JPH0882602A - 板ガラスの欠点検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検出した欠点がガラスの内部か、外部（表面
を含む）かを自動的に判別できる板ガラスの欠点検査方
法及び装置を提供すること。 【構成】 板ガラス１０の表面を一定の角度で板厚より
細いレーザービーム１１ａで照射しながらガラス面上の
照射位置を変えて走査し、照射ビームの正反射光の方向
から照射ガラス面をカメラ１２で撮像し、撮像カメラの
レンズの前に設置したフィルタ１３でガラス面からの正
反射光を減光または遮光させ、ビームのガラス表面の像
位置とガラス裏面の像位置の間に像を持つ欠点は内部欠
点と判断するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶用などの板ガラス
の欠点検査方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種板ガラスの欠点検査には、 レーザー走査式散乱光検査装置

【０００３】ラインカメラによる撮像、画像処理によ
る検査装置 が、よく知られている。

【０００４】の方式としては、ガラス表面からレーザ
ーを照射し、欠点からの散乱光をフォトマルで検出しな
がら、ガラス全面を走査する方法が用いられている。
の方式では、ガラス面をハロゲンランプにファイバーを
組合せて幅広く照射しラインカメラで撮像する方法が用
いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の上記の方式も
の方式も欠点の検出はできるが、検出した欠点が、ガ
ラス内部の欠点（泡、異物等）か、ガラスの外部の欠点
（傷、ダスト等）かを自動的に判定することができない
という問題点があった。

【０００６】本発明の目的は、従来技術の上記問題点を
解消し、検出した欠点がガラスの内部か、外部（表面を
含む）かを自動的に判別できる板ガラスの欠点検査方法
及び装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の板ガラスの欠点検査方法は、板ガラスの表
面を一定の角度で板厚より細いレーザービームで照射し
ながらガラス面上の照射位置を変えて走査し、照射ビー
ムの正反射光の方向から照射ガラス面をカメラで撮像
し、撮像カメラのレンズの前に設置したフィルタでガラ
ス面からの正反射光を減光または遮光させ、ビームのガ
ラス表面の像位置とガラス裏面の像位置の間に像を持つ
欠点は内部欠点と判断するようにしたものである。

【０００８】また、本発明の板ガラスの欠点検査装置
は、板ガラスの表面を一定の角度で板厚より細いビーム
で照射するレーザー光源と、レーザーのガラス面上の照
射位置を変えることのできる走査装置と、照射ビームの
正反射光の方向から照射ガラス面を撮像するカメラと、
撮像カメラのレンズの前にガラス面からの正反射光を減
光または遮光するためのフィルターと、上記カメラによ
る撮像画像を分析し、ビームのガラス表面の像位置とガ
ラス裏面の像位置の間に像を持つ欠点は内部欠点と判断
する画像処理装置とを具備させたものである。

【０００９】

【作用】板ガラスの表面に一定角度で照射されたレーザ
ービームは、板ガラスの表面で一部反射し、また一部は
板ガラスを通過した後、裏面で反射する。板ガラスの表
面で反射した反射光像の位置と、裏面で反射した反射光
像の位置とを、該ビームの正反射方向から見れば、２つ
の反射光像の位置は、板ガラスの厚さに比例し、かつ、
レーザービームの入射角度に反比例した距離だけ光軸方
向に離隔して現われる。特に、このレーザービームの光
束径を、板ガラスの厚さよりも細くしておけば、上記２
つの反射光像の位置は明確に判別できる。

【００１０】今、上記レーザービームの光路中におい
て、板ガラスの表裏面又は内部に欠点があるとすると、
その欠点の存在位置で光が散乱する。この散乱光の有無
によって、欠点の有無が判別でき、かつ、その欠点の位
置は、散乱光の位置によって識別できる。即ち、欠点の
位置が、板ガラスの表面又は裏面であれば、前記２つの
反射光像の一方に散乱光が生じている筈であり、また、
欠点の位置が、板ガラスの内部であれば、前記２つの反
射光像の間に散乱光が生じている筈であるから、これに
よって、欠点の位置が判別できる。但し、正反射光と散
乱光とでは、光量差が大きく、これらを同時に見れば、
散乱光の存在を識別することが極めて困難となるため、
フィルタによって、正反射光のみを減光または遮光させ
ているのである。但し、フィルタによって、正反射光の
みを減光または遮光させた場合、板ガラスの表面又は裏
面にある欠点からの散乱光が原理的には確認できないこ
とになるが、散乱光の性質上、正反射光の周囲に光が散
乱しているため、環状の散乱光を確認することができる
のである。

【００１１】上記散乱光の確認は、照射ビームの正反射
光の方向から照射ガラス面を撮像するカメラによって行
わせている。そして、その撮像した画像を、画像処理装
置で処理させて、欠点の有無及び位置を判別させてい
る。勿論、板ガラスの全面を検査するために、レーザー
光源及びカメラからなる撮像系と板ガラスとを適当な走
査装置で相対的に移動させ、二次元的に走査させるもの
である。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の実施例装置の一例を示す概略
構成図であって、同図において、１０は検査しようとす
る板ガラス、１１はレーザー光源、１２は撮像カメラ、
１３はフィルタ、１４は画像処理装置を示している。

【００１３】レーザー光源１１は、板ガラス１０の表面
を一定の角度で照射するように設置され、そのレーザー
ビーム１１ａの光束径は、板ガラス１０の厚みよりも細
いものが使用されている。

【００１４】撮像カメラ１２は、レーザー光源１１から
板ガラス１０の表面に照射されるレーザービーム１１ａ
の正反射光の方向に光軸を一致させて設置される。

【００１５】フィルタ１３は、撮像カメラ１２のレンズ
の前に設置し、板ガラス１０の表裏面からの正反射光を
減光または遮光させるものである。

【００１６】画像処理装置１４は、撮像カメラ１２によ
る撮像画像を分析し、ビーム１１ａのガラス表面Ａの像
位置とガラス裏面Ｂの像位置の間に像を持つ欠点Ｓは内
部欠点と判断するものである。

【００１７】上記板ガラス１０と、レーザー光源１１及
び撮像カメラ１２からなる撮像系とは、板ガラス１０の
全面の欠点検査を行うために、相対的に移動させ、二次
元的に走査させる構成が採用される。例えば、板ガラス
１０を図１の左右方向ｘと図１の紙面を表裏貫通する方
向ｙとに移動走査させる機構（図示省略）が採用でき
る。

【００１８】上記構成において、レーザー光源１１から
レーザービーム１１ａを照射すると、図２に示すよう
に、板ガラス１０の表面Ａで一部反射し、また一部は板
ガラス１０を通過した後、裏面Ｂで反射する。表面Ａの
反射光を１１ｂ、裏面Ｂの反射光を１１ｃとし、透過光
を１１ｄとする。

【００１９】板ガラス１０の表面Ａで反射した反射光像
の位置と、裏面Ｂで反射した反射光像の位置とを、該ビ
ーム１１ａの正反射方向から見れば、２つの反射光像の
位置は、板ガラス１０の厚さに比例し、かつ、レーザー
ビーム１１ａの入射角度に反比例した距離だけ光軸方向
に離隔して現われる。特に、このレーザービーム１１ａ
の光束径を、板ガラス１０の厚さよりも細くしておけ
ば、上記２つの反射光像の位置は明確に判別できる。

【００２０】今、上記レーザービーム１１ａの光路中に
おいて、板ガラス１０の表裏面又は内部に欠点Ｓがある
とすると、その欠点Ｓの存在位置で光が散乱する（図３
参照）。この散乱光の有無によって、欠点Ｓの有無が判
別でき、かつ、その欠点Ｓの位置は、散乱光の位置によ
って識別できる。即ち、欠点Ｓの位置が、板ガラス１０
の表面Ａ又は裏面Ｂであれば、前記２つの反射光像の一
方に散乱光が生じている筈であり、また、欠点Ｓの位置
が、板ガラス１０の内部であれば、前記２つの反射光像
の間に散乱光が生じている筈であるから、これによっ
て、欠点Ｓの位置が判別できる。但し、正反射光と散乱
光とでは、光量差が大きく、これらを同時に見れば、散
乱光の存在を識別することが極めて困難となるため、フ
ィルタ１３によって、正反射光のみを減光または遮光さ
せているのである。但し、フィルタ１３によって、正反
射光のみを減光または遮光させた場合、板ガラス１０の
表面Ａ又は裏面Ｂにある欠点Ｓからの散乱光が原理的に
は確認できないことになるが、散乱光の性質上、正反射
光の周囲に光が散乱しているため、環状の散乱光を確認
することができるのである。

【００２１】上記散乱光の確認は、照射ビーム１１ａの
正反射光の方向から照射ガラス１０面を撮像するカメラ
１２によって行わせている。そして、その撮像した画像
を、画像処理装置１４で処理させて、欠点Ｓの有無及び
位置を判別させている。勿論、板ガラス１０の全面を検
査するために、レーザー光源１１及びカメラ１２からな
る撮像系と板ガラス１０とを適当な走査装置（図示省
略）で相対的に移動させ、二次元的に走査させるもので
ある。

【００２２】実際の場合、板ガラス１０の表面が完全な
鏡面でないために、図３に示すように、レーザービーム
１１ａの当たった表面Ａ、裏面Ｂ、裏面で反射したビー
ムの通過する表面Ｃ及び光路中に欠点Ｓが存在するとき
は欠点Ｓでそれぞれ散乱する。そこで、板ガラス１０の
表面Ａ及び裏面Ｂで反射した正反射光を、その反射光路
中に置いたフィルタ１３で遮光しながら、正反射方向か
ら見ると、図４に示すように、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ａ点
が裏面で反射したＡ’点とビームの通路（Ａ−Ｂ−Ｃ）
中に欠点Ｓが存在する場合、そのＳ点とＳ点の裏面によ
る反射点Ｓ’が見える。

【００２３】そこで、正反射方向に置いたラインカメラ
１２、但し、このラインカメラ１２の撮像素子１２ａの
配列の向きは図６の左側に示すように、レーザービーム
１１ａのガラス表裏面での反射光像の並ぶ方向と同方向
としておくと、図５の（ｂ）に示すように、これらの点
がラインカメラ１２に並んで写る。正確に正反射方向か
ら撮像したときは、図５の（ａ）のように、これらの点
のうち、Ｂ、Ｃ、Ａ’、Ｓ’点は同じ位置に重なって写
る。即ち、撮像面の１の位置にはガラス表面Ａの像が、
２の位置にＢ、Ｃ、Ａ’、Ｓ’の像が写り、１と２の間
には、図４で示すように、レーザービーム１１ａがＡ点
からＢ点までの通路中に欠点が存在するときのみ、その
欠点像Ｓが写る。逆にＡ−Ｂ間のレーザービーム１１ａ
の通路中に欠点が何もなければ、撮像面の１と２の間に
は何も写らない。

【００２４】図１のｙ方向に板ガラス１０を移動させな
がら、ラインカメラ１２の画像を二次元像として取り込
むと、図６のような画像が得られる。即ち、図５の
（ａ）の１と２に相当する部分は平行な線状の像として
写り、欠点が存在したときのみ、欠点の存在する場所に
応じて、Ａ−Ｂの光路中に欠点があるときはＳ１やＳ
４、表面Ａに欠点があるときはＳ２、裏面Ｂ、表面Ｃを
含めてＢ−Ｃ間に欠点があるときはＳ３のような像が得
られる。

【００２５】従って、１と２の間の部分３に像が写れ
ば、それは板ガラス１０の内部の欠点であると判断でき
る。

【００２６】板ガラス１０をｙ方向に移動させる過程
で、ガラス面のｚ方向の位置が変化したときは、図６の
右側の部分に示すように、１、２、３すべてが画像の中
で上下に移動する。しかし、１、２、３の相対的な位置
関係は変わらないので、１と２に挟まれた部分を３とす
る限り、ｚ方向の変化の影響は受けない。

【００２７】次に、板ガラス１０を少しだけ図１のｘ方
向に移動した後、同じようにｙ方向に移動する。これを
繰り返すことは、図７に示すように、板ガラス１０をＡ
１−Ｂ１の面でｙ方向に切断した面を、次に、Ａ２−Ｂ
２面で切断した面を検査していることになり、板ガラス
１０の内部を全面検査することができる。

【００２８】本発明の第２の実施例として、図８に示す
ように、レーザービーム１１ａを円柱レンズ１５によ
り、横幅を広げた板状の平行ビーム１１ａ’を用い、カ
メラに二次元エリアカメラ１２ａを使用する場合を考え
る。このとき、エリアカメラ１２ａの画像としては図９
のような板状の平行ビーム１１ａ’と同じ横幅を持った
画像が得られる。この場合も第１実施例と同様に、「１
と２の間に像があるものは、板ガラス１０の内部の欠点
である。」と判断できる。

【００２９】また、レーザービーム１１ａを円柱レンズ
１５により板状ビーム１１ａ’とする代わりに、ガルバ
ノミラーやポリゴンミラーを用いてレーザーを走査して
も同じ結果が得られる。図１０は、ポリゴンミラー１６
を使用した第３の実施例を示しており、１７はスキャン
レンズを示している。

【００３０】板ガラス１０の表裏面の鏡面精度が良く、
面の散乱光だけでは、１及び２の線像が得られないとき
は、フィルタ１３を完全遮光でなく、わずかに光を通す
減光フィルタを用いるとよい。

【００３１】本発明において、撮像カメラ１２の向きを
正反射方向としたのは、面の複数の反射像が画像の上で
同じ位置に重なり合うようにするためであるが、ガラス
面の反射率は数％であり、多重回反射した反射光像は、
非常に弱くなる。このため、用途によっては、すべての
像を重ね合わせる必要はなく、撮像カメラ１２の向き
は、精確に正反射光方向でなくともよい。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、検出した欠点が内部か
外部（表面も含む）かを容易かつ自動的に判別すること
ができる。特に、内部欠点は、大きさにより良品とみな
されるが、外部（表面も含む）欠点は多くの場合、不良
品扱いとなる。即ち、内部欠点と外部欠点とでは、良否
判定の基準が異なり、内部欠点と外部欠点とを区別でき
れば、生産の歩留まりを上げることができ、コストダウ
ン効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例装置の一例を示す概略構成図。

【図２】レーザービームの板ガラス表裏面での反射状態
の説明図。

【図３】レーザービームの板ガラス表裏面での散乱光が
ある場合及び欠点がある場合の反射状態の説明図。

【図４】板ガラス表裏面でのビームの反射像が正反射光
方向から見るとどのように写るかを説明するための図。

【図５】（ａ）は板ガラス表裏面でのビームの反射像を
精確に正反射光方向から見たときに写る状態の説明図、
（ｂ）は板ガラス表裏面でのビームの反射像を正反射光
方向からややずらせて見た場合の説明図。

【図６】図１の装置でｙ方向に相対的に走査させた場合
に得られる画像の一例。

【図７】図１の装置でｘ方向及びｙ方向に少しずつ移動
させることによって板ガラスの全面を検査することがで
きることを示す説明図。

【図８】本発明の第２実施例を示す概略斜視図。

【図９】第２実施例で得られる画像の一例。

【図１０】本発明の第３実施例を示す概略斜視図。

【符号の説明】

１０ 板ガラス １１ レーザー光源 １１ａ レーザービーム １２ 撮像カメラ １３ フィルタ １４ 画像処理装置 １１ａ’板状平行ビーム １５ 円柱レンズ １６ ポリゴンミラー １７ スキャンレンズ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板ガラスの表面を一定の角度で板厚より
   細いレーザービームで照射しながらガラス面上の照射位
   置を変えて走査し、 照射ビームの正反射光の方向から照射ガラス面をカメラ
   で撮像し、 撮像カメラのレンズの前に設置したフィルタでガラス面
   からの正反射光を減光または遮光させ、 ビームのガラス表面の像位置とガラス裏面の像位置の間
   に像を持つ欠点は内部欠点と判断することを特徴とする
   板ガラスの欠点検査方法。
2. 【請求項２】 板ガラスの表面を一定の角度で板厚より
   細いビームで照射するレーザー光源と、 レーザーのガラス面上の照射位置を変えることのできる
   走査装置と、 照射ビームの正反射光の方向から照射ガラス面を撮像す
   るカメラと、 撮像カメラのレンズの前にガラス面からの正反射光を減
   光または遮光するためのフィルターと、 上記カメラによる撮像画像を分析し、ビームのガラス表
   面の像位置とガラス裏面の像位置の間に像を持つ欠点は
   内部欠点と判断する画像処理装置と、 を具備させたことを特徴とする板ガラスの欠点検査装
   置。