JP2002181734A

JP2002181734A - 透明積層体の検査装置

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Publication number: JP2002181734A
Application number: JP2000378353A
Authority: JP
Inventors: Toshio Nishimura; 利雄西村; Makoto Shimizu; 誠清水
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2002-06-26
Anticipated expiration: 2020-12-13
Also published as: JP4647090B2

Abstract

(57)【要約】【課題】透明積層体を構成する複数の透明体のいずれ
の層間に異物が存在するかを知ることができるととも
に、精度の高い検査をすることができる透明積層体の検
査装置を提供する。【解決手段】透明体が積層された透明積層体に対して
光を照射する照射装置と、上記透明積層体を正面から撮
像する撮像装置と、上記撮像装置により得られた画像デ
ータを処理するための画像データ処理手段と、を備えた
透明積層体の検査装置であって、上記照射装置は、上記
透明積層体を、その表面から裏面に向けて、上記透明体
の積層方向に対して所定角度で透過するレーザ光を照射
し、上記撮像装置は、マトリクス状に配置された複数の
光電変換セルを有する固体撮像素子を有し、上記固体撮
像素子は、上記各光電変換セルが直接あるいは被膜のみ
を介して光を受光するように構成されていることを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、たとえばＬＣＤ
（Liquid Crystal Display）などの透明積層体を外観検
査するための検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、たとえばＬＣＤなど、透明あ
るいは半透明の透明体を複数積層した透明積層体を外観
検査するための検査装置として、同軸落射照明、斜方照
明、あるいは透明照明などの方法で、透明積層体をラン
プにより照明し、照明された透明積層体を撮像装置で撮
像して、モニタ画面に映し出される透明積層体の画像を
観察することにより、異物の混入などの外観検査を行う
装置があった。異物としては、微小なガラスの破片であ
るガラスカレット、繊維屑、気泡、あるいは接着剤など
が考えられる。

【０００３】上記撮像装置としては、固体撮像素子と、
被写体からの反射光をこの固体撮像素子上に集光しうる
集光レンズ体とを備えたビデオカメラなどが用いられ
る。固体撮像素子は、一般に、マトリクス状に配置され
た複数の光電変換セルを有している。このような固体撮
像素子の一例を図１４に示す。また、図１４のXV-XV線
に沿う断面図を図１５に示す。この固体撮像素子１４１
は、一般的なインターライン転送方式のＣＣＤ（Charge
Coupled Device）型撮像デバイスであり、光電変換セ
ル４１ａとしては、フォトダイオードが用いられてい
る。このような固体撮像素子１４１は、その表面で光を
受光すると、まず、各光電変換セル４１ａにおいて、受
光した光をその光量に応じた電荷に変換し、その電荷を
蓄積する。そして、各光電変換セル４１ａに蓄積された
電荷を、垂直ＣＣＤレジスタ４１ｂおよび水平ＣＣＤレ
ジスタ４１ｃを介して固体撮像素子１４１の外部のメモ
リなどに転送するように構成されている。

【０００４】この固体撮像素子１４１としては、被写体
の詳細な画像データを得るために、高解像度タイプの固
体撮像素子が用いられている。すなわち、固体撮像素子
１４１には、たとえば１００万個といった非常に多くの
光電変換セル４１ａが搭載されている。このため、各光
電変換セル４１ａの受光面積が小さくなり、光電変換セ
ル４１ａ１つ当りの受光量が小さくなる。そこで、この
固体撮像素子１４１においては、その受光面に複数のマ
イクロレンズ１４４を備えることにより、各光電変換セ
ル４１ａの受光量が大となるようにしている。各マイク
ロレンズ１４４は、図１４に示すように、それぞれ、各
光電変換セル４１ａに対応するように配置されており、
その主平面が各光電変換セル４１ａの受光面よりも大
（固体撮像素子表面に対する開口率が全体として約５０
％）となるように形成されている。これにより、各マイ
クロレンズ１４４は、図１５に示すように、各光電変換
セル４１ａの固体撮像素子１４１に対する見かけ上の開
口率を大きくして、より広いエリアからの光を各光電変
換セル４１ａ上に集光するように構成されている。

【０００５】しかしながら、このような固体撮像素子１
４１では、主平面が大とされた複数のマイクロレンズ１
４４が互いに近接して配置されることとなるので、互い
に隣り合う光電変換セル４１ａ間において、受光する画
像データの差が小さくなってしまう。さらに、マイクロ
レンズの表面で反射した光４９が隣接するマイクロレン
ズに入射することなどによって、互いに隣り合う光電変
換セル４１ａ間における画像データの差がますます小さ
くなってしまう。したがって、この撮像装置で撮影した
画像において、被写体のエッジをシャープにすることが
できない。一般に、撮像装置のピントは、上記集光レン
ズ体と固体撮像素子との間隔を変化させていき、撮影し
た画像のエッジが比較的明確になった時点で決定される
ので、上記のような撮像装置では、ピントが合っている
かどうかの判断が困難になり、ピントがあまくなってし
まう。言い換えれば、上記撮像装置では、被写界深度が
深くなってしまう。

【０００６】したがって、このような従来の検査装置で
は、上記撮像装置で撮影した透明積層体の画像におい
て、全ての透明体に対してピントが合う状態となるの
で、異物の存在自体を発見できたとしても、その異物が
各透明体のいずれの層間に存在するかが判断できないと
いう課題があった。

【０００７】たとえば、ＬＣＤの場合、偏光板を保護す
るために、少なくとも工場からの出荷段階までは、偏光
板の表面に樹脂シートなどの保護膜を貼付しておく。し
たがって、保護膜表面、あるいは保護膜と偏光板との間
に異物が混入していても、その異物はＬＣＤの内部に存
在するものではないため、良品と判断しなければならな
い。ところが、上記従来の検査装置では、ＬＣＤの内部
に存在する異物であるか、外部に存在する異物であるか
を判断できなかったので、保護膜表面、あるいは保護膜
と偏光板との間に異物が混入している場合のように、良
品と判断しなければならない場合まで、不良品と判断し
てしまうという不都合があった。

【０００８】また、従来の検査装置では、上記撮像装置
で撮影した透明積層体の画像において、異物のエッジが
シャープにならないため、異物が微小なサイズであるよ
うな場合にはこれを検出できず、精度の高い検査をする
ことができないことがあった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、上記した
事情のもとで考え出されたものであって、透明積層体を
構成する複数の透明体のいずれの層間に異物が存在する
かを知ることができるとともに、精度の高い検査をする
ことができる透明積層体の検査装置を提供することをそ
の課題とする。

【００１０】

【発明の開示】上記課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。

【００１１】すなわち、本願発明の第１の側面により提
供される透明積層体の検査装置は、シート状の透明体が
複数枚積層された透明積層体に対して光を照射する照射
装置と、上記透明積層体からの反射光をこの透明積層体
の正面から撮像する撮像装置と、上記照射装置および上
記撮像装置と上記透明積層体とを相対的に移動させる移
送装置と、上記撮像装置により得られた画像データを処
理するための画像データ処理手段と、を備えた透明積層
体の検査装置であって、上記照射装置は、上記透明積層
体を、その表面から裏面に向けて、上記透明体の積層方
向に対して所定角度で透過するレーザ光を照射し、上記
撮像装置は、マトリクス状に配置された複数の光電変換
セルを有する固体撮像素子と、上記透明積層体からの反
射光を上記固体撮像素子上に集光しうる集光レンズ体と
を有し、上記固体撮像素子は、上記各光電変換セルが直
接あるいは被膜のみを介して光を受光するように構成さ
れていることを特徴としている。

【００１２】好ましい実施の形態においては、上記撮像
装置は、上記固体撮像素子の受光面および上記集光レン
ズ体の主平面が上記透明積層体と平行となるように構成
されており、上記画像データ処理手段は、上記撮像装置
により得られた画像データを集積することにより、上記
透明体のうちの任意の透明体層の画像を生成可能にする
構成とされている。

【００１３】本願発明の第１の側面においては、上記固
体撮像素子は、上記各光電変換セルが直接あるいは被膜
のみを介して光を受光するように構成されているので、
固体撮像素子に対する光電変換セルの見かけ上の開口率
が大きくなることがない。これにより、互いに隣り合う
光電変換セル間において、受光した画像データの差を大
きくすることができるので、この撮像装置で撮影した画
像において、被写体のエッジをシャープにすることがで
きる。したがって、この撮像装置のピント合わせは、従
来のように、撮影した画像のエッジが比較的明確になっ
た時点ではなく、エッジがシャープになった時点で決定
することができるので、ピントが合っているかどうかの
判断が容易となる。その結果、上記撮像装置では、ピン
トを厳密に合わせることができる。言い換えれば、被写
界深度を浅くすることができる。なお、本願発明におい
ては、撮像装置に受光される光がエネルギーの大きなレ
ーザ光であるため、従来のように固体撮像素子にマイク
ロレンズを備えなくても、各光電変換セルが充分な画像
データを得ることができるのである。

【００１４】したがって、上記透明積層体の検査装置で
は、上記撮像装置を、上記固体撮像素子の受光面および
上記集光レンズ体の主平面が上記透明積層体と平行とな
るように構成することによって、上記透明体のうちの任
意の透明体表面にのみピントがあった状態で上記透明積
層体を撮像することが可能となるので、各透明体表面の
それぞれについてピントを合わせて撮像すれば、各透明
体の画像を個別に生成することができる。その結果、透
明積層体を構成する透明体のいずれの層間に異物が存在
するかを知ることができる。

【００１５】さらに、上記撮像装置で撮影した画像にお
いて被写体のエッジをシャープにすることができるの
で、異物が微小なものであったとしても、従来のよう
に、これを見逃すことがない。したがって、精度の高い
検査を行うことができる。

【００１６】好ましい実施の形態においてはまた、上記
撮像装置は、上記固体撮像素子あるいは上記集光レンズ
体が上記所定角度と対応してチルトするように構成され
ており、上記画像データ処理手段は、上記撮像装置によ
り得られた画像データから上記透明体のうちの任意の透
明体表面の画像データを分離集積することにより、上記
任意の透明体表面の画像を生成可能にする構成とされて
いる。

【００１７】好ましい実施の形態においてはさらに、上
記画像データ処理手段は、上記撮像装置により得られた
画像のうち、上記透明積層体の表面での上記レーザ光の
乱反射による線状明部と、上記透明積層体の裏面での上
記レーザ光の乱反射による線状明部とを基準位置とし、
この基準位置からの変位距離によって、その他の透明体
表面での上記レーザ光の乱反射による線状明部の位置を
判断する構成とされている。

【００１８】このような構成によれば、撮像装置は、い
わゆる「回転アオリ」を行うことができる機構を備えた
ものである。これにより、この撮像装置では、被写体に
対してピントを合わせるピント面（すなわちレーザ
光）、集光レンズ体の主平面、および固体撮像素子の受
光面の各延長線が一点で交わるようにセットすることに
よって、上記各透明体表面の全てにピントが合った状態
で、これを撮像することができる。したがって、上記各
透明体表面でのレーザ光の乱反射による線状明部の全て
は、輪郭がシャープになるように撮像される。

【００１９】したがって、撮像した画像において、上記
変位距離を正確に測定することができるので、各線状明
部の位置を厳密に判断することができる。その結果、各
透明体の画像を個別に生成するのが容易となり。透明積
層体を構成する透明体のいずれの層間に異物が存在する
かを知ることができる。

【００２０】本願発明の第２の側面により提供される透
明積層体の検査装置は、シート状の透明体が複数枚積層
された透明積層体に対して光を照射する照射装置と、上
記透明積層体からの反射光をこの透明積層体の正面から
撮像する撮像装置と、上記照射装置および上記撮像装置
と上記透明積層体とを相対的に移動させる移送装置と、
上記撮像装置により得られた画像データを処理するため
の画像データ処理手段と、を備えた透明積層体の検査装
置であって、上記照射装置は、上記透明積層体を、その
表面から裏面に向けて、上記透明体の積層方向に対して
所定角度で透過するレーザ光を照射し、上記撮像装置
は、マトリクス状に配置された複数の光電変換セルを有
する固体撮像素子と、上記透明積層体からの反射光を上
記固体撮像素子上に集光しうる集光レンズ体とを有し、
上記固体撮像素子は、上記各光電変換セルが、上記固体
撮像素子表面に対する開口率が全体として、好ましくは
３０〜４５％、より好ましくは３５〜４０％となるよう
に形成された複数のマイクロレンズのそれぞれを介し
て、光を受光するように構成されていることを特徴とし
ている。

【００２１】本願発明の第２の側面においては、固体撮
像素子は、マイクロレンズを装備しているものの、マイ
クロレンズの開口率が、従来の開口率（約５０％）に比
してより小さいので、本願発明の第１の側面における固
体撮像素子と同様に、撮像装置で撮像した被写体画像の
エッジをシャープにすることができるとともに、撮像装
置の被写界深度を浅くすることができる。したがって、
本願発明の第２の側面に係る透明積層体の検査装置は、
本願発明の第１の側面に係る透明積層体の検査装置につ
いて上述したのと同様の利点を享受することができる。

【００２２】具体的には、上記光電変換セルは、フォト
ダイオードであり、上記固体撮像素子は、ＣＣＤ型撮像
デバイスである。

【００２３】本願発明のその他の特徴および利点につい
ては、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明
らかになるであろう。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の
形態について、図面を参照して具体的に説明する。

【００２５】図１は、本願発明に係る透明積層体の検査
装置を示す概略構成図である。図２は、ＬＣＤを示す概
略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図２（ａ）のX-
X線に沿う断面図である。図３は、図１における撮像装
置の一例を示す概略断面図、図４は、図３における固体
撮像素子の一例を示す概略平面図、図５は、図４のV-V
線に沿う断面図である。また、図６は、図３の撮像装置
によって撮像される線状明部の説明図である。図７は、
図３における固体撮像素子の他の例を示す概略平面図、
図８は、図７のVIII-VIII線に沿う断面図である。さら
に、図１２は、境界面に異物が存在する状態のＬＣＤの
概略断面図、図１３は、異物が存在する境界面を表示画
面に映し出した状態の拡大説明図である。なお、これら
の図において、従来例を示す図１４および図１５に表さ
れた部材、部分等と同等のものにはそれぞれ同一の符号
を付してある。

【００２６】図１に表われているように、透明積層体の
検査装置（以下、単に「検査装置」という）Ａは、透明
積層体としてのＬＣＤ１を矢印ｙ方向に移送する移送装
置２と、ＬＣＤ１を照射する照射装置３と、ＬＣＤ１か
らの反射光を撮像する撮像装置４と、撮像装置４により
得られた画像データを処理する画像データ処理手段５
と、画像データ処理手段５によって処理された画像をモ
ニタ画面上に映し出させるモニタ装置６とを備えてい
る。

【００２７】図２（ｂ）に表われているように、上記Ｌ
ＣＤ１は、第１透明体１ａと、第２透明体１ｂと、第３
透明体１ｃとを積層して構成されている。実際のＬＣＤ
は、もっと多くの透明板により構成されているが、ここ
では説明を判り易くするために３層の透明板により構成
されているものとする。第１透明体１ａは、偏光板を保
護するために少なくとも工場からの出荷段階まで貼付さ
れている保護膜に相当し、第２透明体１ｂは、偏光板に
相当し、第３透明体１ｃは、ガラス基板や液晶層などの
その他の部材に相当している。ＬＣＤ１は、図１に示す
ように、移送装置２の上面に突設された一対の支持板２
ａ，２ｂによって支持されており、移送装置２によって
上記照射装置３および上記撮像装置４に対して相対的に
移送させられる。

【００２８】上記照射装置３は、図２（ｂ）に示すよう
に、ＬＣＤ１を、その表面から裏面に向けて、透明体１
ａ、１ｂ、１ｃの積層方向に対して所定角度θで透過す
るレーザ光を照射するように構成されている。また、照
射装置３は、コリメータレンズおよび非球面のシリンダ
ーレンズ（図示略）を有しており、レーザ光３ａは、図
２（ａ）に示すように、ＬＣＤ１の幅方向全長にわたる
直線状となるように照射される。レーザ光３ａは、たと
えば、波長が６３５ｎｍの可視光であって、ＬＣＤ１の
表面におけるライン幅は３０μｍである。

【００２９】レーザ光３ａがＬＣＤ１を透過する際に
は、レーザ光３ａは、空気層と第１透明体１ａとの境界
面、第１透明体１ａと第２透明体１ｂとの境界面、第２
透明体１ｂと第３透明体１ｃとの境界面、および第３透
明体１ｃと空気層との境界面のそれぞれと、レーザ光３
ａとの交点（それぞれ、点Ｐ、点Ｑ、点Ｒ、および点
Ｓ）において乱反射する。したがって、ＬＣＤ１を平面
視すれば、図２（ａ）に示すように、４本の輝線、すな
わち線状明部Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳを確認することがで
きる。線状明部Ｐは点Ｐにおける乱反射に対応してお
り、線状明部Ｑは点Ｑにおける乱反射に対応している。
また、線状明部Ｒは点Ｒにおける乱反射に対応してお
り、線状明部Ｓは点Ｓにおける乱反射に対応している。

【００３０】図３および図４に表われているように、上
記撮像装置４は、マトリクス状に配置された複数の光電
変換セル４１ａを有する固体撮像素子４１と、ＬＣＤ１
からの反射光を固体撮像素子４１上に集光する集光レン
ズ体４２とを有している。

【００３１】上記固体撮像素子４１としては、本実施形
態では、インターライン転送方式のＣＣＤ型撮像デバイ
スが採用されており、各光電変換セル４１ａにはフォト
ダイオードが用いられている。また、この固体撮像素子
４１としては、高解像度タイプのものが用いられてお
り、被写体の詳細な画像データを得ることができる。具
体的には、この固体撮像素子４１には、たとえば約１０
０万個前後の光電変換セル４１ａが互いに間隔を空けた
状態で装備されている。光電変換セル４１ａの固体撮像
素子４１に対する開口率は、約３０％前後とされてい
る。

【００３２】この固体撮像素子４１には、図４に示すよ
うに、電荷を縦方向に転送する垂直ＣＣＤ４１ｂと、電
荷を幅方向に転送する水平ＣＣＤ４１ｃが設けられてい
る。より詳細には、図５に示すように、光電変換セル４
１ａは、ｎ型基板４０ａ上に形成されたｐ型ウェル４０
ｂの表面に形成されている。垂直ＣＣＤ４１ｂは、垂直
ＣＣＤチャネル４１ｂ₁および垂直転送電極４１ｂ₂から
なり、垂直転送電極４１ｂ₂は、絶縁膜４０ｃで覆われ
ている。垂直ＣＣＤチャネル４１ｂ₁は、絶縁膜４０ｃ
上に形成されたＡｌなどの金属製の遮蔽膜４０ｄで覆わ
れており、光を受光して光電変換しないようにされてい
る。なお、この絶縁膜４０ｃは、光電変換セル４１ａの
表面をも覆うように形成されているが薄い被膜にすぎ
ず、光電変換セル４１ａに対して光学的な影響を与えな
いようにされている。

【００３３】また、この絶縁膜４０ｃは、光電変換セル
４１ａに対しては、その表面を保護しているだけでなの
で、絶縁膜４０ｃの光電変換セル４１ａに対応する部分
を削除して、光電変換セル４１ａが直接光を受光するよ
うに構成してもよい。

【００３４】上記固体撮像素子４１では、その表面で受
光された光は、まず、各光電変換セル４１ａにおいて、
その光量に応じた電荷に変換されて蓄積される。光電変
換セル４１ａに蓄積された電荷は、垂直転送電極４１ｂ
₂に読み出しパルスを印加することにより、垂直ＣＣＤ
チャネル４１ｂ₁に転送される。この電荷は、垂直転送
電極４１ｂ₂に転送パルスを印加することにより、図４
に示すように、垂直ＣＣＤチャネル４１ｂ₁内を下方に
向けて転送される。水平ＣＣＤ４１ｃは、図示していな
いが、垂直ＣＣＤ４１ｂと同様に、水平ＣＣＤチャネル
および水平転送電極からなり、垂直ＣＣＤチャネル４１
ｂ₁内の電荷を転送する。これにより、電荷は、固体撮
像素子４１の外部、すなわち画像データ処理手段５に転
送され、そこで画像データとして蓄積される。

【００３５】上述したように、上記固体撮像素子４１
は、各光電変換セル４１ａが直接あるいは被膜のみを介
して光を受光するように構成されているので、各光電変
換セル４１ａは、固体撮像素子４１の互いに離間した各
部分に入射する光をそれぞれ受光することとなる。これ
により、互いに隣り合う光電変換セル４１ａ間におい
て、受光した画像データの差が大きくなる。したがっ
て、この撮像装置４で撮影した画像において、被写体の
エッジをシャープにすることができる。一般的に、撮像
装置のピントは、上記集光レンズ体４２と固体撮像素子
４１との間隔を変化させていき、撮影した画像のエッジ
が比較的明確になった時点で決定されるが、この撮像装
置４のピント合わせは、撮影した画像のエッジが比較的
明確になった時点ではなく、エッジがシャープになった
時点で決定することができるので、ピントが合っている
かどうかの判断が容易となる。したがって、上記撮像装
置４では、ピントを厳密に合わせることができる。言い
換えれば、被写界深度を浅くすることができる。なお、
本実施形態においては、撮像装置４に受光される光がエ
ネルギーの大きなレーザ光であるため、従来のように固
体撮像素子４１にマイクロレンズを備えなくても、各光
電変換セル４１ａが充分な画像データを得ることができ
るのである。

【００３６】上記集光レンズ体４２としては、図３では
一枚の結像光学系レンズから構成されているが、種々の
レンズを複数組み合わせたものを用いてもよく、ズーム
レンズなど、被写体を拡大および縮小して撮影すること
ができるレンズを使用することもできる。また、集光レ
ンズ体４２に絞り機能を設けて、絞りを絞って撮影する
ことにより、さらに被写界深度を浅くすることもでき
る。

【００３７】また、本実施形態では、撮像装置４は、図
３に示すように、固体撮像素子４１の受光面および集光
レンズ体４２の主平面４２ａがＬＣＤ１と平行となるよ
うに構成されている。

【００３８】上記画像データ処理手段５は、図示してい
ないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ
（Random Access Memory）などを備えている。なお、本
実施形態では、上記照射装置３、撮像装置４、およびモ
ニタ装置６は、この画像データ処理手段５によって制御
されているものとする。

【００３９】また、本実施形態では、画像データ処理手
段５は、撮像装置４により得られた画像データを集積す
ることにより、透明体１ａ，１ｂ，１ｃのうちの任意の
透明体表面の画像を生成可能にするように構成されてい
る。

【００４０】次に、上記のように構成された検査装置Ａ
の動作について説明する。

【００４１】上記移送装置２によって矢印ｙ方向に所定
速度で移送されるＬＣＤ１は、照射装置３によってレー
ザ光３ａを照射される。このレーザ光３ａは、ＬＣＤ１
を透過する際に、上記点Ｐ、点Ｑ、点Ｒ、および点Ｓに
おいて乱反射する。上記撮像装置４では、固体撮像素子
４１の受光面および集光レンズ体４２の主平面がＬＣＤ
１と平行とされているので、各透明体１ａ、１ｂ、１ｃ
の表面から固体撮像素子４１までの距離がそれぞれ異な
ることとなる。この撮像装置４は、上述したように、固
体撮像素子４１により被写界深度が浅くなっているの
で、図６に示すように、点Ｐ、点Ｑ、点Ｒ、および点Ｓ
における線状明部Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳのうちの任意の
線状明部に対してのみピントを合わせてその線状明部を
撮像することが可能である。このとき、ピントが合った
線状明部は、輪郭がシャープとなるように撮像される。
また、ピントが合っていない線状明部は、輪郭がボケる
ように撮像されるか、あるいは像として撮像されない。
なお、ピントが合っていない線状明部が、その輪郭がボ
ケるように撮像される場合、画像データ処理手段５に、
ピントが合ったシャープな線状明部のみを画像化する機
能を設ければよい。

【００４２】このようにして撮像された任意の線状明部
は、画像データとして画像データ処理手段５に内蔵され
たＲＡＭの所定領域に蓄積される。そして、移送装置２
によるＬＣＤ１の移送に伴って、レーザ光３ａによるＬ
ＣＤ１の透過位置が順次変位し、ＬＣＤ１が所定距離移
送されることにより、任意の線状明部について、ＬＣＤ
１全体にわたって撮像が行われる。たとえば、レーザ光
３ａのライン幅が３０μｍである場合、ＬＣＤ１が３０
μｍ移送される毎に撮像装置４による撮像が１フレーム
分行なわれると、任意の線状明部についてＬＣＤ１の全
体にわたって撮像されることになる。同様の手順を他の
線状明部についてそれぞれ繰り返して行えば、線状明部
Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳの全てについての画像データを蓄
積することができる。

【００４３】したがって、画像データ処理手段５のＲＡ
Ｍに蓄積されたデータを、画像データ処理手段５に内蔵
されたＣＰＵにより、線状明部Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのそれぞ
れについて集積することによって、空気層と第１透明体
１ａとの境界面（すなわちＬＣＤ１の表面）の画像、第
１透明体１ａと第２透明体１ｂとの境界面（第２透明体
１ｂの表面）の画像、第２透明体１ｂと第３透明体１ｃ
との境界面（第３透明体１ｃの表面）の画像、および第
３透明体１ｃと空気層との境界面（ＬＣＤ１の裏面）の
画像を個別に生成し、これらの画像をモニタ装置６のモ
ニタ画面６ａ上に個別に映し出させることができる。そ
の結果、いずれかの境界面に異物が存在している場合、
その境界面の画像にのみ異物が映し出される。なお、異
物による乱反射は、異物のない境界面による乱反射より
も充分に大きいので、映像により異物を認識できる。

【００４４】また、撮像装置４は、固体撮像素子４１ａ
が被写体のエッジがシャープとなるように撮像すること
ができるので、異物が微小サイズのものであっても、こ
れを検出することが可能となる。したがって、精度の高
い検査を行うことができる。

【００４５】たとえば、図１２に示すように、第２透明
体１ｂと第３透明体１ｃとの境界面に異物１１が存在す
る場合、第２透明体１ｂと第３透明体１ｃとの境界面の
画像をモニタ装置６のモニタ画面６ａ上に映し出させれ
ば、図１３に示すように、異物１１が映し出される。し
たがって、異物１１が繊維状であるなど、異物１１の形
状を判断できる。なお、図１３において、Ｒ₁，Ｒ_nは、
図１２のＲ₁点、Ｒ_n点におけるレーザ光３ａによる線状
明部であって、これら線状明部の集合によって第２透明
体１ｂと第３透明体１ｃとの境界面の画像が形成され
る。

【００４６】このように、ＬＣＤ１の各境界面における
画像を個別に映し出せるので、ＬＣＤ１の外観検査を正
確に行うことができる。すなわち、空気層と第１透明体
１ａとの境界面の画像、あるいは第３透明体１ｃと空気
層との境界面の画像に異物が存在している場合、清掃す
れば異物を除去できるので、ＬＣＤ１は良品であると判
断できる。第２透明体１ｂと第３透明体１ｃとの境界面
の画像に異物が存在している場合、ＬＣＤ１の内部の異
物であるので、清掃による除去は不可能であるため、Ｌ
ＣＤ１は不良品であると判断できる。換言すれば、第２
透明体１ｂと第３透明体１ｃとの境界面の画像のみを外
観検査し、異物が存在すれば不良品、異物が存在しなけ
れば良品と判断できるのである。

【００４７】なお、固体撮像素子として、上記固体撮像
素子４１の代わりに、上記各光電変換セル４１ａが、固
体撮像素子表面に対する開口率が全体として、好ましく
は３０〜４５％、より好ましくは３５〜４０％となるよ
うに形成された複数のマイクロレンズのそれぞれを介し
て、光を受光するように構成されている、固体撮像素子
４１Ｂを用いることができる。これは、この固体撮像素
子４１Ｂが以下に述べる効果を奏することができるから
である。すなわち、この固体撮像素子４１Ｂは、図７お
よび図８に示すように、マイクロレンズ４４を装備して
いるものの、マイクロレンズの開口率が、従来の開口率
（５０％）に比してより小さいので、先に説明した固体
撮像素子４１と同様に、撮像装置４で撮像した被写体画
像のエッジをシャープにすることができるとともに、撮
像装置４の被写界深度を浅くすることができる。

【００４８】次に、本願発明に係る透明積層体の検査装
置の第２の実施形態について、説明する。なお、以下に
おいて、先に説明した検査装置Ａを示す図１ないし図８
に表された部材、部分等と同等のものにはそれぞれ同一
の符号を付してある。

【００４９】この検査装置Ｂは、上記撮像装置４および
画像データ処理手段５の代わりに、以下に説明する撮像
装置４Ｂ（または４Ｃ）および画像データ処理手段５Ｂ
を用いている点が先に説明した検査装置Ａと異なってい
る。

【００５０】すなわち、上記撮像装置４Ｂは、図９に示
すように、先に説明した固体撮像素子４１（または４１
Ｂ）が上記所定角度θ（レーザ光３ａの傾き）に対応し
てチルトするように構成されている。

【００５１】また、上記撮像装置４Ｃは、図１０に示す
ように、集光レンズ体４２Ｂが上記所定角度θ対応して
チルトするように構成されている。この撮像装置４Ｃで
は、集光レンズ体４２Ｂをチルトさせる機構が容易とな
るように、集光レンズ体４２Ｂとして一枚の結像光学系
レンズから形成されるのが好ましい。

【００５２】上記撮像装置４Ｂおよび撮像装置４Ｃは、
いわゆる「回転アオリ」を行うことができる機構を備え
たものである。これにより、これらの撮像装置４Ｂ、４
Ｃでは、図９および図１０に示すように、被写体に対し
てピントを合わせるピント面（すなわちレーザ光３
ａ）、集光レンズ体４２の主平面４２ａ、および固体撮
像素子４１の受光面の各延長線が一点で交わるようにセ
ットすることによって、点Ｐ、点Ｑ、点Ｒ、および点Ｓ
の全てにピントが合った状態で、各透明体１ａ、１ｂ、
および１ｃの表面での上記レーザ光３ａの乱反射による
線状明部Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳを撮像することができ
る。なお、撮像装置４Ｂ（４Ｃ）では、固体撮像素子４
１（集光レンズ体４２）の傾斜角度は、集光レンズ体４
２（固体撮像素子４１）とレーザ光３ａとの角度関係が
固定されているので、レーザ光３の傾斜角度θによって
決定される。

【００５３】また、上記画像データ処理手段５Ｂは、撮
像装置４Ｂまたは撮像装置４Ｃにより得られた画像デー
タから上記透明体１ａ、１ｂ、１ｃのうちの任意の透明
体表面の画像データを分離集積することにより、上記任
意の透明体表面の画像を生成可能にする構成とされてい
る。

【００５４】次に、上記のように構成された検査装置Ｂ
の動作について説明する。

【００５５】移送装置２によって矢印ｙ方向に所定速度
で移送されるＬＣＤ１は、照射装置３によってレーザ光
３ａを照射される。このレーザ光３ａは、ＬＣＤ１を透
過し、このときの乱反射による光が撮像装置４によって
撮像され、画像データとして画像データ処理手段５Ｂに
内蔵されたＲＡＭに蓄積される。このとき、各透明対
ａ、１ｂ、および１ｃの表面でのレーザ光３ａの乱反射
による各線状明部Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳは、全てにピン
トが合わせられた状態で撮像される。

【００５６】移送装置２によるＬＣＤ１の移送に伴っ
て、レーザ光３ａによるＬＣＤ１の透過位置が順次変位
し、ＬＣＤ１が所定距離移送されることにより、ＬＣＤ
１全体にわたって撮像装置４Ｂ（または４Ｃ）による撮
像が行われる。

【００５７】画像データ処理手段５ＢのＲＡＭに蓄積さ
れたデータは、画像データ処理手段５に内蔵されたＣＰ
Ｕにより処理され、線状明部Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳの画
像が個別に生成される。すなわち、１フレーム分の画像
データのうち、線状明部Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳの画像デ
ータが個別に取り出され、それらの画像データが個別に
ＲＡＭの所定領域に蓄積される。このとき、各フレーム
毎に、線状明部ＰおよびＳの位置がＣＰＵによって画像
データに基づいて判断され、それらの位置を基準位置と
して、基準位置からの変位量によって線状明部Ｑおよび
線状明部Ｒの位置を判断することができる。

【００５８】より詳細には、この検査装置Ｂでは、レー
ザ光３ａは、ＬＣＤ１の積層方向に対して４５度の角度
を成しているとする。このとき、図９および図１０に示
すように、第１透明体１ａ、第２透明体１ｂ、第３透明
体１ｃの厚みをそれぞれｔ₁、ｔ₂、ｔ₃とすると、点Ｐ
と点Ｑとの水平距離すなわちＬＣＤ１の積層方向と直交
する方向の離間距離はｔ₁、点Ｑと点Ｒとの水平距離は
ｔ₂、点Ｒと点Ｓとの水平距離はｔ₃である。したがっ
て、図１１に示すように、テレセントリック光学系を用
いた場合、モニタ装置６のモニタ画面６ａ上における線
状明部Ｂと線状明部Ｃとの距離Ｌ₁と、線状明部Ｃと線
状明部Ｄとの距離Ｌ₂と、線状明部Ｄと線状明部Ｅとの
距離Ｌ₃との比は、ｔ₁とｔ₂とｔ₃との比に等しくなる。
マクロ光学系の場合、距離に応じて補正する。すなわ
ち、キャリブレーションを行う。このようにすることに
よって、線状明部Ｐと線状明部Ｓとを基準にして、線状
明部Ｑおよび線状明部Ｒの位置を知ることができるので
ある。このとき、各線状明部Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳは、
上記したように、それら全てにピントが合わせられた状
態で撮像されるので、上記Ｌ₁、Ｌ₂、およびＬ₃を正確
に測定することができる。したがって、各線状明部Ｐ、
Ｑ、Ｒ、およびＳの位置を厳密に知ることができる。

【００５９】上記したように、各フレーム毎に線状明部
Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓの画像データを個別に分離集積すること
により、空気層と第１透明体１ａとの境界面すなわちＬ
ＣＤ１の表面の画像、第１透明体１ａと第２透明体１ｂ
との境界面の画像、第２透明体１ｂと第３透明体１ｃと
の境界面の画像、および第３透明体１ｃと空気層との境
界面すなわちＬＣＤ１の裏面の画像を個別にモニタ装置
６のモニタ画面６ａ上に映し出させることができる。そ
の結果、いずれかの境界面に異物が存在している場合、
その境界面にのみ異物が映し出される。

【００６０】このように、ＬＣＤ１の各境界面における
画像を個別に映し出せるので、ＬＣＤ１の外観検査を正
確に行うことができる。すなわち、空気層と第１透明体
１ａとの境界面の画像、あるいは第３透明体１ｃと空気
層との境界面の画像に異物が存在している場合、清掃す
れば異物を除去できるので、ＬＣＤ１は良品であると判
断できる。第２透明体１ｂと第３透明体１ｃとの境界面
の画像に異物が存在している場合、ＬＣＤ１の内部の異
物であるので、清掃による除去は不可能であるため、Ｌ
ＣＤ１は不良品であると判断できる。

【００６１】また、この検査装置Ｂでは、上記撮像装置
４Ｂ、４Ｃが先に説明した固体撮像素子４１（または４
１Ｂ）を備えているので、撮像した画像において異物の
輪郭をシャープにすることができる。したがって、異物
が微小なサイズのものであっても、これを検出すること
ができる。その結果、精度の高い検査を行うことができ
る。

【００６２】さらに、この検査装置Ｂでは、線状明部
Ｐ、Ｓの位置を基準にして線状明部Ｑ、Ｒの位置を判断
するので、移送中にＬＣＤ１が不規則に微小変位して、
撮像装置４Ｂ（または４Ｃ）の固体撮像素子４１上にお
いて線状明部Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳが一体的に微小変位
しても、その微小変位の影響を避けて線状明部Ｑおよび
線状明部Ｒの位置を正確に判断することができる。ま
た、このようにすれば、ＬＣＤ１の移送による影響ばか
りでなく、ＬＣＤ１自体の微小なうねりなどによる影響
も極力軽減することができる。

【００６３】なお、この検査装置Ｂにおいては、レーザ
光３ａの傾斜角θを４５度にしたが、傾斜角θは任意で
あり、４５〜６０度程度が好ましい。

【００６４】以上、説明してきたように、本願発明によ
れば、透明積層体を構成する複数の透明体のいずれの層
間に異物が存在するかを知ることができるとともに、精
度の高い検査をすることができる。

【００６５】もちろん、本願発明の範囲は、上述した実
施形態に限定されるものではない、たとえば、上記各実
施形態においては、移送装置２によってＬＣＤ１を移送
するように構成したが、ＬＣＤ１を固定しておいて、照
射装置３および撮像装置４（または４Ｂ）を移動させる
ように構成してもよい。

【００６６】また、上記各実施形態においては、照射装
置３と撮像装置４（または４Ｂ）との組が１組のみ設け
られているが、このような組を２組設け、２個の照射装
置が透明体の積層方向に対して、互いに逆方向に傾斜し
て透明積層体を透過するレーザ光を発するように構成し
てもよい。このような構成によれば、ＬＣＤ１のいずれ
かの境界面に異物が存在している場合、その異物によっ
てレーザ光が遮られ、その異物よりも下側の境界面に死
角ができたとしても、もう一方の照射装置からのレーザ
光により、この死角部分にレーザ光を透過させることが
できる。

【００６７】また、上記各実施形態においては、ＬＣＤ
１の外観検査を行う例について説明したが、本願発明の
透明積層体の検査装置は、ＬＣＤ１に限らず、完全に透
明かあるいは半透明の透明体を積層したあらゆる透明積
層体について、自動外観検査を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係る透明積層体の検査装置を示す概
略構成図である。

【図２】ＬＣＤを示す概略図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は図２（ａ）のX-X線に沿う断面図である。

【図３】図１における撮像装置の一例を示す概略断面図
である。

【図４】図３における固体撮像素子の一例を示す概略平
面図である。

【図５】図４のV-V線に沿う断面図である。

【図６】図３の撮像装置によって撮像される線状明部の
説明図である。

【図７】図３における固体撮像素子の他の例を示す概略
平面図である。

【図８】図７のVIII-VIII線に沿う断面図である。

【図９】図１における撮像装置の他の例を示す概略断面
図である。

【図１０】図１における撮像装置のさらに他の例を示す
概略断面図である。

【図１１】図９の撮像装置によって撮像される線状明部
の説明図である。

【図１２】境界面に異物が存在する状態のＬＣＤの概略
断面図である。

【図１３】異物が存在する境界面を表示画面に映し出し
た状態の拡大説明図である。

【図１４】従来の固体撮像素子の一例を示す概略平面図
である。

【図１５】図１４のXV-XV線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１透明積層体（ＬＣＤ）１ａ、１ｂ、１ｃ透明体２移送装置３照射装置３ａレーザ光４、４Ｂ、４Ｃ撮像装置５、５Ｂ画像データ処理手段４１固体撮像素子４１ａ光電変換セル４２集光レンズ体４４マイクロレンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA01 AA49 BB02 BB17 BB22 CC25 DD09 FF42 GG04 GG22 HH05 HH12 JJ03 JJ09 JJ18 JJ26 LL04 LL06 LL10 LL30 MM03 PP05 PP12 QQ24 QQ28 SS02 SS13 2G051 AA90 AB06 BA10 BB09 CA03 CA04 CB01 CC09 DA01 EA12 EA14 2G086 EE10 2H088 FA11 FA30 HA24 MA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シート状の透明体が複数枚積層された透
明積層体に対して光を照射する照射装置と、上記透明積
層体からの反射光をこの透明積層体の正面から撮像する
撮像装置と、上記照射装置および上記撮像装置と上記透
明積層体とを相対的に移動させる移送装置と、上記撮像
装置により得られた画像データを処理するための画像デ
ータ処理手段と、を備えた透明積層体の検査装置であっ
て、上記照射装置は、上記透明積層体を、その表面から裏面
に向けて、上記透明体の積層方向に対して所定角度で透
過するレーザ光を照射し、上記撮像装置は、マトリクス状に配置された複数の光電
変換セルを有する固体撮像素子と、上記透明積層体から
の反射光を上記固体撮像素子上に集光しうる集光レンズ
体とを有し、上記固体撮像素子は、上記各光電変換セルが直接あるい
は被膜のみを介して光を受光するように構成されている
ことを特徴とする、透明積層体の検査装置。
【請求項２】シート状の透明体が複数枚積層された透
明積層体に対して光を照射する照射装置と、上記透明積
層体からの反射光をこの透明積層体の正面から撮像する
撮像装置と、上記照射装置および上記撮像装置と上記透
明積層体とを相対的に移動させる移送装置と、上記撮像
装置により得られた画像データを処理するための画像デ
ータ処理手段と、を備えた透明積層体の検査装置であっ
て、上記照射装置は、上記透明積層体を、その表面から裏面
に向けて、上記透明体の積層方向に対して所定角度で透
過するレーザ光を照射し、上記撮像装置は、マトリクス状に配置された複数の光電
変換セルを有する固体撮像素子と、上記透明積層体から
の反射光を上記固体撮像素子上に集光しうる集光レンズ
体とを有し、上記固体撮像素子は、上記各光電変換セルが、上記固体
撮像素子表面に対する開口率が全体として３０〜４５％
となるように形成された複数のマイクロレンズのそれぞ
れを介して、光を受光するように構成されていることを
特徴とする、透明積層体の検査装置。
【請求項３】上記固体撮像素子は、上記各光電変換セ
ルが、上記固体撮像素子表面に対する開口率が全体とし
て３５〜４０％となるように形成された複数のマイクロ
レンズのそれぞれを介して、光を受光するように構成さ
れている、請求項２に記載の透明積層体の検査装置。
【請求項４】上記撮像装置は、上記固体撮像素子の受
光面および上記集光レンズ体の主平面が上記透明積層体
と平行となるように構成されており、上記画像データ処理手段は、上記撮像装置により得られ
た画像データを集積することにより、上記透明体のうち
の任意の透明体層の画像を生成可能にする、請求項１な
いし３のいずれかに記載の透明積層体の検査装置。
【請求項５】上記撮像装置は、上記固体撮像素子ある
いは上記集光レンズ体が上記所定角度と対応してチルト
するように構成されており、上記画像データ処理手段は、上記撮像装置により得られ
た画像データから上記透明体のうちの任意の透明体表面
の画像データを分離集積することにより、上記任意の透
明体表面の画像を生成可能にする、請求項１ないし３の
いずれかに記載の透明積層体の検査装置。
【請求項６】上記画像データ処理手段は、上記撮像装
置により得られた画像のうち、上記透明積層体の表面で
の上記レーザ光の乱反射による線状明部と、上記透明積
層体の裏面での上記レーザ光の乱反射による線状明部と
を基準位置とし、この基準位置からの変位距離によっ
て、その他の透明体表面での上記レーザ光の乱反射によ
る線状明部の位置を判断する、請求項５に記載の透明積
層体の検査装置。
【請求項７】上記光電変換セルは、フォトダイオード
であり、上記固体撮像素子は、ＣＣＤ型撮像デバイスで
ある、請求項１ないし６のいずれかに記載の透明積層体
の検査装置。