JP2002181734A - 透明積層体の検査装置 - Google Patents
透明積層体の検査装置Info
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Abstract
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
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
は、次の技術的手段を講じている。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
形態について、図面を参照して具体的に説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
の動作について説明する。
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。
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。
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。
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。
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,Rnは、
図12のR1点、Rn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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
の動作について説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
略構成図である。
(b)は図2(a)のX-X線に沿う断面図である。
である。
面図である。
説明図である。
平面図である。
図である。
概略断面図である。
の説明図である。
断面図である。
た状態の拡大説明図である。
である。
Claims (7)
- 【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。
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