(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明性を有する板状体に存在する欠陥の、板状体の厚さ方向の位置を測定する欠陥検査装置であって、
前記板状体を照明する光源と、
前記光源で照明され、前記板状体から出射した光で作られる欠陥の像を撮影する一台のカメラと、
前記板状体と前記カメラとの間に設けられた部材であって、部材の一方の面から入射した光を透過し、部材の他方の面から入射した光を反射する少なくとも１つの光学部材と、
前記カメラで撮影された欠陥の像に基づいて、前記板状体に存在する欠陥の、板状体の厚さ方向の位置を算出する演算ユニットと、を有し、
前記板状体の面から出射した光が前記カメラに至る光路のうち、前記光学部材を透過した光により欠陥の第１の像をつくる第１の光路における前記板状体の面から光が出射する角度と、前記光学部材で反射した光により欠陥の第２の像をつくる第２の光路における前記板状体の面から光が出射する角度とが、異なり、
前記光源は、前記板状体を挟んで、前記カメラと反対側に設けられ、
前記カメラに撮影される前記欠陥の第１の像と前記欠陥の第２の像は、前記光源によってつくられた像であり、一方の像は明視野像であり、他方の像は暗視野像であることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
透明性を有する板状体に存在する欠陥の、板状体の厚さ方向の位置を測定する欠陥検査装置であって、
前記板状体を照明する光源と、
前記光源で照明され、前記板状体から出射した光で作られる欠陥の像を撮影する一台のカメラと、
前記板状体と前記カメラとの間に設けられた部材であって、部材の一方の面から入射した光を透過し、部材の他方の面から入射した光を反射する少なくとも１つの光学部材と、
前記カメラで撮影された欠陥の像に基づいて、前記板状体に存在する欠陥の、板状体の厚さ方向の位置を算出する演算ユニットと、を有し、
前記板状体の面から出射した光が前記カメラに至る光路のうち、前記光学部材を透過した光により欠陥の第１の像をつくる第１の光路における前記板状体の面から光が出射する角度と、前記光学部材で反射した光により欠陥の第２の像をつくる第２の光路における前記板状体の面から光が出射する角度とが、異なり、
前記カメラは、カラー画像を撮影し、
前記光学部材は、所定の波長帯域の光を選択的に反射あるいは透過する機能を有することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項３】
前記板状体の欠陥は、搬送中に測定され、
前記カメラにより撮影される、前記欠陥の第１の像と前記欠陥の第２の像とは、前記板状体の面上の視野範囲が一致しており、
前記第２の光路は、前記第１の光路に対して、搬送方向の異なる場所に形成された光路である請求項１または２に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記光学部材と異なる位置に設けられ、前記板状体から出射した光でつくられる欠陥の像を、前記光学部材の前記他方の面に向けて反射する少なくとも１つの反射光学部材を備える請求項１〜３のいずれかに記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記板状体から出射した光が前記光学部材を透過して前記カメラに至る前記第１の光路の長さと、前記板状体から出射した光が前記反射光学部材で反射されて前記光学部材に入射し、さらに前記光学部材で反射されて前記カメラに至る前記第２の光路の長さとが、等しくなるように、いずれか一方の光路に光路長調整素子が設けられる請求項４に記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記光源には、光の３原色の一つである第１の色と光の３原色の一つである第２の色との混色からなる帯形状の第１のパタンと、この第１のパタンの両側に、光の３原色の一つである第３の色と前記第１の色との混色からなる、帯形状の第２のパタン及び第３のパタンとを備えるフィルタが、前記第１の光路と前記第２の光路とによってつくる欠陥の位置ずれの方向に対して帯形状の延在方向が角度を成すように設けられ、
前記カメラは、カラー画像を撮影し、この撮影の視野の略中心に、前記第１のパタンが来るように前記フィルタの位置調整がされている請求項２〜５のいずれか１項に記載の欠陥検査装置。
【請求項７】
前記カメラは、カラー画像を撮影し、
前記光学部材は、所定の波長帯域の光を選択的に反射あるいは透過する機能を有する請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項８】
透明性を有する板状体に存在する欠陥の位置を測定する欠陥検査方法であって、前記板状体を照明する光源と、前記光源で照明され、前記板状体から出射した光で作られる欠陥の像を撮影する一台のカメラと、前記板状体と前記カメラとの間に設けられ、一方の面から入射した光を透過し、他方の面から入射した光を反射する少なくとも一つの光学部材と、を有し、前記板状体の面から出射した光が前記カメラに至る光路のうち、前記光学部材を透過した光により欠陥の第１の像をつくる第１の光路における前記板状体の面から光が出射する角度と、前記光学部材で反射した光により欠陥の第２の像をつくる第２の光路における前記板状体の面から光が出射する角度とが、異なり、前記光源は、前記板状体を挟んで、前記カメラと反対側に設けられ、前記カメラに撮影される前記欠陥の第１の像と前記欠陥の第２の像は、前記光源によってつくられた像であり、一方の像は明視野像であり、他方の像は暗視野像である検査装置を用い、
前記光源による照明された前記板状体に存在する欠陥の像を、前記第１の光路を通った光によってつくられる前記欠陥の第１の像と、前記第２の光路を通った光によってつくられる前記欠陥の第２の像とに分けて前記カメラで撮影する工程と、
撮影した画像から、前記欠陥の第１の像と前記欠陥の第２の像の位置ずれ量に基づいて、板状体の厚さ方向における欠陥の位置を算出する工程と、を有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項９】
透明性を有する板状体に存在する欠陥の位置を測定する欠陥検査方法であって、前記板状体を照明する光源と、前記光源で照明され、前記板状体から出射した光で作られる欠陥の像を撮影する一台のカメラと、前記板状体と前記カメラとの間に設けられ、一方の面から入射した光を透過し、他方の面から入射した光を反射する少なくとも一つの光学部材と、を有し、前記板状体の面から出射した光が前記カメラに至る光路のうち、前記光学部材を透過した光により欠陥の第１の像をつくる第１の光路における前記板状体の面から光が出射する角度と、前記光学部材で反射した光により欠陥の第２の像をつくる第２の光路における前記板状体の面から光が出射する角度とが、異なり、前記カメラは、カラー画像を撮影し、前記光学部材は、所定の波長帯域の光を選択的に反射あるいは透過する機能を有する検査装置を用い、
前記光源による照明された前記板状体に存在する欠陥の像を、前記第１の光路を通った光によってつくられる前記欠陥の第１の像と、前記第２の光路を通った光によってつくられる前記欠陥の第２の像とに分けて前記カメラで撮影する工程と、
撮影した画像から、前記欠陥の第１の像と前記欠陥の第２の像の位置ずれ量に基づいて、板状体の厚さ方向における欠陥の位置を算出する工程と、を有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の前記欠陥検査方法を用いて前記板状体を製造する板状体の製造方法であり、
製造した前記板状体を搬送する工程と、
前記板状体の搬送中、前記板状体に存在する欠陥の、板状体の厚さ方向における位置を前記欠陥検査方法を用いて測定する工程と、
この欠陥の、板状体の厚さ方向における位置の測定結果に応じて、前記板状体の良品／不良品を選別する、及び／または、前記欠陥の位置の測定結果に応じて、前記板状体の製造条件を調整する工程と、を有することを特徴とする板状体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明性を有する板状体に存在する欠陥の位置を測定する欠陥検査装置及び欠陥検査方法、さらには、この方法を用いた板状体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、ガラス板等の透明性を有する板状体は、透明性を利用して電子機器等に用いられるが、この板状体に気泡等の欠陥が存在する場合もある。この気泡等の欠陥が板状体の表面近傍に位置するとき、板状体の表面は凹凸形状を成すが、板状体が、電子機器等に用いるデバイスの基板として薄膜形成等の処理を行う場合、上記凹凸は極めて好ましくない。このため、作製された板状体に存在する気泡の位置を正確に知ることは極めて重要である。
【０００３】
従来、透明性を有する板状体に存在する気泡等の欠陥を検出する方法として、特許文献１が知られている。
特許文献１は、透過性物体を走査し、透過性物体の表面に対して角度が異なる光軸上で欠点信号を２台のカメラで検出し、この欠点信号の時間より、欠点の深さ方向の位置を検出することを記載している。これにより、欠点の位置を、基準位置からの深さとして検出できるので、確実に表面だけ、内部だけ、特定の深さだけといった透過性物体の検査が可能であると記載している。
【０００４】
しかし、特許文献１では、２台のカメラを用い、透過性物体の表面の同じ位置にカメラの焦点を合わせて欠点信号を検出するので、２台のカメラの位置合わせや出力信号のキャリブレーションを正確に行う必要があり、煩雑な作業が必要となる。しかも、製造ラインで搬送される透過性物体に対して、製造ラインの環境下で、２台のカメラを透過性物体の表面の同じ位置にカメラの焦点を合せて設置することも難しい。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１１３７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するために、透明性を有する板状体（以下、単に板状体ともいう）に存在する欠陥の、板状体の厚さ（深さ）方向の位置を測定する際、２台のカメラの位置合わせやキャリブレーションを必要としない、簡易な構成で欠陥の位置を測定することのできる欠陥検査装置及び欠陥検査方法を提供するとともに、この方法を用いた板状体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、透明性を有する板状体に存在する欠陥の、板状体の厚さ方向の位置を測定する欠陥検査装置であって、前記板状体を照明する光源と、前記光源で照明され、前記板状体から出射した光で作られる欠陥の像を撮影する一台のカメラと、前記板状体と前記カメラとの間に設けられた部材であって、部材の一方の面から入射した光を透過し、部材の他方の面から入射した光を反射する少なくとも１つの光学部材と、前記カメラで撮影された欠陥の像に基づいて、前記板状体に存在する欠陥の、板状体の厚さ方向の位置を算出する演算ユニットと、を有し、前記板状体の面から出射した光が前記カメラに至る光路のうち、前記光学部材を透過した光により欠陥の第１の像をつくる第１の光路における前記板状体の面から光が出射する角度と、前記光学部材で反射した光により欠陥の第２の像をつくる第２の光路における前記板状体の面から光が出射する角度とが、異なり、前記光源は、前記板状体を挟んで、前記カメラと反対側に設けられ、前記カメラに撮影される前記欠陥の第１の像と前記欠陥の第２の像は、前記光源によってつくられた像であり、一方の像は明視野像であり、他方の像は暗視野像であることを特徴とする欠陥検査装置を提供する。
また、本発明は、透明性を有する板状体に存在する欠陥の、板状体の厚さ方向の位置を測定する欠陥検査装置であって、前記板状体を照明する光源と、前記光源で照明され、前記板状体から出射した光で作られる欠陥の像を撮影する一台のカメラと、前記板状体と前記カメラとの間に設けられた部材であって、部材の一方の面から入射した光を透過し、部材の他方の面から入射した光を反射する少なくとも１つの光学部材と、前記カメラで撮影された欠陥の像に基づいて、前記板状体に存在する欠陥の、板状体の厚さ方向の位置を算出する演算ユニットと、を有し、前記板状体の面から出射した光が前記カメラに至る光路のうち、前記光学部材を透過した光により欠陥の第１の像をつくる第１の光路における前記板状体の面から光が出射する角度と、前記光学部材で反射した光により欠陥の第２の像をつくる第２の光路における前記板状体の面から光が出射する角度とが、異なり、前記カメラは、カラー画像を撮影し、前記光学部材は、所定の波長帯域の光を選択的に反射あるいは透過する機能を有することを特徴とする欠陥検査装置を提供する。
【０００８】
その際、前記板状体の欠陥は、搬送中に測定され、前記カメラにより撮影される、前記欠陥の第１の像と前記欠陥の第２の像とは、前記板状体の面上の視野範囲が一致しており、前記第２の光路は、前記第１の光路に対して、搬送方向の異なる場所に形成された光路であることが好ましい。
さらに、前記光学部材と異なる位置に設けられ、前記板状体から出射した光でつくられる欠陥の像を、前記光学部材の前記他方の面に向けて反射する少なくとも１つの反射光学部材を備えることが好ましい。
【０００９】
その際、前記板状体から出射した光が前記光学部材を透過して前記カメラに至る前記第１の光路の長さと、前記板状体から出射した光が前記反射光学部材で反射されて前記光学部材に入射し、さらに前記光学部材で反射されて前記カメラに至る前記第２の光路の長さとが、等しくなるように、いずれか一方の光路に光路長調整素子が設けられることが好ましい。
また、前記光源には、光の３原色の一つである第１の色と光の３原色の一つである第２の色との混色からなる帯形状の第１のパタンと、この第１のパタンの両側に、光の３原色の一つである第３の色と前記第１の色との混色からなる、帯形状の第２のパタン及び第３のパタンとを備えるフィルタが、前記第１の光路と前記第２の光路とによってつくる欠陥の位置ずれの方向に対して帯形状の延在方向が角度を成すように設けられ、前記カメラは、カラー画像を撮影し、この撮影の視野の略中心に、前記第１のパタンが来るように前記フィルタの位置調整がされていることが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明は、透明性を有する板状体に存在する欠陥の位置を測定する欠陥検査方法であって、前記板状体を照明する光源と、前記光源で照明され、前記板状体から出射した光で作られる欠陥の像を撮影する一台のカメラと、前記板状体と前記カメラとの間に設けられ、一方の面から入射した光を透過し、他方の面から入射した光を反射する少なくとも一つの光学部材と、を有し、前記板状体の面から出射した光が前記カメラに至る光路のうち、前記光学部材を透過した光により欠陥の第１の像をつくる第１の光路における前記板状体の面から光が出射する角度と、前記光学部材で反射した光により欠陥の第２の像をつくる第２の光路における前記板状体の面から光が出射する角度とが、異なり、前記光源は、前記板状体を挟んで、前記カメラと反対側に設けられ、前記カメラに撮影される前記欠陥の第１の像と前記欠陥の第２の像は、前記光源によってつくられた像であり、一方の像は明視野像であり、他方の像は暗視野像である検査装置を用い、前記光源による照明された前記板状体に存在する欠陥の像を、前記第１の光路を通った光によってつくられる前記欠陥の第１の像と、前記第２の光路を通った光によってつくられる前記欠陥の第２の像とに分けて前記カメラで撮影する工程と、撮影した画像から、前記欠陥の第１の像と前記欠陥の第２の像の位置ずれ量に基づいて、板状体の厚さ方向における欠陥の位置を算出する工程と、を有することを特徴とする欠陥検査方法を提供する。
また、本発明は、透明性を有する板状体に存在する欠陥の位置を測定する欠陥検査方法であって、前記板状体を照明する光源と、前記光源で照明され、前記板状体から出射した光で作られる欠陥の像を撮影する一台のカメラと、前記板状体と前記カメラとの間に設けられ、一方の面から入射した光を透過し、他方の面から入射した光を反射する少なくとも一つの光学部材と、を有し、前記板状体の面から出射した光が前記カメラに至る光路のうち、前記光学部材を透過した光により欠陥の第１の像をつくる第１の光路における前記板状体の面から光が出射する角度と、前記光学部材で反射した光により欠陥の第２の像をつくる第２の光路における前記板状体の面から光が出射する角度とが、異なり、前記カメラは、カラー画像を撮影し、前記光学部材は、所定の波長帯域の光を選択的に反射あるいは透過する機能を有する検査装置を用い、前記光源による照明された前記板状体に存在する欠陥の像を、前記第１の光路を通った光によってつくられる前記欠陥の第１の像と、前記第２の光路を通った光によってつくられる前記欠陥の第２の像とに分けて前記カメラで撮影する工程と、撮影した画像から、前記欠陥の第１の像と前記欠陥の第２の像の位置ずれ量に基づいて、板状体の厚さ方向における欠陥の位置を算出する工程と、を有することを特徴とする欠陥検査方法を提供する。
【００１１】
さらに、本発明は、前記欠陥検査方法を用いて前記板状体を製造する板状体の製造方法であり、製造した前記板状体を搬送する工程と、前記板状体の搬送中、前記板状体に存在する欠陥の、板状体の厚さ方向における位置を前記欠陥検査方法を用いて測定する工程と、この欠陥の、板状体の厚さ方向における位置の測定結果に応じて、前記板状体の良品／不良品を選別する、及び／または、前記欠陥の位置の測定結果に応じて、前記板状体の製造条件を調整する工程と、を有することを特徴とする板状体製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の欠陥検査装置及び欠陥検査方法では、板状体の面から出射した光がカメラに至る光路のうち、光学部材を透過した光により欠陥の像をつくる第１の光路における前記板状体の面から光が出射する角度と、光学部材で反射した光により欠陥の像をつくる第２の光路における前記板状体の面から光が出射する角度とが、異なっているので、演算ユニットは、撮影した欠陥の第１の像と欠陥の第２の像との位置ずれ量に基づいて、板状体の厚さ方向における欠陥の位置を算出することが容易にできる。すなわち、光学部材を用いて２方向からの欠陥の像を１台のみのカメラで撮影できるので、２台のカメラの位置合わせやキャリブレーションを必要としない。
又、板状体から出射した光が光学部材を透過してカメラに至る光路の長さと、板状体から出射した光が反射光学部材で反射されて前記光学部材に入射し、さらにこの光学部材で反射されてカメラに至る光路の長さとが、等しくなるように、いずれか一方の光路に光路長調整素子を設けることにより、カメラのピントを２つの欠陥の像に合わせることができる。これよって得られる正確な位置ずれ量からさらに正確な欠陥の位置の情報を得ることができる。
【００１３】
さらに、カメラに撮影される欠陥の第１の像と欠陥の第２の像の一方は、明視野像とし、他方は暗視野像とすることにより、欠陥の第１の像と欠陥の第２の像をお互いに識別することもできる。あるいは、カメラはカラー画像を撮影するものであり、光学部材は、所定の波長帯域の光を選択的に反射あるいは透過する機能を有する場合、カラー画像中の３原色の画像に現れる欠陥の像に基づいて、欠陥の第１の像と欠陥の第２の像をお互いに識別することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の欠陥検査装置、欠陥検査方法及び板状体の製造方法について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１５】
図１（ａ）は、本発明の一実施形態である欠陥検査装置（以降、本装置という）１０の構成を説明する図である。本装置１０は、ガラスＧを板状体として用いるが、本発明においては、ガラスＧに限定されず、透明性を有する樹脂材からなる板部材であってもよい。
本装置１０は、透明性を有する、搬送中のガラスＧに存在する気泡の厚さ方向の位置を測定する装置である。本装置１０は、光源１２と、カメラ１４と、ハーフミラ１６と、反射ミラ１８と、演算ユニット２０と、ディスプレイ２２と、表面位置測定ユニット２４と、を有する。ガラスＧは、搬送ローラ２６によって下側から支持されて搬送される。
【００１６】
光源１２は、搬送中のガラスＧの一方の面の側（図１（ａ）では下側）からガラスＧを拡散光により照明する面状光源である。照明光の色は特に限定されない。なお、本発明では、光源１２の替わりに、板状のガラスＧのエッジから光を入射させる光源を用いてもよい。
カメラ１４は、光源１２で照明され、搬送されるガラスＧをカメラ１４のライン状の読み取り位置で読み取ることにより、ガラスＧの画像の走査読み取りを行う、ラインセンサタイプのカメラである。図１（ｂ）は、搬送されるガラスＧに対してライン状に読み取りを行うことにより走査読み取りを行うカメラ１４で得られる画像の例を示す。図中、右側から左側に順次走査読み取りによって得られる情報を一つの画像に表したものである。なお、板状のガラスＧの搬送方向は、図１（ａ），（ｃ），（ｄ）の例では、右側から左側への方向であるが、左側から右側への方向でもよく、２つの異なる光路によってつくられる画像が得られる限り、どの方向でもよい。また、本発明では、搬送中のガラスＧをエリア状に撮影するエリアセンサタイプのカメラを用いてもよい。さらに、エリアセンサタイプのカメラを用いて静止状態のガラスＧをエリア状に撮影してもよい。
ハーフミラ１６は、ガラスＧとカメラ１４との間に設けられ、一方の面から入射した光を透過し、他方の面から入射した光を反射する光学部材である。ハーフミラ１６は、例えば、反射膜を金属膜で形成した金属ハーフミラや、きわめて薄い多層膜を反射層として積層して構成された誘電体ハーフミラ等が用いられる。さらには、ハーフミラ１６の替わりに、ビームスプリッタや偏向スプリッタを用いることもできる。
反射ミラ１８は、ハーフミラ１６の位置と搬送方向において異なる位置に設けられ（図１（ａ）では、搬送方向下流側）、ガラスＧから出射した光でつくられる欠陥の像を、ハーフミラ１６に向けて反射する反射光学部材である。
【００１７】
演算ユニット２０は、カメラ１４でライン状に撮影されて順次供給される撮影信号を１つの画像としてまとめることによって得られる画像中の気泡の像に基づいて、ガラスＧに存在する気泡の厚さ方向の位置を算出する部分である。演算ユニット２０には、撮影された画像をオペレータがモニタリングするためのディスプレイ２２が接続されている。
表面位置測定ユニット２４は、ガラスＧの表面の位置を測定するデバイスであり、例えばレーザ変位計が用いられる。ガラスＧが振動により上下に変動したり、ガラスＧの厚さが変動して、ガラスＧの表面が変動する。このため、演算ユニット２０において、気泡の、ガラスＧの表面からの厚さ方向の位置を補正するために、ガラスＧの表面の位置を測定する。
【００１８】
図１（ａ）には、本装置１０において、搬送中のガラスＧに気泡Ａを含んだ部分がカメラ１４の撮影視野に入っている状態が示されている。
ラインセンサタイプのカメラ１４が撮影する読み取りラインは、ハーフミラ１６を透過した像（光路Ｖ1を経た像）を読み取るガラスＧ上の位置と、ハーフミラ１６及び反射ミラ１８で反射した像（光路Ｖ2を経た像）を読み取るガラスＧ上の位置とが同じ位置になるように、設定されている。すなわち、ガラスＧの厚さ方向の所定の位置において、光路Ｖ1及び光路Ｖ2を経て作られる像における視野範囲は一致している。図１（ａ）では、光路Ｖ1及び光路Ｖ2における像の読み取りラインはともに、交点Ｂを通る紙面に垂直方向のラインである。又、図１（ａ）に示すように、光路Ｖ2は、光路Ｖ1に対して搬送方向下流側の場所に作られている。本発明においては、少なくとも２つの光路が、搬送方向の異なる場所に形成されるとよい。
ハーフミラ１６を透過した光により欠陥の像Ｃをつくる光路Ｖ1（ガラスＧの面からカメラ１４までの光路）の、ガラス板Ｇの面から光が出射する出射角度と、ハーフミラで反射した光により欠陥の像Ｄをつくる光路Ｖ2（ガラスＧの面からカメラ１４までの光路）の、ガラスＧの面から光が出射する出射角度とが異なっている。光路Ｖ1の出射角度は略９０度、光路Ｖ2の出射角度は１０〜３０度傾斜している。好ましくは、１０〜２０度傾斜している。なお、図１（ｃ）に示す構成の場合、光路Ｖ3，Ｖ4におけるガラスＧの表面からの光の出射角度を１０〜４５度に傾斜して用いることができる。
なお、図１に示す光路Ｖ1及び光路Ｖ2の交点Ｂは、ガラスＧの上面の表面に一致しているが、本発明ではこれに限定されない。交点Ｂは、ガラスＧの上面の表面の上方にあってもよいし、ガラスＧの内部にあってもよいし、ガラスＧの下面の表面にあってもよい。
【００１９】
光源１２で照明された気泡Ａの像は、気泡Ａが光路Ｖ1上を横切ったとき、ハーフミラ１６を透過してカメラ１４で撮影される。一方、気泡Ａの像は、気泡Ａが光路Ｖ2上を横切ったとき、反射ミラー１８で反射されてハーフミラ１６に向けられ、ここでさらに反射されてカメラ１４に向かい、カメラ１４で撮影される。ハーフミラ１６を透過してカメラ１４で撮影される気泡Ａの像は、ガラスＧの表面に対して略垂直方向に光が出射する光路Ｖ1を経た像であり、反射ミラー１８及びハーフミラ１６で反射されてカメラ１４で撮影される気泡Ａの像は、カメラ１４の気泡Ａを、ガラスＧの表面に対して傾斜した方向に光を出射する光路Ｖ2を経た像なので、気泡Ａが光路Ｖ1と光路Ｖ2の交点Ｂに位置しない限り、重ならない。図１（ａ）に示す例では、気泡Ａの光路Ｖ2を経た像が先に撮影され、その後、気泡Ａの光路Ｖ1を経た像が撮影される。カメラ１４にて撮影される気泡Ａの像は、光路Ｖ1と光路Ｖ2を経た２つの像を撮影するので、気泡Ａの像Ｃと像Ｄが位置ずれして撮影される。ここで、像Ｃは、図１（ａ）からわかるように、光路Ｖ2を経た像であり、像Ｄは光路Ｖ1を経た像である。演算ユニット２０は、カメラ１４で撮影したデータから、図１（ｂ）に示す光路Ｖ1及び光路Ｖ2の違いによる位置ずれ量ｘを求めることにより、気泡ＡのガラスＧの厚さ方向の位置を求める。
例えば、まず、検出した像Ｄに対する像Ｃの探索範囲が設定される。本装置１０の構成とガラスＧの寸法から事前に探索領域の範囲（矩形領域）が設定される。具体的には、まず、ガラスＧの厚さを考慮して、図１（ｂ）の位置ずれ量ｘの最大値を定めると、カメラ１４の画像上の座標と、カメラ１４の画角の情報とから、探索範囲が定まる。したがって、像Ｄが検出されると、像Ｄの位置座標から設定された探索範囲の位置が定まり、その範囲の探索が開始される。勿論、探索範囲を定めることなく像Ｃの探索を行ってもよいが、データ処理の効率の点から、探索範囲を設定することが好ましい。上記探索は、探索範囲の画像のみを２値化して検索する、または検索範囲内の像Ｃと類似の部分をパターンマッチング等を用いて検索するとよい。探索範囲を設定しない場合、全画像を２値化して検索する、また全画像に対してパターンマッチング等を用いて探索するとよい。
こうして検出された像Ｃ及び検出された像Ｄの領域を抽出し、この領域の中心の位置を求め、この中心間距離を位置ずれ量ｘとして求める。一方、演算ユニット２０は、光路Ｖ1と光路Ｖ2との交点Ｂの位置（カメラ１４の受光面からの距離）を既知情報として記憶しておき、この既知情報と、求めた位置ずれ量ｘとから、気泡Ａのカメラ１４の受光面からの距離を求めることができる。
【００２０】
演算ユニット２０には、表面位置計測ユニット２４によって測定されたガラスＧの表面の位置データが供給されるので、測定対象のガラスＧの表面の位置（図１（ａ）中の高さ方向の位置）を知ることができる。また、表面位置計測ユニット２４とカメラ１４の受光面との距離（図１（ａ）中の高さ方向の位置）を既知情報として記憶しており、この既知情報と、ガラスＧの表面の位置の情報と、気泡Ａのカメラ１４の受光面からの距離の情報とを用いて、演算ユニット２０では、ガラスＧの表面からの気泡Ａの厚さ（深さ）方向の位置を求める。本実施例では、ガラスＧの厚さ方向の所定の位置において、光路Ｖ1及び光路Ｖ2を経て作られる像における視野範囲が一致しており、また、光路Ｖ2と光路Ｖ1が搬送方向の異なる場所に形成されているので、第２の像の検索及び気泡Ａのカメラ１４の受光面からの距離演算が容易にできる。
【００２１】
図１（ａ）では、光路Ｖ1と光路Ｖ2との交点Ｂの位置がガラスＧの表面にくるように設定されているが、本発明では交点Ｂの位置は特に制限されない。少なくとも交点Ｂの位置からカメラ１４の受光面までの距離が既知となって演算ユニット２０に記憶されていれば、この既知の距離と、表面位置測定ユニット２４からのガラスＧの表面の位置情報と、表面位置測定ユニット２４とカメラ１４の受光面との間の位置の情報と、位置ずれ量ｘとを用いて、ガラスＧの表面からの気泡Ａの厚さ方向の位置を求めることができる。
なお、交点ＢがガラスＧの内部に位置する場合、像Ｃと像Ｄのどちらが光路Ｖ1又は光路Ｖ2による気泡Ａの像であるか識別が困難となる場合もある。このため、ガラスＧの目標板厚、この板厚の変動、及び、搬送中のガラスＧの振動を考慮して、交点Ｂの位置が少なくともガラスＧの外側に来るように、光路Ｖ1又は光路Ｖ2を設定することが好ましい。
本装置１０は、搬送中のガラス板Ｇをラインセンサタイプのカメラ１４で走査して気泡の像を含む画像を撮影するものであるが、本発明では、ラインセンサタイプのカメラ１４に替えて、ガラス板等の透明性を有する板状体を静止した状態でエリアセンサタイプのカメラで一定の範囲の画像を撮影するように装置を構成してもよい。
【００２２】
また、本発明の欠陥検査装置では、図１（ａ）に示す構成に替えて、図１（ｃ）に示す構成を用いてもよい。すなわち、反射ミラ１８ａ及び反射ミラ１８ｂの２つの反射ミラを対向するように設け、反射ミラ１８ａ及び反射ミラ１８ｂの向きを調整して、反射ミラ１８ａで反射した、ガラスＧの欠陥の像をつくる光をハーフミラ１６で透過させてカメラ１４に到達する光路Ｖ3と、反射ミラ１８ｂで反射した、ガラスＧの欠陥の像をつくる光をハーフミラ１６で反射させてカメラ１４に到達する光路Ｖ4とを設けるように構成してもよい。この場合も、カメラ１４を用いて、異なる光路を通過した欠陥の像を同じ視野範囲として撮影する。このような形態であると、光路の長さを同じにすることができるので画像のピントがずれない。
【００２３】
さらに、本発明の欠陥検査装置では、図１（ｄ）に示すような構成を用いてもよい。すなわち、反射ミラを設けず、ハーフミラ１６のみで構成し、ガラス板Ｇの搬送方向上流側で出射した欠陥の像をつくる光がハーフミラ１６を透過してカメラ１４に到達する光路Ｖ5と、ガラス板Ｇの搬送方向下流側で出射した欠陥の像をつくる光がハーフミラ１６で反射されてカメラ１４に到達する光路Ｖ6とを設けるように構成してもよい。この場合も、カメラ１４を用いて、異なる光路を通過した欠陥の像を同じライン状の視野範囲で撮影する。なお、２つの欠陥の像は、カメラ１４により時間差をもって撮影される。図１（ｄ）の構成は、装置を単純化できるが、反射ミラを備える図１（ａ）または（ｃ）の構成の方が、一方の欠陥の像から他方の欠陥の像を容易に検索できる点で、好ましい。
【００２４】
図２（ａ）は、図１（ａ）の光源１２に替えて光源１２ａ，１２ｂを用いた実施形態を示している。
光路Ｖ2による像を、暗視野像とするために、光源１２ｂの光路Ｖ2の延長した光源部分に遮光マスク１２ｃを設け、その周辺部から気泡Ａを照明するように構成されている。一方、光源１２ａは、明視野照明により気泡Ａを照明する。したがって、図２（ｂ）に示すように、カメラ１４により撮影される光路Ｖ2による像は、暗い背景に気泡Ａが明るく見え、一方、視線Ｖ1による像は、明るい背景に気泡Ａが暗く見える像となる。このため、２つの像のうち、どちらが光路Ｖ1を経た像か、光路Ｖ2を経た像かを、識別することができる。図１（ａ）に示す実施形態では、光路Ｖ1及び光路Ｖ2を経た像は、光源１２により照明された気泡Ａの像であり、カメラ１４の読み取りライン（交点Ｂを通る紙面に垂直なライン）がガラスＧの表面又はその表面より上側に位置する限り、撮影された画像では、図１（ｂ）に示すように、光路Ｖ1を経た像Ｃは、光路Ｖ2を経た像Ｄに比べて後に読み取られるため、左側に位置する。このため、像の位置関係で光路Ｖ1及び光路Ｖ2を経た像を識別することができる。しかし、ガラスＧの振動による上下移動や、厚さの変動により、交点ＢがガラスＧの内側に位置する場合も発生する。この場合、気泡Ａの厚さ方向の位置によっては、光路Ｖ1及び光路Ｖ2を経た像の位置関係は逆転する。この場合において、暗視野照明及び明視野照明で別々に照明すれば、光路Ｖ1及び光路Ｖ2を経た像が、撮影された画像の中でどちらの像に対応するか、明確に判断できる。図２（ｂ）では、像Ｅが明視野像、像Ｆが暗視野像となっており、光路Ｖ1を経た像及び光路Ｖ2を経た像を確実に識別することができる。本装置１０では、照明を２個設けたが、照明を１個とし、光路Ｖ2の延長した光源部分に遮光マスク１２ｃを設ける構成としてもよい。
【００２５】
さらに、図２（ａ）では、ガラスＧから出射した光がハーフミラ１６を透過してカメラ１４に至る光路の長さと、ガラスＧから出射した光が反射ミラー１８で反射されてハーフミラ１６に至り、さらにハーフミラ１６で反射されてカメラ１４に至る光路の長さとが、等しくなるように、光路長調整素子２８が設けられている。具体的には、光路長の長い光路上に、屈折率の高いガラス材を光学経路に挟んで光路長を短くし、あるいは、光路長の短い光路上に、複数の反射ミラーを用いて光路長を長くして調整する。このように、気泡Ａからカメラ１４の受光面までの光路長を揃えるのは、２つの光路Ｖ1及び光路Ｖ2から見た気泡Ａの像を撮影するとき、２つの像がピントの合った状態で撮影されるようにするためである。このような光路長調整素子２８は、勿論、図１（ａ）に示す実施形態にも設けることができる。
【００２６】
さらに、本発明では、図１（ａ）に示すハーフミラ１６の替わりに、ダイクロイックプリズムを用いて、反射及び透過する光の波長を選択させてもよい。この場合、カメラ１４は、３原色に分けて画像を得るカラーカメラが用いられる。
例えば、Ｂ（青）の光を反射し、Ｒ（赤）の光を透過するダイクロイックプリズムをハーフミラ１６の替わりに用いることで、カメラ１４で撮影される画像のうち、光路Ｖ1を経て作られる気泡Ａの像はＲ画像に現れ、光路Ｖ2を経て作られる気泡Ａの像はＢ画像に現れるように分離することができる。
演算ユニット２０では、図３（ａ）に示されるようにＲ画像に現れる気泡Ａの像の位置と、図３（ｂ）に示されるようにＢ画像に現れる像の位置とから位置ずれ量ｘを求め、この位置ずれ量ｘから、上述したように、気泡ＡのガラスＧにおける厚さ方向の位置を求める。このように、本実施形態は、視線Ｖ1による気泡Ａの像と、視線Ｖ2による気泡Ａの像とを、３原色の画像によって分離して識別することもできる。
気泡Ａの、図１（ｂ）に示す像Ｃ、Ｄが部分的に重なる程度に大きくても、また重なった場合でも、光路Ｖ1を経てつくられる気泡Ａの像と、光路Ｖ2を経てつくられる気泡Ａの像とを分離できるので、光路Ｖ1による像と光路Ｖ2による像との位置ずれ量を正確に求めることができる。
なお、本発明においては、ダイクロイックプリズムの他に、所定の波長帯域の光を選択的に反射あるいは透過する機能を有する光学部材を用いることができる。
【００２７】
図４（ａ）は、図１（ａ）に示す気泡Ａを照明する光源１２の前面に第１のパタン４２、第２のパタン４４及び第３のパタン４６からなるフィルタ４０を設けた光源を説明する図である。図４（ｂ）は、フィルタ４０を設けた光源１２ａの側面図である。フィルタ４０を設けることにより、欠陥の種類を知ることができる。この場合、カメラ１４は３原色の画像を得るカラー画像を撮影するラインカメラである。
例えば、フィルタ４０は、第１のパタンが、Ｇ（緑）とＢ（青）の混色である水色に着色され、第１のパタンの両側に位置する第２のパタン及び第３のパタンが、Ｇ（緑）とＲ（赤）の混色である黄色に着色されたフィルタである。光路Ｖ1による像は、第１のパタンを透過した光により照明されるように、フィルタ４０が光源１２ａに設けられている。すなわち、光路Ｖ1の中心領域が第１のパタンを透過した光で照明され、その周囲が第２のパタン及び第３のパタンを通過した光で照明される。このような第１のパタン、第２のパタン及び第３のパタンは帯形状に設けられ、この帯形状の延在方向が、光路Ｖ1及び光路Ｖ2によってつくられる欠陥の位置ずれ方向と一致しないように（角度を成すように）、フィルタ４０が設けられる。
気泡Ａが存在しない場合、カメラ１４で得られるＲ画像は暗視野の画像となり、Ｇ画像及びＢ画像は明視野の画像となる。これに対して気泡、傷、あるいは透明な異物の欠陥がある場合、この部分の屈折異常により第２のパタン及び第３のパタンによるＲ（赤）の光が光路Ｖ1の中心領域に混入し、この光でＲ画像中に欠陥の像が現れる。気泡は、傷や透明な異物の欠陥に比べて屈折異常が強いため、Ｇの画像にも欠陥の像が現れるが、気泡以外の欠陥は、Ｇ画像に現れない。このため、Ｇ画像における欠陥の有無により、気泡の像かそれ以外の傷や透明な異物の欠陥の像かを判別することができる。
又、Ｒ画像における気泡の像は、気泡の像の中心部分で輝度が高く、周辺部分で輝度が低い。一方、異物等の遮光性のある欠陥は、遮光により中心部分で輝度が低いが、周辺部分で反射や散乱により輝度が高い。この特徴を利用して、演算ユニット２０は欠陥の種類を判別することもできる。
なお、光源には、光の３原色の一つである第１の色と光の３原色の一つである第２の色との混色からなる帯形状の第１のパタン４２と、この第１のパタン４２の両側に、光の３原色の一つである第３の色と第１の色との混色からなる、帯状の第２のパタン４４及び第３のパタン４６と、を備えるフィルタが設けられ、カメラ１４は、カラー画像を撮影し、この撮影の視野の中心に、第１のパタン４２が来るようにフィルタ４０が位置調整されていればよい。本発明においては、フィルタ４０の替わりに、ダイクロイックプリズムとフィルタを組み合わせることもできる。
フィルタ４０を用いた欠陥の種類の識別については、本願と同一の出願人により出願され公開された特開２００３−３２９６１２号公報に記載されている。
【００２８】
さらに、本発明の欠陥検査装置では、図１（ｃ）に示す装置構成の他に、図５（ａ），（ｂ）に示す装置構成を用いることもできる。図１（ｃ）では、光路Ｖ3の光路によりつくられる画像が実際の像に対して反転するため、光路Ｖ3と光路Ｖ4によりつくられる画像同士は互いに反転した画像の関係になる。しかし、図５（ａ）、（ｂ）に示す装置構成では、１つの反射ミラ１８ａに替えて、２つの反射ミラ１８ａ1，１８ａ2を用いて光路Ｖ3を形成するので、光路Ｖ3と光路Ｖ4によりつくられる画像同士は互いに反転した画像の関係にはならず、画像処理が簡単になる。また、２つの反射ミラ１８ａ1，１８ａ2及び反射ミラ１８ｂを調整することにより、カメラ１４の向き及び位置を自在に定めることができる。
【００２９】
このように、本発明の欠陥検査装置は、一台のカメラで撮影して、板状体の厚さ方向のどの位置に欠陥が存在するかを求めることができる。
このような欠陥検査装置を用いた欠陥検査方法を、ガラス等の板状体の製造工程に用い、板状体の良品／不良品を選別することができる。あるいは、欠陥の位置の測定結果に応じて、板状体の製造条件を調整することができる。
すなわち、板状体を製造して搬送する工程と、板状体の搬送中、板状体に存在する欠陥の位置を測定する工程と、この欠陥の位置の測定結果に応じて、板状体の良品／不良品を選別する工程とを有する。あるいは、板状体の良品／不良品を選抜する工程の替わりに、欠陥の位置の測定結果に応じて、製造工程における板状体の製造条件を調整する工程と、を有してもよい。
【００３０】
以上、本発明の欠陥検査装置、欠陥検査方法及び板状体製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態や実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（ａ）は、本発明の欠陥検査装置の一実施形態の装置の概略の構成を説明する図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す装置で得られる画像の一例を示す図であり、（ｃ），（ｄ）は、本発明の欠陥検査装置の他の実施形態の装置の概略の構成を説明する図である。
【図２】（ａ）は、本発明の欠陥検査装置の他の実施形態の装置の概略の構成を説明する図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す装置で得られる画像の一例を示す図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、ダイクロイックプリズムを用いたときに得られる画像の一例を示す図である。
【図４】（ａ）は、図２（ａ）に示す光源１２ａの前面に設けるフィルタを説明する図であり、（ｂ）は、フィルタを光源に設けた状態を示す側面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、本発明の欠陥検査装置の他の実施形態の装置の概略の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  欠陥検査装置
１２，１２ａ，１２ｂ  光源
１２ｃ  遮光マスク
１４  カメラ
１６  ハーフミラ
１８  反射ミラ
２０  演算ユニット
２２  ディスプレイ
２４  表面位置測定ユニット
２６  搬送ローラ
２８  光路長調整素子
４０  フィルタ
４２  第１のパタン
４４  第２のパタン
４６  第３のパタン
【図１】
0005157471.tif 000002
【図２】
0005157471.tif 000003
【図３】
0005157471.tif 000004
【図４】
0005157471.tif 000005
【図５】
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