TWI391652B - Edge sensor and defect inspection device - Google Patents

Description

邊緣感測器及缺陷檢查裝置

本發明係關於適用於檢測例如液晶玻璃的邊緣之缺損或裂痕的邊緣感測器及使用此邊緣感測器之缺陷檢查裝置。

本發明者最先著眼於物體的邊緣之單色平行光的夫瑞奈繞射(Fresnel diffraction)，提出了藉由對使用以預定的間隔排列有複數個受光晶胞之線型感測器所檢測的光量分佈圖案進行解析，能利用前述線型感測器之受光晶胞的排列間隔以上的精度，來高精度地檢測前述物體的邊緣位置(參照日本特許第3858994號公報)。

又，針對液晶玻璃等的透明體或半透明體，也著眼於前述夫瑞奈繞射，提出了高精度地檢測該邊緣位置之方法(參照日本特開2007－64733號公報)。

但，當在玻璃體的邊緣，存在有缺損或裂痕時，在玻璃體的內部之因前述缺損或裂痕所引起的缺陷部位，受到所反射之光的影響。因此，從根據前述的夫瑞奈繞射之光量分佈圖案，正確地檢測該邊緣一事極為困難。並且，即使將在邊緣存在有缺損或裂痕之玻璃體的邊緣位置，沿著 該邊緣一邊使線型感測器移動一邊進行檢測，也不容易正確地檢測出邊緣位置的變化。因此，界定玻璃體中產生缺損或裂痕之缺陷部位一事也極為困難。

本發明是為了解決上述情事而開發完成的發明，其目的在於提供，針對從依據物體的邊緣之夫瑞奈繞射所產生的光量分佈圖案，檢測前述物體的邊緣位置之邊緣感測器，能夠確實地檢測出例如液晶玻璃這種的在透明或半透明的物體所產生的缺損或裂痕等的缺陷之邊緣感測器。

又，本發明之另一目的在於提供，使用前述邊緣感測器，能夠精度良好地檢測例如液晶玻璃這種的在透明或半透明的物體所產生的缺損或裂痕等的缺陷部位之缺陷檢查裝置。

為了達到前述目的，本發明之邊緣感測器係具備有：以預定的間隔排列有複數個受光晶胞之線型感測器；朝此線型感測器投射單色平行光之光源；及對前述線型感測器的輸出進行解析，檢測定位於前述單色平行光的光路之物體的特定位置(邊緣)的運算部的邊緣感測器，前述運算部係由自由空間側搜尋例如前述線型感測器的輸出，對在前述線型感測器上之光量分佈圖案進行解析，特別是具備有：<A>將從其一端部朝另一端部搜尋在透明或半透明的物體的邊緣所產生的光量分佈圖案時的光量降低至第1 光量閾值的位置作為前述物體的第1檢測位置加以求取的第1位置檢測手段，前述第1光量閾值是以在自由空間的光量為基準予以訂定的；<B>將在所檢測的第1檢測位置起光亮進一步降低後、再增加至以在前述自由空間的光量為基準予以訂定的第2光量閾值之位置作為前述物體的第2檢測位置予以求取的第2位置檢測手段。

再者，針對前述第1及第2光量閾值，亦可個別地進行設定，但亦可賦予相同值。

又，本發明之缺陷檢查裝置係具備有前述結構的邊緣感測器所構成之裝置，其特徵為具備有：<a>掃瞄手段，其是使前述邊緣感測器之前述線型感測器沿著前述透明或半透明的物體的邊緣移動、或使透明或半透明的物體沿著與前述邊緣感測器之線型感測器交叉的方向移動；<b>缺陷檢測手段，其是伴隨前述線型感測器或前述物體的掃瞄，監視以前述邊緣感測器的前述第1及第2位置檢測手段分別所檢測到的第1及第2檢測位置的變化，當第1或第2檢測位置的變化量超過預先所設定的閾值時，執行發出警告類的預定的處理。

又，本發明之其他缺陷檢查裝置係具備前述結構的邊緣感測器所構成者，其特徵為：具備有：<c>遮光寬度檢測手段，其是將以前述邊緣感測器的前述第1及第2位置檢測手段分別所檢測到的第1及第 2檢測位置的差作為遮光寬度加以求取；<a>掃瞄手段，其是使前述邊緣感測器之前述線型感測器沿著前述透明或半透明的物體的邊緣移動、或使透明或半透明的物體沿著與前述邊緣感測器之線型感測器交叉的方向移動；及<d>缺陷檢測手段，其是伴隨前述線型感測器或前述物體的掃瞄，監視藉由前述遮光寬度檢測手段所求取的遮光寬度，當該遮光寬度超過預先設定的閾值時，發出警告。

順便一提，前述透明或半透明的物體為玻璃板，前述缺陷檢測手段之結構為檢測前述玻璃板的邊緣之缺損或裂痕、及凹陷(使邊緣線變形之大的缺損)，發出顯示缺陷存在之警告。

若根據前述結構的邊緣感測器的話，因從在物體的邊緣所產生之光量分佈圖案，將該光量降低至以在自由空間的光量為基準予以訂定的第1光量閾值之位置(光量大的變化部位)作為前述物體的第1檢測位置(例如邊緣位置)進行檢測，並且因前述物體為透明或半透明，如前述般，將在較所檢測到的第1檢測位置更靠近物體側所產生的光量大的變化部位，作為光量由前述第1檢測位置近一步降低後、再增加至以在自由空間的光量為基準予以訂定的第2光量閾值之第2檢測位置進行檢測，所以，從這兩個 檢測位置的關係，能夠判別前述物體的邊緣有無缺陷。

即，當在物體的邊緣存在有缺損或裂痕等的缺陷之情況，因這些缺陷造成透明或半透明的物體的內部之光的透過作用產生變化，形成與在無缺陷的正常邊緣所產生之光量分佈圖案不同的光量分佈圖案，所以，從前述2個檢測位置容易判別此光量分佈圖案的變化。其結果，從前述2個檢測位置的關係，容易判別物體的邊緣有無缺陷。

又，若根據本發明之缺陷檢查裝置的話，一邊使邊緣感測器之前述線型感測器沿著前述透明或半透明的物體的邊緣移動或一邊使透明或半透明的物體潮與前述邊緣感測器之線型感測器交叉的方向移動，一邊分別求取前述第1及第2檢測位置，再求取這些所檢測之檢測位置的傾向，所以，前述2個檢測位置的變化，能夠檢測到缺損或裂痕之缺陷，並且可從檢測到缺陷時的前述檢測位置檢測部位之資訊(掃瞄位置資訊)，容易藉定該缺陷的存在位置。

因此，既可著眼於在透明或半透明的物體的邊緣之光量分佈圖案的變化，尚可簡單且容易地檢測前述物體的邊緣之缺損或裂痕等的缺陷的存在，因此在實用性上具有極大優點。

以下，參照圖面，說明關於本發明的一實施形態之邊緣感測器、使用此邊緣感測器之缺陷檢查裝置。

圖1是檢測例如液晶玻璃等的透明或半透明的物體A 的特定位置(例如邊緣位置)之邊緣感測器10，及一邊對利用此邊緣感測器10所檢測之前述物體A的位置檢測對象部位進行掃瞄，一邊監視前述邊緣感測器10的輸出，前述物體A之有無缺陷的缺陷檢查裝置之概略構成圖。

此邊緣感測器10的結構為具備有：將複數個受光晶胞以預定間距排列於直線上之線型感測器11；朝此線型感測器11投射單色平行光之光源12；將線型感測器與光源隔著預定的距離予以對向配置之光學頭13；及對前述線型感測器11的輸出進行解析，檢測被放置於前述單色平行光的光路中之物體A的特定位置(例如邊緣位置)之運算器14。

再者，關於光學頭13的基本構造(結構)，如前述的日本專利第3858994號公報、日本特開2007－64733號公報等所記載。又，利用前述邊緣感測器10之前述物體A的位置檢測對象部位之掃瞄是藉由使前述邊緣感測器10之前述線型感測器11(光學頭13)沿著前述透明或半透明的物體A的邊緣移動來進行的。或相反地藉由使前述透明或半透明的物體A朝與前述邊緣感測器10之線型感測器11交叉的方向，具體而言，與複數個受光晶胞的排列方向交叉的方向移動，來進行該掃瞄。

又，前述運算器14為藉由例如CPU來實現者，對在前述的物體A的邊緣所產生之於前述線型感測器11上的光量分佈圖案，從該線型感測器11的輸出進行解析，來 算出前述物體A的特定位置(包含例如邊緣位置之後述的第1及第2檢測位置)之功能15，16。在此，前述光量分佈圖案，一般為在前述單色平行光所產生之夫瑞奈繞射的圖案。

順便一提，前述運算器14之結構，基本上是當將未受到前述物體A所遮蔽之自由空間的前述線型感測器11之受光量標準化成為〔1〕時，在前述光量分佈圖案的豎立部分，以該受光量成為〔0.25〕之位置作為前述物體A的檢測位置(邊緣位置)進行檢測者。換言之，前述運算器14係在因前述夫瑞奈繞射之光量分佈圖案上，將該光量成為以在自由空間的光量〔1〕作為基準所訂定之預定的光量閾值〔0.25〕之位置作為物體A的特定位置(邊緣位置)進行檢測者。

本發明係著眼於，作為檢測對象之物體A為透明或半透明，前述線型感測器11的輸出例如圖2所示，不僅在物體A未被定位的自由空間的受光量多，即使在前述物體A已被定位的部分，透過該物體A之單色平行光也到達線型感測器11，所以，其受光量多。又，在物體A為遮光體之情況，著眼於：在邊緣部分，受光量不會大幅降低，但在物體A為透明或半透明之情況，僅在物體A的邊緣部分，受到夫瑞奈繞射的影響，該受光量會某種程度降低。並且，當在前述物體A的邊緣存在有缺損或裂痕等的缺陷之情況，著眼於：會受到該缺陷部分之前述單色平行光的無規之繞射、折射、散亂反射等的影響。在此 情況，比起在直線狀的邊緣(刀狀邊緣)產生夫瑞奈繞射之情況，前述受光量降低(低落)部位之寬度變廣。

即，將使用光學頭13檢測作為透明物體之液晶玻璃的檢測位置時的線型感測器11的輸出，分別如圖3(a)~(d)所示，依據在前述液晶玻璃的邊緣是否存在有缺陷，會使得在其受光量的分佈圖案產生差異。再者，圖3(a)為未存在有缺陷的邊緣部分之受光分佈圖案，圖3(b)為在邊緣部分存在有微小的缺損時的受光分佈圖案，圖3(c)為在邊緣部分存在有裂痕時的分佈圖案，圖3(d)為在邊緣部分存在有因缺損所引起之凹陷時的分佈圖案。

如圖3(a)~(d)分別所示的受光量的分佈圖案所顯示，比起在物體A的邊緣未存在有缺陷之情況，在缺損或裂痕等的缺陷存在之情況時，在邊緣部分之光量的低落變大，且光量的低落之寬度變廣。但，在自由空間側所檢測到的光量的低落位置，不受有無缺陷影響，幾乎不會產生變化。又，在物體側所檢測到的光量的低落位置，會因缺陷的種類、程度而產生大幅度變化，且其低落型態(光量變化的圖案)也會產生各種變化。又，在檢測位置存在有缺陷之情況，在本來光會大致一樣透過之物體A側的受光量上會產生大的分佈。

因此，在本發明之邊緣感測器10，具備有第1位置檢測手段15並且具備有第2位置檢測手段16。該第1位置檢測手段15係當從未定位有前述物體A之自由空間側 搜尋前述線型感測器11的輸出時，從因在前述物體A的邊緣所產生的夫瑞奈繞射造成光量急遽地降低的部分，求取前述物體A的第1檢測位置α。而第2位置檢測手段16係求取前述物體A的第2檢測位置β，該第2檢測位置β為當從利用該第1位置檢測手段15所求出的第1檢測位置α，受光量進一步降低後，受光量再次增加的位置。

順便一提，在此實施形態，例如受光量由在自由空間側之標準化光量〔1.0〕降低至〔0.825〕為止的位置，即，降低至預先所設定的第1及第2光量閾值的位置作為前述第1及第2檢測位置α，β，分別進行檢測者。再者，在此，關於第1及第2光量閾值，設定成相同值〔0.825〕，但亦可設定成為相互不同的值。又，在此實施形態，特別是藉由從自由空間側搜尋前述線型感測器11的輸出，不會受到因缺陷造成在物體A側所產生之受光量的不規則之變化所影響，可分別確實地檢測出界定對應於物體A的檢測位置(邊緣位置)之受光量的低落部分所必要之第1及第2檢測位置α，β。但，亦可從物體A側搜尋前述線型感測器11的輸出。又，亦可在進行受光量的標準化之際，預先在未設置物體A之狀態下，測定並記憶在自由空間的光量，在進行檢測之際，亦可根據該所測定並記憶在自由空間的光量進行標準化，亦可從檢測結果，將受光量的降低小之區域作為自由空間。

使用以這樣的邊緣感測器10所檢測到的物體A的檢 測位置(第1及第2檢測位置α，β)之資訊進行前述物體A的缺陷檢查之缺陷檢查裝置，係具備有：將利用前述光學頭13之物體A的檢測位置的檢測對象部位，沿著該物體A的邊緣移動之掃瞄手段(掃瞄機構)21。此掃瞄手段21，亦可為具有使物體A沿著其邊緣平行移動的功能之物體支持機構(未圖示)，相反地亦可為，使前述的光學頭13沿著前述物體A的邊緣平行移動之頭移動機構(未圖示)。即，掃瞄手段21，亦可為使物體A朝與線型感測器11交叉的方向平行移動者，相反地亦可為，使線型感測器11沿著物體A的邊緣平行移動者。

除了這樣的掃瞄手段21，前述缺陷檢查裝置尚具有缺陷檢測手段(傾向判別手段)22，該缺陷檢測手段係伴隨前述位置檢測對象部位之掃瞄，依次執行利用前述運算器(CPU)14之前述的第1及第2檢測位置α，β的檢測處理，監視該輸出(第1及第2檢測位置α，β)之變化，藉此檢測物體A的邊緣有無缺損或裂痕等的缺陷。再者，在此實施形態，將藉由前述邊緣感測器10所檢測到的第1及第2檢測位置α，β的資訊暫時記憶到記憶體23後，將第1及第2檢測位置的變化圖案(變化的傾向)讀出於前述缺陷檢測手段22，提供進行缺陷檢查。

然後，在前述缺陷檢測手段(傾向判別手段)22，當例如前述的第1檢測位置α或第2檢測位置β的變化寬度超過預先所設定的容許寬度時，將此狀態判別「有缺陷」。同時將判別為「有缺陷」時的前述物體A的缺陷檢查 部位(掃瞄位置)作為缺陷存在部位進行檢測。再者，對第1檢測位置α或第2檢測位置β的變化寬度之容許寬度是因應物體A的邊緣所要求之直線性的程度來進行設定的。

又，前述缺陷檢測手段(趨勢判別手段)22亦可將例如前述第1檢測位置α與前述第2檢測位置β之差作為前述的光量分佈圖案之光量的低落寬度(遮光寬度)進行檢測，監視當對前述物體A的邊緣進行掃瞄時的前述檢測位置α，β的差(光量的低落寬度)之變化。然後，當檢測位置的差(光量的低落寬度)超過預先所設定的容許值時，將其狀態判別為「有缺陷」。即使在此情況，也將判別為「有缺陷」時的前述物體A的缺陷檢查部位(掃瞄位置)作為缺陷存在部位進行檢測。再者，對前述檢測位置的差(光量的低落寬度)之容許值是因應在物體A的邊緣所要求之直線性的程度加以設定。

在這樣的本缺陷檢查裝置，藉由前述的邊緣感測器10，對將透明或半透明的物體A的檢測位置作為前述的第1及第2檢測位置α，β分別進行檢測，並且，一邊使該位置檢測對象部位沿著該邊緣移動，一邊監視前述第1及第2檢測位置α，β的變化狀況(變化的傾向)。因此，若根據本裝置的話，當檢測到超過預先所設定的容許值之第1或第2檢測位置α，β的變化時，或第1檢測位置α與第2檢測位置β之差超過容許寬度時，能夠將此狀況作為物體A的邊緣存在有缺損或裂痕等的缺陷予以確實 地檢測。又，同時若根據本裝置的話，能夠檢測在物體A的邊緣中的哪一部位是否存在有缺損或裂痕等的缺陷。

圖4(a)是顯示以具有缺損的液晶玻璃為例進行邊緣檢測時之第1及第2檢測位置α，β的變化的狀況。在這個例子，關於第1檢測位置α，幾乎未看到有任何變化，但關於第2檢測位置β，在相當於缺損的部分之寬度範圍上可看到大變化。又，圖4(b)是顯示以具有裂痕的液晶玻璃為例進行邊緣檢測時之第1及第2檢測位置α，β的變化的狀況。在這個例子，關於第1檢測位置α，也幾乎未看到有任何變化，但關於第2檢測位置β，也在相當於裂痕的部分之寬度範圍上可看到大變化。

又，圖4(c)是顯示以因缺損所引起之凹陷的液晶玻璃為例進行邊緣檢測時之第1及第2檢測位置α，β的變化的狀況。在這個例子，關於第1檢測位置α，在凹陷部分可看到若干變化，但，關於第2檢測位置β，相當於凹陷部分之寬度範圍上可看到大變化。再者，圖5(a)~(c)分別為對應於圖4(a)~(c)者之圖，以邊緣感測器10或半透明體A的移動量作為横軸，顯示第1及第2檢測位置α，β的變化的狀況。即使如此顯示邊緣檢測結果，也可看到與前述圖4(a)~(c)所示的變化狀況相同之傾向。

因此，前述般，若依據使用加上在一般的邊緣感測器所檢測之第1檢測位置α，並檢測第2檢測位置β之本發明之邊緣感測器10，監視對物體A的邊緣進行掃瞄時的 前述第1及第2檢測位置α，β的變化的狀況之本發明之缺陷檢查裝置的話，能夠確實地檢測出在液晶玻璃等的物體A的邊緣所產生之缺損或裂痕等的微小缺陷。並且，因針對前述缺陷的存在部位也能進行檢測，所以，在管理例如液晶玻璃的品質，其實用性極為優良。

又，在檢測缺陷之情況，期望執行因應該情況之預定的動作。作為預定的動作，進行發出例如警告、警報這樣的動作指示，或另外設置由製程除去不良物體A之除去裝置，相對於此，採取進行執行該除去處理的主旨之指示等的手段即可。藉此，可容易地進行向存在有缺陷之製品的對應。

又，當物體A的邊緣存在有缺損或裂痕等的缺陷時，如參照圖3(a)~(d)進行過的說明般，即使在物體A側，會產生受光量的變化。因此，在保證透明或半透明的物體A不會產生髒污，又，在該物體A部分(物體內部)之光量穩定的這種情況時，亦可預先求取例如正常物體A的內部側之如圖3(a)所示的光量分佈，將作為檢查對象之物體A的內部側的光量分佈與前述光量分佈進行比較，來進行缺陷檢查。又，亦可如圖3(b)~(d)分別所示地加以求取作為檢查對象之物體A的內部側的光量分佈，當與圖3(a)所示之正常物體A的光量分佈不同時，將此狀況判別為缺損或裂痕等的缺陷存在。又，若將此方法與判別前述的第2檢測位置的變化之方法並用的話，能夠更進一步進行物體A的邊緣之微小缺陷的檢 測。

再者，本發明不限於前述實施形態。例如在檢測第1及第2檢測位置α，β時之第1及第2光量閾值，不限於前述的〔0.825〕，因應檢測在邊緣無缺陷的透明或半透明的物體A的檢測位置時的邊緣部分之光量的低落程度予以設定即可。又，關於利用線型感測器11之檢測寬度，因應線型感測器11與物體A之距離(工作距離)等加以定定即可。另外，在不超出本發明之技術思想的範圍內可進行各種變更並予以實施。

10‧‧‧邊緣感測器

11‧‧‧線型感測器

12‧‧‧光源

13‧‧‧光學頭

14‧‧‧運算器(CPU)

15‧‧‧第1位置檢測手段

16‧‧‧第2位置檢測手段

21‧‧‧掃瞄手段(掃瞄機構)

22‧‧‧缺陷檢測手段(趨勢判別手段)

23‧‧‧記憶體

圖1是顯示本發明的一實施形態之邊緣感測器及缺陷檢測裝置之概略構成圖。

圖2是顯示利用線型感測器之光量分佈圖案與在前述邊緣感測器進行檢測的檢測位置之關係的圖。

圖3是對比顯示邊緣有無缺陷與其種類所變化之光量分佈圖案的變化之圖。

圖4是顯示半隨檢查部位之掃瞄，第1及第2檢測位置的變化的狀況之圖。

圖5是顯示第1及第2檢測位置對邊緣感測器或半透明體的移動量之變化的狀況之圖。

10‧‧‧邊緣感測器

11‧‧‧線型感測器

12‧‧‧光源

13‧‧‧光學頭

14‧‧‧運算器(CPU)

15‧‧‧第1位置檢測手段

16‧‧‧第2位置檢測手段

21‧‧‧掃瞄手段(掃瞄機構)

22‧‧‧缺陷檢測手段(趨勢判別手段)

23‧‧‧記憶體

Claims (7)

1. 一種邊緣感測器，係具備有：以預定的間隔排列有複數個受光晶胞之線型感測器；朝此線型感測器投射單色平行光之光源；及對前述線型感測器的輸出進行解析，檢測定位於前述單色平行光的光路之物體的特定位置(邊緣)的運算部的邊緣感測器，其特徵為：前述運算部具備有：第1位置檢測手段，其是將從其一端部朝另一端部搜尋在透明或半透明的物體的邊緣所產生的光量分佈圖案時的光量降低至第1光量閾值的位置作為前述物體的第1檢測位置加以求取的，前述第1光量閾值是以在自由空間的光量為基準予以訂定的；及第2位置檢測手段，其是將在所檢測的第1檢測位置起光亮進一步降低後、再增加至以在前述自由空間的光量為基準，予以訂定的第2光量閾值之位置作為前述物體的第2檢測位置加以求取。
2. 如申請專利範圍第1項之邊緣感測器，其中，前述運算部是由前述自由空間側搜尋線型感測器的輸出，對在前述線型感測器上之光量分佈圖案進行解析。
3. 一種缺陷檢查裝置，其特徵為：具備有：如申請專利範圍第1項之邊緣感測器；使此邊緣感測器之前述線型感測器沿著前述透明或半透明的物體的邊緣移動之掃瞄手段；及 伴隨此線型感測器的掃瞄，監視以前述邊緣感測器之前述第1及第2位置檢測手段分別所求出之第1及第2檢測位置的變化，當第1或第2檢測位置的變化量超過預先所設定的閾值時，發出警告之缺陷檢測手段。
4. 一種缺陷檢查裝置，其特徵為：具備有：如申請專利範圍第1項之邊緣感測器；將以此邊緣感測器之前述第1及第2位置檢測手段分別所檢測到的第1及第2檢測位置的差作為遮光寬度加以求出之遮光寬度檢測手段；使前述邊緣感測器之前述線型感測器沿著前述透明或半透明的物體的邊緣移動之掃瞄手段；及伴隨前述線型感測器的掃瞄，監視藉由前述遮光寬度檢測手段所求取的遮光寬度，當該遮光寬度超過預先設定的閾值時，發出警告之缺陷檢測手段。
5. 一種缺陷檢查裝置，其特徵為：具備有：如申請專利範圍第1項之邊緣感測器；使前述透明或半透明的物體朝與前述邊緣感測器之線型感測器交叉的方向移動之掃瞄手段；及伴隨前述物體的掃瞄，監視以前述邊緣感測器之前述第1及第2位置檢測手段分別所求出之第1及第2檢測位置的變化，當第1或第2檢測位置的變化量超過預先所設定的閾值時，發出警告之缺陷檢測手段。
6. 一種缺陷檢查裝置，其特徵為：具備有：如申請專利範圍第1項之邊緣感測器；將以此邊緣感測器之前述第1及第2位置檢測手段分別所檢測的第1及第2檢測位置的差作為遮光寬度加以求出之遮光寬度檢測手段；使前述透明或半透明的物體朝與前述邊緣感測器之線型感測器交叉的方向移動之掃瞄手段；及伴隨前述物體的掃瞄，監視藉由前述遮光寬度檢測手段所求取的遮光寬度，當該遮光寬度超過預先設定的閾值時，發出警告之缺陷檢測手段。
7. 如申請專利範圍第3至6項中任一項之缺陷檢查裝置，其中，前述透明或半透明的物體為玻璃板，前述缺陷檢測手段為用來檢測前述玻璃板的邊緣之缺損或裂痕者。