(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板を保持したホルダを所定角度に傾斜させ、このホルダに保持されたガラス基板の上方から照明光束を照射し、照射されたガラス基板面を目視で検査する外観検査装置において、
前記ホルダを収納する装置本体と、
前記ホルダより上方に配置された反射ミラーと、
前記反射ミラーの反射面に対向して配置され、この反射ミラーを介して前記基板に対して部分照明する照明光源と、
前記反射ミラーと前記ホルダの間に配置され、前記照明光源からの照明光を収束させる単一の光軸をもつ固定されたフレネルレンズと、
前記フレネルレンズを介して収束された前記照明光束を前記ガラス基板の全面に対して走査させるように前記照明光源を前記反射ミラーの反射面に沿って移動させ、前記照明光源の光軸が前記フレネルレンズの光軸に対して所定の角度傾くようにし、前記照明光源の移動位置に応じて照明光を前記基板上で走査させるように照明光束の照射方向を可変する照射可変手段と、
を具備したことを特徴とする外観検査用投光装置。
【請求項２】
前記照射可変手段は、前記基板の外形データに応じて前記基板上に設定された複数の観察区画を照明する各照明位置に前記照明光源を移動させることを特徴とする請求項１に記載の外観検査用投光装置。
【請求項３】
前記照射可変手段は、前記基板の外形データに応じて決められた複数の照明位置に前記照明光源を順次移動させることを特徴とする請求項１に記載の外観検査用投光装置。
【請求項４】
前記照射可変手段は、前記基板の外形データに応じて前記照明光源の移動範囲が設定され、この移動範囲内で前記照明光源を移動させることを特徴とする請求項１に記載の外観検査用投光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大型液晶ガラス基板などの外観検査に用いられる外観検査用投光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶ディスプレイのガラス基板の品質を安定して保つため、基板上のレジストなどの膜厚のむらやＩＴＯ膜上のピンホールなどの外観検査を始め、基板上に印刷されたパターンの乱れやむら、あるいは基板表面に付着したごみや傷などの外観検査が極めて重要になっている。
【０００３】
しかして、従来、このような外観検査には、外観検査用投光装置が用いられるが、このような外観検査用投光装置のうち基板上のレジストなどの膜厚のむらやＩＴＯ膜上のピンホールなどの外観検査に適したものとして、図６に示すように光源１０１の背部に楕円回転ミラー１０２を配置し、光源１０１からの照明光を、楕円回転ミラー１０２で反射させ熱線吸収フィルタ１０３を介してゲート１０４に集め、さらにフィルタ１０５を通して集光用フレネルレンズ１０６に入射させて平行光束に規制し、この集光用フレネルレンズ１０６により規制される平行光束中に被検査部材としてガラス基板１０７を所定の角度を持たせて配置して、このガラス基板１０７面をむらなく照明するとともに、ガラス基板１０７面より発生される微小な散乱光を観察者１０８の目視により観察することで、基板上のレジストなどの膜厚のむらやＩＴＯ膜上のピンホールなどの欠陥部１０９を検出するようにしたものがある。
【０００４】
また、基板上に印刷されたパターンの乱れやむら、あるいは基板表面に付着したごみや傷などの外観検査に適したものとして、図６と同一部分には同符号を付した図７に示すように集光用フレネルレンズ１０６により規制される平行光束中に、さらに投光用フレネルレンズ１１０を配置し、この投光用フレネルレンズ１１０による光束の収束位置Ａの手前の光路中に被検査部材としてのガラス基板１０７を所定の角度を持たせて配置し、このガラス基板１０７面をむらなく照明するとともに、ガラス基板１０７からの反射光の収束位置Ｓの近傍から、ガラス基板１０７面より発生される微小な散乱光を観察者１０８の目視により観察することで、基板上に印刷されたパターンの乱れやむら、あるいは基板表面に付着したごみや傷などの欠陥部１１１を検出するようにしたものがある。
【０００５】
ところで、最近、液晶ディスプレイは、ますます大型化の傾向にあり、これにともない、これに用いられるガラス基板も大型化される傾向にある。
ところが、上述した構成のものは、いずれもガラス基板が大型化されると、この時のガラス基板の大きさと同等以上の集光用フレネルレンズ１０６や投光用フレネルレンズ１１０が必要となるため、これら集光用フレネルレンズ１０６や投光用フレネルレンズ１１０は、ますます大型化する傾向にある。現在の技術では、レンズ径を必要以上に大きくすることは、レンズ性能を一定に保つ上で製作が困難であり、また、これによりガラス基板１０７上をむらなく照明するのも難しくなることから、外観検査の信頼性が低下するという問題がある。また大型の集光用フレネルレンズ１０６や投光用フレネルレンズ１１０を使用すると、焦点距離も大きくなるため、図示のように縦型タイプのものでは、高さ方向の寸法が著しく大きくなり、装置の大型化も避けられないという問題があった。
【０００６】
そこで、最近、ガラス基板の大型化に対応するものとして、特開平９−２７３９９６号公報に開示されたものが考えられている。図８は、かかる外観検査用投光装置の概略構成を示すもので、２個の光源１２１、１２５を有し、一方の光源１２１からの照明光を楕円回転ミラー１２２で反射させ、熱線吸収フィルタ１２３を介してゲート１２４より、フィルタ１３０を通って集光用フレネルレンズ１３２の一方の分割集光用フレネルレンズ１３２１に照射し、同様にして、他方の光源１２５からの照明光を、楕円回転ミラー１２６で反射させ、熱線吸収フィルタ１２８を介してゲート１２９より、フィルタ１３１を通って集光用フレネルレンズ１３２の他方の分割集光用フレネルレンズ１３２２に照射している。また、これら分割集光用フレネルレンズ１３２１、１３２２より規制される平行光束を、さらに投光用フレネルレンズ１３３の分割投光用フレネルレンズ１３３１、１３３２に照射し、収束光束としてガラス基板１３５面を照射するようにしている。この場合、光源１２１、１２５の、それぞれの照明光軸１２１ａ、１２５ａに対して分割集光用フレネルレンズ１３２１、１３２２のそれぞれの光軸１３２１ａ、１３２２ａを所定角度ずらして配置し、各光源１２１、１２５の光源像位置を分割投光用フレネルレンズ１３３１、１３３２による光束の収束位置Ａに一致させており、この状態から、ガラス基板１３５からの反射光の収束位置Ｓの近傍から、ガラス基板１３５上の欠陥部１３６に原因する微小な散乱光を観察者１３７の目視により観察することで、基板上に印刷されたパターンの乱れやむら、あるいは基板表面に付着したごみや傷などの欠陥部１３６を検出するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように構成したものは、光源を始めとして、楕円回転ミラー、熱線吸収フィルタなどを含む照明光学系を複数組配置する必要があるため、部品点数が多くなり、装置が大型化するとともに、価格的にも高価になるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、大型の被検査部材に対しても全体をむらなく照明でき、しかも、構成が簡単で価格的にも安価にできる外観検査用投光装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の外観検査用投光装置は、ガラス基板を保持したホルダを所定角度に傾斜させ、このホルダに保持されたガラス基板の上方から照明光束を照射し、照射されたガラス基板面を目視で検査する外観検査装置において、前記ホルダを収納する装置本体と、前記ホルダより上方に配置された反射ミラーと、前記反射ミラーの反射面に対向して配置され、この反射ミラーを介して前記基板に対して部分照明する照明光源と、前記反射ミラーと前記ホルダの間に配置され、前記照明光源からの照明光を収束させる単一の光軸をもつ固定されたフレネルレンズと、前記フレネルレンズを介して収束された前記照明光束を前記ガラス基板の全面に対して走査させるように前記照明光源を前記反射ミラーの反射面に沿って移動させ、前記照明光源の光軸が前記フレネルレンズの光軸に対して所定の角度傾くようにし、前記照明光源の移動位置に応じて照明光を前記基板上で走査させるように照明光束の照射方向を可変する照射可変手段とにより構成している。
【００１３】
この結果、本発明によれば、部分照明の照射方向を変えることにより、小さな光源でも大形の非検査部材の全面をむらなく照明することができ、また、照明光源および光学手段を含む照明光学系を１組設けるだけなので、部品点数を少なくできる。
また、本発明によれば、被検査部材の大きさに応じて部分範囲の照明範囲を調整できるので、それぞれの被検査部材の全面をむらなく照明することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明が適用される外観検査投光装置の概略構成を示している。図において、１は装置本体で、この装置本体１の内部には被検査部材保持手段としてホルダ２を配置している。このホルダ２は、被検査部材としてＬＣＤなどのフラットディスプレイに用いられる大型のガラス基板３を保持するもので、装置本体１の前面側の端部を回動自在に支持され、この支持部を中心に所定角度の範囲で起倒可能になっている。
【００１５】
装置本体１の上方には、例えば、メタルハライドランプからなる照明光源４を設けている。この照明光源４は、図２に示すように装置本体１の幅方向に沿って配置されるガイド５に沿って図示しない駆動手段により往復移動可能になっていて、ガイド５の両端部に対応する図示実線の照明位置Ａと図示破線の照明位置Ａ’にそれぞれ位置決めされるようになっている。また、照明光源４は、ガイド５に沿った移動により、照明位置Ａにある場合、中心線Ｏに対して角度θだけ傾いて位置され、また、照明位置Ａ’にある場合、中心線Ｏに対して角度θ’だけ傾いて位置されるようになっている。
【００１６】
照明光源４に対向させて反射ミラー６を、図示例では４５°傾けて配置し、照明光源４からの光を反射してフレネルレンズ７に与えるようにしている。
フレネルレンズ７は、第１のフレネルレンズ７１と第２のフレネルレンズ７２からなるもので、第１のフレネルレンズ７１は、反射ミラー６より入射される照明光より平行光束を出射し、第２のフレネルレンズ７２は、照明光源４の照明位置Ａ、Ａ’に応じて第１のフレネルレンズ７１より入射される平行光束から図３（ａ）（ｂ）に示すような所定の点Ｂ、Ｂ’で収束する照明光束８、８’をガラス基板３上に照射するものである。つまり、第２のフレネルレンズ７２は、照明光源４が照明位置Ａにある場合、ガラス基板３の図３（ａ）の斜線で示す面を照明する照明光束８を出射し、照明光源４が照明位置Ａ’にある場合、ガラス基板３の図３（ｂ）の斜線で示す面を照明する照明光束８’を出射するようにしている。
【００１７】
次に、以上のように構成した実施の形態の動作を説明する。
まず、ホルダ２上に被検査部材であるガラス基板３を載置保持し、図１に示すように観察者の視線の高さに対応させてホルダ２を立ち上げ所定角度に傾斜させる。この状態で、ず２に示すように、照明光源４をガイド５の一方端部の照明位置Ａに移動させると、照明光源４の光軸が中心線Ｏに対して角度θ傾く。
【００１８】
すると、照明光源４からの光は、反射ミラー６で反射され、第１のフレネルレンズ７１より平行光束として出射され、さらに、第２のフレネルレンズ７２より点Ｂで収束する照明光束８として出射され、ホルダ２上のガラス基板３の図３（ａ）の斜線で示す面を照射する。これにより、照明光束８で照射された左半分を含む基板面について、傷や汚れなどを目視によるマクロ検査が行なわれる。
【００１９】
次に、照明光源４を図示しない駆動手段によりガイド５に沿ってガイド５の他方端部の照明位置Ａ’に移動させると、照明光源４の光軸が中心線Ｏに対して角度θ’傾く。
【００２０】
すると、照明光源４からの光は、反射ミラー６で反射され、第１のフレネルレンズ７１より平行光束として出射され、さらに、第２のフレネルレンズ７２より点Ｂで収束する照明光束８’として出射され、ホルダ２上のガラス基板３の図３（ｂ）の斜線で示す面を照射する。これにより、照明光束８’で照射された右半分を含む基板面について傷や汚れなどを目視によるマクロ検査が行なわれる。
【００２１】
従って、このようにすれば、ガイド５に沿って照明光源４を移動させることにより、照明光源（部分照明）を走査させることが可能になる。また、この照明光源４を照明位置Ａ、Ａ’に切換えることで、ガラス基板３が大型になっても、基板全面をむらなく照射することができるようになり、傷や汚れなどを検査するマクロ観察を行なうことができる。また、照明光源４を始め、反射ミラー６、第１のフレネルレンズ７１、第２のフレネルレンズ７２を有する照明光学系を１組設けるだけなので、部品点数が少なくなり、装置も小型化できるとともに、価格的にも安価にできる。さらに、部分照明にすることにより、基板面上での照射面積を小さくできるので、同程度の明るさを得るのに、小さなパワーの照明光源を用いることができる。
【００２２】
なお、上述した実施の形態では、照明光源４の照明位置を移動させることで、ガラス基板３全面を照射できるようにしたが、反射ミラー６の反射角度を調整して、この反射ミラー６で反射される照明光束によりガラス基板３全面を照射できるようにしても、上述したと同様な効果が得られる。
（第２の実施の形態）
図４（ａ）（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００２３】
この場合、照明光源４は、図４（ａ）に示すように装置本体１の幅方向に沿って複数の照明位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に位置決め可能になっている。また、ガラス基板３は、その大きさに応じた外形データを図示しない制御装置に入力することで、図４（ｂ）に示すように複数の観察区画Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が設定されるようになっている。
【００２４】
このような構成において、観察者が、ガラス基板３の大きさに応じて外形データを制御装置に入力すると、この時の外形データに応じて、例えば図４（ｂ）に示すように複数の観察区画Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が設定される。
【００２５】
この状態から、照明光源４を点灯すると、制御装置からの制御信号により照明光源４は、装置本体１の幅方向に沿って照明位置Ｐ１まで移動され、この時の照明光束８１によりガラス基板３上の観察区画Ｃ１を含む領域を照明する。これにより、ガラス基板３上の観察区画Ｃ１でのマクロ観察を行なうことができる。次に、観察区画Ｃ１でのマクロ観察が終了すると、照明光源４は、照明光照明位置Ｐ２に移動され、照明光束８２によりガラス基板３上の観察区画Ｃ２を照射するようになり、今度は、観察区画Ｃ２でのマクロ観察を行なうことができる。さらに、この観察区画Ｃ２でのマクロ観察が終了すると、照明光源４は、照明光照明位置Ｐ３に移動され、照明光束８３によりガラス基板３上の観察区画Ｃ３を照射するようになり、観察区画Ｃ３でのマクロ観察を行なうことができる。
【００２６】
このようにして、照明光源４を照明位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に順次移動させることで、ガラス基板３の分割された観察区画Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を順番に照射することができるので、ガラス基板３全面についてマクロ観察を行なうことができる。
【００２７】
従って、このようにすれば、ガラス基板３が、さらに大形化しても、ガラス基板３全面を小型の照明光源でむらなく照明することができる。また、同一基板を複数の観察区画に分けることにより、観察区画ごとに集中して目視観察できるので、観察精度を向上させることができるとともに、観察者の目の動きが小さくなり、疲労を抑えることができる。
【００２８】
なお、上述した実施の形態では、ガラス基板３を観察区画Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の３区画に分割した例を述べたが、３区画以上に設定することもできる。この場合は、照明光源４による照明位置も４箇所以上となる。
（第３の実施の形態）
図５（ａ）（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００２９】
この場合、照明光源４は、ガラス基板３の大きさに応じた外形データを図示しない制御装置に入力することで、図５（ａ）（ｂ）に示すように装置本体１の幅方向に沿った移動距離をＬ１とＬ２に切換えできるようになっている。
【００３０】
このような構成において、観察者が、ガラス基板３の大きさに応じて外形データを制御装置に入力するが、いま、図５（ａ）に示すようにガラス基板３の外形寸法が大きい場合は、この時の外形データに応じて、照明光源４の移動距離はＬ１に設定される。
【００３１】
この状態から、照明光源４を点灯すると、制御装置からの制御信号により照明光源４は、移動距離Ｌ１を移動するようになり、この移動範囲Ｌ１で照明光源４を移動させることで、外形寸法の大きいガラス基板３全面を照射することができる。
【００３２】
また、図５（ｂ）に示すようにガラス基板３の外形寸法が小さい場合は、この時の外形データに応じて、照明光源４の移動距離Ｌ２が設定される。この状態から、照明光源４を点灯すると、制御装置からの制御信号により照明光源４は、移動距離Ｌ２を移動するようになり、この移動範囲Ｌ２で、照明光源４を移動させることで、外形寸法が小さいガラス基板３全面を照射することができる。
【００３３】
このようにすると、ガラス基板３の大きさが異なる場合も、それぞれのガラス基板３全面をむらなく照射することができるとともに、基板の大きさに応じた最適な照明走査範囲または観察区画を容易に設定することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のべたように、本発明によれば、変更可能な照明光束の出射方向に応じて被検査部材を部分照明するようにしたので、被検査部材が大型になっても、基板全面をむらなく照射することができ、傷や汚れなどを検査するマクロ観察を行なうことができる。また、照明光源および光学手段を含む照明光学系を１組設けるだけなので、部品点数を少なくでき、装置を小型化できるとともに、価格的にも安価にできる。
【００３５】
また、被検査部材が、さらに大形化しても、被検査部材全面をむらなく照射することができるので、非検査部材前面に対して安定したマクロ観察を行なうことができる。
さらに、被検査部材の大きさが異なる場合でも、基板の大きさに応じた最適な照射範囲または観察区画を容易に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態の照明光源の移動構造を示す図。
【図３】第１の実施の形態の照明光束による照明状態を説明するための図。
【図４】第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図５】本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す図。
【図６】従来の外観検査用投光装置の概略構成を示す図。
【図７】従来の外観検査用投光装置の概略構成を示す図。
【図８】従来の外観検査用投光装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…装置本体
２…ホルダ
３…ガラス基板
４…照明光源
５…ガイド
６…反射ミラー
７…フレネルレンズ
７１…第１のフレネルレンズ
７２…第２のフレネルレンズ
８．８’．８１．８２．８３…照明光束
Ａ．Ａ’…照明位置
Ｂ．Ｂ’…点
Ｐ１．Ｐ２．Ｐ３…照明位置
Ｃ１．Ｃ２．Ｃ３…観察区画
Ｌ１．Ｌ２…移動距離
【図１】
0004576006.tif 000002
【図２】
0004576006.tif 000003
【図３】
0004576006.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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