(57)【要約】【課題】透明体に付着した透明異物を、形状や大きさに左右されることなく確実に発見することのできる透明体の検査方法及び検査装置を提供すること。【解決手段】透明体の検出装置１は、透明体６の被検査面に対して斜めに光を照射する光照射手段７と、被検査面を透過してくる透過光を検出する光検出手段２と、光照射手段７から出射される光の照射方向を変化させる照射方向変更手段１２、１３とを備えており、被検査面の同一領域に対して、同時に二方向以上から光が照射されないように、異なる方向からの光を一方向ずつ照射する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明体の被検査面に対して斜めに光を照射して、前記被検査面を透過してくる透過光を検出する透明体の検査方法であって、
前記被検査面の同一領域に対して、同時に二方向以上から光が照射されないように、異なる方向からの光を一方向ずつ照射する
ことを特徴とする透明体の検査方法。
【請求項２】
光が出射される光照射手段を前記透明体に対して回転させることで前記異なる方向からの光を一方向ずつ照射する
ことを特徴とする請求項１に記載の透明体の検査方法。
【請求項３】
検査結果と、前記検査結果が得られたときの検査条件とを対応付けて記憶する
ことを特徴とする請求項１に記載の透明体の検査方法。
【請求項４】
前記透過光の検出を撮像手段を用いて行う
ことを特徴とする請求項１に記載の透明体の検査方法。
【請求項５】
前記撮像手段で得られた画像のコントラストを強調する
ことを特徴とする請求項４に記載の透明体の検査方法。
【請求項６】
透明体の被検査面に対して斜めに光を照射する光照射手段と、
前記被検査面を透過してくる透過光を検出する光検出手段と、
前記光照射手段から出射される光の照射方向を変化させる照射方向変更手段とを備え、
前記被検査面の同一領域に対して、同時に二方向以上から光が照射されないように、異なる方向からの光を一方向ずつ照射する
ことを特徴とする透明体の検査装置。
【請求項７】
前記照射方向変更手段は、前記被検査面を貫く軸まわりに前記光照射手段を回転させる
ことを特徴とする請求項６に記載の透明体の検査装置。
【請求項８】
検査結果と、前記検査結果が得られたときの検査条件とを対応付けて記憶する記憶手段を備えている
ことを特徴とする請求項６に記載の透明体の検査装置。
【請求項９】
前記光検出手段は撮像手段である
ことを特徴とする請求項６に記載の透明体の検査装置。
【請求項１０】
前記撮像手段で得られる画像のコントラストを強調する画像処理手段を備えている
ことを特徴とする請求項９に記載の透明体の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明体に付着した透明異物の検出を行う透明体の検査方法及び検査装置に関する。更に詳しくは、透明体に対する光の照射の仕方を工夫することで、透明異物の形状や大きさなどに左右されることなく透明異物を確実に検出できるようにした透明体の検査方法及び検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ガラス板などの透明体に付着した薄膜状の液しみなどは透明であるがゆえに視認することが困難であり、汚れとして認知されにくい。
【０００３】
視認性が困難な異物を検出する方法としては、被検査面に光を照射する方法が有効であり、従来より様々な方法が行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、ディスク表面にレーザ光を一方向から照射して、異物の存在によって生じる散乱光を受光素子で検出することで異物の検出を行っている。
【０００５】
また、特許文献２では、被検査面に対してレーザ光を照射して、やはりその反射光を検出している。更に、レーザ光を複数方向から同時に照射することで、光量を大として感度良く異物の検出ができるようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−２５８２４６号公報
【特許文献２】
特開平１０−２２１２７０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１では、ディスク表面に対するレーザ光の照射方向は、ある一方向に固定されている。したがって、ディスク表面は常に同じ方向からの光の入射を受ける。このように、一つの固定された方向からの光の照射のみでは、異物の形状や大きさによっては、反射を生じない、あるいは受光素子以外の方向への指向性を有する反射となり、受光素子にて、異物を原因とした反射光を検出できないおそれがある。
【０００８】
特許文献２では、複数方向から光を照射しているが、これら複数方向からの光は同時に照射されるので、異物発見に有効な方向からの光があったとしても、他の方向からの光の影響を受けて、結果として異物の存在を示す特有の反射光を受光素子にて検出できないことが起こり得る。また、異物の発見に有効な反射光を生じさせることができたとしても、その反射光が受光素子以外の方向への指向性を有していれば、受光素子は異物を原因とした反射光を検出できない。
【０００９】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、その目的とするところは、透明体に付着した透明異物を、形状や大きさに左右されることなく確実に発見することのできる透明体の検査方法及び検査装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の透明体の検査方法は、透明体の被検査面の同一領域に対して、同時に二方向以上から光が照射されないように、異なる方向からの光を一方向ずつ照射して、被検査面を透過してくる透過光を検出することを特徴としている。
【００１１】
本発明の透明体の検出装置は、透明体の被検査面に対して斜めに光を照射する光照射手段と、被検査面を透過してくる透過光を検出する光検出手段と、光照射手段から出射される光の照射方向を変化させる照射方向変更手段とを備えており、被検査面の同一領域に対して、同時に二方向以上から光が照射されないように、異なる方向からの光を一方向ずつ照射することを特徴としている。
【００１２】
本発明の透明体の検出方法または検出装置によれば、被検査面の同一領域は、異なる方向からの光を受けることが可能であるが、これは同時にではなく、瞬間的には一方向からの光の照射のみしか受けない。すなわち、透明異物の検出に有効な方向からの光を、他の方向からの光に影響されることなく、透明体に作用させることができる。
【００１３】
具体的には、透明異物の検出に有効な方向からの光の照射によって透明異物で光の反射が起これば、透明体の他の部分を透過してくる透過光を例えば撮像手段で画像として検出すると、透明異物で反射が生じた部分は他の部分より暗い部分として検出される。もし、このとき、他の方向からの光による照射も同時に受けていて、しかもその光が透明異物で反射しないで透過するものであると、撮像手段はその透過光も検出するので透明異物の部分を暗い部分としてとらえない。しかし、本発明では瞬間的には一方向からの光の照射しか受けないのでこのようなことがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態による、透明体の検査装置１の概略斜視図を示す。
検査対象物である透明体６は例えば液晶表示装置の防塵ガラスである。透明体６を支持するステージ５は遮光性材料で構成され、その中央部には開口５ａが形成されている。透明体６は、開口５ａに被検査面を臨ませた状態で、縁部がステージ５に対して真空吸着される。これにより、ステージ５の下から開口５ａを通して透明体６の被検査面に光を照射することが可能となる。あるいは、ステージ５に開口５ａを形成する代わりにステージ５を透明にしてもよい。
【００１６】
ステージ５は二次元方向（図１で示される直交するＸＹの２方向）に移動自在となっている。例えば直流モータによって動作される送りねじ機構（図示せず）により移動される。このステージ５の移動は、サーボ制御系によって制御され、予め設定された原点位置から任意の位置に移動させることができる。なお、このステージ５の移動を許容するため、例えば可撓性のあるチューブ（図示せず）を介して透明体６はその縁部の裏側がステージ５に対して真空吸着されている。
【００１７】
ステージ５の下方には光照射手段７が配設されている。光照射手段７は、回転板８の中央部を貫通してその回転板８に固定された下部７ａと、ステージ５側に向けて延びる上部７ｂとが、回転板８の径方向に延びる水平部７ｃを介して一体的に結合されて構成される。下部７ａは回転板８の回転中心に位置し、上部７ｂは回転板８の径外方に偏心して位置している。
【００１８】
回転板８は円形を呈し、その周面（側面）には歯が形成されている。この歯には、モータ１３によって回転されるギヤ１２が係合している。モータ１３は例えばパルスモータであり、サーボ制御系によって制御され、これにより回転板８を、予め設定された原点位置から任意の位置（角度）に回転させることができる。本実施の形態では、モータ１３及びギヤ１２によって照射方向変更手段が構成される。
【００１９】
図２は光照射手段７の詳細を示す。光照射手段７は筒状になっており内部に光ファイバ１０が収容されている。光ファイバ１０の一端部は、光照射手段７の下端付近で一括して束ねられ受光部１６を形成している。そして、光照射手段７の下端に対向して投光体１４が配設されている。投光体１４は、間隙をあけて光照射手段７の下端に対向しているので、光照射手段７の回転は妨げられない。
【００２０】
投光体１４には、図１に示す光源１５からの光が光ファイバによって導かれる。光照射手段７の下端は開口されているので、受光部１６は投光体１４から出射された光を受光することができる。光源１５には、例えばハロゲンランプ、水銀ランプ、キセノンランプなどが用いられる。
【００２１】
光ファイバ１０の他端は、例えば５個のスリット型のライトガイド１１（図３にこの斜視図を示す）に接続されている。ライトガイド１１は、透明体６の被検査面に対して斜めに向き合う光出射部９に配置されている。光出射部９には外部と連通する横長の開口が形成されており、この開口にライトガイド１１が位置決めされている。
【００２２】
図１に示すように、透明体６の上方には、光検出手段として撮像手段２が配設されている。撮像手段２は、例えば光学レンズを備えたＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　ＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）カメラである。撮像手段２は画像処理手段３に接続され、画像処理手段３はモニタ４に接続されている。
【００２３】
次に、以上のように構成される透明体の検査装置１を用いた透明体の検査方法について説明する。
【００２４】
光源１５からの光は光ファイバに導かれて投光体１４から光照射手段７の下端に向けて出射される。この光は、光照射手段７に内蔵された光ファイバ１０の端部が束ねられた受光部１６にて受光され、光ファイバ１０によってスリット型のライトガイド１１に導かれ、スリット型のライトガイド１１から透明体６の被検査面に向けて出射される。この場合例えば、被検査面に照射された光の形状は、５個のスリット型ライトガイド１１の各スリット状の光出射口を重ね合わせた矩形状となる。
【００２５】
このとき、回転板８はモータ１３及びギヤ１２によって回転され、この回転板８に固定された光照射手段７も回転する。光照射手段７は、透明体６を垂直に貫く軸（図１で一点鎖線で示される）まわりに回転する。
【００２６】
図４において一点鎖線で示すように、透明体６の被検査面は複数の領域に区切られた上で、各領域ごとに検査が行われていく。もちろん、被検査面が小さく一度の照射で全領域をカバーできればこのようなことは必要ない。
【００２７】
そして、ある検査領域（図示の例では網掛けした領域）に、光照射手段７の光出射部９から被検査面に対して斜めに光が下から照射された状態で、光照射手段７は回転させられるので、同一の検査領域に対して３６０゜方向からの光を照射することができる。しかも、瞬間的には一方向だけからの照射である。
【００２８】
図５に示すように、液しみ１７は、透明体６に付着した液状物質が表面張力により外周側に広がりそのまま乾いて固形成分が残ってできることが多い。表面張力により広がる最外周部分は内側に比べて盛り上がりが大きく、含まれる汚れ成分も液量に応じて多いため乾燥後には残滓が堆積して凹凸ができやすい。この凹凸に光の照射を受けると乱反射が起きやすいが、光の照射を受ける方向によっては、図５Ａに示すように、反射成分が小さい、あるいは全く反射が起きないこともある。
【００２９】
しかし、本実施の形態では、光照射手段７を透明体６に対して回転させることにより、３６０゜方向からの光の照射を可能としているため、図５Ｂに示すように、液しみ１７における光の反射を大とする方向からの光の照射を行える。
【００３０】
しかも、図５Ｂに示す方向からの照射を受けているときは、他の方向からの照射は受けないので、他の部分より暗くとらえられるべき部分を透過してしまう他方向からの光は発生しないので、液しみ１７の縁部を暗い部分として確実に検出することができる。
【００３１】
更に、本実施の形態では反射光を検出する構成ではなく、透過光を検出する構成であるので、反射光に指向性があったとしてもこれに関係なく異物を検出できる。
【００３２】
透明体６の被検査面を透過した光は、撮像手段２にて所定のサンプリングレートでもって静止画として撮像される。
【００３３】
被検査面に異物がなく乱反射が生じなければ、取り込まれた画像は均一なシングルトーンの画像となる。しかし、異物で乱反射が生じると得られる画像の濃度値に変化が現れる。すなわち、乱反射が生じた部分が他の部分より暗くなる。しかし、この濃度値の変化は透明な異物では非常に小さい。僅かの濃度値の変化が得られたとしてもそれを不良として認識することは困難である。
【００３４】
また、得られた画像を微分処理してエッジ強調を行っても、濃度値の変化がなだらか過ぎてエッジ強調の効果は出にくい。
【００３５】
そこで、本実施の形態では、得られた画像のコンストラスト強調を行う。この処理は画像処理手段３（図１参照）にて行われる。具体的には、得られた画像の濃度値からヒストグラム（濃度値別出現頻度グラフ）を得て、このヒストグラムが全階調分の濃度値全体に拡がるようにする。
数式で表現すれば下記式で表される。
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【００３６】
図８はコンストラスト強調前の画像を、図９は図８の画像に対してコントラスト強調を行った画像を示す。図９から明らかなように、液しみの縁部が明確に確認できる。この画像を用いて異物の有無の判定をすることで異物の見逃しを最小限に抑えられる。
【００３７】
なお、異物の有無の判定は、例えばある領域内に、しきい値より暗い画素が何個あれば異物とする、などのアルゴリズムにて自動的に行われる。あるいは、画像を人が目視することで異物の有無を判定してもよい。
【００３８】
なお、１つの検査領域についての検査が終了すると、ステージ５を移動させることで、他の検査領域に光の照射領域を移して、上記と同様の検査が繰り返される。
【００３９】
従来は、例えば液晶プロジェクタなどでは、製品として完成した後の発光特性検査にてスクリーンに拡大投影して初めて異物が検出されることが起こっていたが、本実施の形態では、製造途中における、部品レベルの段階で異物を見逃すことなく確実に発見できるので、歩留まりを向上させることができる。
【００４０】
また、本実施の形態では、図６に示すように、ＣＣＤカメラ２で撮像された画像を取り込んで画像処理を行う画像処理手段３、光源用電源４３を制御して光源１５の光量を制御する光量制御手段４２、光照射手段７の回転を制御する回転制御系４４、ステージ５の移動を制御するＸＹ制御系４５は、中央制御装置４０によって制御されると共にその制御結果は中央制御装置４０にフィードバックされ、記憶手段４１に記憶される。
【００４１】
すなわち、光量、光照射手段７の回転位置（角度）、ステージ５の位置などの検査条件が、この検査条件にて得られた検査結果（取得した画像データなど）と対応付けられて記憶される。
【００４２】
このように、検査結果としての画像が得られた検査条件がその画像と対応付けされて記憶されることによって、正確にそのときの検査状態を再現でき、更にはその状態から更に踏み込んだ検査、例えば倍率を上げて撮像し、より詳細な解析や検討を行うことが可能となる。
【００４３】
なお、検査結果と、そのときの検査条件は、図７に示すように、モニタ４の画面４ａ上に並んで表示され、利便性よく検査結果を確認できる。
【００４４】
なお、視認性の高い一般の異物類は本実施の形態に因らなくても検出可能であるので、これら一般の異物が除外された以降の工程での検査を対象としている。
【００４５】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００４６】
図１０は、第２の実施の形態による装置構成を模式的に示した図である。本実施の形態では、光出射手段として、複数の発光ダイオード２０を用いている。すなわち、透明体６の下に、複数の発光ダイオード２０を配置している。
【００４７】
各発光ダイオード２０は、透明体６の被検査面に対する照射方向がそれぞれ異なっている。そして、これら発光ダイオード２０の点灯、非点灯を１個ずつ切り換えることによって、被検査面は瞬間的には一方向からしか光の照射を受けないが、発光ダイオード２０の個数分の複数の方向からの光の照射を受けることが可能となる。
【００４８】
なお、１個の発光ダイオードは１つの照射方向しか持つことに限られることなく、１個の発光ダイオードが複数の照射方向を有する構成としてもよい。
【００４９】
例えば、図１２Ａに示す発光ダイオード２２は２つの発光素子チップ２３ａ、２３ｂを有する。そして、各発光素子チップ２３ａ、２３ｂを同じ発光量で発光させれば、各発光素子チップ２３ａ、２３ｂから出射する光の指向性は図１２Ｂにおいてそれぞれ点線ａ、ｂで示すようになり、全体としての指向性は実線ｃで示すようにＺ方向に沿った方向になる。各発光素子チップ２３ａ、２３ｂの発光光量に差を生じさせれば、全体としての指向性はＺ方向から左右にずれた方向にすることができる。
【００５０】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００５１】
第１の実施の形態において、光照射手段７を固定させて、ステージ５を回転させてもよい。
【００５２】
また、ライトガイド１１に代えて、図１１に示すように、複数本の光ファイバ２１を横に並べて樹脂材１８で被覆したファイバリボンを積層させたものを用いてもよい。
【００５３】
また、プーリとベルトを使って光出射手段７を回転させてもよい。
【００５４】
また、光出射手段７に光源及びこの光源の電源として電池を内臓させた構成としてもよい。
【００５５】
透明体６のステージ５に対する固定は、真空吸着に限らず、静電チャックや機械的なクランプ手段などを用いてもよい。
【００５６】
図５に示す液しみ１７を付着した透明体６が上下逆さまであっても、問題なく上記実施の形態と同様に検査を行える。なお、液しみに限らず、透明体に付着した指紋や透明体に付けられた微小な傷など、一般に視認性の悪い異物全てに本発明は適用できる。
【００５７】
光検出手段としては撮像手段２を用いずに、透過光を光学レンズによって感光性フィルムの感光面に結像させてもよい。
【００５８】
撮像手段２と光照射手段７の上下の位置関係を逆にして、透明体６の上方から光を照射して、下方で透過してくる光を受光するようにしてもよい。もちろん、ステージ５及び透明体６を縦置きにして、そのステージ５及び透明体６を挟んだ左右に撮像手段２と光照射手段７を配置してもよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、被検査面の同一領域に対して、同時に二方向以上から光が照射されないように、異なる方向からの光を一方向ずつ照射するので、透明異物にて反射を起こさせる確率を高くでき、あるいは生じさせる反射の程度を大とすることができる。また、その反射が、他方向からの光によって打ち消されない。以上のことから、確実に透明異物を検出することができ、製品品質の向上と歩留まり向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による、透明体の検査装置の概略斜視図である。
【図２】図１に示される光照射手段の拡大断面図である。
【図３】スリット型ライトガイドの斜視図である。
【図４】被検査面に対する光照射作用を説明する模式図である。
【図５】Ａは透明異物における乱反射が小さく透明異物の縁部が検出されにくい状態を示し、Ｂは透明異物における乱反射が大きく透明異物の縁部が検出されやすい状態を示す模式図である。
【図６】同検査装置の各構成要素を制御する制御系のブロック図である。
【図７】透明異物の画像とそのときの検査条件とが並んで表示されたモニタ画面上の表示例を示す図である。
【図８】検査によって得られた画像を示し、コントラスト強調前の状態を示す。
【図９】図８に示す画像のコントラスト強調後の画像を示す。
【図１０】第２の実施の形態による、透明体の検査装置の要部の概略図である。
【図１１】光出射部の変形例を示す図である。
【図１２】発光ダイオードの照射方向変更の作用を説明する図である。
【符号の説明】
１…透明体の検査装置、２…光検出手段（撮像手段）、３…画像処理手段、５…ステージ、６…透明体、７…光照射手段、８…回転板、９…光出射部、１０…光ファイバ、１１…スリット型ライトガイド、１２…ギヤ、１５…光源、１７…液しみ、２０…発光ダイオード。
【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】
2004117059.tif 000011
【図９】
2004117059.tif 000012
【図１０】
2004117059.tif 000013
【図１１】
2004117059.tif 000014
【図１２】
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