JP2008216150A - 透明物の検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、透明な被検査物の表面と内部の両方を同時に検査することができる透明物の検査装置及び検査方法を提供する。
【解決手段】（ａ）透明な被検査物２の表面２ａに斜め方向から光束１５ａを照射し、照射位置１５ｓを線状に移動させる発光部１４と、（ｂ）被検査物２に関して発光部１４と同じ側において照射位置１５ｓに対向して線状に延在する受光窓１６ｓを有し、受光窓１６ｓを通った光束成分の強度を検出する受光部と、（ｃ）受光部が検出した光束成分の強度に基づいて被検査物の良否判定を行う判定部と、を備える。受光窓１６ｓは、光束成分として、光束１５ａが照射位置１５ｓにおいて被検査物２の表面２ａで正反射された正反射光成分１５ｂと、光束１５ａが照射位置１５ｓで被検査物２の内部に入射し、裏面２ｂで反射した後、表面２ａから出射した内部反射成分１５ｅとの両方が同時に通るように、広げて形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は透明物の検査装置及び検査方法に関し、詳しくは、透明な被検査物の表面及び内部を光学的に検査する検査装置及び検査方法に関する。

従来、透明な被検査物を光学的に検査する検査装置が種々提案されている。

例えば、特許文献１に開示された検査装置は、ガラス基板の表面に帯状の検査光を斜めに照射し、ガラス基板の裏面からの反射光及び散乱光を集光し、スリットを設けて散乱光を遮断し、反射光のみをＣＣＤラインセンサの受光面に結像するように構成され、ガラス基板の裏面の傷を検出する。

また、特許文献２には、板状の被検査物に斜めからレーザービームを照射し、被検査物の内部の欠陥により発生した散乱光を、被検査物の上から顕微鏡で観察することが開示されている。
特開２００５−１５６４１６号公報 特開平４−２４５４１号公報

これらの検査装置は、検査対象部分に焦点を合わせる結像光学系が必要であるため、構成が複雑になる上、組立・調整も難しい。また、結像光学系の焦点深度によって検査対象部分が制限されるため、被検査物の表面と内部の両方を同時に検査することができない。

本発明は、かかる実情に鑑み、簡単な構成で、透明な被検査物の表面と内部の両方を同時に検査することができる透明物の検査装置及び検査方法を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成された透明物の検査装置を提供する。

透明物の検査装置は、（ａ）透明な被検査物の表面に斜め方向から光束を照射し、該光束の照射位置を線状に移動させる発光部と、（ｂ）前記被検査物に関して前記発光部と同じ側において前記照射位置に対向して線状に延在する受光窓を有し、該受光窓を通った光束成分の強度を検出する受光部と、（ｃ）該受光部が検出した前記光束成分の前記強度に基づいて前記被検査物の良否判定を行う判定部と、を備える。前記受光窓は、前記光束成分として、前記光束が前記照射位置において前記被検査物の前記表面で正反射された正反射光成分と、前記光束が前記照射位置で前記被検査物の内部に入射し、前記被検査物の裏面で反射した後、前記被検査物の前記表面から出射した内部反射成分との両方が同時に通るように、広げて形成されている。

上記構成において、被検査物を発光部及び受光窓に対して相対的に移動させると、被検査物の表面を連続的に検査することができる。

上記構成によれば、被検査物の表面や内部に異物、コーティング剥がれ、欠け、気泡等の不良個所がなければ、受光窓には最大強度の正反射光成分及び内部反射成分が通るので、受光部が受光する光束成分の強度は一定かつ最大となる。一方、被検査物の表面や内部に異物、コーティング剥がれ、欠け、気泡等の不良個所があれば、不良個所での散乱光の発生に伴う正反射光成分及び／又は内部反射成分の強度低下によって、あるいは不良個所で正反射光成分及び／又は内部反射成分の光路が変化して正反射光成分及び／又は内部反射成分が受光窓から外れることによって、受光部が受光する光束成分の強度が低下する。このような光束成分の強度の低下があれば、被検査物の表面又は内部には不良個所が存在すると判定することができる。

上記構成によれば、被検査物の表面や内部に焦点を合わせた結像光学系を用いることなく、表面と内部の両方を同時に検査することができ、構成を簡素化することができる。また、受光窓を照射位置、すなわち、被検査物の表面に接近して配置し、構成を小型化することもできる。さらに、結像光学系の焦点を合わせる必要がないため、組立・調整も容易である。

好ましくは、前記被検査物の前記裏面にパターンが形成されている。

正反射成分と内部反射成分とは、被検査物の裏面にパターンが形成されていても、パターンが形成されていなくも、強度はほとんど変化しない。したがって、透明な被検査物について、裏面にパターンが形成されていても、表面及び内部を同時に検査することができる。

また、本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成された透明物の検査方法を提供する。

透明物の検査方法は、（１）透明な被検査物の表面に斜め方向から光束を照射し、該光束の照射位置を線状に移動させる第１の工程と、（２）前記照射位置に対向して線状に延在する受光窓を通った光束成分の強度を検出する第２の工程と、（３）前記第２の工程において検出した前記光束成分の前記強度に基づいて前記被検査物の良否判定を行う第３の工程と、を備える。前記受光窓は、前記光束成分として、前記光束が前記照射位置において前記被検査物の前記表面で正反射された正反射光成分と、前記光束が前記照射位置で前記被検査物の内部に入射し、前記被検査物の裏面で反射した後、前記被検査物の前記表面から出射した内部反射成分との両方が同時に通るように、広げて形成されている。

上記方法において、被検査物を発光部及び受光窓に対して相対的に移動させると、被検査物の表面を連続的に検査することができる。

上記方法によれば、被検査物の表面や内部に異物、コーティング剥がれ、欠け、気泡等の不良個所がなければ、受光窓には最大強度の正反射光成分及び内部反射成分が通るので、第２の工程で検出する光束成分の強度は一定かつ最大となる。一方、被検査物の表面や内部に異物、コーティング剥がれ、欠け、気泡等の不良個所があれば、不良個所での散乱光の発生に伴う正反射光成分及び／又は内部反射成分の強度低下によって、あるいは不良個所で正反射光成分及び／又は内部反射成分の光路が変化して正反射光成分及び／又は内部反射成分が受光窓から外れることによって、第２の工程で検出する光束成分の強度が低下する。このような光束成分の強度の低下があれば、第３の工程において、被検査物の表面又は内部には不良個所が存在すると判定することができる。

上記方法によれば、被検査物の表面や内部に焦点を合わせた結像光学系を用いることなく、表面と内部の両方を同時に検査することができ、構成を簡素化することができる。また、受光窓を照射位置、すなわち、被検査物の表面に接近して配置し、構成を小型化することもできる。さらに、結像光学系の焦点を合わせる必要がないため、組立・調整も容易である。

好ましくは、前記被検査物の前記裏面にパターンが形成されている。
正反射成分と内部反射成分とは、被検査物の裏面にパターンが形成されていても、パターンが形成されていなくも、強度はほとんど変化しない。したがって、透明な被検査物について、裏面にパターンが形成されていても、表面及び内部を同時に検査することができる。

本発明によれば、結像光学系が不要であるため、簡単な構成で、透明な被検査物の表面と内部の両方を同時に検査することができる。

以下、本発明の実施の形態として実施例について、図１〜図２を参照しながら説明する。

図１の斜視図に示すように、検査装置１０は、搬送装置４によって矢印３で示す方向に搬送されている被検査物２の表面２ａに、発光部１４からレーザービーム１５ａを照射し、反射光１５ｂが受光部本体１６に入射するようになっている。

発光部１４は、所望のスポット径に絞った平行光束であるレーザービーム１５ａを矢印１５ｐで示すように扇状に移動させる。レーザービーム１５ａの照射位置１５ｓは、被検査物２の表面２ａにおいて線状に移動する。受光部本体１６は、線状の照射位置１５ｓに対向して平行に配置されている。

制御部１２は、符号１３，１９で示すように、発光部１４と、光検出器１８とに接続され、光検出器１８で検出した正反射光１５ｂの受光量を、発光部１４が照射するレーザー光１５ａの照射角度１５ｐと対応付けて信号処理することにより、不良の位置を特定する。制御部１２は、所定のプログラムに従って信号処理を行い、被検査物２の表面２ａや内部の良否判定を行う。

図１の線Ａ−Ａに沿って切断した断面図である図２に模式的に示すように、筒状の受光部本体１６には、照射位置１５ｓに対向して線状に延在する矩形の開口である受光窓１６ｓが形成されている。受光窓１６ｓには、照射されたレーザービーム１５ａによる正反射成分１５ｂと内部反射成分１５ｅとの両方が通るように、開口が広げて形成されている。

すなわち、被検査物２の表面２ａの照射位置１５ｓに照射されたレーザービーム１５ａは、照射位置１５ｓで正反射する正反射光成分１５ｂと、被検査物の内部に入射する入射成分１５ｃとに分かれる。正反射成分１５ｂは、受光窓１６ｓを通る。一方、入射成分１５ｃは被検査物の裏面２ｂで反射する。被検査物の裏面２ｂで反射した反射成分１５ｄは、被検査物の表面から出射する。被検査物の表面から出射した内部反射成分１５ｅは、受光窓１６ｓを通る。

受光部本体１６の内部には、略柱状のライトガイド１７が配置され、受光窓１６ｓを通った光束１５ｂ，１５ｅが入射されるようになっている。

ライトガイド１７の一端に対向して、光検出器１８（図１参照）が配置され、ライトガイド１７に入射された光がライトガイド１７の一端から出射し、ライトガイドの一端から出射した光の強度が、光検出器１８で検出される。

光検出器１８には、Ｓ／Ｎ特性が極めて良好な光電子増倍管（ホトマル）を用いることが好ましいが、これに限るものではない。

なお、ライトガイド１７の他端にも光検出器を設け、両方の光検出器の出力を足し合わせるようにしてもよい。

被検査物は、例えば、液晶パネルやプラズマディスプレイの組立前のガラス基板であり、表面２ａにコーティングが形成され、裏面２ｂに回路などの不透明パターンが形成された状態で、検査される。

次に、検査装置１０の検査の原理について説明する。

被検査物の表面２ａや内部２ｋに異物、コーティング剥がれ、欠け、気泡等の不良個所がなければ、受光窓１６ｓには最大強度の正反射光成分１５ｂ及び内部反射成分１５ｅが通るので、受光窓を通る光束の強度が最大かつ略一定となり、光検出器１８からの出力信号レベルは略一定かつ最大となる。

一方、被検査物の表面２ａや内部２ｋに異物、コーティング剥がれ、欠け、気泡等の不良個所があれば、不良個所での散乱光の発生に伴う正反射光成分及び／又は内部反射成分の強度低下によって、あるいは不良個所で正反射光成分及び／又は内部反射成分の光路が変化して正反射光成分及び／又は内部反射成分が受光窓から外れることによって、受光窓を通る光束の強度が低下し、光検出器１８からの出力信号レベルが低下する。

このような光検出器１８からの出力信号レベルの低下があれば、被検査物の表面２ａ又は内部２ｋには、レーザー光１５ａの照射位置１５ｓに対応する部分に不良個所が存在すると判定することができる。

正反射成分の強度は、被検査物の表面の特性で決まり、被検査物の裏面に形成されるパターンの有無による影響は受けない。また、内部反射成分も、被検査物の裏面に形成されるパターンの有無による影響をほとんど受けない。したがって、透明な被検査物について、裏面にパターンが形成されていても、被検査物の表面及び内部を同時に検査することができる。

検査装置１０は、被検査物の表面や内部に焦点を合わせた結像光学系を用いることなく、表面と内部の両方を同時に検査することができる。また、受光窓を照射位置、すなわち、被検査物の表面に接近して配置し、構成を小型化することもできる。さらに、結像光学系の焦点を合わせる必要がないため、組立・調整も容易である。

＜まとめ＞ 以上に説明したように、検査装置１０は、結像光学系が不要であるため、簡単な構成で、透明な被検査物の表面と内部の両方を同時に検査することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の態様で実施することが可能である。

検査装置の斜視図である。（実施例） 検査装置の要部拡大断面図である。（実施例）

符号の説明

１０ 検査装置
１２ 制御部（判定部）
１４ 発光部
１５ａ レーザービーム（光束）
１５ｂ 正反射成分
１５ｅ 内部反射成分
１５ｓ 照射位置
１６ 受光部本体（受光部）
１６ｂ 受光窓
１７ ライトガイド（受光部）
１８ 光検出器（受光部）

Claims (4)

1. 透明な被検査物の表面に斜め方向から光束を照射し、該光束の照射位置を線状に移動させる発光部と、
   前記被検査物に関して前記発光部と同じ側において前記照射位置に対向して線状に延在する受光窓を有し、該受光窓を通った光束成分の強度を検出する受光部と、
   該受光部が検出した前記光束成分の前記強度に基づいて前記被検査物の良否判定を行う判定部と、
   を備え、
   前記受光窓は、前記光束成分として、前記光束が前記照射位置において前記被検査物の前記表面で正反射された正反射光成分と、前記光束が前記照射位置で前記被検査物の内部に入射し、前記被検査物の裏面で反射した後、前記被検査物の前記表面から出射した内部反射成分との両方が同時に通るように、広げて形成されていることを特徴とする、透明物の検査装置。
2. 前記被検査物の前記裏面にパターンが形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の検査装置。
3. 透明な被検査物の表面に斜め方向から光束を照射し、該光束の照射位置を線状に移動させる第１の工程と、
   前記照射位置に対向して線状に延在する受光窓を通った光束成分の強度を検出する第２の工程と、
   前記第２の工程において検出した前記光束成分の前記強度に基づいて前記被検査物の良否判定を行う第３の工程と、
   を備え、
   前記受光窓は、前記光束成分として、前記光束が前記照射位置において前記被検査物の前記表面で正反射された正反射光成分と、前記光束が前記照射位置で前記被検査物の内部に入射し、前記被検査物の裏面で反射した後、前記被検査物の前記表面から出射した内部反射成分との両方が同時に通るように、広げて形成されていることを特徴とする、透明物の検査方法。
4. 前記被検査物の前記裏面にパターンが形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の検査方法。

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