(57)【要約】【課題】  ランプ光源からの出射光の損失を可及的に防止しながら受光部で均一且つ高強度の光分布が得られるような光学検出装置を提供することにある。さらに、フラットパネルディスプレイ用として有用な光学検出装置を提供することにある。【解決手段】  ランプ光源とライン状ライトガイドの入射部との間に凹レンズを配設することにより、上記課題を一挙に解決するに至った。【選択図】    図２
2006153666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプ光源と、該ランプ光源から出射された光を集光する楕円ミラーと、該楕円ミラーによって集光された光を案内して照射対象体にライン状に照射するライン状ライトガイドと、該ライン状ライトガイドからの出射光を集光するライン状集光レンズと、該照射対象体からの透過光または反射光を受光する受光部とを有する光学検出装置において、該ランプ光源と該ライン状ライトガイドの入射部との間に凹レンズを配し、これにより、該ランプ光源からの出射光の損失を防止しながら該受光部で均一且つ高強度の光分布が得られるようにしたことを特徴とする光学検出装置。
【請求項２】
該ライン状ライトガイドの入射部への光の入射角（α）が、該受光部での視野角（β）以下である請求項１に記載の光学検出装置。
【請求項３】
該入射角（α）が２０°以下である請求項２に記載の光学検出装置。
【請求項４】
該受光部がＣＣＤと縮小レンズとからなる請求項1〜３のいずれかに記載の光学検出装置。
【請求項５】
該照射対象体がフラットパネルディスプレイである請求項1〜４のいずれかに記載の光学検出装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライン状受光部を有する光学検出装置、特にフラットパネルディスプレイの検査用として有用な光学検出装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、ランプ光源からの出射光の損失を防止しながら該ライン状受光部で均一且つ高強度の光分布が得られる光学検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイの表面状態や表面傷の有無を検査する際には、光学検出装置が使われる。この装置では、光源となるハロゲンランプからの出射光がライトガイドの入射部に入射し、該ライトガイドの出射部からライン状に出射する。ついで、出射光は集光レンズを通り、照射（検出）対象体へ照射される。さらに、照射光は、照射対象体を透過して受光部に到達し、画像（もしくはこれに相当する）情報として認識される。このような装置の特徴は、該受光部がライン状形態をとっていることである。つまり、該ライトガイドの出射部形状を受光部の形状に合わせることで、画像処理の効率化を図っているわけである。
ところで、上記の装置では、受光部に到達する透過光に関して、均一な光分布と高水準の光強度が要求される。しかし、いずれの部位も一定以上の長さを持つライン状にあるので、それらの全長に渡って均一な光分布を実現するのは容易ではない。もちろん、やみくもにランプ出力を上げていけば、前記の高水準の光強度は得られるが、これは、消費電力の節減や装置の小型化に対して逆行することになる。
前者の出射光に関する問題は、不可避的な「中抜け状」と呼ばれる光分布に起因する。すなわち、ハロゲンランプにはガラス封止部が光軸上にあるため、楕円ミラーのような反射鏡によって反射効率を上げても、尚且つ光軸上の光量が少なくなり、その結果、中央が暗く、周囲が明るいという中抜け状の光分布を示すからである。これは、照明や色検出等の用途に使用する場合には致命的となる。そこで、この「中抜け」問題に対処するために、ハロゲンランプの最も明るい光束の直進方向とライトガイドの光軸を合わせる方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この方法では、（ａ）中央部は明るくなるのに対して周囲が暗くなる、（ｂ）上記光軸のズレに伴って光損失の増加と光強度の低下が生じる、といった不利益が生じる。
後者の受光部での光分布の問題は、該受光部に視野角という制限的受光範囲が存在していることに起因する。フラットパネルディスプレイ用の光学検出装置は、非常に高い（見易い）画像が要求されるので、視野角を狭く設定して高解像度が得られるように対応する必要がある。しかし、この視野角が一般的には２０°以下とされているのに対して、ライン状ライトガイドの開口角（最大入射角度）は、ライトガイドの材質にもよるが、通常は７０°程度で、視野角より遥かに大きい。そのため、該受光部にはほんの一部の出射光が到達するだけで、受光効率は非常に悪い。
よって、均一な光分布で、より強い光をライン状受光部に到達させることのできる光学検出装置、特にフラットパネルディスプレイ用光学検出装置が望まれているが、現実には未だ実現されていない。
【０００３】
【特許文献１】特開平１−１９８７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の課題は、上述の従来技術の問題点を解決し、もって、該ランプ光源からの出射光の損失を可及的に防止しながら該受光部で均一且つ高強度の光分布が得られるような光学検出装置を提供することにある。
さらに、本発明の他の課題は、フラットパネルディスプレイ用として有用な光学検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上述の該ランプ光源と該ライン状ライトガイドの入射部との間に凹レンズを配設することにより、上記課題を一挙に解決するに至った。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、以下のような顕著な効果が奏される。
ａ．これまでは、当然の損失として見捨てられていた光までをも有効利用できる。その結果、同じ消費電力でも、従来に比べて高強度の光が得られるので、解像度が向上し、したがって、正確な情報が伝達される。
ｂ．従来と同じ光強度にした場合でも、本発明では消費電力が抑えられ、同時にランプ寿命も延びる。
ｃ．受光部では、均一且つ高強度の光分布が得られるので、照射対象体の微細な傷や異物等も検出可能になる。
ｄ．処理時間が短縮されるので、オンライン検出に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の光学検出装置について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の光学検出装置の一例を示す斜視図である。
図２は、図１の光学検出装置の内部側面図である。
図３（ａ）は、従来の光学検出装置における、ライトガイド入射部および出射部での照射モデルを示す略線図、そして、図３（ｂ）はその際の受光部での光（透過光）の強度分布を示すグラフである。
図４（ａ）は、本発明の光学検出装置における、ライトガイド入射部および出射部での照射モデルを示す略線図、そして、図４（ｂ）はその際の受光部での光（透過光）の強度分布を示すグラフである。
図５は、本発明の別の態様（反射光利用）の一例を示す斜視図である。
図１において、（１）は光源部、（２）はライン状ライトガイド、（２ａ）はライン状ライトガイド（２）の出射部、（３）はライン状集光レンズ、（４）は照射対象体、（５）は検出装置（ＣＣＤカメラ部）である。このような装置において、ライン状ライトガイド（２）の出射部（２ａ）からの出射光は、ライン状集光レンズ（３）で集光される。次いで、この照射光は照射対象体（４）を通過し、その透過光は検出装置（５）の縮小系レンズ（５ａ）で縮小された後に受光部（５ｃ）にて画像として認識される。（５ｂ）は鏡筒である。
図２において、符号（２）、（２ａ）は図１の場合と同様である。（２ｂ）はライン状ライトガイド（２）の入射部、（６）は凹レンズ、（７）は楕円ミラー、（８）はハロゲンランプ、（９）はフィルターである。光源であるハロゲンランプ（８）は楕円ミラー（７）と一体的に光源部（１）内に固定されている。
【０００８】
本発明の光学検出装置の特長は、その照射モデルによって説明できる。この点について、従来の光学検出装置（図３）の照射モデルと対比しながら述べる。
図３において、符号（２）〜（８）は図１および図２の場合と同様である。（α）はハロゲンランプ（８）からライトガイド（２）の入射部（２ｂ）への入射角、（γ）は該ライトガイド（２）の開口角である。この角度（γ）は既に述べたように材料固有値であり、７０°前後である。楕円ミラー（７）は、ハロゲンランプ（８）からの出射光を有効利用するために、該ランプからの入射光の角度（α）が開口角（γ）に一致するように設計されている。（β）は受光部（５）での視野角で、一般に２０°以下、特に８°〜２０°の範囲にある。両角度（β）、（γ）の対比からも明らかなように、受光側の角度（β）はライトガイド（２）の開口角（γ）に比して遥かに小さいので、ライトガイド（２）の入射部（２ｂ）に光をいくら入れようとしても光量の損失が生じるばかりで、結果として、受光部（５）では一向に有効利用されない。また、光源の光軸がライトガイド（２）の光軸上にあるので、受光部（５）では中抜け状の光分布になり、上述の光損失とも相まって光強度自体も低下する。この状況は、図３（ｂ）に示されるとおりである。
上記のこととは対照的に、本発明にしたがって、図４（ａ）に示すように、ライン状ライトガイド（２）の入射部（２ｂ）に凹レンズ（６）を対向設置することで状況は一変する。
この態様では、入射部（２ｂ）の開口角（γ）に合うように楕円ミラー（７）で集光された出射光を、さらに凹レンズ（６）にて受光部（５）での視野角（β）に一致させるか、該視野角より小さくなるまでに集光する。その集光された光は、ライトガイド（２）を伝送して出射部（２ａ）から出射され、ライン状集光レンズ（３）を経て照射対象体（４）に照射された後、受光部（５）へ透過光として出射される。その際、殆どが受光部（５）へ入射されるので、結果的に入射効率と光強度が高くなる。
この受光状況は、図４（ｂ）に示されるとおりで、図３（ｂ）とは対照的に、均一な光分布を呈し、しかも光強度自体も高い水準にあることが理解される。
なお、ライン状ライトガイド（２）の出射部（２ａ）からの出射光は、上下左右を含めた広範囲の広がりをみせる。したがって、実際には全ての照射光が照射対象体（４）に照射されるわけではなく、そのままでは照射効率が良くないことがある。特に、その中の上下方向分が光量全体に及ぼす割合は大きいので、その上下方向に広がった分を集光する機能を呈するのがライン状集光レンズ（３）である。
【０００９】
以上の態様は、受光部で透過光が受光される場合である。これに対して、図５には、照射対象体への照射光を反射させ、その反射光を受光する態様が示されている。これら二つの態様は、照射対象体が、ライトガイドからの出射光を透過するかどうかで使い分ければよい。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
本発明の光学検出装置は、ライン状ライトガイドのみならず、大口径のリング状ライトガイド等、出射端部の寸法が大きいライトガイド対しても有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の光学検出装置の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の光学検出装置の内部側面図である。
【図３】（ａ）  従来の光学検出装置における、ライトガイド入射部および出射部での照射モデルを示す略線図である。
【図３】（ｂ）  受光部での光強度分布を示すグラフである。
【図４】（ａ）  本発明の光学検出装置における、ライトガイド入射部および出射部での照射モデルを示す略線図である。
【図４】（ｂ）  受光部での光強度分布を示すグラフである。
【図５】本発明の別の態様（反射光利用）の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００１２】
１    光源部
２    ライン状ライトガイド
２ａ  出射部
２ｂ  入射部
３    ライン状集光レンズ
４    照射(検出)対象体
５    検出装置（ＣＣＤカメラ）
５ａ  縮小系レンズ
５ｂ  鏡筒
５ｃ  受光部      
６    凹レンズ
７    楕円ミラー
８    ハロゲンランプ
９    フィルター
α    入射角
β    視野角
γ    開口角
【図１】
2006153666.tif 000003
【図２】
2006153666.tif 000004
【図３】
2006153666.tif 000005
【図４】
2006153666.tif 000006
【図５】
2006153666.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月16日(2005.2.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【図１】本発明の光学検出装置の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の光学検出装置の内部側面図である。
【図３】（ａ）従来の光学検出装置における、ライトガイド入射部および出射部での照射モデルを示す略線図である。（ｂ）受光部での光強度分布を示すグラフである。
【図４】（ａ）本発明の光学検出装置における、ライトガイド入射部および出射部での照射モデルを示す略線図である。（ｂ）受光部での光強度分布を示すグラフである。
【図５】本発明の別の態様（反射光利用）の一例を示す斜視図である。