透明板狀體表面檢查用攝像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及透明板狀體的表面形狀的檢查所用的、取得在光源攝像時因透明板狀體表面的反射而產(chǎn)生的光線路徑變化所形成的像的透明板狀體表面檢查用攝像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]作為檢查玻璃板的表面的微小的變形的方法的一例，已知有如下的方法:使用線路傳感器相機(line sensor camera)，順著在玻璃板的表面處反射了的光線路徑而拍攝光源的條紋圖案(stripe pattern)，基于通過拍攝而得到的圖像數(shù)據(jù)來檢查玻璃板表面的變形的有無、變形的程度。此時，作為條紋圖案，經(jīng)常使用的是作為暗部的線以一定間隔配置的圖案。需要說明的是，檢查對象的玻璃板在沿一定方向搬運的狀態(tài)下被照射條紋圖案。拍攝的結(jié)果得到的圖像中出現(xiàn)與條紋圖案的暗部對應(yīng)的痕紋。需要說明的是，線路傳感器相機的各像素的大小相同且等間隔地排列。
[0003]圖9是表示光源與線路傳感器相機之間的一般的光的路徑的說明圖。將對玻璃板71進行支承的支承部72所存在的一側(cè)稱為背側(cè)，將其相反側(cè)稱為表側(cè)。圖9所示的實線表示在玻璃板71的表側(cè)的面處反射了的光的路徑。而且，圖9所示的虛線表示在玻璃板71的背側(cè)的面處反射了的光的路徑。需要說明的是，圖9所示的距離P取決于玻璃板71的板厚。
[0004]作為產(chǎn)生圖9所示的距離P的分離現(xiàn)象的光源和線路傳感器相機的配置形態(tài)，可考慮圖10所示的形態(tài)。圖10所示的箭頭表示玻璃板71的搬運方向。此時，在與玻璃板71的搬運方向垂直的平面內(nèi)，包括從線路傳感器相機82延伸的光線路徑的起點、線路傳感器相機82的視野85、沿著光源81的矩形的照射面的長度方向的該照射面的中心線。
[0005]由此，圖10所示的配置形態(tài)對應(yīng)于線路傳感器相機82的光線路徑中心存在的平面與玻璃板垂直且與玻璃板的搬運方向垂直的情況。
[0006]在此，相機的光軸是指通過相機的透鏡的中心且與其透鏡面垂直的垂線。并且，光線路徑中心是指如下的光線路徑:包括與線路傳感器相機的光軸一致的光線路徑和從與該光線路徑對應(yīng)的玻璃板(假定為未產(chǎn)生變形)的反射點到光源為止的光線路徑。
[0007]圖10示出在與玻璃板71的搬運方向垂直的平面內(nèi)，光源81向玻璃板71照射條紋圖案，線路傳感器相機82經(jīng)由玻璃板71來拍攝光源81的形態(tài)。此時，在玻璃板的表側(cè)的面及背側(cè)的面上分別反射光，因此條紋圖案的I條暗部所對應(yīng)的痕紋在圖像內(nèi)出現(xiàn)2條。
[0008]圖11是表示通過攝像而得到的圖像的例子的示意圖。在圖11中，通過在表側(cè)的面處的反射而產(chǎn)生的痕紋如實線所示，通過在背側(cè)的面處的反射而產(chǎn)生的痕紋示意性地如虛線所示。這兩種痕紋彼此的距離記為分離距離D。在對應(yīng)于這兩種痕紋的部位，亮度值變得極小。由表側(cè)的面處的反射產(chǎn)生的痕紋與由背側(cè)的面處的反射產(chǎn)生的痕紋的分離距離D成為取決于玻璃板的板厚的大小。
[0009]需要說明的是，例如，若通過表側(cè)的面處的反射產(chǎn)生的痕紋彼此的間隔一定，則能夠判斷為玻璃板未產(chǎn)生變形。而且，若該間隔不均，則基于該間隔，能夠評價玻璃板的變形的程度。
[0010]而且，在玻璃板產(chǎn)生變形的情況下，分離距離D也減小或變大。在此，當(dāng)分離距離D減小時，亮度值變得極小的像素接近，在圖像內(nèi)，產(chǎn)生是2條痕紋還是I條痕紋不明確的部位。圖12是表示分離距離D接近而產(chǎn)生是2條痕紋還是I條痕紋不明確的部位的圖像的例子的示意圖。當(dāng)產(chǎn)生這樣的不明確的部位時，玻璃板的變形的測定精度下降。尤其是玻璃板的板厚減薄時，分離距離D(參照圖11)自身的間隔減小，因此在圖像內(nèi)，容易產(chǎn)生是2條痕紋還是I條痕紋不明確的部位。因此，板厚越薄，變形的測定精度越容易下降。
[0011]為了防止這樣的測定精度的下降，提出了在玻璃板的背側(cè)配置水的層(以下，記為水層)的技術(shù)(例如，參照專利文獻I)。圖13是表示在玻璃板的背側(cè)配置有水層的情況的光源與線路傳感器相機之間的光的路徑的說明圖。水層73設(shè)置在玻璃板71與支承部72之間。水層73的折射率與玻璃板71的折射率大致相同，由此在玻璃板71的背側(cè)的面處反射的光幾乎不存在。其結(jié)果是，在圖像中出現(xiàn)通過在玻璃板71的表側(cè)的面處的反射而產(chǎn)生的痕紋，通過在背側(cè)的面處的反射而產(chǎn)生的痕紋幾乎未出現(xiàn)。因此，能夠更明確地識別通過在表側(cè)的面處的反射產(chǎn)生的痕紋的位置，基于痕紋的間隔，能夠高精度地測定玻璃板的變形。
[0012]以下，說明圖10所示的配置形態(tài)的圖像拍攝。需要說明的是，為了便于說明，在對應(yīng)于線路傳感器相機82的視野85的部位，在玻璃板71的背側(cè)配置水層(在圖10中省略圖示)。因此，作為在背側(cè)處的反射幾乎不存在的情況進行說明。這一點在后述的圖15所示的形態(tài)中也同樣。
[0013]在玻璃板71被搬運的狀態(tài)下，線路傳感器相機82經(jīng)由視野85而繼續(xù)拍攝光源81。因此，能夠以玻璃板71為面進行檢查。
[0014]從線路傳感器相機82的各像素通過透鏡朝向視野85的光線路徑不是根據(jù)玻璃板71的變形的發(fā)生狀況進行變化而是固定的。但是，從視野85到光源81的光線路徑根據(jù)玻璃板71的變形的發(fā)生狀況而變化。
[0015]光源81的照射面81a朝向線路傳感器相機82的視野85方向照射條紋圖案。在本例中，照射面81a為細(xì)長的矩形，照射面81a存在的面與玻璃板71存在的面相交，照射面81a的短邊以與玻璃板71的搬運方向平行的方式配置。并且，在照射面81a中，各個暗部81b以與照射面81a的短邊平行的方式等間隔地設(shè)置。需要說明的是，在照射面上，將暗部以外的部位記為明部。
[0016]圖14是表示從圖10所示的線路傳感器相機82的透鏡經(jīng)由視野85到達光源81的光線路徑及將光源81的照射面81a向與玻璃板的搬運方向垂直的面進行投影后的結(jié)果的示意圖。需要說明的是，嚴(yán)格來說，圖14示出沿著玻璃板的搬運方向的軸從下游側(cè)向上游側(cè)投影的結(jié)果。在本說明書中，關(guān)于表示投影結(jié)果的其他的附圖，也示出沿著玻璃板的搬運方向的軸從下游側(cè)向上游側(cè)投影的結(jié)果。
[0017]如前所述，從線路傳感器相機82的各像素通過透鏡朝向視野85的光線路徑不是根據(jù)玻璃板71的變形的發(fā)生狀況進行變化而是固定的。某像素所對應(yīng)的光線路徑中的從視野85到光源81的光線路徑反映到照射面81a的攝像狀態(tài)中。即，某像素所對應(yīng)的從視野85到光源81的光線路徑在照射面81a上若是暗部，則該像素的輸出表示黑色。而且，從視野85到光源81的光線路徑在照射面81a上若是明部，則該像素的輸出表示白色。因此，若玻璃板71沒有變形，則從視野85到光源81的光線路徑不會變化，因此圖像中出現(xiàn)的痕紋成為等間隔。另一方面，在玻璃板71存在變形的情況下，某像素所對應(yīng)的從視野85到光源81的光線路徑從照射面81a的暗部變動為明部，或者從明部變動為暗部，由此圖像中出現(xiàn)的痕紋成為不等間隔。
[0018]將光源81的照射面81a向與玻璃板的搬運方向垂直的面上投影后的結(jié)果如圖14所示成為線段。其結(jié)果是，各像素所對應(yīng)的從視野85到光源81的光線路徑與作為線段的照射面81a以一點相交，分別唯一確定。
[0019]而且，作為光源和線路傳感器相機的其他的配置形態(tài)，可考慮圖15所示的形態(tài)。圖15所示的箭頭表示玻璃板71的搬運方向。圖15對應(yīng)于線路傳感器相機82的光線路徑中心存在于與玻璃板71的搬運方向平行且與玻璃板垂直的平面內(nèi)的情況。
[0020]在玻璃板71被搬運的狀態(tài)下，線路傳感器相機82經(jīng)由視野85而繼續(xù)拍攝光源81。而且，從線路傳感器相機82的各像素通過透鏡朝向視野85的光線路徑不是根據(jù)玻璃板71的變形的發(fā)生狀況進行變化而是固定的。這些點與圖10所示的形態(tài)同樣。
[0021]而且，在圖15所示的形態(tài)中，光源81的照射面81a與玻璃板71平行地配置，其短邊與玻璃板71的搬運方向平行地設(shè)置。即，照射面81a與玻璃板71正對地照射條紋圖案。在本例中，照射面81a也是細(xì)長的矩形。并且，各個暗部81b以與照射面81a的短邊平行的方式設(shè)置。
[0022]圖16是表示從圖15所示的線路傳感器相機82的透鏡經(jīng)由視野85朝向光源81的光線路徑及將光源81的照射面81a向與玻璃板的搬運方向垂直的面投影后的結(jié)果的示意圖。如已經(jīng)說明那樣，從線路傳感器相機82的各像素通過透鏡朝向視野85的光線路徑不是因玻璃板71的變形的發(fā)生狀況進行變化而是固定的。并且，某像素所對應(yīng)的光線路徑中的從視野85到光源81的光線路徑反映到照射面81a的攝像狀態(tài)中。S卩，某像素所對應(yīng)的從視野85到光源81的光線路徑在照射面81a上若是暗部，則該像素的輸出表示黑色。而且，從視野85到光源81的光線路徑在照射面81a上若是明部，則該像素的輸出表示白色。因此，若在玻璃板71沒有變形，則從視野85到光源81的光線路徑不變化，因此圖像中出現(xiàn)的痕紋成為等間隔。另一方面，在玻璃板71存在變形的情況下，某像素所對應(yīng)的從視野85到光源81的光線路徑從照射面81a的暗部變動為明部，或者從明部變動為暗部，由此圖像中出現(xiàn)的痕紋成為不等間隔。
[0023]圖15所示的形態(tài)中，也是，將光源81的照射面81a向與玻璃板的搬運方向垂直的面投影的結(jié)果如圖16所示成為線段。因此，各像素所對