JP2003121757A - プリズム検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検査精度を向上させることができるととも
に、検査時間の短縮を図ることができるプリズム検査装
置を提供する。 【解決手段】 立方体形状のプリズム５を９０°づつ回
転させて３つの面を同軸落射照明と暗視野照明とを切り
換えながら第１のカメラ１３で撮像する。撮像された３
つの面の像を予め設定された検査の基準に基いて欠陥検
査をする。また、暗視野照明において接合面を第１のカ
メラ１３で撮像する。撮像された接合面の像を予め設定
された検査の基準に基いて欠陥検査する。Ａ面〜Ｄ面の
像はディスプレイ２１の♯１〜♯７に表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はプリズムの欠陥を
検査するプリズム検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリズムは屈折や反射を利用した光束の
偏光や位置の変換という機能を有し、顕微鏡等だけでな
くＤＶＤや光コネクタ等に用いられている。

【０００３】ＤＶＤ等の普及によってこの種プリズムの
需要も急激に拡大し、それに伴いプリズムの品質向上が
求められるようになってきている。

【０００４】従来、このプリズムの欠陥検査は自動化さ
れておらず、専ら目視によって行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、欠陥検査は
プリズムの一面づつ複数の面に対して行われるため、１
個のプリズムの検査に多くの時間が必要になり、多量の
プリズムを検査することができない。

【０００６】また、検査を行う人の能力によって検出で
きる欠陥（傷）の大きさに差が生じ、検査の精度に個人
差が生じる。

【０００７】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は検査精度を向上させることができ
るとともに、検査時間の短縮を図ることができるプリズ
ム検査装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１記載の発明は、プリズムの複数の面を撮像する
撮像手段と、前記撮像手段で撮像された像を表示する表
示手段と、前記像を前記表示手段の画面上に撮像順に表
示させる画像表示制御手段とを備えていることを特徴と
する。

【０００９】撮像手段によってプリズムの複数の面を撮
像し、撮像した複数の画像を撮像順に表示手段に表示
し、複数の面の検査を行う。

【００１０】請求項２記載の発明は、プリズムの複数の
面を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された像
を表示する表示手段と、前記像を前記表示手段の画面上
に複数同時に表示させる画像表示制御手段とを備えてい
る。

【００１１】撮像手段によってプリズムの複数の面を撮
像し、撮像した複数の画像を同時に表示手段に表示し、
複数の面の検査を行う。

【００１２】請求項３記載の発明は、プリズムを保持す
るステージと、このステージを回転させる回転手段と、
前記プリズムを水平方向から撮像する第１の撮像手段
と、前記プリズムを垂直方向から撮像する第２の撮像手
段と、前記第２の撮像手段で撮像した画像と予め登録さ
せておいた基準画像とのずれ量を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基いて、前記第１の撮像手段
の光軸が前記プリズムの１つの面に対して直角になるよ
うに前記回転手段を駆動するプリズム姿勢制御手段とを
備えていることを特徴とする。

【００１３】第１の撮像手段の光軸を機械的なガイド板
を当てたり沿わせたりすることなくプリズムの１つの面
に対して直角にすることができる。

【００１４】請求項４記載の発明は、請求項３記載のプ
リズム検査装置において、前記プリズムを照明するため
の複数の観察用光源と、予め登録されたシーケンスにし
たがって前記複数の観察用光源を駆動する光源制御手段
とを備えていることを特徴とする。

【００１５】予め登録されたシーケンスにしたがって最
適の光源及び光量でプリズムを照明することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１７】図１はこの発明の一実施形態に係るプリズ
ム検査装置のプリズム位置制御部のブロック構成図であ
る。

【００１８】このプリズム検査装置のプリズム位置制御
部１０は、吸着ピンステージ（以下ステージという）１
１と、モータ（回転手段）１２と、第１のカメラ（第１
の撮像手段）１３と、第２のカメラ（第２の撮像手段）
１４と、画像処理部１５と、制御部１６と、モータドラ
イバ１７とを備えている。

【００１９】第１のカメラ１３はレンズ１３ａとカメラ
本体１３ｂとで構成されている。また、第２のカメラ１
４はレンズ１４ａとカメラ本体１４ｂとで構成されてい
る。第１のカメラ及び第２のカメラはＣＣＤ（Ｃｈａｒ
ｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラである。

【００２０】ステージ１１には被検査用のプリズム５が
吸着保持されている。

【００２１】第１のカメラ１３はプリズム５の側方に配
置され、プリズム５の側面を横方向から撮像する。

【００２２】第２のカメラ１４はプリズム５の上方に配
置され、プリズム５の上面を上方向から撮像する。

【００２３】制御部１６は第２のカメラ１４で撮像した
画像を画像処理部１５で画像処理し、予めメモリ（図示
せず）に登録させておいた基準画像とのずれ量を検出す
る検出部（検出手段）１６ａを有する。

【００２４】また、制御部１６は、検出部１６ａの検出
結果に基いて、第１のカメラ１３の光軸Ｌがプリズム５
の側面に対して直角になるようにモータドライバ１７を
働かせてモータ１２（ステージ１１）を回転させるプリ
ズム姿勢制御部（プリズム姿勢制御手段）１６ｂを有す
る。モータドライバ１７は、例えばモータ駆動用ＩＣで
構成される。

【００２５】制御部１６としては、例えばパーソナルコ
ンピュータ（以下パソコンという）を用いることができ
る。

【００２６】プリズム５の位置を制御するとき、まず、
第２のカメラ１４によってプリズム５の上面の画像を取
得する。

【００２７】第２のカメラ１４によって取得された画像
を画像処理部１５に送り、この画像処理部１５で所定の
画像処理を施す。

【００２８】画像処理された画像データを制御部１６へ
送り、検出部１６ａで予めメモリに登録させておいた基
準画像とのずれ量を検出する。

【００２９】プリズム姿勢制御部１６ｂでは検出部１６
ａで検出されたずれ量に基いてモータ１２を所定角度だ
け回転させて第１のカメラ１３の光軸Ｌをプリズム５の
側面に対して直角になるようにする。

【００３０】その後、プリズム５の傷等の欠陥検査が行
なわれる。

【００３１】この実施形態のプリズム位置制御部１０に
よれば、上述したように第１のカメラ１３の光軸Ｌを機
械的なガイド板を当てたり沿わせたりすることなくプリ
ズム５の側面に対して直角にすることができるため、プ
リズム５の側面にゴミが付着せず、検査精度を向上させ
ることができるとともに、ガイド板を制御する時間が不
要になる分だけ検査時間の短縮を図ることができる。ま
た、ガイド板によって検査スペースの制限を受けないた
め、プリズム５の搬送等の自由度が向上する。

【００３２】図２はプリズム検査装置の検査時における
画面表示部を説明するブロック構成図、図３はプリズム
の検査面を説明する図である。

【００３３】図３において、Ａ〜Ｄは欠陥検査を行う面
を示している。

【００３４】また、図２において、♯１〜♯３、♯４〜
♯６及び♯７は、それぞれ同軸落射照明のときのＡ面〜
Ｃ面に対応する画像が表示される位置、暗視野照明のと
きのＡ面〜Ｃ面に対応する画像が表示される位置及び暗
視野テレセントリック照明のときのＤ面（接合面）に対
応する画像が表示される位置である。なお、Ａ面〜Ｃ面
はポリッシュ面である。

【００３５】プリズム検査装置の画面表示部２０は、第
１のカメラ１３と、画像処理部１５と、制御部１６と、
ディスプレイ（表示手段）２１とを備えている。

【００３６】制御部１６は画像表示制御部（画像表示制
御手段）１６ｃを有する。画像表示制御部（画像表示制
御手段）１６ｃは、例えば第１のカメラ１３で撮像され
た♯１〜♯７の像をディスプレイ２１上に、複数同時に
表示させたり、♯１〜♯７の像を撮像順に表示させたり
する。

【００３７】ディスプレイ２１はパソコンのＣＲＴモニ
タである。

【００３８】なお、プリズム５は立方体又は直方体であ
る。このプリズム５の側面に対して第１のカメラ１３の
光軸は前述したように直角になっている。

【００３９】次に、上記の状態になっているプリズム５
を検査し、検査結果を画面表示する方法を説明する。

【００４０】図４はプリズムの検査及び検査結果の画面
表示の一例を説明するフローチャートである。図４にお
いてＳ１〜Ｓ１２は各ステップを示す。

【００４１】まず、ポリッシュ面（Ａ面〜Ｃ面）の欠陥
検査と画像表示とを行う。

【００４２】同軸落射照明によって照明されているＡ面
の画像を取り込む（Ｓ１）。

【００４３】予め設定された検査の基準に基いてＡ面の
画像の欠陥（ヒキ傷、汚れ、曇り、砂、欠け、クラック
等）を検査する（Ｓ２）。

【００４４】Ａ面の画像をディスプレイ２１の♯１に表
示する（Ｓ３）。

【００４５】暗視野照明によって照明されているＡ面の
画像を取り込む（Ｓ４）。

【００４６】予め設定された検査の基準に基いてＡ面の
画像の欠陥（ヒキ傷、汚れ、曇り、砂、欠け、クラック
等）を検査する（Ｓ５）。

【００４７】Ａ面の画像をディスプレイ２１の♯４に表
示する（Ｓ６）。

【００４８】プリズムを９０°回転させる（Ｓ７）。

【００４９】Ｂ面とＣ面の画像の欠陥検査と画像表示
（ディスプレイ２１の♯２、♯３、♯５及び♯６に表
示）とが終了するまでステップＳ１〜Ｓ７を繰返す（Ｓ
８、Ｓ９）。

【００５０】上記ステップが終了した後、接合面（Ｄ
面）の欠陥検査と画像表示とを行う。

【００５１】暗視野照明によって照明されているＤ面の
画像を取り込む（Ｓ１０）。

【００５２】予め設定された検査の基準に基いてＤ面の
画像の欠陥（ヒキ傷、汚れ、曇り、砂、欠け、クラック
等）を検査する（Ｓ１１）。

【００５３】Ｄ面の画像をディスプレイ２１の♯７に表
示する（Ｓ１２）。

【００５４】その後、他のプリズムに対して上記と同様
の検査が行なわれる。

【００５５】このプリズム検査装置の画面表示部２０に
よれば、予め設定されたシーケンス、検査基準にしたが
って検査が行われるため、各面に生じた傷を客観的に検
出することができ、検査精度を向上させて検査の信頼性
を高めることができるとともに、検査時間の短縮を図る
ことができ、検査時における操作性が従来に比し向上す
る。

【００５６】なお、上記説明では、♯１〜♯７の像を撮
像順に順次ディスプレイ２１に表示したが、♯１〜♯７
の像を同時にディスプレイ２１に表示するようにしても
よい。

【００５７】♯１〜♯７の像を同時にディスプレイ２１
に表示したときには、検査時における操作性が従来に比
しより向上する。

【００５８】図５は光源制御部のブロック構成図であ
る。

【００５９】光源制御部４０は、プリズム５に応じた複
数のプログラムを有する制御部１６と、この制御部１６
から供給されるプログラムにしたがってプリズム５を照
明するためのＬＥＤ１（同軸落射照明用光源）又はＬＥ
Ｄ２（暗視野照明用光源）を選択し駆動する駆動部３０
とを備えている。

【００６０】なお、ＬＥＤ１，ＬＥＤ２はそれぞれ複数
（数十個）のＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇ Ｄ
ｉｏｄｅ）の集合を意味する。例えば、数ｍｍ角程度の
プリズムには４０〜５０個程度のＬＥＤを用いるのが欠
陥検出に効果的であり好ましい。

【００６１】プリズム５の下方から照明する暗視野照明
用光源では超高輝度（白色、青色、青緑色）ＬＥＤを円
形２重リング状に配置する。照射角度は２０〜３０度で
ある。

【００６２】駆動部３０は、メモリ３１と、第１のラッ
チ回路３２と、第１のＤ／Ａ回路（ディジタルアナログ
変換回路）３３と、第１のドライバ３４と、第２のラッ
チ回路３５と、第２のＤ／Ａ回路３６と、第２のドライ
バ３７とで構成される。

【００６３】メモリ３１は、例えばディジタルメモリを
用い、制御部１６から供給されるプリズム５の大きさ等
に応じたプログラムを記憶する。

【００６４】第１のラッチ回路３２は同軸落射照明を行
うとき、プリズム５を同軸落射照明に適したＬＥＤ１の
光量に対応するデータを記憶する。

【００６５】第１のＤ／Ａ回路３３は第１のラッチ回路
３２から出力されるディジタル信号をアナログ信号に変
換する。

【００６６】第１のドライバ３４は第１のＤ／Ａ回路３
３の出力に基いてＬＥＤ１を定電流駆動してＬＥＤ１を
点灯させる。

【００６７】第２のラッチ回路３５は暗視野照明を行う
とき、暗視野照明に適したＬＥＤ２の光量に対応するデ
ータを記憶する。

【００６８】第２のＤ／Ａ回路３６は第２のラッチ回路
３５から出力されるディジタル信号をアナログ信号に変
換する。

【００６９】第２のドライバ３７は、第２のＤ／Ａ回路
３６の出力に基いてＬＥＤ２を定電流駆動してＬＥＤ２
を点灯させる。

【００７０】光源制御部の動作を図２の画面表示に沿っ
て説明する。

【００７１】図６はプリズムの表面の欠陥検査時におけ
る光源制御部の動作を示すタイムチャートである。

【００７２】図６（ａ）に示すようにサイクルをスター
トさせるパルスを発生させ、以下のようにＬＥＤ１及び
ＬＥＤ２を点灯させる。

【００７３】まず、同軸落射照明用のＬＥＤ１を点灯さ
せる点灯パルスを発生させ（図６（ｂ）参照）、この点
灯パルスの発生に同期して同軸落射照明によるＡ面の画
像を取得し（図６（ｅ）参照）、このＡ面の画像をディ
スプレイ２１の♯１に表示させる（図６（ｄ）参照）。

【００７４】予め設定した時間経過後、暗視野照明用の
ＬＥＤ２を点灯させる点灯パルスを発生させ（図６
（ｃ）参照）、暗視野照明によるＡ面の画像を取得し
（図６（ｅ）参照）、このＡ面の画像をディスプレイ２
１の♯４に表示させる（図６（ｄ）参照）。

【００７５】その後、図６（ｆ）に示すようにサイクル
を終了させるパルスを発生させ、プリズム５を９０°回
転させる。

【００７６】この動作を３回繰返してディスプレイ２１
の♯１〜♯６にＡ面〜Ｄ面の画像を表示させる。

【００７７】図７はプリズムの接合面の欠陥検査時にお
ける光源制御部の動作を示すタイムチャートである。

【００７８】プリズムの表面の欠陥を検査した後、図７
（ａ）に示すようにサイクルをスタートさせるパルスを
発生させ、ＬＥＤ２を点灯させる。

【００７９】まず、暗視野照明用のＬＥＤ２を点灯させ
る点灯パルスを発生させ（図７（ｂ）参照）、この点灯
パルスの発生に同期して暗視野照明によるＤ面の画像を
取得し（図７（ｄ）参照）、このＤ面の画像をディスプ
レイ２１の♯７に表示させる（図７（ｃ）参照）。

【００８０】このプリズム検査装置の光源制御部４０に
よれば、予め登録されたシーケンスにしたがって最適の
光源及び光量でプリズムを照明することができるため、
検査に適した光源及び光量でプリズム５を照明でき、検
査精度を向上させることができるとともに、光源や光量
の変更に容易に対応することができ、検査時間の短縮を
図ることができる。

【００８１】次に、検査を行うプリズム５をステージの
中心に位置させるためのセンタ位置補正機構について説
明する。

【００８２】図８はセンタ位置補正機構のブロック構成
図である。

【００８３】センタ位置補正機構６０は、チャック本体
５０と、ステージ１１を回転させるモータ１２と、チャ
ックドライバ６１と、モータドライバ６２と、制御部１
６とで構成される。

【００８４】チャック本体５０は、互いに平行な一対の
アーム部５１と、アーム５１の一端に設けられ、アーム
５１を互いに近づける方向及び離れる方向へ駆動する平
行チャックシリンダ５２と、アーム５１の他端に設けら
れ、ステージ１１上に載置された被検査用のプリズム５
を挟むフィンガー部５３とを有する。

【００８５】フィンガー部５３は円柱状であり、その一
端面の中央部に、プリズム５と直接接触しないように凹
部（図示せず）が形成されている。

【００８６】制御部１６は、予めプログラムによって定
められたシーケンスにしたがって信号を出力し、この出
力でチャックドライバ６１を働かせて平行チャックシリ
ンダ５２を駆動させるとともに、モータドライバ６２を
働かせてモータ１２を回転させる。

【００８７】次に、図８と図９とを参照してプリズムの
位置補正を説明する。

【００８８】図９はセンタ位置補正機構の作動を説明す
る図である。

【００８９】ステージ１１上にプリズムが載置されたと
き、チャック本体５０を保持するＸＹステージ（図示せ
ず）を移動させ、フィンガー部５３をプリズムを挟むこ
とができる位置にする（図９（ａ）参照）。

【００９０】図９（ａ）において、プリズム５は、Ｘ方
向へ０．５ｍｍずれ、Ｙ方向へ０．２ｍｍずれ、ステー
ジ１１の中心を通る軸Ｏに対して５°傾いている。

【００９１】次に、平行チャックシリンダ５２を駆動し
てアーム５１を接近させ、フィンガー部５３でプリズム
５を挟み、Ｘ方向のずれ及び軸Ｏに対する傾きを補正す
る（図９（ｂ）参照）。

【００９２】次に、平行チャックシリンダ５２を駆動し
てアーム５１を開く（図９（ｃ）参照）。このとき、プ
リズム５の位置ずれはＹ方向の０．２ｍｍだけである。

【００９３】次に、モータ１２を回転させてプリズム５
を９０°回転させる（図９（ｄ）参照）。図９（ｄ）で
は反時計方向へ９０°回転させている。その結果、プリ
ズム５はＸ方向へ０．２ｍｍずれている。

【００９４】次に、平行チャックシリンダ５２を駆動し
てアーム５１を接近させ、フィンガー部５３で５プリズ
ムを挟み、Ｘ方向のずれを補正する（図９（ｅ）参
照）。

【００９５】次に、平行チャックシリンダ５２を駆動し
てアーム５１を開く（図９（ｆ）参照）。このとき、プ
リズムの位置ずれは補正されている。

【００９６】上記補正によってプリズム５がステージ１
１の中心に位置ずれなく載置される。

【００９７】このセンタ位置補正機構６０によれば、検
査後のプリズム５をトレイ（図示せず）に収納すると
き、トレイの向きとプリズム５の向きとを常に一致させ
ることができるため、プリズム５がトレイに収納できず
にトレイから零れ落ちることを防止することができる。

【００９８】

【発明の効果】以上に説明したように請求項１、２記載
の発明のプリズム検査装置によれば、各面に生じた傷を
客観的に検出することができ、検査精度を向上させるこ
とができるとともに、検査時間の短縮を図ることができ
る。

【００９９】請求項３記載の発明のプリズム検査装置に
よれば、プリズムの面にゴミが付着せず、検査精度が向
上させることができるとともに、ガイド板の制御が不要
になる分だけ検査時間の短縮を図ることができる。

【０１００】請求項４記載の発明のプリズム検査装置に
よれば、検査に適した光源及び光量でプリズムを照明で
き、検査精度を向上させることができるとともに、光源
や光量の変更に容易に対応することができ、検査時間の
短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施形態に係るプリズム検
査装置のプリズム位置制御部のブロック構成図である。

【図２】図２はプリズム検査装置の検査時における画面
表示部を説明するブロック構成図である。

【図３】図３はプリズムの検査面を説明する図である。

【図４】図４はプリズムの検査及び検査結果の画面表示
の一例を説明するフローチャートである。

【図５】図５は光源制御部のブロック構成図である。

【図６】図６は光源制御部の動作を示すタイムチャート
である。

【図７】図７は光源制御部の動作を示すタイムチャート
である。

【図８】図８はセンタ位置補正機構のブロック構成図で
ある。

【図９】図９はセンタ位置補正機構の作動を説明する図
である。

【符号の説明】

５ プリズム １１ 吸着ピンステージ（ステージ） １２ モータ（回転手段） １３ 第１のカメラ（第１の撮像手段） １４ 第２のカメラ（第２の撮像手段） １６ａ 検出部（検出手段） １６ｂ プリズム姿勢制御部（プリズム姿勢制御手段） １６ｃ 画像表示制御部（画像表示制御手段） ２１ ディスプレイ（表示手段） ４０ 光源制御部（光源制御手段） ＬＥＤ１，ＬＥＤ２ 光源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須田 俊司 埼玉県戸田市本町１−３−３−202 有限 会社マクシス・ワン内 (72)発明者 小林 了 埼玉県戸田市本町１−３−３−202 有限 会社マクシス・ワン内 Ｆターム(参考） 2F065 AA20 AA37 AA49 BB05 BB22 BB25 CC21 DD06 FF42 FF61 GG07 GG13 HH14 HH16 HH17 JJ03 JJ05 JJ26 NN01 NN20 PP13 QQ00 QQ24 SS02 SS13 TT02 2H052 AC04 AC08 AD21 AF02 AF14 AF21

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリズムの複数の面を撮像する撮像手段
   と、 前記撮像手段で撮像された像を表示する表示手段と、 前記像を前記表示手段の画面上に撮像順に表示させる画
   像表示制御手段とを備えていることを特徴とするプリズ
   ム検査装置。
2. 【請求項２】 プリズムの複数の面を撮像する撮像手段
   と、 前記撮像手段で撮像された像を表示する表示手段と、 前記像を前記表示手段の画面上に複数同時に表示させる
   画像表示制御手段とを備えていることを特徴とするプリ
   ズム検査装置。
3. 【請求項３】 プリズムを保持するステージと、 このステージを回転させる回転手段と、 前記プリズムを水平方向から撮像する第１の撮像手段
   と、 前記プリズムを垂直方向から撮像する第２の撮像手段
   と、 前記第２の撮像手段で撮像した画像と予め登録させてお
   いた基準画像とのずれ量を検出する検出手段と、 前記検出手段の検出結果に基いて、前記第１の撮像手段
   の光軸が前記プリズムの１つの面に対して直角になるよ
   うに前記回転手段を駆動するプリズム姿勢制御手段とを
   備えていることを特徴とするプリズム検査装置。
4. 【請求項４】 前記プリズムを照明するための複数の観
   察用光源と、 予め登録されたシーケンスにしたがって前記複数の観察
   用光源を駆動する光源制御手段とを備えていることを特
   徴とする請求項３記載のプリズム検査装置。