(57)【要約】【課題】  簡単な構成で、被検査体の表面および内部に存在する実欠陥と、表面付着異物とを区別して検出することができる欠陥検査装置および欠陥検査方法を提供する。【解決手段】  欠陥検査装置１の照明装置１２は、発光軸Ｓに対して所定の拡がり角度βを有する拡散光を、被検査体１０の一方主面１０ａに照射する。ラインセンサカメラ１１は、被検査体１０の他方主面１０ｂに対向して配置され、照明装置１２によって照射された拡散光が被検査体１０を透過した透過光を受光し、その受光した透過光の光強度を測定する。照明装置１２が被検査体１０に照射する拡散光は、被検査体１０を透過してラインセンサカメラ１１に直接入射する直射光成分と、該直射光成分よりも光強度が大きく、被検査体１０内で偏向されてラインセンサカメラ１１に入射する偏斜光成分とを有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する平板状の被検査体の欠陥を検査する欠陥検査装置において、
光を出射する光照射部であって、光軸に対して所定の拡がり角度を有する拡散光を、被検査体の一方主面に照射する光照射部と、
被検査体の他方主面に対向して配置され、前記光照射部によって照射された拡散光が被検査体を透過した透過光を受光し、その受光した透過光の光強度を測定する受光部と、
前記受光部によって測定された光強度に基づいて、被検査体の欠陥の有無および欠陥の種類を判定する判定部とを備え、
前記光照射部は、被検査体を透過して前記受光部に直接入射する直射光成分と、該直射光成分よりも光強度が大きく、被検査体内で偏向されて前記受光部に入射する偏斜光成分とを有する拡散光を、被検査体の一方主面に照射することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
前記判定部は、
前記受光部によって測定された光強度が、所定の第１閾値を超えている場合、被検査体に照射された拡散光を偏向させる第１の種類の欠陥が被検査体に存在すると判定し、
前記受光部によって測定された光強度が、前記第１閾値よりも小さい所定の第２閾値未満の場合、被検査体に照射された拡散光を遮光させる第２の種類の欠陥が被検査体に存在すると判定し、
前記受光部によって測定された光強度が、前記第２閾値以上、前記第１閾値以下である場合、被検査体に欠陥が存在しないと判定することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
被検査体を所定の搬送方向に搬送する搬送部をさらに備え、
前記光照射部は、前記搬送部によって搬送される被検査体の一方主面に対向して配置され、前記搬送方向に垂直な方向に線状に延びる線状光源であり、
前記受光部は、前記搬送部によって搬送される被検査体の他方主面に対向して配置され、前記搬送方向に垂直な方向に複数の受光素子が配列されるラインセンサカメラであることを特徴とする請求項１または２に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記偏斜光成分の光強度は、前記直射光成分の光強度の１０倍よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記偏斜光成分の前記光軸に対する拡がり角度は、１０°以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記光照射部は、前記直射光成分と前記偏斜光成分とを有する拡散光を出射する単一部材で構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の欠陥検査装置。
【請求項７】
前記光照射部と被検査体との間に配置され、前記光照射部から出射される拡散光の一部を遮光する遮光体をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の欠陥検査装置。
【請求項８】
光透過性を有する平板状の被検査体の欠陥を検査する欠陥検査方法において、
光軸に対して所定の拡がり角度を有する拡散光を、光照射部によって被検査体の一方主面に照射する光照射工程と、
前記光照射部によって照射された拡散光が被検査体を透過し、該被検査体の他方主面から出射された透過光を、受光部によって受光して透過光の光強度を測定する受光工程と、
前記受光部によって測定された光強度に基づいて、被検査体の欠陥の有無および欠陥の種類を判定する判定工程とを含み、
前記光照射工程では、被検査体を透過して前記受光部に直接入射する直射光成分と、該直射光成分よりも光強度が大きく、被検査体内で偏向されて前記受光部に入射する偏斜光成分とを有する拡散光を、前記光照射部によって被検査体の一方主面に照射することを特徴とする欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光透過性を有する液晶パネルなどの被検査体の欠陥を検査する欠陥検査装置および欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明板ガラスや透明シート、液晶パネルなどの透明板状体は、その表面、裏面、または内部などに微小な凹凸状などの欠陥（実欠陥）が存在すると、不良品として取扱われる。
【０００３】
一方、透明板状体の製造時において、製造作業などによって発生する環境起因の異物、製造工程にて発生した異物などが飛散することがあり、これらの飛散した異物が透明板状体の表面に付着することがある。このようにして透明板状体の表面に付着した異物は、エアブローや溶剤による拭取り作業などの清浄作業によって除去可能である。したがって、このような透明板状体の表面に付着した異物（表面付着異物）が存在していたとしても、この表面付着異物は除去可能であるので、透明板状体を不良品として取扱う必要がない。
【０００４】
透明板状体は、実欠陥が存在するものを不良品として分別するために、欠陥検査装置によって欠陥の検査が行われる。実欠陥と表面付着異物とが混在した透明板状体を欠陥検査装置によって検査する場合、実欠陥と表面付着異物とを区別して検出することは容易ではない。そのため、このような欠陥検査装置による検査結果に基づいた場合、製造工程トラブルによって実欠陥が多発した場合であっても、表面付着異物の増加と間違えてしまう可能性があり、トラブルが発生した製造工程への対処が遅れるといった問題があった。
【０００５】
このような問題を解決するために、次のような欠陥検査装置が提案されている。特許文献１には、実欠陥と表面付着異物とを区別して検出可能な欠陥検査装置が開示されている。この特許文献１に記載される、第１の従来技術の欠陥検査装置について、図９を用いて説明する。
【０００６】
図９は、第１の従来技術の欠陥検査装置の構成を示す概略図である。第１の従来技術の欠陥検査装置は、所定の搬送方向Ａに搬送されるシート状の透明シート体Ｗに対して、下方向から投光部９３によって角度θで透明シート体Ｗの位置Ｐの幅方向全域を斜めからスリット状に照明する。透明シート体Ｗに対する上方側において投光部９３の光軸上に配置された第１受光部９１は、透明シート体Ｗの位置Ｐを透過した透過光の幅方向の輝度分布を検出する。そして、透明シート体Ｗに対する上方側において搬送方向Ａに垂直な方向に配置された第２受光部９２は、透明シート体Ｗの位置Ｐに表面付着異物Ｔが存在していた場合に、透明シート体Ｗを透過し、表面付着異物Ｔによって拡散または散乱した透過光の幅方向の輝度分布を検出する。
【０００７】
第１受光部９１および第２受光部９２には、透明シート体Ｗのライン速度を検出するために設置されたエンコーダ９５からの信号が分岐して入力され、第１受光部９１および第２受光部９２の検出データは信号処理部９４に取込まれる。第１の従来技術の欠陥検査装置では、信号処理部９４が、第１受光部９１および第２受光部９２の検出データを照合して、実欠陥と表面付着異物Ｔとを区別して検出する。
【０００８】
また、特許文献２には、実欠陥と表面付着異物とを区別して検出可能な欠陥検査装置が開示されている。この特許文献２に記載される、第２の従来技術の欠陥検査装置について、図１０を用いて説明する。
【０００９】
図１０は、第２の従来技術の欠陥検査装置の構成を示す概略図である。第２の従来技術の欠陥検査装置は、図１０（ａ）に示すように、ラインセンサ型カメラ１０１と、蛍光灯１０２ａと拡散板１０２ｂとからなるライン状光源１０２とを備える。ラインセンサ型カメラ１０１とライン状光源１０２とは、それぞれ被検査体１０３の一方主面を臨んで配置されており、ライン状光源１０２によって被検査体１０３に照明された照明光は、被検査体１０３の一方主面で反射され、その反射された照明光がラインセンサ型カメラ１０１に入射するようになっている。図１０（ａ）に示す例では、ライン状光源１０２は、斜め６０°の方向から被検査体１０３を照明することになるように、被検査体１０３に対して角度αをなして配置され、ラインセンサ型カメラ１０１は、被検査体１０３に対して７０°の角度βをなすように配置されている。
【００１０】
第２の従来技術の欠陥検査装置は、ラインセンサ型カメラ１０１で撮影される、被検査体１０３の搬送方向に垂直な方向のライン画像を、被検査体１０３の搬送に同期させて取出すことで、面画像として取得するように構成されている。このような構成において、ラインセンサ型カメラ１０１とライン状光源１０２とが、上記のように配置されているので、被検査体１０３の表面に微小な凹みの欠陥（実欠陥）が存在する場合には、ライン状光源１０２からの斜光線でまず凹みの中での正反射光がラインセンサ型カメラ１０１に入り、続いて凹みによって生じる陰影がラインセンサ型カメラ１０１に入る。そのため、ラインセンサ型カメラ１０１における欠陥を捕らえた部分の経時的出力は、図１０（ｂ）に示す照度分布曲線１０４のように、基準１０４ａに対して所定の閾値１０４ｂを超える照度を有する明部１０４ｄと、所定の閾値１０４ｃ未満の照度を有する暗部１０４ｅとが連続してあらわれるものとなる。また、被検査体１０３の表面に汚れ付着（表面付着異物）が存在する場合には、ラインセンサ型カメラ１０１に向かう方向への乱反射光量が汚れ部分によって抑えられる。そのため、ラインセンサ型カメラ１０１における欠陥を捕らえた部分の経時的出力は、図１０（ｃ）に示す照度分布曲線１０５ように、基準１０５ａに対して所定の閾値１０５ｃ未満の照度を有する暗部１０５ｅのみがあらわれたものとなる。このようにして、第２の従来技術の欠陥検査装置は、実欠陥と表面付着異物とを区別して検出可能となる。
【００１１】
また、特許文献３には、実欠陥と表面付着異物とを区別して検出可能な欠陥検査装置が開示されている。この特許文献３に記載される、第３の従来技術の欠陥検査装置について、図１１を用いて説明する。
【００１２】
図１１は、第３の従来技術の欠陥検査装置の構成を示す概略図である。第３の従来技術の欠陥検査装置は、被検査体１１１の一方主面に対向して配置される、集光レンズ１１５を有する光照射部１１２と、被検査体１１１の他方主面に対向して配置される、受光レンズ１１６を有する受光部１１３とを備える。第３の従来技術の欠陥検査装置においては、被検査体１１１の表面と受光部１１３の受光軸Ｌとの成す角度φ、被検査体１１１の表面と光照射部１１２の発光軸Ｓとの成す角度δ、受光軸Ｌと発光軸Ｓとの成す角度θ、および、受光部１１３の開口角度ηは、適宜設定される。
【００１３】
第３の従来技術の欠陥検査装置では、図１１（ａ）に示すように、被検査体１１１に実欠陥が存在しない場合、受光部１１３は、光照射部１１２からの照射光を受光しない。これに対して、図１１（ｂ）に示すように、被検査体１１１に微小凹欠陥（実欠陥）１１４が存在した場合、光照射部１１２からの照射光は、実欠陥１１４により屈折し、受光部１１３で受光される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１０−２２３５９８号公報
【特許文献２】特開２００９−２８７９８０号公報
【特許文献３】特開２００９−２５２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記の従来技術の欠陥検査装置は、以下に示すような課題を有する。第１の従来技術の欠陥検査装置は、第１受光部９１および第２受光部９２の、２つの受光部を備えることによって欠陥を検出するように構成されているので、高分解能での欠陥検出を行う場合には高コスト化に繋がるばかりではなく、構成が複雑化してしまう。さらに、第１の従来技術の欠陥検査装置では、信号処理部９４が、第１受光部９１および第２受光部９２の検出データを照合して、実欠陥と表面付着異物Ｔとを区別して検出するので、欠陥を検査するための検査時間が長くなってしまい、検査効率が低い。
【００１６】
第２の従来技術の欠陥検査装置は、ラインセンサ型カメラ１０１とライン状光源１０２とからなる反射型の光学系を用いて被検査体１０３に存在する欠陥の検査を行うように構成されているので、被検査体１０３の内部に存在する気泡などの実欠陥の検査を行うことができない。
【００１７】
第３の従来技術の欠陥検査装置は、光照射部１１２として高い指向性光源を用いて暗視野照明の光学系を構築して、被検査体１１１に存在する欠陥を検査するように構成されているので、被検査体１１１に存在する実欠陥の検出は可能であるけれども、表面付着異物を検出することができない。
【００１８】
本発明は、このような課題を解決するものであり、簡単な構成で、被検査体の表面および内部に存在する実欠陥と、表面付着異物とを区別して検出することができる欠陥検査装置および欠陥検査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】
【００１９】
本発明は、光透過性を有する平板状の被検査体の欠陥を検査する欠陥検査装置において、
光を出射する光照射部であって、光軸に対して所定の拡がり角度を有する拡散光を、被検査体の一方主面に照射する光照射部と、
被検査体の他方主面に対向して配置され、前記光照射部によって照射された拡散光が被検査体を透過した透過光を受光し、その受光した透過光の光強度を測定する受光部と、
前記受光部によって測定された光強度に基づいて、被検査体の欠陥の有無および欠陥の種類を判定する判定部とを備え、
前記光照射部は、被検査体を透過して前記受光部に直接入射する直射光成分と、該直射光成分よりも光強度が大きく、被検査体内で偏向されて前記受光部に入射する偏斜光成分とを有する拡散光を、被検査体の一方主面に照射することを特徴とする欠陥検査装置である。
【００２０】
また本発明の欠陥検査装置において、前記判定部は、
前記受光部によって測定された光強度が、所定の第１閾値を超えている場合、被検査体に照射された拡散光を偏向させる第１の種類の欠陥が被検査体に存在すると判定し、
前記受光部によって測定された光強度が、前記第１閾値よりも小さい所定の第２閾値未満の場合、被検査体に照射された拡散光を遮光させる第２の種類の欠陥が被検査体に存在すると判定し、
前記受光部によって測定された光強度が、前記第２閾値以上、前記第１閾値以下である場合、被検査体に欠陥が存在しないと判定することを特徴とする。
【００２１】
また本発明の欠陥検査装置は、被検査体を所定の搬送方向に搬送する搬送部をさらに備え、
前記光照射部は、前記搬送部によって搬送される被検査体の一方主面に対向して配置され、前記搬送方向に垂直な方向に線状に延びる線状光源であり、
前記受光部は、前記搬送部によって搬送される被検査体の他方主面に対向して配置され、前記搬送方向に垂直な方向に複数の受光素子が配列されるラインセンサカメラであることを特徴とする。
【００２２】
また本発明の欠陥検査装置において、前記偏斜光成分の光強度は、前記直射光成分の光強度の１０倍よりも大きいことを特徴とする。
【００２３】
また本発明の欠陥検査装置において、前記偏斜光成分の前記光軸に対する拡がり角度は、１０°以上であることを特徴とする。
【００２４】
また本発明の欠陥検査装置において、前記光照射部は、前記直射光成分と前記偏斜光成分とを有する拡散光を出射する単一部材で構成されることを特徴とする。
【００２５】
また本発明の欠陥検査装置は、前記光照射部と被検査体との間に配置され、前記光照射部から出射される拡散光の一部を遮光する遮光体をさらに備えることを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、光透過性を有する平板状の被検査体の欠陥を検査する欠陥検査方法において、
光軸に対して所定の拡がり角度を有する拡散光を、光照射部によって被検査体の一方主面に照射する光照射工程と、
前記光照射部によって照射された拡散光が被検査体を透過し、該被検査体の他方主面から出射された透過光を、受光部によって受光して透過光の光強度を測定する受光工程と、
前記受光部によって測定された光強度に基づいて、被検査体の欠陥の有無および欠陥の種類を判定する判定工程とを含み、
前記光照射工程では、被検査体を透過して前記受光部に直接入射する直射光成分と、該直射光成分よりも光強度が大きく、被検査体内で偏向されて前記受光部に入射する偏斜光成分とを有する拡散光を、前記光照射部によって被検査体の一方主面に照射することを特徴とする欠陥検査方法である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、欠陥検査装置は、光照射部と受光部と判定部とを備える。光照射部は、光軸に対して所定の拡がり角度を有する拡散光を、被検査体の一方主面に照射する。受光部は、被検査体の他方主面に対向して配置され、光照射部によって照射された拡散光が被検査体を透過した透過光を受光し、その受光した透過光の光強度を測定する。光照射部が被検査体に照射する拡散光は、被検査体を透過して受光部に直接入射する直射光成分と、該直射光成分よりも光強度が大きく、被検査体内で偏向されて受光部に入射する偏斜光成分とを有する。判定部は、受光部によって測定された光強度に基づいて、被検査体の欠陥の有無および欠陥の種類を判定する。
【００２８】
このように構成される欠陥検査装置では、光照射部によって被検査体に照射される拡散光の中で、被検査体を透過して受光部に入射される光に応じて、直射光成分のみが受光部に入射される場合と、直射光成分および偏斜光成分が受光部に入射される場合と、拡散光が受光部に入射されない場合との、３段階にわけて欠陥を判定することができる。
【００２９】
具体的には、被検査体に実欠陥および表面付着異物が存在しない場合には、光照射部から出射された拡散光を偏向させる部分、拡散光を遮光する部分などが被検査体に存在しないことになるので、光照射部によって被検査体に照射される拡散光の中で、直射光成分のみが被検査体を透過して受光部に入射し、受光部によって直射光成分の光強度のみが測定されることになり、この測定結果に基づいて判定部は、被検査体に実欠陥および表面付着異物が存在しないと判定することができる。
【００３０】
被検査体に実欠陥が存在する場合には、光照射部から出射された拡散光を偏向させる部分が被検査体に存在することになるので、光照射部によって被検査体に照射される拡散光の中で、直射光成分および偏斜光成分が被検査体を透過して受光部に入射し、受光部によって直射光成分および偏斜光成分の光強度が測定されることになり、この測定結果に基づいて判定部は、被検査体に実欠陥が存在すると判定することができる。
【００３１】
被検査体に表面付着異物が存在する場合には、光照射部から出射された拡散光を遮光する部分などが被検査体に存在することになるので、光照射部によって被検査体に照射される拡散光は表面付着異物によって遮光されて、受光部に拡散光は入射されず、この結果に基づいて判定部は、被検査体に表面付着異物が存在すると判定することができる。
【００３２】
以上のようにして、本発明の欠陥検査装置は、簡単な光学系の構成で、被検査体の表面および内部に存在する実欠陥と、表面付着異物とを区別して検出することができる。
【００３３】
また本発明によれば、判定部は、第１閾値および第２閾値の２つの閾値を用いることによって、被検査体に実欠陥が存在する場合と、被検査体に表面付着異物が存在する場合と、被検査体に実欠陥および表面付着異物が存在しない場合との、３段階にわけて欠陥を判定することができる。具体的には、判定部は、受光部によって測定された光強度が所定の第１閾値を超えている場合、被検査体に照射された拡散光を偏向させる第１の種類の欠陥（実欠陥）が被検査体に存在すると判定する。また、判定部は、受光部によって測定された光強度が、前記第１閾値よりも小さい所定の第２閾値未満の場合、被検査体に照射された拡散光を遮光させる第２の種類の欠陥（表面付着異物）が被検査体に存在すると判定する。そして、判定部は、受光部によって測定された光強度が、前記第２閾値以上、前記第１閾値以下である場合、被検査体に欠陥が存在しないと判定する。
【００３４】
また本発明によれば、欠陥検査装置は、被検査体を所定の搬送方向に搬送する搬送部をさらに備える。また、光照射部は、搬送部によって搬送される被検査体の一方主面に対向して配置され、搬送方向に垂直な方向に線状に延びる線状光源であり、受光部は、搬送部によって搬送される被検査体の他方主面に対向して配置され、搬送方向に垂直な方向に複数の受光素子が配列されるラインセンサカメラである。これによって、被検査体を搬送部によって搬送しながら、被検査体の幅方向（搬送方向に垂直な方向）の全体における欠陥を検査することができる。
【００３５】
また本発明によれば、光照射部が出射する拡散光において、偏斜光成分の光強度は、直射光成分の光強度の１０倍よりも大きい。これによって、光照射部から出射された拡散光を偏向させる部分（実欠陥）が被検査体に存在する場合、すなわち、光照射部によって被検査体に照射される拡散光の中で、直射光成分および偏斜光成分が被検査体を透過して受光部に入射し、受光部によって直射光成分および偏斜光成分の光強度が測定されることになる場合に、判定部は、被検査体に実欠陥が存在することをより高精度に判定することができる。
【００３６】
また本発明によれば、光照射部が出射する拡散光における、偏斜光成分の光軸に対する拡がり角度は、１０°以上である。このように、偏斜光成分が比較的大きな拡がり角度を有する（指向性が比較的低い）ことによって、様々な形状および大きさの実欠陥に応じて偏向可能な偏斜光成分となるので、判定部は、被検査体に実欠陥が存在することをより高精度に判定することができる。
【００３７】
また本発明によれば、光照射部は、直射光成分と偏斜光成分とを有する拡散光を出射する、単一部材で構成される。直射光成分と偏斜光成分とを有する拡散光を出射する光照射部は、各光成分をそれぞれ個別に出射することが可能な２つの部材を組合わせて形成することも可能であるが、光照射部を単一部材で構成することによって、欠陥検査装置における光学系の構成をより簡単化することができる。
【００３８】
また本発明によれば、欠陥検査装置は、遮光体をさらに備える。この遮光体は、光照射部と被検査体との間に配置され、光照射部から出射される拡散光の一部を遮光する。これによって、光照射部によって被検査体に照射される拡散光の中で、受光部に入射される直射光成分は、遮光体によって反射・散乱されて弱められた直射光成分に限定されることになる。したがって、受光部に入射される直射光成分の光量が大きく成り過ぎるのを防止することができるので、直射光成分のみが受光部に入射される場合と、直射光成分および偏斜光成分が受光部に入射される場合とにおける、受光部の光強度の測定結果に大きな差を生じさせることができ、判定部は、被検査体に実欠陥が存在することをより高精度に判定することができる。
【００３９】
また本発明によれば、欠陥検査方法は、光照射工程と受光工程と判定工程とを含む。光照射工程では、光軸に対して所定の拡がり角度を有する拡散光を、光照射部によって被検査体の一方主面に照射する。受光工程では、光照射部によって照射された拡散光が被検査体を透過し、該被検査体の他方主面から出射された透過光を、受光部によって受光して透過光の光強度を測定する。ここで、光照射工程では、被検査体を透過して受光部に直接入射する直射光成分と、該直射光成分よりも光強度が大きく、被検査体内で偏向されて受光部に入射する偏斜光成分とを有する拡散光を、光照射部によって被検査体の一方主面に照射する。そして、判定工程では、受光部によって測定された光強度に基づいて、被検査体の欠陥の有無および欠陥の種類を判定する。
【００４０】
このような欠陥検査方法では、光照射部によって被検査体に照射される拡散光の中で、被検査体を透過して受光部に入射される光に応じて、直射光成分のみが受光部に入射される場合と、直射光成分および偏斜光成分が受光部に入射される場合と、拡散光が受光部に入射されない場合との、３段階にわけて欠陥を判定することができる。これによって、簡単な光学系の構成で、被検査体の表面および内部に存在する実欠陥と、表面付着異物とを区別して検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る欠陥検査装置１の構成を示す概略図である。
【図２】欠陥検査装置１において、被検査体１０を透過した透過光の光強度分布を示す図である。
【図３】欠陥検査装置１の動作原理を説明するための図である。
【図４】ラインセンサカメラ１１にて撮像された画像を示す図である。
【図５】画像処理装置１４にて画像処理された後の２値化画像を示す図である。
【図６】欠陥検査装置１における、光学系配置の他の例を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る欠陥検査装置２の構成を示す概略図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る欠陥検査装置３の構成を示す概略図である。
【図９】第１の従来技術の欠陥検査装置の構成を示す概略図である。
【図１０】第２の従来技術の欠陥検査装置の構成を示す概略図である。
【図１１】第３の従来技術の欠陥検査装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る欠陥検査装置１の構成を示す概略図である。本実施形態の欠陥検査装置１は、光透過性を有する平板状の被検査体１０の欠陥を検査するための装置である。被検査体１０としては、ガラス板および液晶パネル用の基板などの板状体、偏光フィルムまたは位相差フィルムなどの熱可塑性樹脂からなる光学フィルムなどのシート状成形体、などの透明、半透明のものを挙げることができる。なお、被検査体１０は、平板状のものに限定されず、ゆるやかな曲率を有するものであってもよい。本実施形態では、被検査体１０は、厚みが１ｍｍの液晶パネル用基板である。
【００４３】
欠陥検査装置１は、光照射部である照明装置１２と、受光部であるラインセンサカメラ１１と、判定部として機能する画像処理装置１４およびホストコンピュータ１５と、搬送部１６とを備える。この欠陥検査装置１は、本発明の欠陥検査方法を実行する装置であり、照明装置１２が光照射工程を実行し、ラインセンサカメラ１１が受光工程を実行し、画像処理装置１４およびホストコンピュータ１５が判定工程を実行する。
【００４４】
搬送部１６は、被検査体１０を所定の搬送方向Ａに搬送する。搬送部１６は、被検査体１０を搬送することが可能であれば、特に限定されるものではないけれども、本実施形態では、２つのコンベアベルト１６ａが所定の間隔をあけて配置されて構成されている。なお、２つのコンベアベルト１６ａによって搬送される被検査体１０は、２つのコンベアベルト１６ａ間の隙間に対応する部分に、後述する照明装置１２から出射された照明光（拡散光）が照射される。本実施形態では、前記搬送方向Ａは水平方向に一致し、被検査体１０の一方主面１０ａが鉛直方向下方側に向き、被検査体１０の他方主面１０ｂが鉛直方向上方側を向くように、被検査体１０が搬送部１６によって搬送される。
【００４５】
照明装置１２は、搬送部１６によって搬送方向Ａに搬送される被検査体１０の一方主面１０ａに対向して配置され、発光軸Ｓに対して所定の拡がり角度βを有する照明光（拡散光）を、被検査体１０の一方主面１０ａに照射する。すなわち、照明装置１２は、発光軸Ｓから±βの角度範囲で拡散する照明光を、被検査体１０の一方主面１０ａに照射する。
【００４６】
照明装置１２は、搬送方向Ａを含む水平面上で搬送方向Ａに垂直な方向（被検査体１０の幅方向に平行な方向）に線状に延びる線状光源であることが好ましい。さらに、照明装置１２は、被検査体１０に照射する照明光が、被検査体１０を透過して後述のラインセンサカメラ１１に直接入射する直射光成分と、該直射光成分よりも光強度が大きく、被検査体１０内で偏向されてラインセンサカメラ１１に入射する偏斜光成分とを有するように構成されている。
【００４７】
このような照明装置１２としては、ＬＥＤがアレイ状に配置された線状光源、ハロゲンランプとライン状光ファイバライトガイドとが組合された線状光源、ハロゲンランプと長尺のロッドとが組合された線状光源などが挙げられる。本実施形態では、照明装置１２は、白色ＬＥＤがアレイ状に配置された、２００ｍｍ×１５ｍｍ（搬送方向Ａに垂直な方向に対応する長さが２００ｍｍで、搬送方向Ａに対応する長さが１５ｍｍである）の発光面を有する線状光源である。
【００４８】
また、照明装置１２は、直射光成分と偏斜光成分とを有する照明光を出射する、単一部材で構成されることが好ましい。直射光成分と偏斜光成分とを有する照明光を出射する照明装置１２は、各光成分をそれぞれ個別に出射することが可能な２つの部材を組合せて形成することも可能であるが、照明装置１２を単一部材で構成することによって、欠陥検査装置１における光学系の構成をより簡単化することができる。また、照明装置１２は、照明装置１２から出射される照明光の拡散性を高めるために、拡散板を備える構造としてもよい。
【００４９】
ラインセンサカメラ１１は、搬送部１６によって搬送方向Ａに搬送される被検査体１０の他方主面１０ｂに対向して配置され、搬送方向Ａを含む水平面上で搬送方向Ａに垂直な方向（被検査体１０の幅方向に平行な方向）に複数の受光素子が配列される撮像手段である。ラインセンサカメラ１１は、照明装置１２によって照射された照明光が被検査体１０を透過した透過光を受光し、その受光した透過光の光強度（照度：ルクス）を測定する。
【００５０】
ラインセンサカメラ１１は、搬送方向Ａに搬送される被検査体１０の他方主面１０ｂ上に焦点位置Ｐが存在するように合焦されて撮像位置が固定されている。すなわち、ラインセンサカメラ１１が撮像しているのは、被検査体１０の他方主面１０ｂの１ラインであり、被検査体１０が搬送方向Ａに搬送されることによって被検査体１０の全体画像を撮像する。このようなラインセンサカメラ１１としては、ラインＣＣＤ(Charge Coupled Device)カメラが代表的であるが、他には、ＭＯＳ（Metal-Oxide Semiconductor）型カメラや、フォトダイオードをライン状に並べたカメラなどを用いることができる。ラインセンサカメラ１１には、撮像対象である被検査体１０の光像を受光素子に結像させるためのレンズなどが付属されている。
【００５１】
本実施形態では、ラインセンサカメラ１１としては、画素サイズ５μｍ×５μｍ、約１２３００画素のラインセンサが用いられており、ラインセンサカメラ１１用のレンズとしては、焦点距離５０ｍｍ、０．０５倍〜０．３倍の倍率のレンズが用いられ、分解能約１７μｍ／ｐｉｘである。
【００５２】
また、欠陥検査装置１において、照明装置１２は、発光軸Ｓに対する拡がり角度βを用いた、発光軸Ｓから±βの角度範囲で規定される照明光の照射範囲が、ラインセンサカメラ１１の焦点位置Ｐを含むように配置されており、さらに、発光軸Ｓとラインセンサカメラ１１の受光軸Ｌとの成す角度θが、下記式（１）を満たすように配置されている。
θ＝α＋β                        …（１）
［式中、θは発光軸Ｓと受光軸Ｌとの成す角度を示し、αはラインセンサカメラ１１の開口角度（すなわち、ラインセンサカメラ１１の受光開口の縁端部と焦点位置Ｐとを結ぶ線分と、受光軸Ｌとの成す角度）を示し、βは拡がり角度を示す。］
【００５３】
照明装置１２から出射された照明光は、ラインセンサカメラ１１に付属するレンズの開口絞り周辺を伝搬するため、一部が絞りで遮られることからラインセンサカメラ１１で検出される光成分は微弱になる。
【００５４】
また、照明装置１２の投入電力を調整して照明光の光強度を調整してラインセンサカメラ１１で検出される光強度を調整してもよい。さらには、照明装置１２からラインセンサカメラ１１に至るまでの光路に、光量調整用のＮＤフィルタ、偏光フィルタなどの光学フィルタ１３などを挿入して、ラインセンサカメラ１１で検出される光量を調整してもよい。
【００５５】
図２は、欠陥検査装置１において、被検査体１０を透過した透過光の光強度分布を示す図である。光強度分布曲線Ｂで示される、照明装置１２によって照射された照明光が被検査体１０を透過した透過光（照明光）のうち、ラインセンサカメラ１１で検出される光成分は、図２の斜線で示した領域Ｃであり、被検査体１０を透過した透過光のうち微弱な光成分がラインセンサカメラ１１で検出される。
【００５６】
図１に戻って、欠陥検査装置１に備えられる画像処理装置１４は、ラインセンサカメラ１１によって測定された光強度（照度：ルクス）のデータに基づいて、被検査体１０の欠陥の有無および欠陥の種類を判定する。画像処理装置１４は、照明装置１２によって被検査体１０に照射される照明光の中で、被検査体１０を透過してラインセンサカメラ１１に入射される光に応じて、直射光成分のみがラインセンサカメラ１１に入射される場合と、直射光成分および偏斜光成分がラインセンサカメラ１１に入射される場合と、照明光がラインセンサカメラ１１に入射されない場合との、３段階にわけて欠陥を判定する。また、ホストコンピュータ１５は、画像処理装置１４にて判定された欠陥に関する情報を処理（２値化処理など）して出力する。
【００５７】
以上のように構成される欠陥検査装置１では、照明装置１２によって被検査体１０に照射される照明光の中で、被検査体１０を透過してラインセンサカメラ１１に入射される光に応じて、直射光成分のみがラインセンサカメラ１１に入射される場合と、直射光成分および偏斜光成分がラインセンサカメラ１１に入射される場合と、照明光がラインセンサカメラ１１に入射されない場合との、３段階にわけて欠陥を判定することができる。
【００５８】
具体的には、被検査体１０に実欠陥（内部に存在する気泡、凹凸形状の欠陥など）および表面付着異物（ダスト、汚れなど）が存在しない場合には、照明装置１２から出射された照明光を偏向させる部分、照明光を遮光する部分などが被検査体１０に存在しないことになるので、照明装置１２によって被検査体１０に照射される照明光の中で、直射光成分のみが被検査体１０を透過してラインセンサカメラ１１に入射し、ラインセンサカメラ１１によって直射光成分の光強度のみが測定されることになり、この測定結果に基づいて画像処理装置１４は、被検査体１０に実欠陥および表面付着異物が存在しないと判定することができる。
【００５９】
被検査体１０に実欠陥が存在する場合には、照明装置１２から出射された照明光を偏向させる部分が被検査体１０に存在することになるので、照明装置１２によって被検査体１０に照射される照明光の中で、直射光成分および偏斜光成分が被検査体１０を透過してラインセンサカメラ１１に入射し、ラインセンサカメラ１１によって直射光成分および偏斜光成分の光強度が測定されることになり、この測定結果に基づいて画像処理装置１４は、被検査体１０に実欠陥が存在すると判定することができる。
【００６０】
被検査体１０に表面付着異物が存在する場合には、照明装置１２から出射された照明光を遮光する部分などが被検査体１０に存在することになるので、照明装置１２によって被検査体１０に照射される照明光は表面付着異物によって遮光されて、ラインセンサカメラ１１に照明光は入射されず、この結果に基づいて画像処理装置１４は、被検査体１０に表面付着異物が存在すると判定することができる。
【００６１】
以上のようにして、本実施形態の欠陥検査装置１は、簡単な光学系の構成で、被検査体１０の表面および内部に存在する実欠陥と、表面付着異物とを区別して検出することができる。
【００６２】
また本実施形態では、ホストコンピュータ１５は、第１閾値および第２閾値の２つの閾値を用いることによって、被検査体１０に実欠陥が存在する場合と、被検査体１０に表面付着異物が存在する場合と、被検査体１０に実欠陥および表面付着異物が存在しない場合との、３段階にわけて欠陥を判定することができる。具体的には、ホストコンピュータ１５は、ラインセンサカメラ１１によって測定された光強度が所定の第１閾値を超えている場合、被検査体１０に照射された照明光を偏向させる第１の種類の欠陥（実欠陥）が被検査体１０に存在すると判定する。また、ホストコンピュータ１５は、ラインセンサカメラ１１によって測定された光強度が、前記第１閾値よりも小さい所定の第２閾値未満の場合、被検査体１０に照射された照明光を遮光させる第２の種類の欠陥（表面付着異物）が被検査体１０に存在すると判定する。そして、ホストコンピュータ１５は、ラインセンサカメラ１１によって測定された光強度が、前記第２閾値以上、前記第１閾値以下である場合、被検査体１０に欠陥が存在しないと判定する。
【００６３】
また、照明装置１２が出射する照明光において、偏斜光成分の光強度は、直射光成分の光強度の１０倍よりも大きいことが好ましい。これによって、照明装置１２から出射された照明光を偏向させる部分（実欠陥）が被検査体１０に存在する場合、すなわち、照明装置１２によって被検査体１０に照射される照明光の中で、直射光成分および偏斜光成分が被検査体１０を透過してラインセンサカメラ１１に入射し、ラインセンサカメラ１１によって直射光成分および偏斜光成分の光強度が測定されることになる場合に、画像処理装置１４は、被検査体１０に実欠陥が存在することをより高精度に判定することができる。
【００６４】
また、照明装置１２が出射する拡散光における、偏斜光成分の発光軸Ｓに対する拡がり角度が、１０°以上であることが好ましい。このように、偏斜光成分が比較的大きな拡がり角度を有する（指向性が比較的低い）ことによって、様々な形状および大きさの実欠陥に応じて偏向可能な偏斜光成分となるので、画像処理装置１４は、被検査体１０に実欠陥が存在することをより高精度に判定することができる。
【００６５】
次に、欠陥検査装置１における、欠陥の検出原理について、図３および図４を参照して説明する。図３は、欠陥検査装置１の動作原理を説明するための図である。図４は、ラインセンサカメラ１１にて撮像された画像を示す図である。
【００６６】
図３（ａ）に示すように、照明装置１２からの照明光が、被検査体１０の正常部分（実欠陥および表面付着異物が存在しない部分）を透過した場合、照明光が偏向されたり、遮光されたりすることがないので、直射光成分のみが被検査体１０を透過してラインセンサカメラ１１に入射し、ラインセンサカメラ１１によって微弱な直射光成分の光強度のみが検出されることになる。そのため、ラインセンサカメラ１１によって検出される正常部分の光強度（明るさ）は「０：ゼロ」ではなく、検出した直射光成分の光量に応じてある程度の階調を持った明るさＤになる。
【００６７】
通常の暗視野照明の場合、照明光はラインセンサカメラ１１で直接検出されないため、被検査体１０の正常部分の明るさはほぼ「０：ゼロ」の階調であるが、本実施形態では、ラインセンサカメラ１１は被検査体１０を透過した、微弱な直射光成分を検出するので、被検査体１０の正常部分の明るさＤは階調を有する明るさになる。図４（ａ）は、ラインセンサカメラ１１による、被検査体１０の正常部分の撮影画像Ｇである。ラインセンサカメラ１１の検出レンジを２５５階調とした場合、被検査体１０の正常部分の階調は「７９」であった。
【００６８】
図３（ｂ）に示すように、被検査体１０における、ラインセンサカメラ１１の焦点位置Ｐに表面付着異物４１が存在する場合、照明装置１２からの照明光は、表面付着異物４１によって遮断、吸収、または散乱されて減衰する。そのため、ラインセンサカメラ１１によって検出される表面付着異物４１部分の光強度（明るさ）Ｅ１は、正常部分の明るさＥよりも低い階調で検出される。
【００６９】
図３（ｃ）に示すように、被検査体１０の表面に凹凸状の実欠陥４２が存在する場合、照明装置１２からの照明光は、実欠陥４２によって屈折されて偏向されるので、直射光成分および偏斜光成分が被検査体１０を透過してラインセンサカメラ１１に入射する。そのため、ラインセンサカメラ１１によって検出される実欠陥４２部分の光強度（明るさ）Ｆ１は、正常部分の明るさＦよりも高い階調で検出される。
【００７０】
なお、図３（ｃ）では、凹形状の実欠陥４２を例示しているが、照明装置１２からの照明光は、拡散性を有する拡散光であるので、凸形状の実欠陥４２であっても、屈折して明点として検出される。また、図３（ｃ）では、被検査体１０の他方主面１０ｂに実欠陥４２が存在する場合を例示したが、被検査体１０の一方主面１０ａに実欠陥４２が存在する場合であっても、検出可能である。
【００７１】
図４（ｂ）は、ラインセンサカメラ１１による、実欠陥および表面付着異物が存在する被検査体１０の撮影画像Ｇである。撮影画像Ｇにおいて、実欠陥は、正常部分よりも明るい明点Ｇ１で検出され、表面付着異物は、正常部分よりも暗い暗点Ｇ２で検出されている。
【００７２】
図５は、画像処理装置１４にて画像処理された後の２値化画像を示す図である。画像処理装置１４にて画像処理された後の２値化画像は、ホストコンピュータ１５によって作成される。図５は、図４（ｂ）で示した画像に対して２値化処理が施された２値化画像である。
【００７３】
ホストコンピュータ１５は、第１閾値および第２閾値の２つの閾値を用いることによって、被検査体１０に実欠陥が存在する場合と、被検査体１０に表面付着異物が存在する場合と、被検査体１０に実欠陥および表面付着異物が存在しない場合との、３段階にわけて欠陥を判定することができる。具体的には、ホストコンピュータ１５は、欠陥が存在しない被検査体１０に対応した階調（光強度に対応）が「７９」であるのに対して、第１閾値として階調「８５」を用い、第２閾値として階調「７０」を用いて、２値化処理を行う。
【００７４】
ホストコンピュータ１５は、ラインセンサカメラ１１によって測定された階調（光強度に対応）が第１閾値を超えている場合、被検査体１０に照射された照明光を偏向させる第１の種類の欠陥（実欠陥）が被検査体１０に存在すると判定し、第１閾値に基づいた２値化処理を行い、図５（ａ）に示すような２値化画像Ｈを得る。図５（ａ）では、紙面に向かって上側に現れている白点領域Ｈ１が、被検査体１０に存在する実欠陥であり、その他の黒色領域が、被検査体１０の正常部分である。
【００７５】
また、ホストコンピュータ１５は、ラインセンサカメラ１１によって測定された階調（光強度に対応）が第２閾値未満の場合、被検査体１０に照射された照明光を遮光させる第２の種類の欠陥（表面付着異物）が被検査体１０に存在すると判定し、第２閾値に基づいた２値化処理を行い、図５（ｂ）に示すような２値化画像Ｈを得る。図５（ｂ）では、紙面に向かって下側、右上側などに現れている黒色領域Ｈ２が、被検査体１０に存在する表面付着異物であり、その他の白色領域が、被検査体１０の正常部分である。
【００７６】
なお、ホストコンピュータ１５は、ラインセンサカメラ１１によって測定された階調（光強度に対応）が前記第２閾値以上前記第１閾値以下である場合、被検査体１０に欠陥が存在しない正常部分であると判定する。
【００７７】
また、上記の説明では、照明装置１２の投入電力の調整、光学フィルタ１３の挿入などによって、ラインセンサカメラ１１で検出される光強度（明るさ）を調整していたが、この方法に限定されず、被検査体１０と照明装置１２との距離を調整することによっても、ラインセンサカメラ１１で検出される光強度を調整することができる。
【００７８】
また、前記式（１）を満たさない光学系配置の場合であっても、照明装置１２の配置位置や角度の調整、照明装置１２の投入電力調整、光量調整用のフィルタを設けることで対応可能である。図６は、欠陥検査装置１における、光学系配置の他の例を示す図である。
【００７９】
図６（ａ）では、発光軸Ｓと受光軸Ｌとの成す角度θ、ラインセンサカメラ１１の開口角度α、および照明装置１２の拡がり角度βが、（θ＞α＋β）を満たすように設定されている。このような場合には、ラインセンサカメラ１１の受光軸Ｌから離す方向に照明装置１２を移動させて配置することによって、ラインセンサカメラ１１で検出される光強度を調整することができる。
【００８０】
図６（ｂ）では、発光軸Ｓと受光軸Ｌとの成す角度θ、ラインセンサカメラ１１の開口角度α、および照明装置１２の拡がり角度βが、（θ＜α＋β）を満たすように設定されている。このような場合には、ラインセンサカメラ１１の受光軸Ｌに近づける方向に照明装置１２を移動させて配置することによって、ラインセンサカメラ１１で検出される光強度を調整することができる。
【００８１】
（実施形態２）
図７は、本発明の第２実施形態に係る欠陥検査装置２の構成を示す概略図である。本実施形態の欠陥検査装置２は、前述の欠陥検査装置１に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。欠陥検査装置２は、平板状の遮光体２０をさらに備えること以外は、欠陥検査装置１と同様である。
【００８２】
遮光体２０は、照明装置１２と被検査体１０との間に配置され、照明装置１２から出射される照明光の一部を遮光する。具体的には、遮光体２０は、照明装置１２の発光軸Ｓ上に重ならない位置において、被検査体１０と平行に、被検査体１０の一方主面１０ａに対向するように配置される。
【００８３】
前述したように、照明装置１２の位置や角度を調整することで本発明の効果が得られるが、照明装置１２から出射される照明光の拡散性が高い場合、照明装置１２の位置や角度の調整よりも、遮光体２０を設ける方が、より簡単にラインセンサカメラ１１で検出される照明光の光量を調整することができる。図７に示すように、遮光体２０で照射範囲を調整し、照明装置１２から被検査体１０に照射される光量を調整することができる。したがって、前述した欠陥検査装置１と同様に、被検査体１０に含まれる実欠陥を明点、表面に付着したホコリや汚れなどの表面付着異物は暗点として検出することができ、欠陥の識別が可能である。
【００８４】
また、照明装置１２と被検査体１０との間に遮光体２０が配置されることによって、照明装置１２によって被検査体１０に照射される照明光の中で、ラインセンサカメラ１１に入射される直射光成分は、遮光体２０によって反射・散乱されて弱められた直射光成分に限定されることになる。したがって、ラインセンサカメラ１１に入射される直射光成分の光量が大きく成り過ぎるのを防止することができるので、直射光成分のみがラインセンサカメラ１１に入射される場合と、直射光成分および偏斜光成分がラインセンサカメラ１１に入射される場合とにおける、ラインセンサカメラ１１の光強度の測定結果に大きな差を生じさせることができ、被検査体１０に実欠陥が存在することをより高精度に検出することができる。
【００８５】
（実施形態３）
図８は、本発明の第３実施形態に係る欠陥検査装置３の構成を示す概略図である。本実施形態の欠陥検査装置３は、前述の欠陥検査装置１に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。欠陥検査装置３は、第１照明装置１２Ａおよび第２照明装置１２Ｂの、複数の照明装置を備えること以外は、欠陥検査装置１と同様である。
【００８６】
欠陥検査装置３において、第１照明装置１２Ａと第２照明装置１２Ｂとは、搬送部１６によって搬送される被検査体１０の一方主面１０ａに対向して配置され、搬送方向Ａに垂直な方向に線状に延びる線状光源である。また、第１照明装置１２Ａと第２照明装置１２Ｂとは、ラインセンサカメラ１１の受光軸Ｌに関して対称に配置される。
【００８７】
このような、第１照明装置１２Ａと第２照明装置１２Ｂとを備える光学系の構成であっても、ラインセンサカメラ１１の開口角度α、第１照明装置１２Ａの拡がり角度β１、第２照明装置１２Ｂの拡がり角度β２、第１照明装置１２Ａの発光軸Ｓ１とラインセンサカメラ１１の受光軸Ｌとの成す角度θ１、第２照明装置１２Ｂの発光軸Ｓ２とラインセンサカメラ１１の受光軸Ｌとの成す角度θ２などを、個別に調整することによって、被検査体１０における実欠陥、表面付着異物、および正常な領域を区別して検出することができる。
【００８８】
欠陥検査装置３は、第１照明装置１２Ａおよび第２照明装置１２Ｂの、複数の照明装置を備えているので、第１照明装置１２Ａおよび第２照明装置１２Ｂからそれぞれ出射される照明光が、被検査体１０に存在する凹凸形状の実欠陥で屈折される。そのため、ラインセンサカメラ１１で検出される明点の階調が増大する。したがって、明点のコントラストが高い状態で画像処理を行うことができる。
【符号の説明】
【００８９】
１，２，３  欠陥検査装置
１０  被検査体
１１  ラインセンサカメラ
１２  照明装置
１３  光学フィルタ
１４  画像処理装置
１５  ホストコンピュータ
１６  搬送部
２０  遮光板
【図１】
2013246059.tif 000003
【図２】
2013246059.tif 000004
【図３】
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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４】
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【図５】
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