JP2006267022A - 欠陥検査装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来検出が困難であった欠陥部について、その形状や方向性に関係なく検出可能な欠陥検査装置及び方法を提供する。
【解決手段】 縞状のパターン１９０にてなる照射光１１１を被検査物５０へ照射し、被検査物の通過した縞状パターンから、被検査物の欠陥部に応じて現れた欠陥パターン１９５を検出する。このとき、被検査物に照射する縞状パターンの位置を変更することから、欠陥部の形状や方向性に関係なく欠陥部を検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばガラス、樹脂体、薄いセラミック材、液体等の透過性を有する物体について、透過光を画像計測して欠陥の検出を行う欠陥検査装置及び方法に関し、より詳しくは、被検査物における表面凹凸、クラック、内部気泡、透光率の粗密等の欠陥を、その形状や方向性に関係なく検出可能な欠陥検査装置及び方法に関する。

従来、透光性材料にてなる被検査物の表面における凹凸状の欠陥を検出する方法として、図２４に示すように、被検査物１の検査表面１ａに対向して、光源２及び撮像素子３を配置し、光源２から投光し検査表面１ａにて反射させて、撮像素子３にて得られる反射光画像をもとに上記欠陥を検出する方法が一般的に行われている（例えば、特許文献１参照）。

又、透光性材料にてなる被検査物の表面における凹凸状の欠陥を検出する他の方法として、図２５に示すように、被検査物１を間に挟み、検査表面１ａ側に撮像素子３を配置し、非検査表面１ｂ側に光源２を配置し、被検査物１を透過した光にてなる画像を撮像素子３にて撮像する方法もある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−２２６１６０号公報 特開２００１−４１７１９号公報

上記反射光を用いる検査方法では、欠陥部に特徴が乏しいときには、欠陥部分と非欠陥部分との画像に顕著な差異が生じず、両者の識別が困難となるという問題がある。
又、反射光を用いた検査方法の場合、一般的に検査表面１ａが滑らかであることが多く、拡散反射はほとんど生じないため、鏡面反射光を受光して画像が得られることになる。よって、検査表面１ａのわずかなうねりや、曲面にてなる検査表面１ａを検査するためには、例えばドーム型の照明装置のように、多方向から投光されるような光源が必要となる。一方、このような光源を用いた場合、検出すべき欠陥部分にも多方向から光が照射されることから、撮像素子３には鏡面反射光も入射する。よって、結果として、欠陥部分と非欠陥部分との識別が困難になってしまう。
又、表面反射光を用いるという検出原理上、被検査物１内部のクラックや、透過率の粗密等について検出は行えない。

又、透過光を用いる検査方法では、透過照明の光源として単色無地の均一な光源を撮像素子３の視野一面に用いた場合、緩やかな曲面にてなる検査表面１ａに存在する凹凸状の欠陥部や、裂断面が滑らかなクラック等の欠陥部の検出が困難である。これは、上記欠陥部に広範囲から光が均一に照射されることから、たとえ被検査物１内部で欠陥部に起因して光の屈折や反射が生じているとしても、欠陥部の特徴が乏しいときには背景の光源２に欠陥部の画像が埋没してしまい、欠陥部画像として撮像されにくいことが原因と考えられる。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、透過光を用いる欠陥検査において、従来検出が困難であった欠陥部を検出可能な欠陥検査装置及び方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の第１態様における欠陥検査装置によれば、透過性を有する被検査物を通過した透過光に基づいて上記被検査物の欠陥部を検出する欠陥検査装置において、
縞状のパターンにてなる照射光を上記被検査物へ照射する照射装置と、
上記被検査物を通過した上記縞状パターンを撮像する撮像装置と、
上記撮像装置に接続され、上記縞状パターンから上記欠陥部に応じて現れた欠陥パターンを検出する検出装置と、
を備えたことを特徴とする。

上記照射装置は、光源と、上記光源と上記被検査物との間に設けられ上記縞状パターンを形成するパターン形成装置とを有するように構成してもよい。

上記パターン形成装置は、上記縞状パターンを形成する遮光部材と、上記被検査物における上記縞状パターンの照射位置を変更するため上記遮光部材を移動させる投影位置変更装置とを有するように構成してもよい。

上記遮光部材は、それぞれにスリットを形成した２枚のマスク板を有し、上記投影位置変更装置は、上記マスク板を相対的に移動させて上記縞状パターンの形状変更をさらに行うように構成してもよい。

上記縞状パターンは、幅Ｗ１にてなる暗部と幅Ｗ２にてなる明部とが交互に配列されたパターンであり、検出すべき最小の上記欠陥部の大きさをｄとしたとき、ｄ≧（Ｗ１＋Ｗ２）の関係を満たす位置に上記遮光部材を移動させる動作制御を上記投影位置変更装置に対して行う制御装置をさらに備えるように構成してもよい。

ここで、上記遮光部材の移動とは、縞状パターンにおける上記暗部及び上記明部における各幅寸法Ｗ１及びＷ２を変更するための遮光部材の移動が相当する。

縞状パターンがｄ＜（Ｗ１＋Ｗ２）の関係にてなる上記暗部及び上記明部を有するとき、上記制御装置は、上記投影位置変更装置の動作制御を行って上記遮光部材を移動させ、かつ上記撮像装置に対して、上記遮光部材の移動毎に、上記被検査物を通過した上記縞状パターンの撮像を行わせるように構成してもよい。

ここで、上記遮光部材の移動とは、縞状パターンにおける上記暗部及び上記明部における各幅寸法Ｗ１及びＷ２を変更するための遮光部材の移動、及び、上記幅寸法Ｗ１及びＷ２を変更することなく上記暗部及び明部の幅方向への上記遮光部材の移動、の少なくとも一つが相当する。

上記照射装置は、上記縞状パターンを表示面に表示するとともに表示した縞状パターンを上記被検査物へ照射する表示装置にて構成してもよい。

上記照射装置は、光源と、上記縞状パターンを表示し上記光源からの光を上記照射光として反射して上記被検査物へ照射するパターン部材とを有するように構成してもよい。

上記照射装置は光源を有し、上記被検査物と上記撮像装置とを相対的に移動させる移動装置をさらに備えるように構成してもよい。

上記被検査物が流動体であり、上記照射装置は、光源と、流動体状の被検査物を収納する収納容器であって上記光源と上記被検査物との間に位置し上記縞状パターンを形成したパターン形成部を有する収納容器とを有するように構成してもよい。

上記照射装置は、上記被検査物とは異なる色にてなる上記照射光を上記被検査物へ照射するように構成してもよい。

上記撮像装置はスキャナーにて構成してもよい。

又、本発明の第２態様における欠陥検査方法によれば、透過性を有する被検査物を通過した透過光に基づいて上記被検査物の欠陥部を検出する欠陥検査方法において、
縞状の第１パターンにてなる照射光を上記被検査物へ照射し、
上記第１パターンとは異なる縞状の第２パターンにてなる照射光を上記被検査物へ照射し、
上記被検査物を通過した上記第１縞状パターン及び上記第２縞状パターンを撮像し、
上記第１縞状パターン及び上記第２縞状パターンの少なくとも一方から上記欠陥部に応じて現れた欠陥パターンを検出する、
ことを特徴とする。

上記第２態様において、上記第１及び第２の縞状パターンのそれぞれは、幅Ｗ１にてなる暗部と幅Ｗ２にてなる明部とが交互に配列されたパターンであって、検出すべき最小の上記欠陥部の大きさをｄとしたとき、ｄ≧（Ｗ１＋Ｗ２）の関係を満たすパターンであり、上記第１及び第２の縞状パターンがｄ＜（Ｗ１＋Ｗ２）の関係にてなる上記暗部及び上記明部を有するときには、上記第１及び第２の縞状パターンを作成する遮光部材を移動させ、かつ該遮光部材の移動毎に、上記被検査物を通過した上記第１及び第２の縞状パターンの撮像を行うようにしてもよい。

上記第１態様の欠陥検査装置及び第２態様の欠陥検査方法によれば、縞状パターンの照射光を被検査物へ照射し被検査物を通過した透過光を撮像することから、欠陥部に対応して縞状パターンの形状が崩れ、一定パターンではなくなるという現象が生じる。よって、
被検査物表面における欠陥はもちろん、被検査物内のクラックや透過率の粗密等についても検出することができる。さらに、単色無地の均一な光を被検査物へ照射する場合に比べて、容易に欠陥部の検出が可能となる。したがって、従来検出が困難であった欠陥部を検出することが可能となる。

さらに、被検査物へ照射する縞状パターンを変化させることで、位置、大きさ、屈折特性等が未知である欠陥部に対して単一の照明装置で様々な光源パターンを与えて評価できる。又、欠陥部に対応して縞状パターンに変形部分が生じたにもかかわらず、偶然、正常な縞状パターンと重なってしまい検出できなかった欠陥部について、縞状パターンの変化により上記重なりを外すことができ、欠陥部を検出することが可能となる。又、被検査物へ照射する縞状パターンを変化させることで、被検査物における欠陥部の形状や方向性に関係なく、欠陥部を検出することが可能となる。

又、例えば液晶表示装置やブラウン管表示装置等の表示装置にて照射装置を構成することで、容易に縞状パターンの形成及び変更をすることができ、かつ被検査物への照射も容易に行うことができる。

本発明の実施形態である欠陥検査装置、及び該欠陥検査装置にて実行される欠陥検査方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同じ構成部分については同じ符号を付している。

まず、本実施形態の欠陥検査装置に関する基本的事項について説明する。
本実施形態の欠陥検査装置は、透過性を有する被検査物を通過した透過光に基づいて上記被検査物における欠陥部を検出する検査装置であり、詳しくは、縞状のパターンを有する照射光を被検査物へ照射し、被検査物を通過した縞状パターンを撮像することで欠陥部を検出する検査装置である。

上記被検査物としては、照射光に対して透明又は半透明な物、あるいは画像撮像装置において検出可能な波長の光に対して透明又は半透明な物である。具体的には、液晶用ガラス基板、液晶フィルタ、液晶表示用前面パネル、光学レンズ、光ディスク、錠剤の包装材（ＰＴＰ）、ブリスターパック、電灯カバー、ヘッドライト用レンズ、連続したフィルム、光ファイバー、表面にコーティングあるいはフィルムを施した透過性の物、水と油のような不親和性液体、等である。

又、被検査物における欠陥部とは、例えば、図１０及び図１１に示すような被検査物５０の表面５１に存在する円弧状の凹部５２ａやＶ字状の傷５２ｂ、図１２及び図１３に示すような被検査物５０の内部に存在するクラック５２ｃやボイド５２ｄ、図１４に示すような被検査物の表面５１に施したコーティングのむら５２ｅや、表面５１にフィルム材を貼付するときに封入した気泡、及び、図１５に示すような流動体状の被検査物５０に含まれる異種流動体５２ｆ、等が該当する。尚、これらの欠陥部５２ａ〜５２ｆを総称して欠陥部５２と記す場合がある。

又、照射光としては、可視光の他、被検査物に含まれる欠陥部が画像上に出現可能である赤外線光及び紫外線光も使用可能である。一方、被検査物に含まれる欠陥部をも透過してしまい画像上に欠陥部が出現しないＸ線は、含まれない。尚、図１等を参照して以下に説明する欠陥検査装置１０１では、照射光は可視光を例に採る。

又、上記縞状のパターンとは、ある程度の幅寸法を有する線が複数、集合して形成される模様であり、隣接する線同士では、濃淡又は色相が交互に異なるような模様をいう。具体的には、例えば、図１６に示すような縦縞パターン１９１ａや横縞パターン１９１ｂ、図１７に示すような同心円状の縞パターン１９２、図１８に示すような多角形状の縞パターン１９３ａ〜１９３ｃ、等の形状である。尚、以下の説明では、これらの縞状パターンを総称して符号１９０を使用する。各種の縞状パターン１９０は、被検査物５０に対応して、適宜、使用するパターンが選択される。即ち、通常、縦縞パターン１９１ａや横縞パターン１９１ｂが使用されるが、例えば、光学レンズや光ディスク等の円形状の被検査物５０に対しては同心円状の縞パターン１９２が使用され、上記ＰＴＰ、ブリスターパック、電灯カバー、ヘッドライト用レンズ等の透明成形品については、各成型品の形状に対応して、例えば多角形状の縞パターン１９３ａ〜１９３ｃ等が使用される。

本実施形態の欠陥検査装置では、後述するように、被検査物５０を透過した上記縞状パターン１９０を撮像することで、被検査物５０の欠陥部５２を検出する。その基本的な検出原理について説明する。
検出原理は、被検査物５０の表面、又は内部で生じる光線の屈折を利用する。望ましくは平行光を発する光源から被検査物５０に照射された光は、被検査物５０の表面の凹凸やクラック面で屈折し、撮像装置にて、本来とは異なる位置で受光される。光源にスリット模様などのパターン照明を用いることにより、撮像データ上での受像パターンが乱れ、欠陥部の検出が可能となる。例えば、図１０に示す被検査物５０の表面５１に存在する円弧状の凹部５２ａを縞状パターン１９０の光が通過することで、図１０の（ｂ）に示すように、縞状パターン１９０が乱れ、欠陥パターン１９５が生じる。又、図１１に示す表面５１に存在するＶ字状の傷５２ｂに応じて、図１１の（ｂ）に示すように欠陥パターン１９５が生じる。又、図１２に示す被検査物５０の内部に存在するクラック５２ｃに応じて、図１２の（ｂ）に示すように欠陥パターン１９５が生じる。このような欠陥パターン１９５を撮影画像から検出することで、被検査物５０の欠陥部５２の検出を行う。

次に、本実施形態の欠陥検査装置について、具体的に以下に説明する。
図１に示すように、本実施形態の欠陥検査装置１０１は、基本的構成として、上述の縞状パターン１９０にてなる照射光１１１を、上述の被検査物５０へ照射する照射装置１１０と、被検査物５０を透過した縞状パターン１９０を撮像する撮像装置１２０と、撮像装置１２０に接続され、縞状パターン１９０から欠陥部に応じて現れた欠陥パターン１９５を検出する検出装置１３０とを備え、さらに、検出装置１３０による検出結果に基づいて照射装置１１０の動作制御を行う制御装置１８０を備える。
ここで、照射装置１１０から被検査物５０へ照射される光がより平行光となるように、照射装置１１０と被検査物５０との間は、距離が大きいほど平行光が得られることから好ましいが光量が少なくなるため、例えば約５０ｍｍ以上離して配置するのが好ましい。又、被検査物５０を支持するため、照射装置１１０と被検査物５０との間、又は、被検査物５０と撮像装置１２０との間に透明部材等を配置することもできる。
尚、このように構成される欠陥検査装置１０１は、一例として携帯電話液晶画面の保護カバーの検査用装置として用いることができる。

照射装置１１０は、図２及び図３に示すように、光源１１２と、光源１１２と被検査物５０との間に設けられ縞状パターン１９０を形成するパターン形成装置１１３とを有する。
光源１１２は、好ましくは平行光を発生する構成を有し、例えばＬＥＤやハロゲン、蛍光灯などを有し、図示するような平板光源の構成が好ましい。又、光源１１２から発生する光の色は、一般的には白色であるが、被検査物５０が単色の透明体である場合、縞状パターン１９０の濃淡ではなく色相変化で欠陥部を検出するのが好ましく、有彩色を用いることもできる。

パターン形成装置１１３は、縞状パターン１９０を形成する遮光部材１１４と、被検査物５０における縞状パターン１９０の照射位置を変更するため遮光部材１１４を移動させる投影位置変更装置１１５とを有する。ここで、上記照射位置の変更とは、以下に説明するように、短冊状板１１４１の幅Ｗ１、及び隙間Ｗ２の変更による照射位置の変更、並びに、全ての短冊状板１１４１を一体として移動させる、例えば回転させる、ことによる照射位置の変更の少なくとも一方が該当する。遮光部材１１４は、図１６から図１８を参照して例示したような種々の縞状パターン１９０を形成可能なように構成される。図２及び図３では、図１６に示すような縦縞パターン１９１ａや横縞パターン１９１ｂを形成する場合を図示している。又、遮光部材１１４としては、図２に示すように複数の短冊状板１１４１を使用したり、図３に示すようにマスク板１１４２を使用したりすることができる。

短冊状板１１４１を用いた場合、図４に示すように、短冊状板１１４１の幅Ｗ１が図１６に示す縞状パターン１９０の暗部つまり遮光部を形成し、隣接する短冊状板１１４１間の隙間Ｗ２が縞状パターン１９０の明部つまり透光部を形成する。短冊状板１１４１を採用することで、平行光源を使用しなくても、被検査物５０に照射する光線の平行度を一定範囲に制限することができるという利点がある。又、短冊状板１１４１の幅Ｗ１、及び隙間Ｗ２を変化させることで、縞状パターン１９０を変更可能である。幅Ｗ１を変更するためには、短冊状板１１４１そのものを交換したり光源１１２からの光軸に対する短冊状板１１４１の傾斜角度を変更したりする方法がある。隙間Ｗ２については、例えば、各短冊状板１１４１を連結機構にて連結し、投影位置変更装置１１５にて上記連結機構を駆動して各隙間Ｗ２を広狭させるように構成することができる。短冊状板１１４１の上記傾斜角度の変更を上記連結機構に行わせることも可能である。さらに、投影位置変更装置１１５は、互いに連結された全ての短冊状板１１４１を平面上で回転させる回転機構を有するよう構成してもよい。該回転機構により、被検査物５０に照射される縞状パターン１９０の向きを、例えば図１６に示す縦縞パターン１９１ａを横縞パターン１９１ｂに変更することができる。尚、縞状パターン１９０の向き変更は、固定された光源１１２に対して、互いに連結された全ての短冊状板１１４１を回転させてもよいし、短冊状板１１４１を並設した光源１１２そのものを短冊状板１１４１と共に回転させるように構成してもよい。

上記幅Ｗ１及び上記隙間Ｗ２の具体的数値や、幅Ｗ１及び隙間Ｗ２と欠陥部５２との寸法上の関係については、欠陥検査方法と関連することから、後述する。

このように被検査物５０における縞状パターン１９０の照射位置を変更することで、被検査物５０の欠陥部５２に対応して縞状パターン１９０に欠陥パターン１９５が生じたにもかかわらず、偶然、正常な縞状パターンと重なってしまい検出できなかった欠陥部５２について、上記重なりを外すことができ、欠陥部５２を検出することが可能となる。例えば、被検査物５０の内部に欠陥部としてクラック５２ｃが存在する場合、第１回目の縞状パターン１９０の照射では、図１９の（ａ）に示すように、クラック５２ｃの延在方向に対して縞状パターン１９０の延在方向が直交していたため、クラック５２ｃに起因した縞状パターン１９０の崩れや乱れ部分である欠陥パターン１９５は発生していない。これに対し、図１９の（ｂ）に示すように、縞状パターン１９０の照射位置を変更することで、例えば、クラック５２ｃの延在方向に対して縞状パターン１９０が平行になる。これにより、クラック５２ｃに起因して欠陥パターン１９５が生じ、欠陥部５２の存在を検出することができる。又、例えば、被検査物５０の内部に欠陥部としてボイド５２ｄが存在する場合、第１回目の縞状パターン１９０の照射では、図２０の（ａ）に示すように、ボイド５２ｄと縞状パターン１９０とが重なっていたため、ボイド５２ｄに起因した欠陥パターン１９５は見かけ上発生していない。これに対し、図２０の（ｂ）に示すように、縞状パターン１９０の照射位置を変更することで、例えば、縞状パターン１９０のストライプの幅寸法を変更する。これにより、ボイド５２ｄに起因した、隠れていた欠陥パターン１９５が現れ、欠陥部５２の存在を検出することができる。
又、これらの例からも明らかなように、上記照射位置の変更は、一つの検出動作つまり撮像装置１２０にて１回の撮像動作にて得られる一つの平面視野当たり、少なくとも１回行うのが好ましく、つまり最低限２種類の縞状パターン１９０の照射を行うのが好ましい。

又、遮光部材１１４としてマスク板１１４２を用いた場合、図５に示すように、光源１１２からの光に対して上下２段に第１マスク板１１４２−１及び第２マスク板１１４２−２を配置する。各マスク板１１４２は、不透明体にスリットを形成した物や、透明体に縞状パターン１９０を印刷しスリットを形成して作製できる。スリット１１４２ａは、縞状パターン１９０の明部つまり透光部を形成する部分である。尚、スリット１１４２ａの幅は、第１マスク板１１４２−１及び第２マスク板１１４２−２で同一でも相違してもよい。投影位置変更装置１１５は、スリット１１４２ａの幅方向１１４３に沿って、第１マスク板１１４２−１及び第２マスク板１１４２−２を相対的に移動させるマスク駆動部を有する。該マスク駆動部の動作により、第１マスク板１１４２−１及び第２マスク板１１４２−２における各スリット１１４２ａの幅寸法を変更することができる。さらに、投影位置変更装置１１５は、上述したような回転機構を備え、第１マスク板１１４２−１及び第２マスク板１１４２−２を一体として平面上で回転させたり、又は第１マスク板１１４２−１及び第２マスク板１１４２−２を設けた光源１１２を、第１マスク板１１４２−１及び第２マスク板１１４２−２と共に回転させることができる。これにより被検査物５０における縞状パターン１９０の照射位置を変更することができる。

又、遮光部材１１４としてマスク板１１４２を用いた場合、短冊状板１１４１を用いる場合に比べて、光源１１２により近く配置できるため大きい光量が得られ、又、装置構成を小さくすることができる。

上述の構成は、光源１１２の発光面上に短冊状板１１４１やマスク板１１４２を設け、これらを交換又は移動させたが、照射装置１１０として、図６に示すように、ブラウン管（ＣＲＴ）や液晶表示パネル（ＬＣＤ）等の表示装置１１８を用いることもできる。即ち、制御装置１８０にて、表示装置１１８の表示面１１８ａに縞状パターン１９０を表示させ、かつ該表示をそのまま被検査物５０へ照射する。表示される縞状パターン１９０は、制御装置１８０にて自由に変更可能であることから、短冊状板１１４１等を用いる構成に比べて簡易な構造とすることができる。

さらに、照射装置１１０として図７に示すような構成を採ることもできる。即ち、照射装置１１０は、光源１１２と、上記パターン形成装置１１３の機能を果たす一例としてのパターン部材１１６とを有する。パターン部材１１６は、縞状パターン１９０が印刷された板材である。本構成では、光源１１２は、パターン部材１１６の側方に配置され、パターン部材１１６にて反射した光が被検査物５０へ照射される。よって、光源１１２は一次光源、パターン部材１１６は二次光源として作用する。このような構成を採ることで、上記マスク板１１４２のようなスリット加工部材や、短冊状板１１４１の組み合わせ等を用いず簡素に縞状パターン１９０を形成することができる。
尚、図７に示す構成において、図３に示す構成のように、光源１１２をパターン部材１１６の下方に配置することもでき、又、光源１１２を省略することもできる。

さらに又、被検査物５０が流動体である場合、照射装置１１０として図８に示すような構成を採ることもできる。即ち、照射装置１１０は、光源１１２と、流動体状の被検査物５０を収納し透明体又は半透明体にてなる収納容器１１７とを有する。ここで、収納容器１１７には、光源１１２と被検査物５０との間に位置し縞状パターン１９０を形成したパターン形成部１１７１が備わる。パターン形成部１１７１は、例えば、収納容器１１７における光源対向面１１７ａに、例えば縦縞パターン１９１ａや横縞パターン１９１ｂの縞状パターン１９０を印刷等にて形成した形態等にてなる。

撮像装置１２０は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ等からなる電子撮像素子を有するカメラ部１２１を備える。該カメラ部１２１としては、いわゆるエリアカメラ、ラインカメラ、ラインスキャナ等、種々のタイプが使用可能である。又、被検査物５０との関係で、カラー、モノクロの種類も問わない。さらに撮像装置１２０は、被検査物５０や、検査方法との関係で、カメラ部１２１を一軸方向に、又は円形に移動させるカメラ移動機構１２２を有してもよい。尚、カメラ移動機構１２２は、カメラ部１２１を移動させるものに限定されず、カメラ部１２１と被検査物５０とを相対的に移動させる機構として機能するものである。 又、撮像装置１２０として、上記カメラ部１２１及びカメラ移動機構１２２の構成に代えて、図９に示すようにスキャナー１２３を用いることもできる。

検出装置１３０は、カメラ部１２１からの信号を取得し、デジタル情報に変換する変換部、デジタル画像データに対して演算処理を行う演算部、デジタル画像データや別の検査パラメータなどを記憶する記憶部、照射装置１１０における縞状パターン１９０を制御する制御装置１８０との入出力部、等を含む。又、制御装置１８０と兼ねることも可能である。
検出装置１３０における欠陥部５２の識別方法としては、欠陥部５２が存在しない被検査物５０における正常な受像パターンを記憶しておき、検査した画像パターンとの差分を調べる方法、光学分解能と縞状パターン１９０の図形情報とを予め記憶し、受像データ上のみで異常な画素を調べる方法等、公知の方法を採ることができる。いずれの識別方法でも、受像データが縞状パターン１９０に忠実である必要はない。例えば、カメラ部１２１が被検査物５０の表面５１若しくは厚み方向の中央部に合焦されており、被検査物５０を通過した縞状パターン１９０がにじんだ画像となるような場合であっても、縞状パターン１９０において、本来変化を生じない位置や、方向に、輝度や色の変化が現れたこと等に基づいて、それらの部分を欠陥として識別することができる。
尚、欠陥部５２の識別方法と、上記幅Ｗ１及び隙間Ｗ２との関係については、欠陥検査方法と関連することから、後述する。

以上のように構成される欠陥検査装置１０１の動作、即ち欠陥検査方法について、以下に説明する。尚、欠陥検査の基本的原理は、上述した通りであり、当該欠陥検査方法も上記基本的原理に基づきこれを応用して実行される。又、当該欠陥検査方法は、制御装置１８０の動作制御に従い実行される。又、上述したように、使用する縞状パターン１９０は、被検査物５０に応じて適切なものが選択される。

例えば、液晶ガラス基板や、液晶フィルタや、液晶前面パネル等で、表面５１に欠陥部５２が存在するような被検査物５０に対して、例えば、図３に示すようにマスク板１１４２を通して、第１縞状パターンとして例えば図１６に示す縦縞パターン１９１ａを有する照射光１１１を被検査物５０に照射し、被検査物５０を通過した上記照射光１１１をカメラ部１２１にて第１回目の撮像を行う。撮像画像は、カメラ部１２１から検出装置１３０へ送出されて画像処理され、上述した検出装置１３０における欠陥部５２の識別方法に従い上記欠陥パターン１９５の有無が判断される。もし、該第１回目の撮像画像により、欠陥パターン１９５が発見されたときには、当該被検査物５０は不良品と判断され、当該被検査物５０の欠陥検査を終了し、次の被検査物５０の検査に移行することができる。

一方、上記第１回目の撮像画像から欠陥パターン１９５が発見されなかった場合には、図１９及び図２０を参照して説明したような、欠陥部５２の偶然的な非検出を避けるため、投影位置変更装置１１５にてマスク板１１４２を移動させて被検査物５０に対する縞状パターン１９０の照射位置を、第１回目目とは異なる位置に変更する。つまり第２縞状パターンとして例えば横縞パターン１９１ｂに変更し、該横縞パターン１９１ｂを有する照射光１１１を被検査物５０に照射する。そして、被検査物５０を通過した上記照射光１１１をカメラ部１２１にて第２回目の撮像を行い、検出装置１３０にて欠陥パターン１９５の有無が判断される。該第２回目の撮像によっても欠陥パターン１９５が検出されないときには、当該被検査物５０は良品と判断される。尚、第２回目の撮像によって欠陥パターン１９５が検出されたときには、当該被検査物５０は不良品と判断される。
以上のようにして、順次、被検査物５０について欠陥検査を実行していく。

縦縞パターン１９１ａや横縞パターン１９１ｂの縞状パターン１９０を用い、上述と同様の方法を利用可能な他の被検査物５０として、図１３に示すような、被検査物５０が半透明状物でその内部にクラックや気泡等の欠陥部５２が存在する物、例えばセラミック薄板、色付き樹脂材、すりガラス等の被検査物５０や、図１４に示すような、被検査物５０の表面５１におけるコーティングむらや、シール材貼付時における気泡混入が存在するような被検査物５０が挙げられる。

以下には、その他の被検査物５０に適切な検査方法例を説明する。
光学レンズ等の凸レンズ状の曲面や、光ディスク等の円形の被検査物５０に対しては、図１７に示すような同心円状の縞パターン１９２を用いて、カメラ部１２１としてラインカメラを用いたときには図２１に示すように、カメラ移動機構１２２にて被検査物５０の中心点を中心にして円形にカメラ部１２１を回転させて撮像を行ったり、被検査物５０の中心点を中心にして円形に被検査物５０を回転させて撮像を行ったり、カメラ部１２１としてエリアカメラを用いたときには全面撮影を行う。尚、上述のようにカメラ移動機構１２２は、カメラ部１２１と被検査物５０とを相対的に移動させる機構である。

又、被検査物５０が透明成型品の場合、例えば、上記ＰＴＰ、上記ブリスターパック、上記電灯カバー、上記ヘッドライト用レンズ等、特定形状にてなる場合には、これらの被検査物５０の外形状に対応した、例えば図１８に示すような多角形状の縞パターン１９３ａ〜１９３ｃを用いて、撮像装置１２０にて撮像が行われる。

又、被検査物５０が長尺物、例えばフィルム材や光ファイバのような物であるときには、例えば図１６に示すような縦縞パターン１９１ａや横縞パターン１９１ｂの縞状パターン１９０を用いて、図２２に示すように、カメラ移動機構１２２にて被検査物５０の軸方向５３に沿ってカメラ部１２１を移動させて撮像を行う。この場合、カメラ部１２１は、ラインセンサにてなるものが好ましい。

又、被検査物５０が透明円筒物、例えばビン、ペットボトル等の場合には、例えば上記縦縞パターン１９１ａや横縞パターン１９１ｂの縞状パターン１９０を用いて、図２３に示すように、カメラ部１２１としてラインカメラを用いたときには、被検査物５０について中心軸を中心として回転装置５４にて回転させて撮像を行ったり、カメラ部１２１としてエリアカメラを用いたときには全面撮影を行う。尚、カメラ部１２１と被検査物５０とは相対的に回転させればよく、被検査物５０を固定して、照射装置１１０及び撮像装置１２０とを一体として上記中心軸を中心として回転させてもよい。

又、被検査物５０が流動体の場合には、図８を参照して既に説明したように検査が実行される。

上述したように、縞状パターン１９０における幅Ｗ１及び隙間Ｗ２を変化させることも含めて被検査物５０に対する縞状パターン１９０の照射位置の変更を行うようにしたことから、以上説明したような本実施形態の欠陥検査方法における欠陥部５２の最小検出寸法に最も影響を与える要因は、カメラ部１２１の光学分解能、及びカメラ部１２１における撮像画像のＳ／Ｎ比となる。
又、縞状パターン１９０の照射位置の変更を行わない場合においても、欠陥部５２の形状が未知である限り、欠陥部５２に対応して得られる欠陥パターン１９５と、被検査物５０における欠陥部５２の実際の場所との位置関係の特定は困難である。
上述の測定方法では、その原理上、欠陥部５２の平面視野寸法内にて最低１周期の縞状パターン１９０の変化を設けることで、確率的には、欠陥部５２に起因する受像の乱れが生じ欠陥部５２を認識しやすくなるはずである。一方、受像データ上で縞状パターン１９０の上記乱れを識別するためには、少なくとも光学分解能以上の寸法で上記乱れが認識されねばならない。したがって、
光学分解能 ｒ[μｍ]
パターン変化（Ｗ１＋Ｗ２） ｐ[μｍ]
最小欠陥寸法 ｄ[μｍ]
とするときの各寸法の理論値は、
ｄ≧ｐ≧（２×ｒ）
の関係で表すことができる。尚、上記最小欠陥寸法ｄが上記最小検出寸法に対応する。
上記関係から判るように、縞状パターン１９０における幅Ｗ１及び隙間Ｗ２を加算した値は、上述のように任意に変化可能であるが、光学分解能の２倍以上にする必要がある。ここで、「２倍」は、上記幅Ｗ１及び隙間Ｗ２の２つにて縞状パターン１９０が形成されることに起因する。又、欠陥部５２の性状にかかわらず、幅Ｗ１と隙間Ｗ２とが等しいときに最適条件となる。

尚、上述の関係は、欠陥部５２の平面視野寸法内にて、あくまで１回だけ撮像したときの最適条件であり、縞状パターン１９０を移動して複数回撮像した場合、縞状パターン１９０の移動量や撮像回数によって欠陥部５２の最小検出寸法は異なる。つまり、勿論、上記関係を満足した上で、縞状パターン１９０の移動を細かく行うほど、又、移動回数を多くするほど、より小さな欠陥部５２を検出可能となる。例えば、幅Ｗ１及び隙間Ｗ２を各１００μｍ、縞状パターン１９０の移動量を５０μｍとし、撮像回数を２回とした場合は、幅Ｗ１及び隙間Ｗ２が各５０μｍで、１回の撮像回数の場合と同じ最小検出寸法となる。即ち、２回の移動で１００μｍとなり元のパターンと同じスリット位置になり、明暗は反転するが、検出寸法との関係は同じになるからである。

上述のように、欠陥部５２に対する一つの平面視野寸法内にて複数回の撮像を行う場合、縞状パターン１９０の移動量や撮像回数によって欠陥部５２の最小検出寸法が異なることから、上記光学分解能ｒ、上記パターン変化ｐ、及び上記最小欠陥寸法ｄの間で、単に、上述の関係を満たすのではなく、さらに縞状パターン１９０の移動量や撮像回数を工夫することで、効率的にかつ高い検出精度にて、欠陥部５２を検出することが可能となる。以下にその一例を説明する。

液晶パネルの全面に取り付けられる、いわゆる画面の表面部材である液晶パネル保護カバーが被検査物５０である場合、該液晶パネル保護カバーでは、外観上異常とされる当該液晶パネルの１ドット、つまり約０．２ｍｍ、相当以上の欠陥部を検出することが求められる。上記光学分解能ｒ、上記パターン変化ｐ、及び上記最小欠陥寸法ｄの間における上述の関係を単純に当てはめたときには、幅Ｗ１及び隙間Ｗ２の寸法をそれぞれ１／２ドット寸法相当に設定することで、１回の撮像で欠陥部を検出可能となる。このとき上記光学分解能は、上記関係を十分に満たすものとする。該検査は、例えば、被検査物５０としての液晶パネル保護カバーを取り付けている液晶パネルのドットピッチよりもさらに小さいドットピッチを有する別の液晶パネルを、図６を参照して説明した縞状パターン１９０発生用の光源（以下、パターン光源という。）として用いることで実現可能である。一方、一般的に、縞状パターン１９０をカメラ部１２１にて受光すると、光の回折や干渉などの影響により、縞状パターン１９０が細いほど、明暗コントラストは低下する傾向になる。コントラストが低下すると、特徴に乏しい欠陥部５２については、明暗の乱れも少なくなることから、その検出が難しくなってしまう。上記コントラストを上げるためには、縞状パターン１９０の幅Ｗ１及び隙間Ｗ２の寸法を大きくする方法が考えられるが、幅Ｗ１及び隙間Ｗ２の寸法を大きくすると、一回の撮像では上述のように欠陥部５２の最小検出寸法も大きくなってしまうという問題が生じる。

そこで上記問題を解決する方法として以下のように、欠陥部５２に対する一つの平面視野寸法内にて複数回の撮像を行う検査方法を出願人は考え出した。即ち、被検査物５０が上記液晶パネル保護カバーで約０．２ｍｍ相当以上の欠陥部の検出が要求され、上記パターン光源として液晶パネルを使用し、該パターン光源におけるドットピッチは、上述のように上記０．２ｍｍよりも小さい約０．１ｍｍとする。このような条件の下で、縞状パターン１９０の幅Ｗ１及び隙間Ｗ２の各寸法を、上記パターン光源の最小形成幅である１ドット分、約０．１ｍｍではなく、５ドット分（約０．５ｍｍ）と大きく設定する。ここで、幅Ｗ１及び隙間Ｗ２の各寸法について、本例では約０．２ｍｍである最小欠陥寸法ｄの１／２の値の「５倍」という値に設定したのは、出願人の実験等により得られた結果に基づく。このように幅Ｗ１＋隙間Ｗ２の寸法ｐを、最小欠陥寸法ｄよりも大きくすることで、上述のようにコントラストの確保を図る。一方で、上記（幅Ｗ１＋隙間Ｗ２）の寸法ｐを維持した状態で、縞状パターン１９０を、縞状パターン１９０の暗部及び明部における幅方向に沿って、上記パターン光源の１ドットに相当する距離ずつ、５回移動させる。そして、各移動動作毎に、被検査物５０を通過した縞状パターン１９０の撮像を行う。このように検査を行うことで、幅Ｗ１及び隙間Ｗ２の各寸法を上記１ドット（約０．１ｍｍ）に相当するように設定し、１回のみ撮像した場合と、同等の検出精度、つまり本例における最小欠陥寸法ｄの約０．２ｍｍの欠陥部５２を検出することが可能となる。

このように、設定した（幅Ｗ１＋隙間Ｗ２）の寸法ｐが最小欠陥寸法ｄを超えるときには、要求される欠陥部５２の検出が可能となるように、換言すると、上述の、最小欠陥寸法ｄ≧（幅Ｗ１＋隙間Ｗ２）の寸法ｐ、の関係を満たしている場合と同等の欠陥検出精度を満足するように、縞状パターン１９０つまり遮光部材１１４の移動回数、換言すると撮像回数、及び移動距離を制御すればよいことがわかる。即ち、制御装置１８０にて、投影位置変更装置１１５及び撮像装置１２０の動作制御を行えばよい。ここで、上記光学分解能ｒは、上述の、ｐ≧２ｒ、関係を十分に満たすものであり、又、縞状パターン１９０の移動毎に撮像が行われるものである。

上述したような複数回の撮像による検査方法は、上記最小欠陥寸法ｄが非常に小さくて、最小欠陥寸法ｄ≧（幅Ｗ１＋隙間Ｗ２）の寸法ｐ、の関係を満たすように幅Ｗ１及び隙間Ｗ２の各寸法を設定し１回のみの撮像動作を行ったのでは十分な欠陥検出精度が得られない場合に有効な方法である。

尚、上述の説明では、複数回の縞状パターン１９０の移動については、上記（幅Ｗ１＋隙間Ｗ２）の寸法ｐを維持した状態で、縞状パターン１９０を、縞状パターン１９０の暗部及び明部における幅方向に沿って、複数回移動させる場合を例に採った。しかし、「複数回の縞状パターン１９０の移動」の概念は、上記例に限定されるものではなく、幅Ｗ１及び隙間Ｗ２の各寸法を変化させることによる縞状パターン１９０の移動も含み、さらには、幅Ｗ１及び隙間Ｗ２の各寸法を維持した状態及び変化させる場合の両方を行う縞状パターン１９０の移動も含み、さらには、その移動方向についても、縞状パターン１９０の暗部及び明部における幅方向に限定されず、縞状パターン１９０の回転や、該回転と上記幅方向との組み合わせ等も含む概念である。

又、欠陥検査装置１０１において、被検査物５０毎に、幅Ｗ１及び隙間Ｗ２の各寸法、並びに、縞状パターン１９０の移動回数及び移動寸法の関係を、検出装置１３０に備わる記憶部に格納し、上述の、ｄ≧ｐ≧２ｒ、関係を満たすように制御装置１８０により投影位置変更装置１１５、撮像装置１２０、検出装置１３０、及び照射装置１１０の動作を制御して撮像を行うことで、被検査物５０に応じて自動的に欠陥検査を実行するように構成することもできる。

以上説明した実施形態では、種々の変形例についても説明したが、さらに一又は複数の変形例を組み合わせて欠陥検査装置１０１を構成することもできる。

本発明は、ガラス、樹脂体、薄いセラミック材、液体等の透光性を有する物体について、透過光を画像計測して欠陥の検出を行う欠陥検査装置及び方法であって、被検査物における表面凹凸、クラック、内部気泡、透光率の粗密等の欠陥を、その形状や方向性に関係なく検出可能な欠陥検査装置及び方法に適用可能である。

本発明の実施形態における欠陥検査装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す照射装置の一構成例を説明するための斜視図である。 図１に示す照射装置の他の構成例を説明するための斜視図である。 図２に示す遮光部材の斜視図である。 図３に示す遮光部材の断面図である。 図１に示す照射装置の他の構成例を示す平面図である。 図１に示す照射装置の他の構成例を示す斜視図である。 図１に示す照射装置の他の構成例を示す正面図である。 図１に示す撮像装置の他の構成例を説明するための斜視図である。 図１に示す欠陥検査装置における欠陥検査の原理を説明するための図である。 図１に示す欠陥検査装置における欠陥検査の原理を説明するための図である。 図１に示す欠陥検査装置における欠陥検査の原理を説明するための図である。 図１に示す欠陥検査装置にて検出可能な欠陥部の一例を示す図である。 図１に示す欠陥検査装置にて検出可能な欠陥部の他の例を示す図である。 図１に示す欠陥検査装置にて検出可能な欠陥部の他の例を示す図である。 図１に示す照射装置にて発生可能な縞状パターンの一例を示す図である。 図１に示す照射装置にて発生可能な縞状パターンの他の例を示す図である。 図１に示す照射装置にて発生可能な縞状パターンの他の例を示す図である。 図１に示す欠陥検査装置における欠陥検査方法を説明するための図である。 図１に示す欠陥検査装置における欠陥検査方法を説明するための図である。 図１に示す欠陥検査装置にて実行される欠陥検査方法の一例を説明するための図である。 図１に示す欠陥検査装置にて実行される欠陥検査方法の他の例を説明するための図である。 図１に示す欠陥検査装置にて実行される欠陥検査方法の他の例を説明するための図である。 従来の欠陥検査装置における検査方法を説明するための図である。 従来の欠陥検査装置における検査方法を説明するための図である。

符号の説明

５０…被検査物、５２…欠陥部、
１０１…欠陥検査装置、１１０…照射装置、１１１…照射光、１１２…光源、
１１３…パターン形成装置、１１４…遮光部材、１１５…投影位置変更装置、
１１６…パターン部材、１１７…収納容器、１１８…表示装置、１１８ａ…表示面、
１２０…撮像装置、１２２…移動機構、１３０…検出装置、１９０…縞状パターン、
１９５…欠陥パターン、
１１４２…マスク板、１１４２ａ…スリット、１１７１…パターン形成部。

Claims (14)

1. 透過性を有する被検査物（５０）を通過した透過光に基づいて上記被検査物の欠陥部（５２）を検出する欠陥検査装置において、
   縞状のパターン（１９０）にてなる照射光（１１１）を上記被検査物へ照射する照射装置（１１０）と、
   上記被検査物を通過した上記縞状パターンを撮像する撮像装置（１２０）と、
   上記撮像装置に接続され、上記縞状パターンから上記欠陥部に応じて現れた欠陥パターン（１９５）を検出する検出装置（１３０）と、
   を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
2. 上記照射装置は、光源（１１２）と、上記光源と上記被検査物との間に設けられ上記縞状パターンを形成するパターン形成装置（１１３）とを有する、請求項１記載の欠陥検査装置。
3. 上記パターン形成装置は、上記縞状パターンを形成する遮光部材（１１４）と、上記被検査物における上記縞状パターンの照射位置を変更するため上記遮光部材を移動させる投影位置変更装置（１１５）とを有する、請求項２記載の欠陥検査装置。
4. 上記遮光部材は、それぞれにスリット（１１４２ａ）を形成した２枚のマスク板（１１４２−１、１１４２−２）を有し、上記投影位置変更装置は、上記マスク板を相対的に移動させて上記縞状パターンの形状変更をさらに行う、請求項３記載の欠陥検査装置。
5. 上記縞状パターンは、幅Ｗ１にてなる暗部と幅Ｗ２にてなる明部とが交互に配列されたパターンであり、検出すべき最小の上記欠陥部の大きさをｄとしたとき、ｄ≧（Ｗ１＋Ｗ２）の関係を満たす位置に上記遮光部材を移動させる動作制御を上記投影位置変更装置に対して行う制御装置（１８０）をさらに備えた、請求項３又は４に記載の欠陥検査装置。
6. 縞状パターンがｄ＜（Ｗ１＋Ｗ２）の関係にてなる上記暗部及び上記明部を有するとき、上記制御装置は、上記投影位置変更装置の動作制御を行って上記遮光部材を移動させ、かつ上記撮像装置に対して、上記遮光部材の移動毎に、上記被検査物を通過した上記縞状パターンの撮像を行わせる動作制御を行う、請求項５記載の欠陥検査装置。
7. 上記照射装置は、上記縞状パターンを表示面（１１８ａ）に表示するとともに表示した縞状パターンを上記被検査物へ照射する表示装置（１１８）である、請求項１記載の欠陥検査装置。
8. 上記照射装置は、光源（１１２）と、上記縞状パターンを表示し上記光源からの光を上記照射光として反射して上記被検査物へ照射するパターン部材（１１６）とを有する、請求項１記載の欠陥検査装置。
9. 上記照射装置は光源（１１２）を有し、上記被検査物と上記撮像装置とを相対的に移動させる移動装置（１２２）をさらに備えた、請求項１から８のいずれかに記載の欠陥検査装置。
10. 上記被検査物が流動体であり、上記照射装置は、光源（１１２）と、流動体状の被検査物を収納する収納容器であって上記光源と上記被検査物との間に位置し上記縞状パターンを形成したパターン形成部（１１７１）を有する収納容器（１１７）とを有する、請求項１記載の欠陥検査装置。
11. 上記照射装置は、上記被検査物とは異なる色にてなる上記照射光を上記被検査物へ照射する、請求項１から１０のいずれかに記載の欠陥検査装置。
12. 上記撮像装置はスキャナーである、請求項１から１１のいずれかに記載の欠陥検査装置。
13. 透過性を有する被検査物（５０）を通過した透過光に基づいて上記被検査物の欠陥部（５２）を検出する欠陥検査方法において、
    縞状の第１パターンにてなる照射光を上記被検査物へ照射し、
    上記第１パターンとは異なる縞状の第２パターンにてなる照射光を上記被検査物へ照射し、
    上記被検査物を通過した上記第１縞状パターン及び上記第２縞状パターンを撮像し、
    上記第１縞状パターン及び上記第２縞状パターンの少なくとも一方から上記欠陥部に応じて現れた欠陥パターン（１９５）を検出する、
    ことを特徴とする欠陥検査方法。
14. 上記第１及び第２の縞状パターンのそれぞれは、幅Ｗ１にてなる暗部と幅Ｗ２にてなる明部とが交互に配列されたパターンであって、検出すべき最小の上記欠陥部の大きさをｄとしたとき、ｄ≧（Ｗ１＋Ｗ２）の関係を満たすパターンであり、上記第１及び第２の縞状パターンがｄ＜（Ｗ１＋Ｗ２）の関係にてなる上記暗部及び上記明部を有するときには、上記第１及び第２の縞状パターンを作成する遮光部材（１１４）を移動させ、かつ該遮光部材の移動毎に、上記被検査物を通過した上記第１及び第２の縞状パターンの撮像を行う、請求項１３記載の欠陥検査方法。
    
    
    
    
    

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