームＩと該内部光ビームＩが透明板体の表面で反射した内部光ビームIIとを透明板体内部に形成し、前記光ビームの進入角度を変えることなく透明板体と光ビーム２とを相対的に移動（Ｇ方向）させて、同一微小異物４が前記内部光ビームＩにより照射されて生じた輝点Ｅと前記内部光ビームIIにより照射されて生じた輝点Ｆを透明板体の厚さ方向からそれぞれ測定して前記微小異物の透明板体中における位置を判定することを特徴とする透明板体内部の微小異物を検出する。
2009031420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
均一な屈折率を有する一定厚さの透明板体の内部に存在する微小異物を照射した光ビームの散乱等により生じる輝点の検知により検出する方法であって、光ビームを透明板体の厚さ方向に対して所定の傾斜角度で透明板体内部に進入させて、進入した内部光ビームＩと該内部光ビームＩが透明板体の表面で反射した内部光ビームIIとを透明板体内部に形成し、前記光ビームの進入角度を変えることなく透明板体と光ビームとを相対的に移動させて、同一微小異物が前記内部光ビームＩにより照射されて生じた輝点と前記内部光ビームIIにより照射されて生じた輝点とを透明板体の厚さ方向からそれぞれ検知して前記微小異物の透明板体中における位置を判定することを特徴とする透明板体内部の微小異物を検出する方法。
【請求項２】
光ビームが、該光ビームの軸に対して垂直方向に延びた線状の照射域を透明板体表面に形成する光ビームである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
進入角度を変えることなく透明板体と光ビームとを相対的に移動させる方向が、透明板体表面に平行な方向である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
光ビームが該光ビームの軸に対して垂直方向に延びた線状の照射域を透明板体表面に形成する光ビームであり、前記移動方向が、前記線状の照射域の該線の方向に対し略垂直方向である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
さらに、前記２つの輝点の光強度の対比により微小異物の種類を判定する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
均一な屈折率を有する所定厚さの透明板体が板ガラスである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
板ガラスの内部に存在する微小異物を照射した光ビームの散乱等により生じる輝点の検知により検出する方法であって、
光ビームを板ガラスの厚さ方向に対して所定の傾斜角度で板ガラス内部に進入させて、進入した内部光ビームＩと該内部光ビームＩが板ガラス表面で反射した内部光ビームIIとを板ガラス内部に形成する照射手段と、
板ガラス表面から該表面に対して垂直方向に出射された光を、板ガラスの光ビーム照射表面側または非照射表面側において撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像した画像に基づいて板ガラス内部の微小異物の位置を判定する画像処理手段と、を備えた検出装置を用い、
光ビームの進入角度を変えることなく板ガラスの光ビーム照射位置を移動させて、同一微小異物が前記内部光ビームＩにより照射されて生じた輝点と前記内部光ビームIIにより照射されて生じた輝点とを撮像手段で撮像し、
前記撮像手段で撮像された画像に基づいて画像処理手段により前記微小異物の板ガラス中における位置を判定する、
ことを特徴とする板ガラス内部の微小異物を検出する方法。
【請求項８】
板ガラスの内部に存在する微小異物を照射した光ビームの散乱等により生じる輝点の検知により検出する方法であって、
第１の光ビームを板ガラスの厚さ方向に対して所定の傾斜角度で板ガラス内部に進入させて、進入した内部光ビームＩと該内部光ビームＩが板ガラス表面で反射した内部光ビームIIとを板ガラス内部に形成する第１の照射手段と、
第２の光ビームを板ガラスの厚さ方向に対して前記第１の光ビームの傾斜角度と反対方向から板ガラス内部に進入させて、進入した内部光ビームＩ’と該内部光ビームＩ’が板ガラス表面で反射した内部光ビームII’とを板ガラス内部に形成する第２の照射手段と、
板ガラス表面から該表面に対して垂直方向に出射された光を、板ガラスの光ビーム照射表面側または非照射表面側において撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像した画像に基づいて、板ガラス内部の微小異物と板ガラス表面の埃等の異物とを判別し、板ガラス内部の微小異物の位置を判定する画像処理手段と、を備えた検出装置を用い、
前記第１と第２の光ビームの進入角度を変えることなく板ガラスの光ビーム照射位置を移動させて、同一異物が前記内部光ビームＩとＩ’により照射されて生じた輝点と前記内部光ビームIIとII’により照射されて生じた輝点とを撮像手段で撮像し、
前記撮像手段で撮像された画像に基づいて画像処理手段により、前記第１の光ビームと第２の光ビームとによって生じた同一異物による輝点の画像の対称性によって板ガラス表面の埃等の異物を判別し、前記微小異物の板ガラス中における位置を判定する、
ことを特徴とする板ガラス内部の微小異物を検出する方法。
【請求項９】
前記光ビームの進入角度を変えることなく板ガラスの光ビーム照射位置を移動させる方法が、板ガラスと光ビーム照射手段とを板ガラス表面に平行な方向に相対的に移動させる方法である、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
光ビームが該光ビームの軸に対して垂直方向に延びた線状の照射域を板ガラス表面に形成する光ビームであり、前記移動方向が、前記線状の照射域の該線の方向に対し略垂直方向である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記照射手段と前記撮像手段の位置が相対的に固定されている、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記撮像手段で撮像された画像に基づいて、さらに、画像処理手段により前記微小異物の種類を判定する、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
板ガラス内部の微小異物を検出する装置であって、
光ビームを板ガラスの厚さ方向に対して所定の傾斜角度で板ガラス内部に進入させて、進入した内部光ビームＩと該内部光ビームＩが板ガラス表面で反射した内部光ビームIIとを板ガラス内部に形成する照射装置と、
前記光ビーム照射装置を板ガラスに対して板ガラスの平面に平行な方向に相対的に移動させる移動手段と、
板ガラス表面から該表面に対して垂直方向に出射された光を、板ガラスの光ビーム照射表面側または非照射表面側において撮像する撮像装置であって、同一微小異物が前記内部光ビームＩにより照射されて生じた輝点と前記内部光ビームIIにより照射されて生じた輝点とを撮像する撮像装置と、
前記撮像装置に接続され、撮像された画像に基づいて微小異物を判定する画像処理手段と、
を有する装置。
【請求項１４】
板ガラス内部の微小異物を検出する装置であって、
第１の光ビームを板ガラスの厚さ方向に対して所定の傾斜角度で板ガラス内部に進入させて、進入した内部光ビームＩと該内部光ビームＩが板ガラス表面で反射した内部光ビームIIとを板ガラス内部に形成する第１の照射装置と、
第２の光ビームを板ガラスの厚さ方向に対して前記第１の光ビームの傾斜角度と反対方向から板ガラス内部に進入させて、進入した内部光ビームＩ’と該内部光ビームＩ’が板ガラス表面で反射した内部光ビームII’とを板ガラス内部に形成する第２の照射装置と、
前記第１と第２の照射装置を板ガラスに対して板ガラスの平面に平行な方向に相対的に移動させる移動手段と、
板ガラス表面から該表面に対して垂直方向に出射された光を、板ガラスの光ビーム照射表面側または非照射表面側において撮像する撮像装置であって、同一異物が前記内部光ビームＩとI’により照射されて生じた輝点と前記内部光ビームIIとII’により照射されて生じた輝点とを撮像する撮像装置と、
前記撮像装置に接続され、撮像された画像に基づいて微小異物を判定する画像処理手段と、
を有する装置。
【請求項１５】
画像処理手段が、前記撮像装置で撮像された輝点の画像に基づいて、前記微小異物の板ガラス内部における位置を判定する画像処理手段である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
画像処理手段が、前記撮像装置で撮像された輝点の画像に基づいて、前記第１の光ビームと第２の光ビームとによって生じた同一異物による輝点の画像の対称性によって板ガラス表面の埃等の異物を判別し、前記微小異物の板ガラス中における位置を判定する画像処理手段である、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
照射装置が、光ビームの軸に対して垂直方向に延びかつ前記移動手段による移動方向に対し略垂直方向に延びた線状の照射域を板ガラス表面に形成する照射装置である、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記照射装置と前記撮像装置の位置が相対的に固定されている、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
画像処理手段が、前記撮像装置で撮像された輝点の画像に基づいて、さらに、前記微小異物の種類を判定する画像処理手段である、請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
請求項６〜１２のいずれか一項に記載の板ガラス内部の微小異物を検出する方法に基づく微小異物の検出工程と、該検出工程によって検出された微小異物を含む板ガラスを除去すべきか否かを判別する判別工程と、該判別工程の判別結果に基づき微小異物を含む板ガラスを除去する除去工程と、を含む板ガラスの製造方法。
【請求項２１】
連続した板ガラスを製造する工程と、請求項６〜１２のいずれか一項に記載の板ガラス内部の微小異物を検出する方法に基づき連続した板ガラス中の微小異物を検出する検出工程と、該検出工程によって検出された微小異物を含む板ガラスを除去すべきか否かを判別する判別工程と、連続した板ガラスを所定の大きさに切断する切断工程と、前記判別工程の判別結果に基づき除去すべきとされた微小異物含有切断板ガラスを除去する除去工程と、を含む板ガラスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板ガラス等の透明板体の内部の微小異物を検出する方法及びその装置に関し、より詳細には板ガラス内部の硫化ニッケル等の微小異物を検出する方法及びその装置に関する。また、本発明は、板ガラス内部の微小異物を検出する方法に基づく工程を含む板ガラスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス製品内部の微小異物は、主に光を透過する透光性の泡と光を遮光する未溶解の原料やガラス中に混入した粒子等であり、ガラス製品の欠点となって歩留まりを低下させる。ガラスを加熱後に急令することによって表面に圧縮応力を導入する、いわゆる物理強化法による強化ガラス製品にあっては、ニッケルと硫黄が結合した硫化ニッケル（以下「ＮｉＳ」と呼ぶ）がある場合に、特に問題となる。【０００３】
強化ガラス製品のＮｉＳの問題については、１９６０年代からの研究も散見され、例えば特許文献１に開示がある。ＮｉＳは、ガラス中で受ける温度履歴によってα−ＮｉＳからβ−ＮｉＳに構造相転移する。このときβ−ＮｉＳの体積が大きくなるため、ガラス内部のようにＮｉＳ周辺が拘束されている場合に、その部分で引っ張り応力を発生する原因となる。他方、物理強化法による強化ガラス製品内部には、ガラス製品全体での残留応力が釣り合うために、表面に残留する圧縮応力に対して、内部では引っ張り応力が残留している。この内部の引っ張り応力層に、大きさが０．０５ｍｍ程度のＮｉＳが存在し、強化ガラス製品を建物等に設置後に比較的長い年月を経てα−ＮｉＳからβ−ＮｉＳに構造相転移して引っ張り性の内部応力が発生すると、そこから亀裂が進展して強化ガラス製品が突然破壊する。これがいわゆる自然破損と呼ばれる現象である。このことは逆に、自然破損は、ＮｉＳが引っ張り応力層ではなく表面の圧縮応力層にある場合には発生しないことを意味する。【０００４】
この強化ガラス製品の自然破損を防止するために、強化ガラス製品をバッチ炉に入れて２８０℃程度に加熱することによって、炉内でα−ＮｉＳからβ−ＮｉＳに強制的に構造相転移させてＮｉＳが混入したガラスを除く、いわゆるヒートソーク処理（Heat Soak Test、あるいはＨＳＴと呼ばれている）が採用されている。【０００５】
しかしながら、このヒートソーク処理によると、強化ガラス製品製造後に再度ガラス製品を加熱する必要があり、製造コストが増加する問題がある。【０００６】
このような状況において、物理強化処理前のガラス製品の段階で、ガラス内部のＮｉＳやその他の微小異物の存在を検知できる方法や装置が、特許文献２及び３等に提案されている。特許文献２には、特にＮｉＳが対象ではないがレーザー光をガラス面に対して垂直な方向に入射させ、ガラスの上面及び下面、場合によってガラス内部から斜め方向に出射する反射光を、カメラにより撮像することによって微小異物を検出し、その深さを測定する方法が開示されている。特許文献３は、レーザー光をガラス製品の表面に対して一定の角度で入射させ、表面と裏面の反射光をレーザー光の正反射光の位置のカメラにより撮像することによって、ＮｉＳ等の微小異物を検出し、その深さを測定する方法が開示されている。【０００７】
【特許文献１】特公昭４７−００２１１３号公報
【特許文献２】特表平０６−５１０８５６号公報
【特許文献３】特開平０８−０８２６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２及び３は、カメラによる反射像の撮像を斜めから行うので、カメラの視野が広くなり、撮像するガラス表面の透過光及び反射光の映り込みが起こり、検出を不安定にする問題がある。また、斜めから撮像するので、正方画素が歪んで解像度が劣化する問題がある。さらに、これによって、楕円形の微小異物等縦横比の異なる微小異物に対しては照射方向によって検出感度が変化する問題がある。【０００９】
特許文献３は、レーザー光の正反射光の位置にカメラを設置する必要があるため、ガラス製品のそりや表面性状の違いにより、正反射光の方向に大きな変化がある場合には、微小異物を見逃したり、微小異物が存在する深さを正確に測定できない問題がある。また、レーザー光の正反射光を直接カメラで取り込むのはカメラの損傷のおそれ等の面であまり好ましくない。【００１０】
また、微小異物の検出にあたっては、微小異物が透光性の泡等か、遮光性のＮｉＳを含むものかを区別する必要がある。しかしながら、特許文献２及び３では、遮光性と透光性の微小異物の区別ができない問題がある。【００１１】
さらに、前述のように自然破損はＮｉＳが強化ガラス製品の引っ張り応力層にある場合に発生するものであり、ガラス製品表面近くの圧縮応力層にある場合には微小異物として検出する必要はない。このため、ＮｉＳの検出にあたって、存在する深さの情報が重要である。【００１２】
さらにまた、微小異物の検出にあたって、微小異物の形状や色の情報を得るために利用するカメラの解像度は高い程よいが、高解像度のカメラは高価で、利用する画像データの容量が大きくなり、これによって対象物を走査する速度も遅くなる問題がある。【００１３】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたもので、板ガラス等の透明板体の内部の微小異物を検出するにあたって、外乱に左右されず安定的に遮光性と透光性の微小異物を識別することが可能な微小異物を検出する方法及びその装置の提供を目的とする。また、ＮｉＳを含む遮光性の微小異物が存在する深さの情報を得ることが可能な微小異物を検出する方法及びその装置の提供を目的とする。さらに、以上の方法及びその装置を、微小異物の形状認識が困難な低い解像度のカメラであっても実現可能とする。さらにまた、強化ガラス製品を製造するための物理強化処理前の素板ガラスとして、ＮｉＳを含む遮光性の微小異物のない板ガラスを製造する方法の提供も目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、板ガラス等の透明板体の内部の微小異物、特に板ガラス内部のＮｉＳ等の微小異物、を検出し、その微小異物が存在する深さの情報を得る、微小異物の検出方法及びその装置にかかる主に下記発明である。さらに、本発明は、検出された微小異物が存在する板ガラスを除去することにより、そのような微小異物を含まない板ガラスを製造する方法にかかる主に下記発明である。【００１５】
（１）均一な屈折率を有する一定厚さの透明板体の内部に存在する微小異物を照射した光ビームの散乱等により生じる輝点の検知により検出する方法であって、光ビームを透明板体の厚さ方向に対して所定の傾斜角度で透明板体内部に進入させて、進入した内部光ビームＩと該内部光ビームＩが透明板体の表面で反射した内部光ビームIIとを透明板体内部に形成し、前記光ビームの進入角度を変えることなく透明板体と光ビームとを相対的に移動させて、同一微小異物が前記内部光ビームＩにより照射されて生じた輝点と前記内部光ビームIIにより照射されて生じた輝点とを透明板体の厚さ方向からそれぞれ検知して前記微小異物の透明板体中における位置を判定することを特徴とする透明板体内部の微小異物を検出する方法。【００１６】
（２）板ガラスの内部に存在する微小異物を照射した光ビームの散乱等により生じる輝点の測定により検出する方法であって、光ビームを板ガラスの厚さ方向に対して所定の傾斜角度で板ガラス内部に進入させて、進入した内部光ビームＩと該内部光ビームＩが板ガラス表面で反射した内部光ビームIIとを板ガラス内部に形成する照射手段と、板ガラス表面から該表面に対して垂直方向に出射された光を、板ガラスの光ビーム照射表面側または非照射表面側において撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した画像に基づいて板ガラス内部の微小異物の位置を判定する画像処理手段と、を備えた検出装置を用い、光ビームの進入角度を変えることなく板ガラスの光ビーム照射位置を移動させて、同一微小異物が前記内部光ビームＩにより照射されて生じた輝点と前記内部光ビームIIにより照射されて生じた輝点とを撮像手段で撮像し、前記撮像手段で撮像された画像に基づいて画像処理手段により前記微小異物の板ガラス中における位置を判定する、ことを特徴とする板ガラス内部の微小異物を検出する方法。【００１７】
（３）板ガラスの内部に存在する微小異物を照射した光ビームの散乱等により生じる輝点の検知により検出する方法であって、第１の光ビームを板ガラスの厚さ方向に対して所定の傾斜角度で板ガラス内部に進入させて、進入した内部光ビームＩと該内部光ビームＩが板ガラス表面で反射した内部光ビームIIとを板ガラス内部に形成する第１の照射手段と、第２の光ビームを板ガラスの厚さ方向に対して前記第１の光ビームの傾斜角度と反対方向から板ガラス内部に進入させて、進入した内部光ビームＩ’と該内部光ビームＩ’が板ガラス表面で反射した内部光ビームII’とを板ガラス内部に形成する第２の照射手段と、板ガラス表面から該表面に対して垂直方向に出射された光を、板ガラスの光ビーム照射表面側または非照射表面側において撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した画像に基づいて、板ガラス内部の微小異物と板ガラス表面の埃等の異物とを判別し、板ガラス内部の微小異物の位置を判定する画像処理手段と、を備えた検出装置を用い、前記第１と第２の光ビームの進入角度を変えることなく板ガラスの光ビーム照射位置を移動させて、同一異物が前記内部光ビームＩとＩ’により照射されて生じた輝点と前記内部光ビームIIとII’により照射されて生じた輝点とを撮像手段で撮像し、前記撮像手段で撮像された画像に基づいて画像処理手段により、前記第１の光ビームと第２の光ビームとによって生じた同一異物による輝点の画像の対称性によって板ガラス表面の埃等の異物を判別し、前記微小異物の板ガラス中における位置を判定する、ことを特徴とする板ガラス内部の微小異物を検出する方法。【００１８】
（４）板ガラス内部の微小異物を検出する装置であって、光ビームを板ガラスの厚さ方向に対して所定の傾斜角度で板ガラス内部に進入させて、進入した内部光ビームＩと該内部光ビームＩが板ガラス表面で反射した内部光ビームIIとを板ガラス内部に形成する照射装置と、前記光ビーム照射装置を板ガラスに対して板ガラスの平面に平行な方向に相対的に移動させる移動手段と、板ガラス表面から該表面に対して垂直方向に出射された光を、板ガラスの光ビーム照射表面側または非照射表面側において撮像する撮像装置であって、同一微小異物が前記内部光ビームＩにより照射されて生じた輝点と前記内部光ビームIIにより照射されて生じた輝点とを撮像する撮像装置と、前記撮像装置に接続され、撮像された画像に基づいて微小異物を判定する画像処理手段と、を有する装置。
（５）板ガラス内部の微小異物を検出する装置であって、第１の光ビームを板ガラスの厚さ方向に対して所定の傾斜角度で板ガラス内部に進入させて、進入した内部光ビームＩと該内部光ビームＩが板ガラス表面で反射した内部光ビームIIとを板ガラス内部に形成する第１の照射装置と、第２の光ビームを板ガラスの厚さ方向に対して前記第１の光ビームの傾斜角度と反対方向から板ガラス内部に進入させて、進入した内部光ビームＩ’と該内部光ビームＩ’が板ガラス表面で反射した内部光ビームII’とを板ガラス内部に形成する第２の照射装置と、前記第１と第２の照射装置を板ガラスに対して板ガラスの平面に平行な方向に相対的に移動させる移動手段と、板ガラス表面から該表面に対して垂直方向に出射された光を、板ガラスの光ビーム照射表面側または非照射表面側において撮像する撮像装置であって、同一異物が前記内部光ビームＩとI’により照射されて生じた輝点と前記内部光ビームIIとII’により照射されて生じた輝点とを撮像する撮像装置と、前記撮像装置に接続され、撮像された画像に基づいて微小異物を判定する画像処理手段と、を有する装置。【００１９】
（６）上記に記載の板ガラス内部の微小異物を検出する方法に基づく微小異物の検出工程と、該検出工程によって検出された微小異物を含む板ガラスを除去すべきか否かを判別する判別工程と、該判別工程の判別結果に基づき微小異物を含む板ガラスを除去する除去工程と、を含む板ガラスの製造方法。【００２０】
（７）連続した板ガラスを製造する工程と、上記に記載の板ガラス内部の微小異物を検出する方法に基づき連続した板ガラス中の微小異物を検出する検出工程と、該検出工程によって検出された微小異物を含む板ガラスを除去すべきか否かを判別する判別工程と、連続した板ガラスを所定の大きさに切断する切断工程と、前記判別工程の判別結果に基づき除去すべきとされた微小異物含有切断板ガラスを除去する除去工程と、を含む板ガラスの製造方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、透明板体内部の微小異物の位置を外乱に左右されず安定的に検出することができる。また、その微小異物が遮光性であっても透光性であっても検出でき、またそれらの種類の判定も可能である。特に、板ガラス内部のＮｉＳを含む遮光性微小異物が存在する深さの情報を得ることが可能であり、また、それを泡等の他の種類の微小異物と区別することも可能である。これにより、板ガラス表面から問題を生じるおそれのある深さに存在するＮｉＳを含む微小異物を識別し、そのような微小異物を含む板ガラスを強化板ガラス製造工程から除去して、将来自然破損が生じるおそれのある強化板ガラスの製造を抑制することができる。さらに、以上の微小異物の検出を、微小異物の形状認識を必要としない低解像度のカメラを利用して実現することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る板ガラス内部の微小異物を検出する方法の基本的な考え方を説明する図。[１−１]と[１−２]は、板ガラスの模式的な断面図であり、[１−１]は微小異物が内部光ビームＩに接した時点、[１−２]は微小異物が内部光ビームIIに接した時点の断面図。[１−３]と[１−４]は、板ガラスの模式的な平面図であり、[１−３]は[１−１]に示した時点、[１−４]は[１−２]に示した時点の平面図。
【図２】微小異物が遮光性の球である場合の図１における輝点（Ｅ、Ｆ）の詳細を示す模式図。
【図３】本発明に係る板ガラスの製造方法を説明する図。
【図４】本発明に係る搬送中の板ガラス内部の微小異物を検出する方法および装置を説明する図。
【図５】本発明に係る搬送中の板ガラス内部の微小異物を検出する別の方法および装置を説明する図。
【図６】本発明に係る搬送中の板ガラス内部の微小異物を検出する別の方法および装置を説明する図。
【図７】本発明に係る搬送中の板ガラス内部の微小異物を検出する別の方法および装置を説明する図。
【図８】本発明に係る板ガラスの別の製造方法を説明する図。
【図９】本発明に係る板ガラス内部の微小異物を検出する別の装置の実施形態を説明する図。
【図１０】本発明に係る搬送中の板ガラス内部の微小異物を検出する別の方法および装置を説明する図。
【図１１】本発明に係る板ガラス内部の微小異物を検出する方法によって撮像した画像を示す図（微小異物がＮｉＳで内部光ビームＩ上にある場合）。
【図１２】本発明に係る板ガラス内部の微小異物を検出する方法によって撮像した画像を示す図（微小異物がＮｉＳで内部光ビームII上にある場合）。
【図１３】本発明に係る板ガラス内部の微小異物を検出する方法によって撮像した画像を示す図（微小異物が泡で内部光ビームＩ上にある場合）。
【図１４】本発明に係る板ガラス内部の微小異物を検出する方法によって撮像した画像を示す図（微小異物が泡で内部光ビームII上にある場合）。
【符号の説明】
【００２３】
１：  板ガラス
２：  線状レーザービーム
３：  撮像手段
４：  微小異物
５：  照射手段
６：  画像処理手段
７：  第２の線状レーザービーム
８：  第２の照射手段
１０：  照射表面
１１：  非照射表面
１２：  板ガラスの移動手段（ローラー）
１３：  移動手段
１４：  テーブル
ａ１：  図１の[１−１]におけるＡ−Ｂ’間の距離、または[１−２]におけるＢ’−Ｃ間の距離
ａ２：  図１の[１−１]におけるＡ−Ｅ’間の距離、または[１−２]におけるＦ’−Ｃ間の距離
ｄ１：  板ガラスの厚さ
ｄ２：  微小異物の照射表面からの距離
ｘ：  板ガラスの表面に平行な面の２方向の内の一つ（矩形の場合には直交する２辺のそれぞれに平行な方向で、連続する板ガラスでは長さ方向）
ｙ：  板ガラスの表面に平行な面の２方向の内の一つ（矩形の場合には直交する２辺のそれぞれに平行な方向で、連続する板ガラスでは幅方向）
ｚ：  板ガラスの板厚方向
Ａ：  照射表面上に形成された照射域からの散乱光で、ｙ方向に延びた輝線
Ｂ：  非照射表面を内部側から照射して形成された照射域からの散乱光で、ｙ方向に延びた輝線
Ｂ’：  輝線（Ｂ）のｚ方向の光が照射表面と交わる線
Ｃ：  照射表面を内部側から照射して形成された照射域からの散乱光で、ｙ方向に延びた輝線
Ｅ：  微小異物が内部光ビームＩで照射されて生じる散乱光等による輝点
Ｅ’：  輝点（Ｅ）のｚ方向の光が照射表面と交わる点
Ｆ：  微小異物が内部光ビームIIで照射されて生じる散乱光等による輝点
Ｆ’：  輝点（Ｆ）のｚ方向の光が照射表面と交わる点
Ｇ：  板ガラスの移動（搬送）方向
Ｈ：  移動手段による移動方向
Ｉ：  内部光ビームＩ
II：  内部光ビームII
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明における透明板体は、均一な屈折率を有する透明材料からなり、所定厚さを有する板状のものである限り、板ガラスに限定されない。透明である限り、金属酸化物やセラミックス等の無機質材料や有機高分子材料等のプラスチック材料からなる透明板体であってもよい。【００２５】
透明板体内部の微小異物は遮光性固体物質や透明板体の材料とは屈折率の異なる透光性固体物質からなっていてもよく、気体状物質や液体状物質からなる透明板体の材料とは屈折率の異なる透光性物質からなっていてもよい。さらに、物質が存在しない部分であってもよい。要するに、微小異物は透明板体の材料とは光学的に異質なものからなり、透明板体内部で光を散乱、反射、屈折するものであればよい。微小異物の大きさは１ｍｍ以下、特に０．５〜０．０１ｍｍのものであればよい。光学的に散乱光等によるその輝点を測定できる限りさらに微小なものであってもよい。また、１ｍｍを超える大きさのものも検出できる。しかし、通常透明板体中の異物として検出対象となるものは通常１ｍｍ以下の大きさの異物である。【００２６】
光ビームとしては、指向性の高い光のビーム（束）であればどのようなものであってもよいが、レーザー光のビーム（以下、レーザービームともいう）が好ましい。光としては可視光が好ましい。しかし、撮像手段等で測定しうる限り、可視光以外の光であってもよい。光ビームの断面形状は線状であっても点（スポット）状であってもよい。検出可能な深さを広げるためにはその線の幅は狭いことが好ましく、その点（スポット）の大きさは小さいほうが好ましい。線状のレーザービームは、たとえば、レーザー発振器先端にレンズを設けて線状のレーザービームを放出する、いわゆるラインレーザーにより得ることができる。点状光ビームの場合は、点状光ビームを高速に移動させて実質的に線状ビームと同じようなビームを形成することが好ましい。点状光ビームを実質的な線状ビームとする手段としては、たとえばポリゴンミラーを使用する手段がある。【００２７】
透明板体を照射する光ビームは、その軸に対して垂直方向に延びた線状の照射域を透明板体表面に形成することが好ましい。ラインレーザー等のレンズを用いた線状ビームの場合、これにより線状の照射域の幅を一定に保ち長さ方向の光強度の変化を少なくすることができる。線状の照射域の幅が一定でない場合は線方向の位置による輝点の光強度の変化が大きくなり、輝点間の光強度の対比による微小異物の種類の判定が困難となるおそれを生じる。【００２８】
光ビーム照射手段は、上記のような光ビームを生成して所定の入射角で透明板体表面を照射する手段であり、レーザービームを発振し線状の光ビームまたは実質的な線状ビームとして透明板対表面を照射するものが好ましい。光ビーム照射装置もまた同様である。光ビームを所定の入射角で透明板体表面を照射することにより、透明板体内部に光ビームが進入し、後述の内部光ビームＩ、IIが形成される。【００２９】
透明板体の表面の走査にあたっては、線状光ビームの場合はその線に略垂直な方向に線状光ビームを相対的に移動することが好ましい。線状光ビームの長さが表面の幅に満たない場合は、複数の線状光ビームで走査するか、線状ビームを線状光ビームの長さ方向に高速に（すなわち、上記線状光ビームの相対的な移動速度に比較して高速に）移動させて走査を行うことが好ましい。点状光ビームの場合は、上記のように実質的に線状ビームと同じようなビームを形成し、その実質的な線状ビームを用いて上記線状ビームと同様に透明体の表面の走査を行うことが好ましい。透明板体と線状光ビームの相対的な移動方向は上記に限られるものではない。移動方向が上記略垂直方向以外であっても２つの輝点が１つの微小異物から形成されたものであるか否かの区別が可能であり、１つの微小異物から形成されたものである場合にはその光強度の対比によりその種類の判定が可能である（なお、微小異物の位置は１つの輝点から判定できる）。【００３０】
以下、透明板体として板ガラスを、微小異物として上記通常の検出対象となる大きさの非透明性固体物質（ＮｉＳ微粒子等）と気体状物質（泡）を、光ビームとして線状レーザービームを、例にして、本発明を説明する。【００３１】
図１は、板ガラス内部の微小異物を検出する本発明の方法の基本的な考え方を説明する模式図である。図１の[１−１]と[１−２]は、板ガラス（１）の模式的な断面図であり、[１−１]は微小異物（４）が内部光ビームＩ（Ｉ）に接した時点、[１−２]は微小異物（４）が内部光ビームII（II）に接した時点の断面図である。図１の[１−３]と[１−４]は、板ガラス（１）の模式的な平面図であり、[１−３]は[１−１]に示した時点、[１−４]は[１−２]に示した時点の平面図である。【００３２】
図１において、直交する３方向の内、板ガラスの厚さ方向を以下ｚ方向という。板ガラスの表面に平行な面の２方向を以下ｘ方向とｙ方向という。矩形の板ガラスの場合、直交する２辺のそれぞれに平行な方向をｘ方向とｙ方向とすることが好ましい。後述するガラスリボン（連続した板ガラス）においては、ガラスリボンの長さ方向をｘ方向、幅方向をｙ方向とすることが好ましい。また、板ガラス（１）の２表面の内、線状レーザービーム（２）で照射される表面（１０）を照射表面といい、他方の表面（１１）を非照射表面という。線状レーザービーム（２）はｘ方向から照射表面（１０）を照射し、図１では微小異物を照射したビーム部分を１本の線で示す。図１において、線状レーザービーム（２）は、その軸に対して垂直方向に延びた線状の照射域を形成しているものとする。すなわち、図１の[１−３]と[１−４]に示すように線状レーザービーム（２）のｘ方向からの照射により照射表面（１０）に形成される線状の照射域は、その線の長さ方向がｙ方向である。【００３３】
図１の[１−１]と[１−２]に示すように、ｚ方向に対して傾斜した方向から板ガラスを照射する線状レーザービーム（２）は照射表面（１０）を照射し、そのレーザービームは反射、屈折、散乱する。散乱は板ガラス表面の微細な凹凸等により生じる。屈折したレーザービームは板ガラス（１）の内部に進入し、この進入したレーザービームを内部光ビームＩという。内部光ビームＩ（Ｉ）は、次いで非照射表面（１１）の内部側に達して、そこで反射、屈折、散乱する（屈折光は図示省略）。この内部光ビームＩ（Ｉ）の非照射表面（１１）の内側における反射により板ガラス（１）の内部を進むレーザービームを内部光ビームIIという。したがって、内部光ビーム１（Ｉ）が板ガラス表面で反射した内部光IIとは、この非照射表面の内側で反射した内部光IIをいう。内部光ビームII（II）は、次いで照射表面（１０）の内部側に達して、そこで反射、屈折、散乱する（反射光は図示省略）。【００３４】
照射表面（１０）上に形成された照射域からの散乱光で、ｙ方向に延びた輝線が生成し、以下この輝線を輝線（Ａ）という。同様に、内部光ビームＩ（Ｉ）は非照射表面（１１）を内部側から照射して線状の照射域を形成し、以下この照射域からの散乱光で生成する輝線を輝線（Ｂ）という。さらに、内部ビームII（II）は照射表面（１０）を内部側から照射して線状の照射域を形成し、以下この照射域からの散乱光で生成する輝線を輝線（Ｃ）という。図１の[１−３]と[１−４]に表されるＡ、Ｂ、Ｃの各輝線は、各照射域からｚ方向に出射された光からなる。レーザービームは各表面における反射、屈折、散乱により、また板ガラス内部の吸収により、減衰するため、各輝線の光強度は、輝線（Ａ）＞輝線（Ｂ）＞輝線（Ｃ）の順に低下する。【００３５】
図１の[１−１]と[１−３]において、微小異物（４）が内部光ビームＩ（Ｉ）で照射されて生じる散乱光等による輝点を輝点（Ｅ）という。同様に、[１−２]と[１−４]において、微小異物（４）が内部光ビームII（II）で照射されて生じる散乱光等による輝点を輝点（Ｆ）という。[１−１]において輝点（Ｅ）のｚ方向の光が照射表面（１０）と交わる点をＥ’とし、[１−２]において輝点（Ｆ）のｚ方向の光が照射表面（１０）と交わる点をＦ’とする。[１−１]と[１−２]において輝線（Ｂ）のｚ方向の光が照射表面（１０）と交わる線をＢ’とする。微小異物（４）からｚ方向に出射された光は、散乱光の内ｚ方向に反射された光、ｚ方向に出射された反射光、ｚ方向に出射された屈折光等から構成される。【００３６】
本発明における測定は以下のようにして行う。板ガラス（１）をｘ方向に図右から左へ相対的に移動させ（図１の[１−１]のＧ方向）、ｚ方向から輝線や輝点をカメラ等の撮像手段で測定を行う。微小異物（４）が内部光ビームＩ（Ｉ）に照射された時点で撮像する。図１の[１−３]は、その測定時点の画像の模式図である。微小異物（４）が内部光ビームＩ（Ｉ）に照射された時点前に撮像した画像では輝線（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は存在するが輝点（Ｅ）は存在しない。[１−３]の模式図の画像では輝線（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）と輝点（Ｅ）が存在し、輝点（Ｅ）と輝線（Ａ）間の距離（輝点（Ｅ）と輝線（Ｂ）間の距離でもよい）を測定できる。なお、輝線（Ａ）、（Ｂ）間の距離は変化しないので、この時点またはそれ以外の時点で輝線（Ａ）、（Ｂ）間の距離を測定できる。また、輝線（Ａ）、（Ｃ）は、輝線（Ｂ）に対して対称の位置に存在する。後述のように、この時点で[１−３]の模式図で示した画像から輝点（Ｅ）と輝線（Ａ）間の距離と輝線（Ａ）、（Ｂ）間の距離とを測定すれば、板ガラスの厚さに対する微小異物（４）の深さ（照射表面（１０）からの距離）の比が判明し、板ガラスの厚さが既知である場合は深さの絶対距離が判明する。【００３７】
次に、板ガラスがさらに移動して微小異物（４）が内部光ビームＩ（Ｉ）から外れると輝点（Ｅ）は消え、さらに微小異物（４）が内部光ビームII（II）に照射される位置に来ると、輝点（Ｆ）が生じる。図１の[１−４]は、その輝点（Ｆ）が生じた時点の画像の模式図である。[１−４]の模式図の画像では輝線（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）と輝点（Ｆ）が存在し、輝点（Ｆ）と輝線（Ｃ）間の距離（輝点（Ｆ）と輝線（Ｂ）間の距離でもよい）を測定できる。輝線（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）間の各距離は[１−３]の模式図の画像と等しく、また、輝点（Ｆ）と輝線（Ｃ）間の距離は[１−３]の模式図の輝点（Ｅ）と輝線（Ａ）間の距離に等しい。すなわち、両模式図において輝点（Ｅ）、（Ｆ）は輝線（Ｂ）に対して対称の位置に存在する。【００３８】
図１の[１−３]に示す画像から測定される輝線（Ａ）、（Ｂ）間の距離は、図１の[１−１]におけるＡ−Ｂ’間の距離ａ１であり、同様に輝線（Ａ）、輝点（Ｅ）間の距離は、Ａ−Ｅ’間の距離ａ２である。板ガラスの厚さをｄ１とし、微小異物（４）の照射表面（１０）からの距離をｄ２とすると、ａ２／ａ１＝ｄ２／ｄ１であることより、ｄ１が既知であれば図１の[１−３]に示す画像から測定されるａ１とａ２よりｄ２が求まる。同様に、図１の[１−４]に示す画像から測定されるＢ’−Ｃ間の距離ａ１と輝線（Ｃ）、輝点（Ｆ）間の距離Ｆ’−Ｃ間の距離ａ２よりｄ２が求まる。輝線（Ｃ）の光強度は輝線（Ａ）に比較して弱く輝線（Ｃ）の位置の測定が困難な場合があることより、また、輝点（Ｆ）の光強度は輝点（Ｅ）に比較して弱く輝点（Ｆ）の位置の測定が困難な場合があることより、微小異物（４）の深さは[１−３]に示した画像から求めることが好ましい。なお、板ガラスの厚さｄ１が未知であっても、内部光ビームＩ（Ｉ）の進入角度（線状レーザービーム（２）の照射表面（１０）に対する照射角度とガラスの屈折率から計算できる）が既知であれば、ａ１とこの進入角度からｄ１を計算できることより、ｄ２が求まる。【００３９】
図２は、微小異物（４）が遮光性の球である場合の、図１における輝点（Ｅ）、（Ｆ）の詳細を示す模式図であり、図２の[２−１]の微小異物（４）は図１の[１−１]に対応し、図２の[２−２]の微小異物（４）は図１の[１−２]に対応し、図２の[２−３]の微小異物（４）は図１の[１−３]に対応し、図２の[２−４]の微小異物（４）は図１の[１−４]に対応する。これら図に示すように、内部光ビームＩ、IIがｚ方向に対し傾斜しかつ逆方向から微小異物（４）を照射することにより、ｘ方向の照射表面（１０）側に出射する光の発光面積は、輝点（Ｅ）で広く、輝点（Ｆ）で狭くなる。したがって、内部光ビームＩ、IIの光強度が異なることが加わって、輝点（Ｆ）の光強度は輝点（Ｅ）に比較して相当に弱くなる。なお、非照射表面（１１）側に垂直に出射する光の面積は上記と逆の関係になることより、微小異物（４）による２つの輝点の光強度の差は上記の場合よりも少なくなる。【００４０】
微小異物（４）が泡等の透光性の球であるとすると、輝点（Ｅ）、（Ｆ）は微小異物表面からの散乱光以外に微小異物内部から出射した光が加わって形成されると考えられる。微小異物内部から出射した光とは、微小異物内部に進入した光やそれが微小異物内面で反射した光が微小異物内部表面から屈折や散乱で微小異物外に出た光をいう。このため、通常は透光性の微小異物（４）による輝点（Ｅ）、（Ｆ）は遮光性の微小異物によるものと比較して光強度が高くなる。特に、輝点（Ｆ）では、図２の[２−４]で示した微小異物（４）の影の部分からも光が出射することより遮光性の微小異物による輝点（Ｆ）に比較して光強度が高くなると考えられる。したがって、輝点（Ｅ）に対する輝点（Ｆ）の光強度の比（[輝点（Ｆ）の光強度]／[輝点（Ｅ）の光強度]）を測定すると、通常、透光性の微小異物では遮光性の微小異物に比較してその比が１に近くなり、また１を超える場合もある。よって、輝点（Ｅ）、（Ｆ）の光強度を対比することにより、微小異物が遮光性か透光性かの区別が可能となる。測定は、遮光性の微小異物の場合に輝点（Ｅ）、（Ｆ）の光強度差が大きいことより、照射表面（１０）側から行うことが通常好ましい。なお、場合によっては照射表面（１０）側と非照射表面（１１）側とから同時に測定を行い、輝点（Ｅ）、（Ｆ）の対比を両者で行って比較することもできる。【００４１】
線状レーザービーム（２）の入射角は、微小異物の深さを検出する分解能、レーザービームの幅、及び微小異物の検出が必要な深さの範囲によって決定される。図１の[１−１]、[１−２]において、入射角をｚ方向に対する角度とすると、この入射角が大きいほど撮像した画像における輝線（Ａ）と輝線（Ｂ）との距離とが大きくなり、微小異物の深さの情報の検出分解能が向上する。ただし、入射角は線状レーザービーム（２）の幅と微小異物の検出が必要な深さの範囲によって制限される。【００４２】
輝線（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の幅は有限であるため、ｚ方向から撮像した場合に、微小異物（４）の位置が照射表面（１０）に近いほど輝線（Ａ）と輝点（Ｅ）の距離が短くなり、画像の分解能以下に両者が近づくとその距離が測定できなくなる。微小異物（４）の位置が非照射表面（１１）に近い場合も同様に輝線（Ｂ）と輝点（Ｅ）の距離の測定が困難になる。【００４３】
線状レーザービーム（２）の幅をＷ、照射表面での照射域の幅をＷＳ、入射角をθとすると、ＷＳはＷ／ｃｏｓθで表される。これより微小異物を検出できない深さＴは、照射表面での屈折により変化した入射角をθＳとすると、０．５・ＷＳ／ｔａｎθＳで表される。微小異物（４）を検出できない深さＴは、板ガラスの板厚には依存しない。【００４４】
一方で、前述のように強化ガラスにおいて、照射表面及び非照射表面付近の圧縮応力層が残留する領域のＮｉＳが自然破損に影響しないことから、検出対象深さをＸ、板ガラスの板厚をｔとすると、ＷとθがＴ＜（ｔ−Ｘ）／２を満足する必要がある。板ガラスの屈折率として一般的な値である１．５とした場合には、入射角が４９度でＷ／Ｔが最大となり、任意のＷに対して微小異物を検出できない深さＴが最小であることを意味する。仮にＷを無限に小さくできて入射角θを無限に大きくできたとしても、スネルの法則からθＳの変化率が急激に小さくなるため微小異物の深さの検出分解能が劇的に向上することはない。【００４５】
よって、入射角としては、４４度から５４度が好ましく、検出できない深さがより浅い４６度から５２度がよりこの好ましい。線状レーザービーム（２）の幅としては、板ガラスの板厚を４ｍｍとすると、０．２５ｍｍ程度でよい。ガラス板の厚さが大きくなると、検出しなくてよい領域が大きくなるため、線状レーザービーム（２）の幅は相対的に広くてもよい。【００４６】
輝点や輝線の測定はカメラ等の撮像手段（撮像装置）で行うことが好ましい。２次元像を撮像し、その光学像を電気信号に変換して出力するエリアスキャンカメラ（ＣＣＤカメラ等）が好ましい。画素数の多いものほどより小さい微小異物の検出が可能である。本発明では、微小異物の形状や色の識別は必須ではない。また、暗室の設置等で外光を遮断することにより、レーザービームが透過する領域以外に光信号がなくなり、板ガラス表面の埃等の外乱となるノイズを、全て板ガラスの照射表面及び非照射表面上の光信号のみとすることが可能である。このため、微小異物が存在する板ガラス内部の領域に対応する画像でのＳ／Ｎ比（有効な入力信号／ノイズ信号）が顕著に高くなる。
したがって、輝点や輝線の信号が十分であれば、微小異物による輝点の大きさが１画素未満でも微小異物の検出が可能になる。即ち、本発明では、従来技術に比べて微小異物からの情報が少なくてもよいので、低解像度のエリアスキャンカメラでも検出ができることになる。【００４７】
輝点や輝線の撮像は、撮像のタイミングを制御するよりも、短い間隔で連続的に撮像を行い、画像データを取り込むことが好ましい。取り込まれた画像データは画像処理手段に送られる。画像処理手段において、数値演算装置内のメモリーに貯蔵した画像データと取り込んだ画像データの対比に基づいて、各取込み画像における輝点のｚ方向の位置（深さ）、ｙ方向の位置（基準位置に対する平面方向の位置）、及び輝点が出現するタイミングの３つの情報のいずれかまたはいくつかを組み合わせることによって、同一微小異物による２種類の画像をセットにできる。輝線は常に検出しているので、ｚ方向の位置（深さ）の情報については比較的安定して得られる。ｙ方向の位置の情報については、前述の板ガラスの相対的な移動方向や移動速度から得られる。この移動方向や移動速度のずれ等が予想される場合は、それを防ぐかずれ分を補正する対策を講じる。輝点が出現するタイミングの情報については、それだけで同一微小異物による２種類の画像をセットにすることは不十分であり、少なくとも輝点のｚ方向の位置（深さ）か、ｙ方向の位置の情報を組み合わせる必要がある。板ガラスの相対的な移動方向や移動速度が一定であれば、セットにすべき２つの画像を安定的に選択できる。しかし、そうでない場合にはｘ、ｙ、ｚ方向の位置の誤差も累積される。このため、エリアスキャンカメラから送られた板ガラスの相対的な移動方向や移動速度のデータを考慮して、セットにすべき２つの画像を選択する等の対策を講じることが好ましい。【００４８】
上記の撮像した画像のデータに基づき画像処理手段の後段で微小異物の位置や種類を判定する。画像データは、通常デジタルデータとして取り込まれるので、このデータを利用し、輝点や輝線の位置等の特徴を考慮した抽出ルーチンで測定対象の輝点や輝線を抽出し、微小異物の位置や種類を判定してその判定データを出力する。ｚ方向の位置（深さ）は前記のように輝線と輝点の距離と板ガラスの厚さより計算される。ｘ、ｙ方向の位置はｘ、ｙ方向の基準位置からの輝点の距離より計算される。この際、２つの輝点間の距離（板ガラスの相対的な移動距離）、２つの輝点が出現する時間間隔、２つの輝点を結ぶ線と輝線のなす角度（板ガラスの相対的な移動方向）等が考慮される。微小異物の種類は、前記のように同一微小異物に由来する２つの輝点の光強度比から判定される。光強度を画像階調値で数値化する際にはノイズ処理等を行うことが好ましい。【００４９】
画像処理手段は、数値演算装置、例えばパーソナルコンピュータと、メモリーと、前述のような画像の識別を行うための画像処理ソフトからなる。または、これらの機能を組み込んだ数値演算素子であってもよい。この画像処理手段によって、撮像した画像の記憶、取り出し、判定等を自動で連続的に行うことが可能となる。【００５０】
本発明は、板ガラスの製造において、微小異物の有無や微小異物の位置や種類に応じて、製品とすべきでない微小異物含有板ガラスを判別し、その結果に基づいて製品とすべきでない微小異物含有板ガラスを製造工程から除去することができる。製品とすべきか否かの判別は、予め判別手段に格納している判別データと前記画像処理手段において判定された微小異物の判定データとを対比して行うことができる。判別手段は画像処理手段に組み込み、判別結果を画像処理手段の出力データとすることもできる。判別する板ガラスが所定の形状に切断された後の板ガラスの場合、製品とすべきでないと判別した板ガラスを製造工程から除去すればよい。【００５１】
図３に、本発明に係る板ガラスの製造方法の一つの実施形態を説明する図を示す。なお、この図において、連続した板ガラス（以下、ガラスリボンという）を製造する工程と採板工程は、公知技術でも、その他どのような技術でもよい。フロート法等により溶融ガラスからガラスリボンを製造した後、所定の大きさに切断して製品とする場合には、微小異物をガラスリボンの段階で検出し、製品に含まれてはならない微小異物が検出された場合にはその微小異物を含む切断後の板ガラスを製造工程から除去する。この際、製品に含まれてはならない微小異物を含む切断板ガラスの面積をできるだけ狭くするようにガラスリボンを切断して、廃棄される板ガラスの面積を少なくすることにより、歩留まりを上げることが好ましい。ガラスリボン中の微小異物を判別する場合、検出された微小異物が前記判別手段により製品に含まれてはならない微小異物か否かを判別し、製品に含まれてはならないと判別された微小異物のガラスリボンにおける位置（判別後は深さ方向の位置は無視できる）を前記画像処理手段の出力データから切断制御手段に取り込んで切断し、その微小異物を含む切断板ガラスを製造工程から除去する。微小異物を含む切断板ガラスの面積をできるだけ狭くするプログラムを切断制御手段に組み込むことにより、歩留まりを上げることができる。【００５２】
なお、ガラスリボン中の微小異物を検出する場合は、ガラスリボンがその長さ方向に連続して（通常は等速で）移動していることより、前記板ガラスと光ビーム（または照射域）との相対的な移動は光ビーム（または照射域）を固定して行うことができる。また、ガラスリボンの移動手段は、微小異物検出装置とは離れた、ガラスリボン本来の移動手段が使用される。【００５３】
本発明の方法では、微小異物の検出にあたって、従来技術のように形状や色の認識が必要なく、前述のような光の信号のみに基づいているので、微小異物の形状認識が困難な低解像度のエリアスキャンカメラ等を利用できる。１つの光ビームに由来する２つの経路の光（内部光ビームＩ、II）を利用することによって、単一の光ビームによって微小異物を検出する従来の場合に比べて、微小異物が遮光性か透光性かによらず、外乱に左右されず安定して、遮光性と透光性の微小異物の区別も含めて検出ができる。特に、遮光性と透光性の微小異物を簡単かつ正確に区別することは、前述の特許文献２及び３では難しい。また、照射表面及び非照射表面の２面からの光も利用できるので、微小異物の深さの測定を外乱に左右されず安定的かつ精度良く実施できる。このため、透明板体が濃色の場合も測定できる。光ビームの照射方向とエリアスキャンカメラ等の撮像手段の撮像方向によって、撮像する照射表面での周りからの映り込みが少なくなり、外乱に左右されず安定した微小異物の検出が可能になる。光ビームの照射位置と撮像手段の位置は、特許文献２及び３のように同じ板ガラス面側になくてもよいので、設置の自由度が高い。【００５４】
この他、本発明の方法では、特許文献２及び３と異なり板ガラスの厚さ方向から撮像するので、照射方向による微小異物に対する解像度の変化が少ない。また、外乱としてのガラス表面への写り込みが問題となる場合であっても対策が容易である。さらにまた、レーザーを使用した光ビームであっても、板ガラス表面での正反射光が撮像手段に取り込まれることがなく、レーザービームによる撮像手段の損傷のおそれが少ない。【００５５】
以下、本発明について実施形態の例を挙げて説明する。【００５６】
図４から図７に、照射手段及び撮像手段の移動速度をゼロとして、板ガラスのみを板ガラス平面に水平にして移動させて、板ガラス内部の微小異物を検出する方法および装置の実施形態を説明する図を示す。この実施形態によって、前述したガラスリボンの微小異物の検出を連続的に実施してもよいし、強化工程前に貯蔵した切断後の板ガラス製品の微小異物の検出を必要なときに実施してもよい。【００５７】
板ガラス（１）は、公知である移動手段であるローラー（１２）の上に載せて搬送方向（Ｇ）に移動する。この移動により、照射手段（５）による板ガラス（１）の照射表面（１０）から板ガラス内部の想定した検出箇所に直接到達する内部光ビームＩ（Ｉ）と、同一の検出箇所に板ガラス下面である非照射表面（１１）での反射により到達する内部光ビームII（II）とが、板ガラスを走査する。これによって、板ガラス（１）の平面に渡って微小異物の検出ができる。【００５８】
線状レーザービーム（２）は、照射表面（１０）で線状となりかつ照射方向が移動方向成分（Ｇ）または逆成分を有するように照射する。図４のように照射表面（１０）で線状の光ビームが移動方向（Ｇ）に垂直になってもよいし、図５のように移動方向（Ｇ）に垂直な方向に対して角度を有していてもよいし、図６のように光ビームの照射方向が逆方向からでもよい。即ち、光ビームの照射方向の照射表面（１０）での成分が、移動方向（Ｇ）に対して垂直でなければよい。照射手段（５）は、板ガラス（１）の幅に応じて、板ガラス上面の斜めから光ビームが入射するように１台または図７のように複数台設置することが好ましい。撮像手段（３）は、各照射手段（５）による光を板ガラス（１）の照射表面（１０）から撮像するように、板ガラス（１）の幅に応じて１台または複数台設置することが好ましい。これによって、撮像手段（３）は線状の照射手段（５）の光が板ガラス（１）の移動によって、走査する板ガラス（１）の照射表面（１０）を連続的に撮像し、板ガラス内部の微小異物を検出できる。【００５９】
また、本実施形態において撮像手段（３）を、板ガラス（１）の非照射表面（１１）側に設置する場合も、本発明の実施の範囲である。さらに、板ガラス上面を非照射表面（１１）とし、板ガラス下面を照射表面（１０）として、照射手段（５）及び撮像手段（３）を板ガラス下面側に設ける場合も、本発明の実施の範囲である。この実施形態の場合には、周辺からの映りこみの影響が比較的少ない。ただし、板ガラス（１）の搬送中の割れによって、照射手段（５）及び撮像手段（３）に支障がないように注意する。【００６０】
以上の実施形態によって、板ガラスの移動に公知の搬送手段を利用し、照射手段及び撮像手段を固定して、内部光ビームＩ及び内部光ビームＩＩを発生できるので、より簡単な方法で微小異物の検出ができる。また、本発明の方法によれば、板ガラスの上面または下面（照射表面、非照射表面）の光によりガラス表裏面の距離の情報を得ることができるため、板ガラスの高さが、搬送やそりによって変化しても内部の微小異物の深さ情報をガラス表面からの相対位置として変わらぬ精度で安定して得ることができる。また、微小異物の形状が認識できない程度の低い解像度の撮像手段での検出が可能なので、画像データの容量が小さくなり、照射手段の走査速度を早くでき、板ガラスが高速に搬送される場合にも対応できる。【００６１】
図８に、本発明に係る板ガラスの製造方法の別の実施形態を説明する図を示す。なお、この図において、連続した板ガラス（ガラスリボン）を製造する工程と採板工程は、公知技術でも、その他どのような技術でもよい。図９に、この実施形態に対する装置の別の実施形態について説明する図を示す。これらの実施形態は、図４から図７の実施形態に対して、板ガラスの製造工程での採板工程後に板ガラスの微小異物の検出をすること等を想定した方法および装置である。このため、照射手段及び撮像手段の移動手段を有する。この装置は、線状レーザービーム（２）を板ガラス（１）の厚さ方向に対して所定の傾斜角度で板ガラス内部に進入させて、進入した内部光ビームＩ（Ｉ）と該内部光ビームＩが板ガラス表面で反射した内部光ビームII（II）とを板ガラス内部に形成する照射手段（５）と、照射手段（５）を板ガラスに対して板ガラスの平面に平行な方向に相対的に移動させる移動手段（１３）と、板ガラス表面から該表面に対して垂直方向に出射された光を、板ガラスの光ビーム照射表面（１０）側または非照射表面（１１）側において撮像する撮像装置であって、同一微小異物が前記内部光ビームＩ（Ｉ）により照射されて生じた輝点と前記内部光ビームII（II）により照射されて生じた輝点とを撮像する撮像装置（３）と、撮像装置（３）に接続され、撮像された画像に基づいて微小異物を判定する画像処理手段６と、を有する装置である。板ガラス（１）は、テーブル（１４）上に支持すればよい。移動手段（１３）は、図示していないがテーブル（１４）等の構造体に固定され、照射手段（５）と撮像手段（３）とが移動可能に設置される。照射は、照射方向が移動方向成分（Ｈ）またはその逆成分を有するようにすればよい。図９では、１方向（Ｈ）の往復のみ可能な装置を示しているが、検出をしない際には、板ガラス（１）平面に対して平行等の方向にも移動できることが好ましい。また、照射手段（５）と撮像手段（３）は、板ガラス（１）の幅の大きさに応じて、幅方向に渡って一度に捜査できるように、移動手段（１３）に複数台を板ガラス（１）の幅方向に設けることが好ましい。【００６２】
以上の本発明の実施形態によって、特に、採板後に板ガラスを貯蔵しておき、所望の時期に微小異物の検出ができる。このため、物理強化処理前で検出を行うことが望ましいが、物理強化処理後においても検出が可能である。また、微小異物の形状が認識できない程度の低い解像度の撮像手段での検出が可能なので、画像データの容量が小さくなり、照射手段の走査速度、即ち移動手段による移動の速度を早くでき、大面積の板ガラスに対して早い検出ができる。さらに、移動手段によって照射手段及び撮像手段の移動を高精度に制御できるので、微小異物の位置座標を精度良く測定できる。【００６３】
その他、本発明に係る微小異物を検出する方法及びその装置並びにその方法に基づく板ガラスの製造方法において、照射手段としてレーザービームを用いる場合にその個数をなるべく減らすためには、図４から図６のようにレーザーの線状のビームの長さを長くすることが好ましい。このために、板ガラス（１）の照射表面（１０）からレーザーまでの距離を遠くしたり、レーザーに付いているレンズで調整をする必要がある。ただし、レーザーによる照射表面（１０）上での単位長さにおけるレーザービームの強度が不足することになる。これに対しては、レーザーの出力を増加することによって対応ができるが、使い方によっては人体への影響も懸念され、しかも高価なレーザーとなる。また、線状のレーザービームの強度は端部程弱くなり、強度むらを有する。レーザーの出力の不足と強度むらを補うためには、図７のように複数のレーザーによって入射角度を同じにして、照射領域を重ねるようにして照射するとよい。レーザービームを重ねる精度については、線が二重にならなければ微小異物の識別や深さの測定に影響は少ない。レーザービームの線幅が太くなると、板ガラスの表裏面近傍の検出できない領域が増える。また、本実施形態は、レーザーの簡単な配線でレーザー強度を調整できる効果もある。さらに、本実施形態は、透過率の低い濃色ガラスで、レーザービームによる微小異物からの光が弱くなる場合にも適用できる。【００６４】
また、本発明に係る板ガラスの内部の微小異物を検出する方法および装置の別の実施形態として、図１０に示すように板ガラス１の照射手段５（第１の照射手段）に加えて、照射手段５による線状レーザービーム２（第１の光ビーム）の進入角度と反対方向から第２の線状レーザービーム７（第２の光ビーム）を照射する第２の照射手段８を設け、撮像手段３で撮像された画像に基づいて画像処理手段６により、線状レーザービーム２（第１の光ビーム）と線状レーザービーム７（第２の光ビーム）とによって生じた同一異物による輝点の画像の板ガラス１の移動方向に直交する軸に対する対称性によって板ガラス表面の埃等の異物を判別し、微小異物の板ガラス中における位置を判定し、微小異物を検出する。これによって、板ガラス表面の埃等の異物を誤検出として、微小異物の検出対象から除外できる。板ガラス表面の埃等の異物は、大半の場合にはレーザービームの幅内に入るため板ガラス内部の微小異物との区別はつくが、少数の場合として以下のような場合に内部の微小異物とみなす誤検出を起こすおそれがある。例えば、比較的大きな糸くず等は、光ビームが板ガラス表面から入射した際に、一部の光ビームが糸くず等の内部を通って板ガラス外部に出射して輝点（信号）となるおそれがある。また、埃等の高さが比較的高い場合は、光ビームの反射光の一部が埃等に当たり、そこで輝点（信号）となるおそれがある。さらに、大きな埃等の場合は、光ビームの入射光や反射光により２次散乱して輝点（信号）となるおそれがある。なお、板ガラス表面の埃等の異物は、検出前の板ガラスに空気を吹き付けるなどによって簡単に取り除くことができるが、これが出来ない場合には、板ガラス内部の微小異物として誤検出するおそれがある。このような場合に、本実施形態は、板ガラス表面に付着した比較的大きい埃等の異物の誤検出を防止できる効果がある。【００６５】
本実施形態では、板ガラス表面の埃等の異物が、板ガラスの表面上で対称性を有しない形状である場合が多いため、照射方向が違う光ビームに対する輝点（信号）の画像は前記軸に対して非対称となることが多いことを利用する。すなわち、本実施形態では、この埃等の異物の輝点（信号）の特長を考慮して、２つの光ビームによって信号を発生させ、それらの前記軸に対する対称性を判別することによって、板ガラス表面に付着する埃等の異物と、板ガラス内部の微小異物とを判別し、それらの信号に非対称性が認められた場合に板ガラス表面に付着する埃等の異物を誤検出として、検出対象から除外することができる。【００６６】
この２つの光ビームによる信号の対称性を判別するにあたっては、第２の光ビームを、第１の光ビームの角度と反対方向から進入させるだけでなく、その角度が略同一になるように進入させることが好ましい。この構成によって、第１の光ビームによる輝点と輝線を撮像した画像と、第２の光ビームによる輝点と輝線を撮像した画像とを、補正処理をすることなく、直接比較して埃等の異物による輝点（信号）の対称性を判別できる。特に、第１の照射手段と第２の照射手段のセッティングにあたっては、両者による光ビームで発生する輝線が平行になるようにすることがより好ましい。なお、第１の光ビームと第２の光ビームの進入角度が異なる場合でも、両者の画像を比較できるように、角度の違いに基づいて画像を補正すれば、板ガラス外部の埃等の異物をより簡単に誤検出として判別できる。なお、この実施形態での光ビームの形態、照射手段、撮像手段、画像処理手段での微小異物の位置の判定については、前述の基本的な実施形態と同様である。【００６７】
以上のように本発明に係る微小異物を検出する方法及びその装置並びにその方法に基づく板ガラスの製造方法によって、遮光性と透光性の微小異物の区別が可能となる。さらに、遮光性のＮｉＳとそれ以外の遮光性の微小異物とを区別するには、次に示すように各微小異物から得られる光信号の特徴を利用することによって可能となる。ガラス内部のＮｉＳは滑らかな球形か球に近い楕円形で、しかも金属光沢が強い特徴とを有しており、他の遮光性の主な微小異物である鉄の化合物、例えば硫化鉄（ＦｅＳ）等は滑らかな球形ではなく、偏平の形をしている。この形状及び光沢の違いによって各微小異物からの光信号の強度が異なるので、撮像した画像に基づいて識別すれば区別ができる。特に、本発明では、撮像手段による撮像を透明板体の板厚方向から行うので、前述したように光ビームの照射方向により微小異物に対する解像度が変化しないため有利である。また、本発明に係る装置でＮｉＳを含む遮光性の微小異物を検出後、検査員の目視による判断か、他の高い解像度の別の装置との併用により、ＮｉＳとその他の遮光性の微小異物との区別ができる。【００６８】
なお、本発明の一連の実施形態では、照射手段と撮像手段とを遮光カーテンで覆って簡易な暗室をつくることが、より周辺の影響を受けにくくするので望ましい。
【実施例】
【００６９】
本発明に係る微小異物の検出方法及びその装置の有効性を確認するために、本発明に係る装置を製作し、板ガラス中のＮｉＳ及び泡の検出を行った。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。光ビームの照射手段としてのレーザーは、波長６３５ｎｍ、エネルギ１ｍＷ、広がり角７８度、焦点及びレーザービームの線の幅の調整が可能なクラス２レーザーを用いた。撮像手段としてのエリアスキャンカメラは、１／３型ＩＴ方式ＰＳのＣＣＤで、ＶＧＡクラス（６４０×４８０画素）の画像出力を６０ｆｐｓ（frame per second）で可能な白黒カメラモジュールに、焦点距離５０ｍｍ、明るさを示すＦ値が２．８のレンズを付けた。レーザービームの入射方向と板ガラスの法線との角度は５０度、レーザービームの幅は０．２５ｍｍ、レーザーからガラス上面までの照射距離は２０ｃｍ、ガラス上面からその板厚方向の上方に設置したエリアラインカメラまでの距離は５０ｃｍとした。この条件でのエリアスキャンカメラの撮像視野は３８ｍｍ×２８ｍｍとなる。本検出にあたっては、１画素５０μｍに設定した。この解像度では、今回対象とした微小異物は２画素×２画素程度の大きさであり形状自体の認識は難しい。従来の技術によって、同程度の大きさの微小異物の形状及び色を安定的に認識する場合には、１０画素×１０画素以上必要である。【００７０】
内部光ビームＩと内部光ビームIIは、透明板体としての板ガラスをテーブル上に置いて動かすことによって、板ガラスとレーザービームとを相対的に移動させて形成した。撮像した画像に基づく画像処理手段としては、数値演算装置としてパーソナルコンピュータにメモリーを搭載したものを用いた。さらに、数値演算装置に画像入力ボートを取り付け、画像を取り込んだ。画像の解析は、数値演算装置にインストールした市販の画像処理ソフトにより画像の各部の階調値を求めて行った。【００７１】
［例１］
図１１及び図１２に、ＮｉＳを内部光ビームＩと内部光ビームIIによって検出した画像を示す。板ガラスとして、大きさが３００ｍｍ×３００ｍｍ、板厚が６．８ｍｍ、長径が１２０μｍ、短径が１００μｍの楕円状のＮｉＳを非照射表面からの深さ２．３ｍｍに含むものを用意した。深さは、顕微鏡によるＮｉＳの焦点深度に基づく値である。
図１１は、内部光ビームＩによる輝点及び輝線を撮像した画像である。画像内の最も上の線が照射表面であるガラス表面での輝線Ａ、その下の点がＮｉＳの輝点Ｅ、その下の線がガラス裏面での輝線Ｂ、その下の線が見難いがガラス裏面からの反射によるガラス表面での輝線Ｃである。この画像から、ＮｉＳの深さが、照射表面から２．３ｍｍであることを確認した。
図１２は、内部光ビームIIによる輝点及び輝線を撮像した画像である。画像内の最も上の線が照射表面であるガラス表面での輝線Ａ、その下の線がガラス裏面での輝線Ｂ、その下の点がＮｉＳの輝点Ｆ、その下の線が見難いがガラス裏面からの反射によるガラス表面での輝線Ｃである。この画像からも、ＮｉＳの深さが、照射表面から２．３ｍｍであることを確認した。【００７２】
図１１及び図１２から、遮光性のＮｉＳの場合には、内部光ビームＩＩによる微小異物からの輝点が内部光ビームＩによる微小異物からの輝点に比べて、顕著に弱いことがわかる。
この他、大きさが３００ｍｍ×３００ｍｍ、板厚が６．８ｍｍ、長径が７０μｍ、短径が６０μｍの楕円状の比較的小さいＮｉＳを内部に含むものを用意して撮像した結果でも、ＮｉＳからの輝点の検出及び深さの測定ができることを確認した。【００７３】
［例２］
図１３及び図１４に、泡を内部光ビームＩと内部光ビームIIによって検出した画像を示す。板ガラスとして、大きさが５０ｍｍ×５０ｍｍ、板厚３ｍｍ、直径２００μｍの泡を非照射表面からの深さ１．０ｍｍに含むものを用意した。深さは、顕微鏡による泡の焦点深度に基づく値である。
図１３は、内部光ビームＩによる輝点及び輝線を撮像した画像である。画像内の最も上の線が照射表面であるガラス表面での輝線Ａ、その下の点が泡の輝点Ｅ、その下の線がガラス裏面での輝線Ｂ、その下の線が見難いがガラス裏面からの反射によるガラス表面での輝線Ｃである。この画像から、泡の深さが、照射表面から１．０ｍｍであることを確認した。
図１４は、内部光ビームIIによる輝点及び輝線を撮像した画像である。画像内の最も上の線が照射表面であるガラス表面での輝線Ａ、その下の線がガラス裏面での輝線Ｂ、その下の点が泡の及び輝点Ｆ、その下の線が見難いがガラス裏面からの反射によるガラス表面での及び輝線Ｃである。この画像からも、泡の深さが、照射表面から１．０ｍｍであることを確認した。【００７４】
図１３及び図１４から、透光性の泡の場合には、内部光ビームＩと内部光ビームＩＩによる微小異物からの輝点の強度は、内部光ビームＩＩによる方が強いことがわかる。【００７５】
［例３］
ＮｉＳを含むサンプルと泡を含むサンプルについて微小異物の検出を、それぞれについて内部光ビームＩと内部光ビームIIによる各画像の撮像を行い、遮光性と透光性の微小異物の区別ができるかの確認を行った。板ガラスとして、大きさが５０ｍｍ×５０ｍｍ、板厚３ｍｍ、直径８０から２００μｍの球形のＮｉＳ、直径１００から４００μｍの泡を内部に含むものを、それぞれ３枚と１７枚準備した。識別にあたっては、微小異物以外の部分を背景信号とした。信号強度は、取得画像の８ビット階調値で表し、２５６以上の階調値はレンジオーバーとして２５５とした。その結果、ＮｉＳを含むサンプル３枚においては、内部光ビームＩによる微小異物の輝点の階調値がノイズレベルで認識不能でレンジオーバーの２５５となり、内部光ビームIIによる微小異物の輝点の階調値はほとんどゼロで、一部６６となった。泡を含むサンプル１７枚においては、内部光ビームＩによる微小異物の輝点の階調値は平均値で１２３となり、内部光ビームIIによる微小異物の輝点の階調値はほとんどでレンジオーバーで２２５となった。今回、ＮｉＳの場合に、内部光ビームＩによる微小異物の輝点の階調値がレンジオーバーとなったが、これはＮｉＳの大きさによって変化し、ＮｉＳが小さい場合には、泡と同様に内部光ビームＩによる微小異物の輝点の階調値もレンジに収まる。即ち、遮光性と透光性の微小異物を区別するにあたって、単に各微小異物の輝点の階調値だけでは不十分である。【００７６】
このため、識別指標としての内部光ビームＩによる微小異物からの光強度に対する内部光ビームIIによる同一の微小異物からの輝点の光強度の比率を計算した。その結果、ＮｉＳの場合に０．２６以下、泡の場合に１．４以上となり、２つの光路による微小異物の輝点の光強度の比の違いによって両者を区別できた。【００７７】
以上のように、本発明によって、遮光性のＮｉＳと透光性の泡について検出及び深さの測定ができること、並びに前述の識別指標を設けることによって、遮光性と透光性の微小異物を識別できることを実証した。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、板ガラス内部のＮｉＳのみならず、その他の大きさが比較的小さい泡や粒子状の内部の微小異物の識別に対しても有効となる。
なお、２００７年９月４日に出願された日本特許出願２００７−２２９４６８号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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