(57)【要約】【課題】円筒状透明体の側面部に有する凹凸、気泡などの欠陥部位を高い精度で検出可能な検査方法とそれに用いる検査方法を提供する。【解決手段】円筒状透明体５の側面をその下方から照明して透過光を観察することで、前記側面の欠陥部位２０を検出する検査方法であって、前記照明は、透明部１０ａと不透明部１０ｂとが交互に配列された縞模様を有するマスク１０を透過させた透過光であり、この縞模様と前記円筒状透明体５の中心線とを略直交するように配置することで、欠陥部位２０の輪郭を強調させて検出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状透明体の側面をその下方から照明して透過光を観察することで、前記側面の欠陥部位を検出する検査方法であって、前記照明は、透明部と不透明部とが交互に配列された縞模様を有するマスクを透過させた透過光であり、この縞模様と前記円筒状透明体の中心線とを略直交するように配置することで、欠陥部位の輪郭を強調させて検出する円筒状透明体の検査方法。
【請求項２】
円筒状透明体を上下動させることで、欠陥部位の輪郭をさらに強調させる請求項１に記載の円筒状透明体の検査方法。
【請求項３】
円筒状透明体を間欠的に回動させて検査を行う請求項１または２に記載の円筒状透明体の検査方法。
【請求項４】
円筒状透明体の側面をその下方から照明して透過光を観察することで、前記側面の欠陥部位を検出する検査装置であって、照明用光源と、その上方に配置した、透明部と不透明部とが交互に配列された縞模様を有するマスクとからなる照明部と、前記照明部の上方に配置され、円筒状透明体を保持する保持部と、前記円筒状透明体の透過光を撮像する撮像手段と、この撮像した画像を処理する画像処理回路とからなる画像処理部とを備え、前記保持部は、前記円筒状透明体の中心線と前記縞模様とが略直交するように保持することで、欠陥部位の輪郭を強調させて検出する円筒状透明体の検査装置。
【請求項５】
保持部は、上下動可能な機構を有する請求項４に記載の円筒状透明体の検査装置。
【請求項６】
保持部は、回動機構を有する請求項４または請求項５に記載の円筒状透明体の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種小型光源などの円筒状透明体の側面部に生じる凹凸や気泡などの欠陥部位を検出する検出方法とそれに用いる検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラスびんや、キセノンランプなど各種小型光源の封止に用いるガラス管は、その製造工程で、気泡などの混入や側面に微小な凹凸を生じることがある。このような場合、外観上の問題とともに、照射する光の照度にむらが生じるなど、光学特性にも影響するため、凹凸を検査し不良品として排除しなければならない。
【０００３】
側面に生じる微小な凹凸の検査方法として、従来は、ガラス管の中心軸で回動させ、その外側面に探針を接触させることで、凹凸を振れ量として検出する方法や、図８に示すように、ガラス管１の外側面に平行線２を投影し、その投影画像をカメラ３などで観察して、平行線２の間隔の異常箇所を凹凸４として検出するなどの方法が用いられていた。
【０００４】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００１−４３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
探針を用いる方法は、探針の変位量に凹凸の検出分解能が左右され、また、ガラス管の中心軸に沿って回動させる必要があること、さらに図８に示す、平行線を外側面に投影する方法は、平行線の精度や、投影画像を得るためのカメラ３の設置精度など、検査物が小型、小径となるほど検出精度を高めることが困難となる課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、小型、小径の円筒状透明体の側面を、高い検出精度で検査することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、円筒状透明体の側面をその下方から照明して透過光を観察することで、前記側面の欠陥部位を検出する検査方法であって、前記照明は、透明部と不透明部とが交互に配列された縞模様を有するマスクを透過させた透過光であり、この縞模様と前記円筒状透明体の中心線とを略直交するように配置することで、欠陥部位の輪郭を強調させて検出するので、その結果、簡易な構成でかつ高い検出精度で円筒状透明体の側面に有する欠陥部位を検出できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る円筒状透明体の検査方法とそれに用いる検査装置は、透明部と不透明部とが交互に配列された、縞模様を有するマスクを透過した透過光を検査用の照明として用い、縞模様を、円筒状透明体の中心軸と直交するように配置する。そのため、縞模様を介した周期的な明暗部を有する照明のコントラストを利用して、欠陥部位の輪郭を強調させることができるので、高い検出精度で欠陥部位を検出することができる作用効果を奏するものである。
【０００９】
さらに、円筒状透明体を上下動させることで前記円筒状透明体のレンズ効果で、欠陥部位の輪郭をより強調させることができる作用効果も同時に奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の詳細を、図を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の検査方法および検査装置を用いて検査を行う、円筒状透明体の一例の正面図である。本実施例は、分光光度計やウエハ表面検査装置、ストロボなどの光源に用いるキセノンランプの例である。キセノンランプ５は、外部電極となるリード端子６と連結した内部電極７を、キセノンガスとともにガラス管８で気密封止した構造となっている。ガラス管８の形状は、円筒状であり、その長さは３０〜５０ｍｍ程度、直径Ａは５ｍｍ以下の小型、小径である。本実施例における検査方法、検査装置を用いることにより、このガラス管８の側面８ａの欠陥部位、例えば内包された気泡、凹凸部などを高い精度で検出するものである。
【００１２】
次に図２を用いて本実施例における検査装置を説明する。図２は、検査装置の構成を説明する正面図である。
【００１３】
本実施例における検査装置は、大きく三つから構成されている。下方から順に、一つ目は、照明用光源９と、透明部１０ａと不透明部１０ｂとを交互に配列した縞模様を有するマスク１０とからなる照明部１１である。二つ目は被検査体であるキセノンランプ５を把持部１２で保持しながら回動する保持部１３である。三つ目は撮像手段１４で撮像した画像を取り込み、画像処理回路１５で処理して欠陥部位をモニタ１６に表示する画像処理部１７である。
【００１４】
照明用光源９には、マスク１０の縞模様の回折散乱による明暗のコントラストの低下を防止するため、ＬＥＤなどの指向性の高い光源を用いる。指向性の低い光源を用いる場合、拡散板１８をマスク１０との間に設けることで、マスク１０を透過した平行光１９をキセノンランプ５に照射できるようにする。
【００１５】
ここで、本実施例におけるマスク１０の詳細を、図３を用いて説明する。図３はマスク１０の正面図、すなわち図２の検査装置における上方からマスク１０を見た状態を示している。マスク１０の少なくとも表面には、一定の幅を有する不透明部１０ｂと、透明部１０ａとが互いに平行にかつ交互に配列された縞模様１０ａ、１０ｂを形成している。このマスク１０を介して照明用光源９（図２）で下方より照明することにより、キセノンランプ５には、周期的な明暗部を有する指向性の高い照明がなされることになる。尚、マスク１０は、透光性の基板上に不透明部１０ｂを平行に複数配列して縞模様を作成してもよい。透明部１０ａ、不透明部１０ｂの幅や間隔などは、検出する欠陥部位の大きさに応じて適宜設計するものであるが、本実施例における直径５ｍｍ以下のキセノンランプ５を検査する際は、透明部１０ａ、不透明部１０ｂの幅を１〜２ｍｍとして等間隔に配列することで、０．５ｍｍ以下の欠陥部位を検出することができた。また、透明部１０ａおよび不透明部１０ｂの透過率は相対的に決定すればよく、透過率の差を概ね５０％以上とすることで良好な検出結果が得られた。
【００１６】
マスク１０を透過した周期的な明暗部を有する照明は、キセノンランプ５を透過して撮像手段１４に結像し、その画像を画像処理回路１５に転送されて保存される。画像処理回路１５では、画像データを微分処理、二値化処理などを行い、コントラストの差の大きい箇所を強調することで、キセノンランプ５の輪郭と欠陥部位をそれぞれ検出し、モニタ１６などに出力する。尚、取り込む画像としては、検査領域であるキセノンランプ５の輪郭を抽出するための画像と、この画像を基に検査領域内の欠陥部位を検出するための画像であり、検査精度を高めるため、複数取り込むものである。
【００１７】
マスク１０、キセノンランプ５、撮像手段１４は、撮像手段１４の光軸に沿って下方より順に配置されている。また、キセノンランプ５は、図２のごとく、その中心線Ｂ−ＢＢと光軸Ｃ−ＣＣとが直交するように配置される。さらに、検査装置の上方よりみたとき、図４に示すようにキセノンランプ５の中心線Ｂ−ＢＢとマスク１０の縞模様１０ａ、１０ｂとが必ず直交するように配置する。これは、キセノンランプ５のガラス管８によるレンズ効果で、マスク１０の縞模様１０ａ、１０ｂが拡幅されないようにするためである。さらにキセノンランプ５は、撮像手段の焦点位置付近に配置され、その下方に配置されたマスク１０は焦点位置から離れた位置に配置されている。したがって、撮像手段１４に取り込まれるマスク１０の画像（縞模様１０ａ、１０ｂ）は、図５に示すように、縞模様１０ａ、１０ｂの境界がぼやけた画像となる。この状態でキセノンランプ５の輪郭を抽出する画像を撮像し、その後、保持部１３を光軸Ｃ−ＣＣに沿って上下動させて撮像した画像と、さらに間欠的に保持部１３を回転させた後の画像とを順次取り込み、欠陥部位の境界におけるコントラストの差を、画像処理回路１５でさらに強調させることで欠陥部位を検出するものである。
【００１８】
次に上述した検査装置を用いた検査方法について説明する。図６は、本発明における検査方法の一例を説明する正面図である。検査装置の詳細は、ここでは簡略化して説明する。
【００１９】
まず初めに、図６（ａ）に示すごとくキセノンランプ５を保持部１３(図２)に把持して、撮像手段１４の焦点位置付近に移動させる。そしてキセノンランプ５の下方より照明し、透過光による画像を撮像する。このとき撮像手段１４には、図７に示すように、境界がぼやけたマスク１０の縞模様１０ａ、１０ｂと、それらに直交するように配置されたキセノンランプ５の画像が撮像される。キセノンランプ５は円筒形状であるため、一方向にレンズ効果を有する一種のシリンドリカルレンズとして作用する。したがって、キセノンランプ５の中心線Ｂ−ＢＢに直交する方向にはレンズ効果を有するので、キセノンランプ５と、縞模様１０ａ、１０ｂの界面５ａ近傍でコントラストの差が大きくなる。このコントラストの差を後段の検出回路により強調することでキセノンランプ５の輪郭として抽出することで、検査範囲を決定することができる。
【００２０】
次に、図６(ｂ)に示すごとく、撮像手段１４およびマスク１０の位置を固定した状態で、キセノンランプ５のみを若干量上下動させることにより、キセノンランプ５の下方にある欠陥部位２０のコントラストを強調させる。この上下動させる移動量は、撮像手段１４の有効焦点距離、キセノンランプ５の直径Ａ、キセノンランプ５のガラス管８の屈折率などで決定する。キセノンランプ５のＤ−ＤＤ断面は、ガラス管８の厚みを有する円形形状となる。したがって、下方より照明される平行光は、ガラス管８の曲率と屈折率および封止されたキセノンガスの屈折率に対応した位置に結像することになる。この結像位置を撮像手段１４の焦点位置とすることで、欠陥部位２０のみのコントラストを強調させ、検出することが可能となる。尚、欠陥部位２０とは、キセノンランプ５のガラス管８に内包された気泡や、内外側面の表面などに存在する微小な凹凸などである。縞模様１０ａ、１０ｂを有するマスク１０を介して照明することにより、キセノンランプ８には周期的な明暗部を有する照明が行われる。上記の欠陥部位２０では、明部と暗部の照明の乱反射や、明部の照明の異常屈折により、欠陥部位２０の無い位置とは異なる位置に結像することとなる。したがって、欠陥部位２０の内部は、通常の周期的な明暗部と異なることで欠陥部位の界面でコントラストの差が強調されることとなる。この画像を後段の画像処理回路１５で処理することにより、欠陥部位２０の輪郭を強調させて、高い精度で検出することが可能となる。ここで重要なのは、検出時における欠陥部位２０の位置である。本実施例では、検出すべき欠陥部位２０がキセノンランプ５の下方（Ｄ−ＤＤ断面における下方の半円）に位置したときに検出するものである。こうすることで、欠陥部位２０で生じる照明の異常散乱、異常屈折による透過光を、ガラス管８の上方の半円で再度屈折させることができ、欠陥部位２０の界面におけるコントラストの差をさらに強調することができるものである。
【００２１】
最後に、図６(ｃ)に示すごとく、回動機構によりキセノンランプ５を一定角度で回動させた後、図６（ｂ）の動作を繰返し行う。この回動させる角度は、キセノンランプ５の直径Ａやガラス管８の屈折率などで決定するものである。マスク１０を介した平行光１９は、キセノンランプ５の下方よりその内部へ透過するが、ガラス管８表面の曲率と屈折率により平行光１９の入射角がいわゆる全反射角を超えると内部へ侵入できない。したがって、欠陥部位２０を検出できるキセノンランプ５の側面の円弧領域は、全反射角で決定されるため、この全反射角に応じた中心角を事前に設定して、回動機構の回動角度を決定するものである。そしてこの回動角度の累積が３６０度、すなわち全周を超えたときに検査を終了する。
【００２２】
尚、図６(ｂ)に説明した上下動による欠陥部位２０の強調と、図６(ｃ)に示す回動機構による送りは交互に行うものである。
【００２３】
上述したように、本実施例は、透明部１０ａと不透明部１０ｂを有するマスク１０を介して照明することにより、被検査体である円筒状透明体５に周期的な明暗部を有する照明を行う。そして、凹凸や気泡などの欠陥部位で生じた明暗部を有する照明の乱反射、異常屈折を、円筒状透明体５のレンズ効果を利用して強調させ抽出することにより、高い精度で検査を行うことができるものである。
【００２４】
本実施例は、キセノンランプの検査例を説明したが、他の小型・小径のランプ類、ガラス棒、ガラス管、プラスチック管など円筒状、あるいは円柱状の透明体であれば適用可能である。
【００２５】
また、本実施例は、コントラストの差を利用して欠陥部位を検出したが、補色関係にある縞模様と、カラーＣＣＤなどを用いることにより、明度や色度の差を利用して欠陥部位を検出することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係る円筒状透明体の検査方法とそれに用いる検査装置は、透明部と不透明部とが交互に配列された、縞模様を有するマスクを透過した透過光を検査用の照明として用い、縞模様を、円筒状透明体の中心軸と直交するように配置する。そのため、欠陥部位を、縞模様の透明部、不透明部とのコントラストを利用してその輪郭を強調させることができるので、高い検出精度で欠陥部位を検出することができる作用効果を奏するものである。
【００２７】
さらに、円筒状透明体を上下動させることで前記円筒状透明体のレンズ効果で、欠陥部位の輪郭をより強調させることができる作用効果も同時に奏するものであり、円筒状透明体の側面部に生じる凹凸や気泡などの欠陥部位を検出する検出方法とそれに用いる検出装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の検査方法および検査装置で検査を行う円筒状透明体の一例を説明する正面図
【図２】本発明の一実施の形態における検査装置の構成を説明する正面図
【図３】同装置に用いるマスクの一例を説明する正面図
【図４】同装置における円筒状透明体とマスクの配置を説明する上面図
【図５】同装置における検査時に取り込まれるマスクの画像を説明する図
【図６】(ａ)同装置における検査方法を説明する要部正面図、（ｂ）同装置における検査方法を説明する要部正面図、（ｃ）同装置における検査方法を説明する要部正面図
【図７】同検査方法における検査画像の一例を説明する図
【図８】従来の検査装置を説明する正面図
【符号の説明】
【００２９】
５  円筒状透明体
９  照明用光源
１０  マスク
１０ａ  透明部
１０ｂ  不透明部
１１  照明部
１３  保持部
１４  撮像手段
１５  画像処理回路
１７  画像処理部
２０  欠陥部位
【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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