(57)【要約】【課題】検査使用とする光学部材の端面から光学部材内へ照明光が入射することがない検査装置を提供する。【解決手段】光学部材（１０）を照明しながら撮影し、得られた画像に基づいて光学部材（１０）を検査する検査装置（１００）において、光学部材（１０）を保持する保持部（１０６）と、保持部（１０６）に保持されている光学部材（１０）を照明する照明部（１０２）とを備え、保持部（１０６）が照明部（１０２）からの照明光の一部を遮光する遮光部（１４２，１５４）を有する。遮光部（１４２，１５４）は、照明光が保持部（１０６）の一部で反射し、保持部（１０６）に面している光学部材（１０）の端面から光学部材に入射することを防止する。【選択図】　　　図４
2004077358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材を照明しながら撮影し、得られた画像に基づいて前記光学部材を検査する検査装置において、
前記光学部材を保持する保持部と、
前記保持部に保持されている前記光学部材を照明する照明部と、
を備え、
前記保持部が、前記照明部からの照明光の一部を遮光することにより、前記照明光が前記保持部で反射し、前記光学部材の端面から前記光学部材に入射することを防止する遮光部を有する
ことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記光学部材は導光板であり、
前記遮光部は、前記照明光が前記導光板の光入射面から前記導光板に入射することを防止する
ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記遮光部は、前記光学部材の位置を固定するために前記光学部材の前記端面に押し当てられる保持部の接触部位であり、
前記接触部位は、前記端面と密着することにより前記照明光が前記接触部位で反射して前記端面に入射することを防止する密着部材を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項４】
前記密着部材は、前記光学部材の前記端面に沿って弾性変形する弾性部材から形成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の検査装置。
【請求項５】
前記密着部材は、前記接触部位の全面に取り付けられている
ことを特徴とする請求項３に記載の検査装置。
【請求項６】
前記密着部材は、前記光学部材の前記端面の全体に密着している
ことを特徴とする請求項３に記載の検査装置。
【請求項７】
前記遮光部材は、前記保持部に保持されている前記光学部材の前記端面近傍において前記保持部から張り出した張り出し部であり、
前記張り出し部は、前記保持部へ向かう前記照明光を遮光することにより、前記照明光が前記保持部で反射して前記光学部材の端面に入射することを防止する
ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項８】
導光板を照明しながら撮影し、得られた画像に基づいて前記導光板を検査する検査装置において、
前記導光板を保持する保持部と、
前記保持部に保持されている前記導光板を照明する照明部と、
を備え、
前記保持部が、前記導光板の光射出面又は光反射面においてのみ前記導光板を支持する
ことを特徴とする検査装置。
【請求項９】
前記保持部が前記導光板を支持している支持部位は、前記保持部の他の部位より、前記導光板との間の摩擦係数が大きくなるように形成されている
ことを特徴とする請求項８に記載の検査装置。
【請求項１０】
導光板を照明しながら撮影し、得られた画像に基づいて前記導光板を検査する検査装置において、
前記導光板を保持する保持部と、
前記保持部に保持されている前記導光板を照明する照明部と、
を備え、
少なくとも、前記導光板の入射面の前記保持部が、透明部材にて導光板を支持する
ことを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
光学部材を撮影し、撮影された画像に基づいて光学部材の検査を行う検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レンズ、プリズム、導光板等の光学部材は、光を透過または反射させる面に傷、ゴミ、または汚れ等があると、その性能が著しく低下する。このために、傷等が有る光学部材が出荷されないようその出荷前に、その光学部材に傷等が有るか否かの検査が行われる。検査は、光学部材の検査面を照明しながらカメラで撮影する専用の検査装置を用いて行われる。
【０００３】
一般に、光学部材に照明光を当てると、傷等がない領域では照明光が鏡面反射し、光学部材に傷等が有る領域では照明光が乱反射する。このために、光学部材において傷等が有る領域とない領域とでは、照明光の反射率が異なる。カメラで撮影された画像では、そのような反射率の差異が輝度の差となって現れる。そこで、上述した検査装置では、撮影された画像における輝度の変化から、検査した光学部材に傷等があるか否かを判断する。
【０００４】
ところで、上述の検査装置では、カメラが撮影できる位置に検査しようとする光学部材を確実に配置しなければならない。そこで、検査装置は、通常、カメラが被写体を撮影できる撮影領域内に検査面がくるよう光学部材を保持する保持部を備えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような検査装置では、例えば図１１に模式的に示すように、保持部５００と、その保持部５００によって保持されている光学部材５０２の端面との間に隙間が存在すると、光学部材５０２の検査面を通過せずにその隙間を通った照明光が保持部５００の壁面で反射し、図中線５０４で示すように光学部材５０２の端面から光学部材５０２の内部へ入射することがある。そして、このように光学部材５０２の内部へ入射した光は、さらに光学部材５０２の内部で全反射し、光学部材５０２の検査面から射出することがある。検査面から射出した光は、カメラにより撮影された画像におけるノイズとなり、光学部材５０２の正確な検査を困難にする。このように、従来の検査装置では、保持部における照明光の反射に起因して光学部材の検査を正確に行えない場合が生じるという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するために、本発明の一態様は、光学部材を照明しながら撮影し、得られた画像に基づいて光学部材を検査する検査装置であって、光学部材を保持する保持部と、保持部に保持されている光学部材を照明する照明部とを備え、保持部が照明部からの照明光の一部を遮光する遮光部を有する検査装置を提供する。遮光部は、照明光が保持部で反射し、光学部材の端面から光学部材に入射することを防止する。例えば、検査する光学部材が導光板であれば、遮光部は照明光がその導光板の光入射面から導光板に入射することを防止する。これにより、反射された照明光が光学部材の端面から光学部材内へ入射することがなくなり、光学部材の検査がそのような反射光に起因して不正確になることが回避される。
【０００７】
本発明の一例では、遮光部が光学部材の位置を固定するために光学部材の端面に押し当てられる保持部の接触部位であり、その接触部位には端面と密着することにより照明光が接触部位で反射して光学部材の端面に入射することを防止する密着部材を含んでいる。密着部材は、平面性のよい硬性部材でも効果はあるが、さらに効果を上げるには光学部材の端面に沿って変形する弾性部材から形成される。このような構成では、接触部位と光学部材の端面との間の隙間をなくすことができ、ひいては、そのような隙間から照明光が接触部位にあたり、光学部材の端面に向けて反射することを防止できるようになる。
【０００８】
なお、接触部位のいずれの部分でも照明光が反射されることがないように、密着部材を接触部位の全面に取り付けることが好ましい。また、上記の密着部材が光学部材の端面の全体に密着するように装置を構成すれば、その端面から照明光が入ることを確実に防止できる。
【０００９】
本発明の他の例では、遮光部材は保持部に保持されている光学部材の端面近傍において保持部から張り出している張り出し部である。この張り出し部は、保持部へ向かう照明光を遮光し、それにより、照明光が保持部で反射して光学部材の端面に入射することを防止する。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、導光板を照明しながら撮影し、得られた画像に基づいて導光板を検査する検査装置において、導光板を保持する保持部と、保持部に保持されている導光板を照明する照明部とを備え、保持部が導光板の光射出面又は光反射面においてのみ導光板を支持し、したがって、光入射面等の端面では導光板を支持しない検査装置が提供される。このような構成の検査装置では、光入射面等の導光板の端面近傍に保持部の部位が存在しないので、照明光が保持部で反射され、導光板の端面に入射するという不都合も生じることがない。
【００１１】
なお、上記のような検査装置では、保持部が導光板を支持している支持部位を保持部の他の部位より導光板との間の摩擦係数が大きくなるように形成すると、導光板が保持部から脱落しにくくなるので好都合である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る検査装置について説明する。以下に説明する検査装置は、光学部材において検査しようとする面（以下、「検査面」という）を照明しながら撮影し、その結果得られた画像に基づいて、その検査面に傷、ゴミ、汚れ等が有るか否かを検査する装置である。傷等が有るか否かの判定は、撮影された画像に、照明光が検査面上で乱反射されたことを示す輝度の低い領域が有るか否かに基づいて行われる。検査する光学部材には、レンズ、プリズム、ミラー等、光を透過又は反射させる機能を有する種々の部材が含まれる。以下では、検査すべき光学部材が、図１に示すような、液晶ディスプレイなどに利用される導光板１０であるとして検査装置の説明を行う。なお、導光板１０において、光源からの光を内部へ導入するために設けられた端面を光入射面１２、導入された光を外部へ射出する平面を光射出面１４、そして、導入された光を光射出面１４へ向けて反射させる凹凸のある面を光反射面１６と呼ぶこととする。
【００１３】
図２は、本発明の一実施形態に係る検査装置の構成を示す図である。図に示されるように、検査装置１は、画像撮影部１００、制御・画像処理部２０１、及びモニタ２０２を有する。
【００１４】
画像撮影部１００は、ＣＣＤカメラ１０１、光源１０２、ホルダ１０４、及びベース１０３を備えている。ベース１０３の上面にはレール隙間１０３ａが形成されている。レール隙間１０３ａには、それに沿って移動できるようにホルダ１０４が取り付けられている。ベース１０３は、さらに、ホルダ１０４を駆動するための駆動機構（不図示）を備えている。ホルダ１０４は、駆動機構から動力を伝達されることにより、レール隙間１０３ａの一方の端部から他方の端部まで、レース隙間１０３ａに沿って図中ｘ方向にほぼ直線的に移動する。
【００１５】
ホルダ１０４は、導光板１０をｘｙ平面（ｙ方向は図面に垂直な方向）に実質的に平行に保持する導光板保持部１０６と、導光板保持部１０６のｚ方向（図中上下方向）の位置を調整する高さ調整部１０８とを有する。
【００１６】
ＣＣＤカメラ１０１は、光軸がｚ方向に平行となるように配置された対物レンズユニット１０１ａと、対物レンズユニット１０１ａの結像面内に配置されたＣＣＤ１０１ｂとを備えている。ＣＣＤ１０１ｂは、その画素がホルダ１０４の移動方向、すなわちｘ方向と直交し、かつ、導光板保持部１０６に保持されている導光板１０に実質的に平行となるように一次元的に配列されているラインセンサである。
【００１７】
光源１０２は、照明光を伝搬するための複数の光ファイバ１０２ａを備えている。複数の光ファイバ１０２ａは、それらの光射出端面が、対物レンズユニット１０１ａの光軸を中心とする円周に沿って環状に並ぶように配置されている。これにより、光ファイバ１０２ａからの照明光が、ホルダ１０４に保持されている導光板１０の検査面を斜めに照射するようになる。
【００１８】
制御・画像処理部２０１は、ホルダ１０４に保持されている導光板１０の画像が撮影されるようにベース１０３の駆動機構、及びＣＣＤカメラ１０１の動作を制御し、また、光源１０２の点灯・消灯を制御する。
【００１９】
また、制御・画像処理部２０１は、ＣＣＤカメラ１０１から撮影された画像を受信し、その画像を処理、解析することで、導光板１０に傷等が有るか否かを判定する。本実施形態の場合、制御・画像処理部２０１は、まず、受信した画像に二値化処理を施すことで、画像の中で輝度が所定値以下である領域を抽出する。輝度が低い領域は、導光板１０の表面に傷等があり、照明光を乱反射している可能性の有る領域である。制御・画像処理部２０１は、さらに、輝度の低い領域の面積を求めたり、細線化処理を施すことでその領域の形状的特徴の抽出等を行う。そして、制御・画像処理部２０１は、求められた面積、及び抽出された形状的特徴に基づいて撮影された導光板１０に傷等の異常が有るか否かを判定する。例えば、制御・画像処理部２０１は、輝度の低い領域が一定の面積を越える場合、又は所定の形状的特徴を有する場合に、撮影した導光板１０が傷等を有する不良品であると判定する。
【００２０】
制御・画像処理部２０１は、モニタ２０２に接続されている。モニタ２０２には、制御・画像処理部２０１がＣＣＤカメラ１０１から受信して種々の画像処理を施す前の画像、二値化処理、細線化処理等を施した後の画像、及び、制御・画像処理部２０１が行った導光板１０の良否判定の結果等が表示される。
【００２１】
図３は、図２に示した検査装置１が導光板１０の検査を行うときの動作の概要を示すフローチャートである。導光板１０の検査を行う場合、検査装置１では、はじめに光源１０２が点灯される（Ｓ１０２）。次に、導光板１０を保持しているホルダ１０４がレール隙間１０３ａの一端から他端へ向けて一定の速度で移動する（Ｓ１０４）。次に、導光板１０がＣＣＤカメラ１０１の撮影領域を通過するのに同期してＣＣＤカメラ１０１が作動し、導光板１０の画像を撮影する（Ｓ１０６）。撮影された画像は制御・画像処理部２０１へ送信される。ＣＣＤカメラ１０１による撮影後、ホルダ１０４はレール隙間１０３ａの他端で停止し（Ｓ１０８）、光源１０２が消灯する（Ｓ１１０）。次に、制御・画像処理部２０１が、ＣＣＤカメラ１０１から送信された画像に前述した処理を施し、撮影した導光板１０が傷等のない良品であるか、傷等のある不良品であるかを判定する（Ｓ１１２）。最後に判定結果が、モニタ２０２に出力され（Ｓ１１４）、一連の処理が終了する。
【００２２】
図４は、図２に示した検査装置１が備える導光板保持部１０６の上面図である。また、図５は、図４のＡ−Ａ線に沿った導光板保持部１０６の断面図である。
【００２３】
導光板保持部１０６は、基部１２０と、その基部１２０に取り付けられた４つの可動部１２２、１２４、１２６、１２８を備えている。基部１２０は、方形の凹部１２０ａを囲む壁部１２０ｂを有し、可動部１２２〜１２８は、その壁部１２０ｂの上面に取り付けられている。可動部１２２〜１２８の各々は、固定部１３０と、支持部１３２とを有している。固定部１３０は、基部１２０の長手方向（図中左右方向）に縦長い貫通溝１３４を形成されている。基部１２０の壁部上面には、複数のねじ孔１３６が形成されており、固定部１３０は、貫通溝１３４を通してそれらねじ孔のいずれかにねじ込まれたねじ１３８により壁部１２０ｂに固定される。ねじ１３８をゆるめ、貫通溝１３４とねじ１３８とを相対移動させることにより、可動部１２２〜１２８の位置を基部１２０の長手方向にずらし調整することができる。
【００２４】
支持部１３２は、基部１２０の中央側へ向けて固定部１３０から張り出している。検査対象である導光板１０は、４つの支持部１３２の先端部の上に載せられる。
【００２５】
導光板保持部１０６は、さらに、導光板１０の端面に押し当てられる第１及び第２の押し当て板１４２、１４４を備えている。第１及び第２の押し当て板は、４つの支持部１３２上に配置された導光板１０を基部の長手方向（導光板の入射面）から挟み、支持部１３２の上で横滑りしないように導光板を保持する。
【００２６】
第１の押し当て板１４２は、導光板１０の幅方向に並んでいる２つの可動部１２２及び１２４に取り付けられている。一方、第２の押し当て板１４４は、他の２つの可動部１２６及び１２８に固定される。第１及び第２の押し当て板１４２、１４４はいずれもピン１４６、１４８を用いて可動部１２２〜１２８に固定されおり、その少なくとも一方はバネ付きのピン１４８を用いて可動部に固定される。
【００２７】
導光板１０は、第１及び第２の押し当て板１４２、１４４の間において４つの支持部１３２の上に載るように配置される。本実施形態では、特に、導光板１０の光入射面１２が第１及び第２の押し当て板１４２、１４４の一方と対向するように配置される。導光板１０が配置されると、第１及び第２の押し当て板１４２、１４４はバネ付きピン１４８のバネ１５０の弾性力によりその導光板１０を締め付ける。これにより、導光板１０が導光板保持部１０６から脱落しなくなる。
【００２８】
第１及び第２の押し当て板１４２、１４４の互いに対向している面には、弾性部材１５４が取り付けられている。弾性部材１５４は、不透明で光の反射率が低く（光吸収率が大きい）、かつ、導光板１０の端面が押し当てられた場合にその端面の形状に沿って弾性変形できる部材、例えばゴム、スポンジ、又はプラスチックから形成される。また弾性部材はその表面で拡散反射が少ない、理想的にはしないような滑らかな表面を持つものがよい。
【００２９】
弾性部材１５４は、第１及び第２の押し当て板１４２、１４４の間に導光板１０が配置されたときに、第１又は第２の押し当て板１４２、１４４に面している導光板１０の端面全体に密着する。このため、第１又は第２の押し当て板と導光板１０の端面との間に隙間がなくなる。結果として、第１又は第２の押し当て板１４２、１４４に隣接する端面から導光板１０に光が入射すること、特に第１又は第２の押し当て板１４２、１４４において反射した照明光が入射することがなくなる。
【００３０】
以上、本発明の一実施形態に係る検査装置１について説明したが、上記の検査装置１において、導光板保持部１０６は種々に変形することができる。そこで、導光板保持部１０６の変形例について以下に説明する。なお、以下の説明では、上記実施形態において既に説明されている構成要素については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３１】
（第１変形例）
図６は、本発明の第１変形例に係る導光板保持部３００の上面図である。また、図７は、図６のＢ−Ｂ線に沿った導光板保持部３００の断面図である。
【００３２】
本変形例の導光板保持部３００は、第１及び第２の押し当て板１４２、１４４を備えておらず、４つの支持部１３２のみで導光板１０の光射出面１４又は光反射面１６を支持する。４つの支持部１３２の先端部、つまり、導光板１０が載せられる部位には、導光板１０と支持部１３２との間の摩擦を支持部材１３２の他の部位よりも高める摩擦部材３０２が取り付けらている。この摩擦部材３０２は、例えばゴム、スポンジ、又はプラスチックなどから形成されている。摩擦部材３０２は、レール隙間１０３ａに沿ってホルダー１０４が加速・減速するときに、導光板１０が慣性力により支持部１３２上で滑らない程度の摩擦力を導光板１０との間に生じさせる。したがって、本変形例の導光板保持部３００では、導光板１０の横滑りを防止するために、例えば前述した押し当て板１４２のような部材を備える必要がなく、導光板１０の光入射面１２近傍から照明光を反射するような部材を排除し、それにより光入射面１２から照明光が入射するという問題を回避することが可能になっている。
【００３３】
なお、上記した以外の点では、本変形例の導光板保持部３００は、図４に示した導光板保持部１０６と同一の構成を有している。
【００３４】
（第１−１変形例）
また、第１変形例と同様な効果を得る方法として、図示しないが、弾性部材１５４を外し、押し当て板１４２、１４４を透明部材（透明アクリル、透明ポリカ−ボネイト、ガラス等）で製作しても同様な効果が得られる。この場合、押し当て板１４２を固定式としてもよい。また当然透明部材にコ−テイング等の無反射処理をしてもよい。また当然、可動部１２２、１２４、１２６、１２８も透明部材で製作してもよい。
【００３５】
（第２変形例）
図８は、本発明の第２変形例に係る導光板保持部３１０の断面であって、図５に示した断面に対応する位置で得られた断面を示す図である。導光板保持部３１０は、第１及び第２の押し当て板１４２、１４４に弾性部材１５４が取り付けられておらず、代わりに、第１及び第２の押し当て板１４２、１４４の端部に遮蔽部３１２、３１４が形成されている点のみにおいて図４の導光板保持部１０６と異なる。遮蔽部３１２、３１４は、保持されている導光板１０の端部に覆い被さるように、第１及び第２の押し当て板１４２、１４４の端部から張り出している。このように張り出した遮蔽部３１２、３１４は、光ファイバ１０２ａから射出された照明光が、押し当て板１４２、１４４の導光板１０に押し当てられている面に直接入射し、そこから導光板１０の光入射面１２に向けて反射されることがないように照明光の一部を遮光する。したがって、本変形例の導光板保持部３１０でも、照明光が導光板１０の光入射面１２から導光板１０の中へ入射することはない。
【００３６】
（第３変形例）
図９は、本発明の第３変形例に係る導光板保持部３３０を示す図であり、特に、図９（ａ）及び（ｃ）が側面図であり、図９（ｂ）が上面図である。また、図１０は、図９（ｂ）におけるＣ−Ｃ線に沿った導光板保持部３３０の断面図である。
【００３７】
本変形例の導光板保持部３３０は、第１及び第２の押し当て板１４２、１４４を備えておらず、その代わりに第１当接部３３２および２つの第２当接部３３４を備えている点で、図４に示した導光板保持部１０６と相違する。
【００３８】
第１当接部３３２は導光板１０の端面１０ａの一部を支持し、２つの第２当接部３３４は、端面１０ａと対向している導光板１０の端面１０ｂの一部を支持する。支持部１３２に載せられている導光板１０は、第１当接部３３２および２つの第２当接部３３４に挟まれ、支持部１３２の上で横滑りすることがない。
【００３９】
第１当接部３３２は、ピン３４０と、ピン３４０の先端に取り付けられた当接板３４２とを備えている。当接板３４２の前面全体には、弾性部材３４４が張り付けられており、第１当接部３３２は、この弾性部材３４４において導光板１０の端面１０ａに接触している。なお、弾性部材３４４は、図４に示した弾性部材１５４と同一素材からなる。
【００４０】
導光板保持部３３０の基部１２０は突出部３５０を有し、ピン３４０は、その突出部３５０に設けられている貫通孔３５２に通されている。また、突出部３５０と当接板３４２との間では、圧縮バネ３４６がピン３４０の周りに巻かれている。この圧縮バネ３４６は、当接板３４２を導光板１０の端面１０ａへ向けて押圧する。
【００４１】
第２当接部３３４は、導光板の端面１０ｂ側に配置されている可動部１２６、１２８の各支持部１３２に設けられている。図９（ｃ）の側面図に見られるように、第２当接部３４４は、支持部１３２に載せられている導光板１０の端面１０ｂに接触できるよう、支持部１３２より上方へ突出している。また、第２当接部３４４の導光板１０に接触する部位には弾性部材３３６が張り付けられている。したがって、第２当接部３４４は弾性部材３４６を介して導光板１０に接触する。なお、弾性部材３４６も、図４の弾性部材１５４と同一素材からなる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る検査装置では、照明光が光学部材の端面から光学部材内へ入射することがなく、光学部材の検査がそのような反射光に起因して不正確になることが回避される。
【図面の簡単な説明】
【図１】導光板の一部断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る検査装置の構成を示す図である。
【図３】図２に示した検査装置が導光板の検査を行うときの動作の概要を示すフローチャートである。
【図４】図２に示した検査装置が備える導光板保持部の上面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿った導光板保持部の断面図である。
【図６】本発明の第１変形例に係る導光板保持部の上面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿った導光板保持部の断面図である。
【図８】本発明の第２変形例に係る導光板保持部の断面であって、図５に示した断面に対応する位置で得られた断面を示す図である。
【図９】本発明の第３変形例に係る導光板保持部を示す上面図（ｂ）および側面図（ａ）、（ｃ）である。
【図１０】図９（ｂ）におけるＣ−Ｃ線に沿った導光板保持部の断面図である。
【図１１】従来の検査装置の一部を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１　検査装置
１０２　光源
１０４　ホルダ
１０６、３００、３１０　導光板保持部
１４２、１４４　押し当て板
１５４　弾性部材
３０２　摩擦部材
３１２、３１４　遮蔽部
【図１】
2004077358.tif 000003
【図２】
2004077358.tif 000004
【図３】
2004077358.tif 000005
【図４】
2004077358.tif 000006
【図５】
2004077358.tif 000007
【図６】
2004077358.tif 000008
【図７】
2004077358.tif 000009
【図８】
2004077358.tif 000010
【図９】
2004077358.tif 000011
【図１０】
2004077358.tif 000012
【図１１】
2004077358.tif 000013