(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隙を有する部材に光を照射しカラー干渉縞を生じさせる工程と、
前記干渉縞をカラーカメラで撮像して得た画像の所定位置における複数の色光の各強度を求め、得られた各強度の実測比率を算出する工程と、
予め設定した複数の間隙値を基に前記各色光に対応した干渉縞の強度から計算した理論比率と前記実測比率とに基づいて前記部材が有する間隙の値を求める工程と、
前記カラーカメラで撮像して得た画像における前記各色光の強度を、補正データを基に正規化して各光強度に対する変動要素の影響を排除する工程を備え、
前記補正データが干渉縞の密な領域の平均強度を波長毎に測定して得られた波長と光強度の関係を示した補正テーブルか、又は可干渉距離以上の間隙を持ったサンプルについて測定した波長と光強度の関係を示した補正テーブルのいずれかである、
ことを特徴とする間隙測定方法。
【請求項２】
バックライトを介して光を前記部材に照射し、前記干渉縞を前記部材を透過する透過光を利用して得ることを特徴とする請求項１記載の間隙測定方法。
【請求項３】
前記干渉縞を前記部材からの反射光を利用して得ることを特徴とする請求項１記載の間隙測定方法。
【請求項４】
前記部材に作用する光が異なる複数の色光の合成光であることを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載の間隙測定方法。
【請求項５】
前記部材に作用する光が白色光であり、前記カラーカメラ側に異なる複数の色光を取り込むフィルタを備えることを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載の間隙測定方法。
【請求項６】
前記画像を複数の画素から構成し、間隙の測定を各画素毎に行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の間隙測定方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の間隙測定方法を用いて、間隙を構成する部材の一方を表面が平坦な板状体にして測定を行い、得られた間隙測定値を基に前記間隙を構成する他方の部材の形状を決定することを特徴とする形状測定方法。
【請求項８】
光透過性を有する測定対象物に対して異なる複数の色光を照射する光源と、
前記測定対象物を透過した光によって形成される干渉縞を撮像するカラーカメラと、
前記カラーカメラによって撮像された画像データを記憶する画像メモリと、
前記画像データの所定位置における前記各色光の強度を求め、前記各色光の強度の実測比率を算出する演算手段と、
予め設定した複数の間隙値に基づく干渉縞強度の前記各色光間の理論比率を前記間隙値との関係に基づいて記憶した参照データメモリと、
前記実測比率と前記理論比率とに基づいて前記測定対象物が有する間隙の値を決定する間隙値比較決定手段と、
前記カラーカメラで撮像して得た画像における前記各色光の強度を、補正データを基に正規化して各光強度に対する変動要素の影響を排除する補正手段を備え、
前記補正データが干渉縞の密な領域の平均強度を波長毎に測定して得られた波長と光強度の関係を示した補正テーブルか、又は可干渉距離以上の間隙を持ったサンプルについて測定した波長と光強度の関係を示した補正テーブルのいずれかである、
ことを特徴とする間隙測定装置。
【請求項９】
光透過性を有する測定対象物に対して光を照射する光源と、
前記測定対象物を透過した光によって形成される干渉縞を撮像するカラーカメラと、
前記カラーカメラに異なる複数の色光を取り込ませるフィルタと、
前記カラーカメラによって撮像された画像データを記憶する画像メモリと、
前記画像データの所定位置における前記各色光の強度を求め、前記各色光の強度の実測比率を算出する演算手段と、
予め設定した複数の間隙値に基づく干渉縞強度の前記各色光間の理論比率を前記間隙値との関係に基づいて記憶した参照データメモリと、
前記実測比率と前記理論比率とに基づいて前記測定対象物が有する間隙の値を決定する間隙値比較決定手段と、
前記カラーカメラで撮像して得た画像における前記各色光の強度を、補正データを基に正規化して各光強度に対する変動要素の影響を排除する補正手段を備え、
前記補正データが干渉縞の密な領域の平均強度を波長毎に測定して得られた波長と光強度の関係を示した補正テーブルか、又は可干渉距離以上の間隙を持ったサンプルについて測定した波長と光強度の関係を示した補正テーブルのいずれかである、
ことを特徴とする間隙測定装置。
【請求項１０】
異なる複数の色光を射出する光源と、
光の干渉縞を撮像するカラーカメラと、
前記光源からの光を測定対象物の方向に向けその光の前記測定対象物による反射光を前記カラーカメラの方向に向ける光学手段と、
前記光学手段からの光により形成された干渉縞の前記カラーカメラで撮像した画像データを記憶する画像メモリと、
前記画像データの所定位置における前記各色光の強度を求め、前記各色光の強度の実測比率を算出する演算手段と、
予め設定した複数の間隙値に基づく干渉縞強度の前記各色光間の理論比率を前記間隙値との関係に基づいて記憶した参照データメモリと、
前記実測比率と前記理論比率とに基づいて前記測定対象物が有する間隙の値を決定する間隙値比較決定手段と、
前記カラーカメラで撮像して得た画像における前記各色光の強度を、補正データを基に正規化して各光強度に対する変動要素の影響を排除する補正手段を備え、
前記補正データが干渉縞の密な領域の平均強度を波長毎に測定して得られた波長と光強度の関係を示した補正テーブルか、又は可干渉距離以上の間隙を持ったサンプルについて測定した波長と光強度の関係を示した補正テーブルのいずれかである、
ことを特徴とする間隙測定装置。
【請求項１１】
光を射出する光源と、
光の干渉縞を撮像するカラーカメラと、
前記カラーカメラに異なる複数の色光を取り込ませるフィルタと、
前記光源からの光を測定対象物の方向に向けその光の前記測定対象物による反射光を前記カラーカメラの方向に向ける光学手段と、
前記光学手段からの光により形成された干渉縞の前記カラーカメラで撮像した画像データを記憶する画像メモリと、
前記画像データの所定位置における前記各色光の強度を求め、前記各色光の強度の実測比率を算出する演算手段と、
予め設定した複数の間隙値に基づく干渉縞強度の前記各色光間の理論比率を前記間隙値との関係に基づいて記憶した参照データメモリと、
前記実測比率と前記理論比率とに基づいて前記測定対象物が有する間隙の値を決定する間隙値比較決定手段と、
前記カラーカメラで撮像して得た画像における前記各色光の強度を、補正データを基に正規化して各光強度に対する変動要素の影響を排除する補正手段を備え、
前記補正データが干渉縞の密な領域の平均強度を波長毎に測定して得られた波長と光強度の関係を示した補正テーブルか、又は可干渉距離以上の間隙を持ったサンプルについて測定した波長と光強度の関係を示した補正テーブルのいずれかである、
ことを特徴とする間隙測定装置。
【請求項１２】
光透過性を有する測定対象物に対して異なる複数の色光を照射する光源と、
前記測定対象物に対して間隙を有して配置される表面が平坦な光透過性板状体と、
前記測定対象物及び前記光透過性板状体を透過した光で形成される干渉縞を撮像するカラーカメラと、
前記カラーカメラによって撮像された画像データを記憶する画像メモリと、
前記画像データの所定位置における前記各色光の強度を求め、前記各色光の強度の実測比率を算出する演算手段と、
予め設定した複数の間隙値に基づく干渉縞強度の前記各色光間の理論比率を前記間隙値との関係に基づいて記憶した参照データメモリと、
前記実測比率と前記理論比率とに基づいて前記測定対象物が有する間隙の値を決定する間隙値比較決定手段と、
前記間隙値比較決定手段によって得られた間隙値を基に前記測定対象物の形状を決定する間隙値／形状変換手段と、
前記カラーカメラで撮像して得た画像における前記各色光の強度を、補正データを基に正規化して各光強度に対する変動要素の影響を排除する補正手段を備え、
前記補正データが干渉縞の密な領域の平均強度を波長毎に測定して得られた波長と光強度の関係を示した補正テーブルか、又は可干渉距離以上の間隙を持ったサンプルについて測定した波長と光強度の関係を示した補正テーブルのいずれかである、
ことを特徴とする形状測定装置。
【請求項１３】
光透過性の測定対象物に対して光を照射する光源と、
前記測定対象物に対して間隙を有して配置される表面が平坦な光透過性板状体と、
前記測定対象物及び前記光透過性板状体とを透過した光で形成される干渉縞を撮像するカラーカメラと、
前記カラーカメラに異なる複数の色光を取り込ませるフィルタと、
前記カラーカメラで撮像した画像データを記憶する画像メモリと、
前記画像データの所定位置における前記各色光の強度を求め、前記各色光の強度の実測比率を算出する演算手段と、
予め設定した複数の間隙値に基づく干渉縞強度の前記各色光間の理論比率を前記間隙値との関係に基づいて記憶した参照データメモリと、
前記実測比率と前記理論比率とに基づいて前記測定対象物が有する間隙の値を決定する間隙値比較決定手段と、
前記間隙値比較決定手段によって得られた間隙値を基に前記測定対象物の形状を決定する間隙値／形状変換手段と、
前記カラーカメラで撮像して得た画像における前記各色光の強度を、補正データを基に正規化して各光強度に対する変動要素の影響を排除する補正手段を備え、
前記補正データが干渉縞の密な領域の平均強度を波長毎に測定して得られた波長と光強度の関係を示した補正テーブルか、又は可干渉距離以上の間隙を持ったサンプルについて測定した波長と光強度の関係を示した補正テーブルのいずれかである、
ことを特徴とする形状測定装置。
【請求項１４】
異なる複数の色光を射出する光源と、
測定対象物に対して間隙を有して配置される表面が平坦な光透過性板状体と、
光の干渉縞を撮像するカラーカメラと、
前記光源からの光を前記測定対象物及び前記光透過性板状体の方向に向けその光の前記測定対象物及び光透過性板状体による反射光を前記カラーカメラの方向に向ける光学手段と、
前記光学手段からの光により形成された干渉縞の前記カラーカメラで撮像した画像データを記憶する画像メモリと、
前記画像データの所定位置における前記各色光の強度を求め、前記各色光の強度の実測比率を算出する演算手段と、
予め設定した複数の間隙値に基づく干渉縞強度の前記各色光間の理論比率を前記間隙値との関係に基づいて記憶した参照データメモリと、
前記実測比率と前記理論比率とに基づいて前記測定対象物が有する間隙の値を決定する間隙値比較決定手段と、
前記間隙値比較決定手段で得られた間隙値を基に前記測定対象物の形状を決定する間隙値／形状変換手段と、
前記カラーカメラで撮像して得た画像における前記各色光の強度を、補正データを基に正規化して各光強度に対する変動要素の影響を排除する補正手段を備え、
前記補正データが干渉縞の密な領域の平均強度を波長毎に測定して得られた波長と光強度の関係を示した補正テーブルか、又は可干渉距離以上の間隙を持ったサンプルについて測定した波長と光強度の関係を示した補正テーブルのいずれかである、
ことを特徴とする形状測定装置。
【請求項１５】
光を射出する光源と、
測定対象物に対して間隙を有して配置される表面が平坦な光透過性板状体と、
光の干渉縞を撮像するカラーカメラと、
前記カラーカメラに異なる複数の色光を取り込ませるフィルタと、
前記光源からの光を測定対象物及び前記光透過性板状体の方向に向けその光の前記測定対象物及び前記光透過性板状体による反射光を前記カラーカメラの方向に向ける光学手段と、
前記光学手段からの光により形成された干渉縞の前記カラーカメラで撮像した画像データを記憶する画像メモリと、
前記画像データの所定位置における前記各色光の強度を求め、前記各色光の強度の実測比率を算出する演算手段と、
予め設定した複数の間隙値に基づく干渉縞強度の前記各色光間の理論比率を前記間隙値との関係に基づいて記憶した参照データメモリと、
前記実測比率と前記理論比率とに基づいて前記測定対象物が有する間隙の値を決定する間隙値比較決定手段と、
前記間隙値比較決定手段で得られた間隙値を基に前記測定対象物の形状を決定する間隙値／形状変換手段と、
前記カラーカメラで撮像して得た画像における前記各色光の強度を、補正データを基に正規化して各光強度に対する変動要素の影響を排除する補正手段を備え、
前記補正データが干渉縞の密な領域の平均強度を波長毎に測定して得られた波長と光強度の関係を示した補正テーブルか、又は可干渉距離以上の間隙を持ったサンプルについて測定した波長と光強度の関係を示した補正テーブルのいずれかである、
ことを特徴とする形状測定装置。
【請求項１６】
異なる複数の色光の合成光を射出する光源と、
光の干渉縞を撮像するカラーカメラと、
光を反射させる参照反射部材と、
前記光源からの光を物体光として測定対象物の方向に向けてその物体光の前記測定対象物で反射した反射光を前記カラーカメラの方向に向けるとともに、前記光源からの光を参照光として前記参照反射部材の方向に向けてその参照光の前記参照反射部材で反射した反射光を前記カラーカメラの方向に向ける光学手段と、
前記光学手段からの光により形成された干渉縞の前記カラーカメラで撮像した画像データを記憶する画像メモリと、
前記画像データの所定位置における前記各色光の強度を求め、前記各色光の強度の実測比率を算出する演算手段と、
予め設定した複数の光路差に基づく干渉縞強度の前記各色光間の理論比率を前記光路差との関係に基づいて記憶した参照データメモリと、
前記実測比率と前記理論比率とに基づいて前記光学手段から前記測定対象物までの間と前記光学手段から前記参照反射部材までの間の光路差を決定する光路差比較決定手段と、
前記光路差比較決定手段で得られた光路差を基に前記測定対象物の形状を決定する光路差／形状変換手段と、
前記カラーカメラで撮像して得た画像における前記各色光の強度を、補正データを基に正規化して各光強度に対する変動要素の影響を排除する補正手段を備え、
前記補正データが干渉縞の密な領域の平均強度を波長毎に測定して得られた波長と光強度の関係を示した補正テーブルか、又は可干渉距離以上の間隙を持ったサンプルについて測定した波長と光強度の関係を示した補正テーブルのいずれかである、
ことを特徴とする形状測定装置。
【請求項１７】
光を射出する光源と、
光の干渉縞を撮像するカラーカメラと、
前記カラーカメラに異なる複数の色光を取り込ませるフィルタと、
光を反射させる参照反射部材と、
前記光源からの光を物体光として測定対象物の方向に向けてその物体光の前記測定対象物で反射した反射光を前記カラーカメラの方向に向けるとともに、前記光源からの光を参照光として前記参照反射部材の方向に向けてその参照光の前記参照反射部材で反射した反射光を前記カラーカメラの方向に向ける光学手段と、
前記光学手段からの光により形成された干渉縞の前記カラーカメラで撮像した画像データを記憶する画像メモリと、
前記画像データの所定位置における前記各色光の強度を求め、前記各色光の強度の実測比率を算出する演算手段と、
予め設定した複数の光路差に基づく干渉縞強度の前記各色光間の理論比率を前記光路差との関係に基づいて記憶した参照データメモリと、
前記実測比率と前記理論比率とに基づいて前記光学手段から前記測定対象物までの間と前記光学手段から前記参照反射部材までの間の光路差を決定する光路差比較決定手段と、
前記光路差比較決定手段で得られた光路差を基に前記測定対象物の形状を決定する光路差／形状変換手段と、
前記カラーカメラで撮像して得た画像における前記各色光の強度を、補正データを基に正規化して各光強度に対する変動要素の影響を排除する補正手段を備え、
前記補正データが干渉縞の密な領域の平均強度を波長毎に測定して得られた波長と光強度の関係を示した補正テーブルか、又は可干渉距離以上の間隙を持ったサンプルについて測定した波長と光強度の関係を示した補正テーブルのいずれかである、
ことを特徴とする形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光の干渉を利用して、部材の間隙（ギャップ）及び形状を測定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶セルなどの光透過部材の間隙を測定する装置として、例えば図１９の構成図に示すような間隙測定装置があった。これは、ハーフミラーを介して顕微鏡対物レンズで照明された実厚ｄの間隙（媒質の屈折率をｎとする）の上面及び下面からの反射波が２ｎｄの位相差を持って戻り、これら２つの光がウォラストンプリズム及び偏光板Ａ，Ｐを通ることで干渉縞を生じさせることを利用したものである。すなわち、上面又は下面同志の反射光による干渉縞と、上面と下面との反射波面の交線における干渉縞とのピーク間隙ｙを測定することにより、次の式（１）から間隙ｄの値が求まる。
ｙ＝ｎｄ／（ｎe−ｎo）ｔａｎθ・・・・・（１）
ただし、θはウォラストンプリズム角
ｎe，ｎoはウォラストンプリズムの屈折率
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の間隙測定器は、対象物の１ポイントを測定するものであって、一定区間における間隙分布を測定する為には、対象物を移動させながら測定を繰り返さねばならず、作業が複雑で時間も多く掛かかる。
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、高速かつ高精度で対象物の間隙あるいは形状の測定を行える方法及び装置、並びにそれらを利用して液晶装置の効率的な製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の間隙測定方法は、間隙を有する部材に光を照射しカラー干渉縞を生じさせる工程と、前記干渉縞をカラーカメラで撮像して得た画像の所定位置における複数の色光の各強度を求め、得られた各強度の実測比率を算出する工程と、予め設定した複数の間隙値を基に前記各色光に対応した干渉縞の強度から計算した理論比率と前記実測比率とに基づいて前記部材が有する間隙の測定値を求める工程と、を備えたことを特徴とする。その際、前記干渉縞は部材を透過する透過光を利用して、あるいは部材からの反射光を利用して得ることができる。
この方法により、測定対象物や測定機器を移動させることなく、高速かつ高精度で間隙、特に微細な間隙の測定が可能となる。
【０００５】
また、前記部材に作用する光を異なる複数の色光の合成光とすれば、カラーカメラでの撮影が一回で済むので、より短時間での測定が可能となる。
【０００６】
また、前記部材に作用する光を白色光とする場合には、前記カラーカメラ側に異なる複数の色光を取り込むフィルタを備えて、これらの各色光による干渉縞が撮像されるようにすることもできる。
【０００７】
また、前記カラーカメラで撮像して得た画像の各色光の強度は、その正確さを期すために各色光に対する変動要素を考慮して補正することが好ましい。
【０００８】
また、前記画像を複数の画素から構成し、間隙の測定を各画素毎に行うと、カラーカメラで撮像された全範囲の部材の間隙値が測定できる。
【０００９】
さらに、上記の間隙測定方法を用いて、前記間隙を構成する部材の一方を表面が平坦な板状体にして測定を行えば、各測定値の差が他方の部材の間隙面の形状変化に対応するのでその形状を決定することが可能となる。
【００１０】
本発明の間隙測定装置は、光透過性を有する測定対象物に対して異なる複数の色光を照射する光源と、前記測定対象物を透過した光によって形成される干渉縞を撮像するカラーカメラと、前記カラーカメラによって撮像された画像データを記憶する画像メモリと、前記画像データの所定位置における前記各色光の強度を求め、前記各色光の強度の実測比率を算出する演算手段と、予め設定した複数の間隙値に基づく干渉縞強度の前記各色光間の理論比率を前記間隙値との関係に基づいて記憶した参照データメモリと、前記実測比率と前記理論比率とに基づいて前記測定対象物が有する間隙の値を決定する間隙値比較決定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、光透過性を有する測定対象物に対して光を照射する光源と、前記測定対象物を透過した光によって形成される干渉縞を撮像するカラーカメラと、前記カラーカメラに異なる複数の色光を取り込ませるフィルタと、前記カラーカメラによって撮像された画像データを記憶する画像メモリと、前記画像データの所定位置における前記各色光の強度を求め、前記各色光の強度の実測比率を算出する演算手段と、予め設定した複数の間隙値に基づく干渉縞強度の前記各色光間の理論比率を前記間隙値との関係に基づいて記憶した参照データメモリと、前記実測比率と前記理論比率とに基づいて前記測定対象物が有する間隙の値を決定する間隙値比較決定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、異なる複数の色光を射出する光源と、光の干渉縞を撮像するカラーカメラと、前記光源からの光を測定対象物の方向に向けその光の前記測定対象物による反射光を前記カラーカメラの方向に向ける光学手段と、前記光学手段からの光により形成された干渉縞の前記カラーカメラで撮像した画像データを記憶する画像メモリと、前記画像データの所定位置における前記各色光の強度を求め、前記各色光の強度の実測比率を算出する演算手段と、予め設定した複数の間隙値に基づく干渉縞強度の前記各色光間の理論比率を前記間隙値との関係に基づいて記憶した参照データメモリと、前記実測比率と前記理論比率とに基づいて前記測定対象物が有する間隙の値を決定する間隙値比較決定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、光を射出する光源と、光の干渉縞を撮像するカラーカメラと、前記カラーカメラに異なる複数の色光を取り込ませるフィルタと、前記光源からの光を測定対象物の方向に向けその光の前記測定対象物による反射光を前記カラーカメラの方向に向ける光学手段と、前記光学手段からの光により形成された干渉縞の前記カラーカメラで撮像した画像データを記憶する画像メモリと、前記画像データの所定位置における前記各色光の強度を求め、前記各色光の強度の実測比率を算出する演算手段と、予め設定した複数の間隙値に基づく干渉縞強度の前記各色光間の理論比率を前記間隙値との関係に基づいて記憶した参照データメモリと、前記実測比率と前記理論比率とに基づいて前記測定対象物が有する間隙の値を決定する間隙値比較決定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
これらの間隙測定装置により、測定対象物や測定機器を移動させることなく、高速かつ高精度で測定対象物の間隙、特に微細な間隙が測定できる。
【００１５】
本発明の形状測定装置は、上記の各間隙測定装置を利用するもので、測定対象物に対して間隙を有して配置させる光透過性板状体を備えて測定対象物と該光透過性板状体との間隙値を測定し、その測定された間隙値を基に測定対象物の形状を決定する間隙値／形状変換手段を備えたものである。
【００１６】
さらに、本発明の形状測定装置は、異なる複数の色光の合成光を射出する光源と、光の干渉縞を撮像するカラーカメラと、光を反射させる参照反射部材と、前記光源からの光を物体光として測定対象物の方向に向けてその物体光の前記測定対象物で反射した反射光を前記カラーカメラの方向に向けるとともに、前記光源からの光を参照光として前記参照反射部材の方向に向けてその参照光の前記参照反射部材で反射した反射光を前記カラーカメラの方向に向ける光学手段と、前記光学手段からの光により形成された干渉縞の前記カラーカメラで撮像した画像データを記憶する画像メモリと、前記画像データの所定位置における前記各色光の強度を求め、前記各色光の強度の実測比率を算出する演算手段と、予め設定した複数の光路差に基づく干渉縞強度の前記各色光間の理論比率を前記光路差との関係に基づいて記憶した参照データメモリと、前記実測比率と前記理論比率とに基づいて前記光学手段から前記測定対象物までの間と前記光学手段から前記参照反射部材までの間の光路差を決定する光路差比較決定手段と、前記光路差比較決定手段で得られた光路差を基に前記測定対象物の形状を決定する光路差／形状変換手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、光を射出する光源と、光の干渉縞を撮像するカラーカメラと、前記カラーカメラに異なる複数の色光を取り込ませるフィルタと、光を反射させる参照反射部材と、前記光源からの光を物体光として測定対象物の方向に向けてその物体光の前記測定対象物で反射した反射光を前記カラーカメラの方向に向けるとともに、前記光源からの光を参照光として前記参照反射部材の方向に向けてその参照光の前記参照反射部材で反射した反射光を前記カラーカメラの方向に向ける光学手段と、前記光学手段からの光により形成された干渉縞の前記カラーカメラで撮像した画像データを記憶する画像メモリと、前記画像データの所定位置における前記各色光の強度を求め、前記各色光の強度の実測比率を算出する演算手段と、予め設定した複数の光路差に基づく干渉縞強度の前記各色光間の理論比率を前記光路差との関係に基づいて記憶した参照データメモリと、前記実測比率と前記理論比率とに基づいて前記光学手段から前記測定対象物までの間と前記光学手段から前記参照反射部材までの間の光路差を決定する光路差比較決定手段と、前記光路差比較決定手段で得られた光路差を基に前記測定対象物の形状を決定する光路差／形状変換手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
これらの形状測定装置により、測定対象物や測定機器を移動させることなく、高速かつ高精度で測定対象物の形状、特に微細な形状変化が測定できる。
【００１９】
なお、上記の間隙測定装置や形状測定装置に、前記カラーカメラで撮像して得た画像の前記各色光の強度を、各色光に対する変動要素を考慮して補正する補正手段を備えると、測定の正確性を高めることができる。
【００２０】
さらに、２つの基板の間隙に液晶を注入して封止する液晶装置の製造方法において、上記の間隙測定装置を利用して前記間隙の間隙値を測定し、その間隙値が規定の範囲内にある場合に、前記間隙に液晶を注入することを特徴とする。これにより、液晶を封入する間隙の良否が即座にチェックできるため、液晶装置の製造効率が向上する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、図を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
（１）間隙測定のために用いる干渉縞のカラー画像データを得るための光学系の構成
（その１）
図１は本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第１の光学系構成図である。異なる複数の波長の色光（以下の例では、青色、緑色、赤色の３種類の色光とする）を射出する３波長光源１からの光をバックライト２を介して測定対象物１００に照射して測定対象物１００を透過させ、測定対象物１００が有する間隙１０１に起因して生じる干渉縞をカラーカメラ３で撮像する。
【００２３】
（その２）
図２は本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第２の光学系構成図である。ここでは、白色光源４からの光をバックライト２を介して測定対象物１００に照射して測定対象物１００を透過させ、測定対象物１００が有する間隙１０１に起因して生じる干渉縞をカラーカメラ３で撮像する。この際、カラーカメラ３側に異なる複数の波長の色光（以下の例では、青色、緑色、赤色の３種類の色光とする）を選択透過させる波長選択フィルタ５を備えて、それらの色の干渉縞をカラーカメラ３で撮像する。なお、波長選択フィルタ５はカラーカメラ３内に設けてもよい。
【００２４】
（その３）
図３は本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第３の光学系構成図である。異なる複数の波長の色光（以下の例では、青色、緑色、赤色の３種類の色光とする）を射出する３波長光源１からの光をビームスプリッタ６により測定対象物１００に向けて反射させ、その光を測定対象物１００により再度反射させ、さらに、その反射光をビームスプリッタ６を透過させその透過光をカラーカメラ３で撮像することで、測定対象物１００が有する間隙１０１に起因して生じる干渉縞を撮像する。
【００２５】
（その４）
図４は本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第４の光学系構成図である。白色光源４からの光をビームスプリッタ６により測定対象物１００に向けて反射させ、その光を測定対象物１００により再度反射させ、さらに、その反射光をビームスプリッタ６を透過させその透過光をカラーカメラ３で撮像することで、測定対象物１００が有する間隙１０１に起因して生じる干渉縞を撮像する。なお、カラーカメラ３側には、異なる複数の波長の色光（以下の例では、青色、緑色、赤色の３種類の色光とする）を選択透過させる波長選択フィルタ５を備えている。
【００２６】
上記その３、その４の場合、光源からの光をビームスプリッタ６で測定対象物１００に向けて透過させ、その光を測定対象物１００により反射させ、さらに、その反射光をビームスプリッタ６で再反射させてその反射光をカラーカメラ３で撮像するようにしてもよい。
【００２７】
また、上記その１、その３において、３波長光源１からの色光を時分割により個別に射出させると、カラーカメラ３での干渉縞撮像が各色光毎に１回の合計３回必要となるが、３波長光源１からの色光を合成光とした場合は、カラーカメラ３での干渉縞撮像が１回で済み、より高速な測定が可能となる。
なお、３波長光源１には、ＬＥＤやレーザなどを用いることができるが、３波長光源１から射出する各色光の波長の帯域が広いと干渉パターンがぼやけてしまうので、その射出光にはできるだけ狭い帯域の波長を使用する。
【００２８】
また、上記その１からその４において、カラーカメラ３をＣＣＤカメラとすると、多数の画素から構成される画像データが得られるので、データ処理がし易くなる。
【００２９】
（２）本発明の間隙測定装置の構成
図５は本発明の実施の形態に係る間隙測定装置の構成を示すブロック図である。ここで、１１は干渉縞を発生させてそれをカラー撮像する機能を備えた上記（１）のその１〜その４で説明した干渉縞カラー画像取得光学系、１２は干渉縞カラー画像取得光学系１１で得た干渉縞カラー画像データを記憶する画像メモリ、１３はカラーカメラ３で撮像して得た干渉縞画像の青色光、緑色光、赤色光の強度を、各色光に対する変動要素を考慮して補正するための補正データを予め記憶しておく補正データメモリ、１４は画像メモリ１２から得た画像データの所定位置（これは任意に定めることができ、例えば、画像の全画素毎あるいは中央幅方向の各画素毎の位置）の青色光、緑色光、赤色光の強度を上記補正データを利用して上記要素による変動を補正し、その補正されたデータを基に上記所定位置毎に各色光の強度の実測比率を算出する演算手段、１５は予め設定した複数の間隙値を基に青色光、緑色光、赤色光の各波長に対応した干渉縞の強度を計算してそれらの間の理論比率を求め、それらの理論比率を前記間隙値と関係づけて記憶している参照データメモリ、１６は演算手段１４による実測比率と参照データメモリ１５による理論比率とを比較して、上記実測比率に最も近い理論比率に対応する間隙値を、測定対象物が有する間隙の値と決定する間隙比較決定手段である。
【００３０】
（３）補正データメモリ１３に記憶しておく補正データ
カラーカメラ３で撮像された画像データは、光の波長に対して主に、（ａ）光源の発光分光特性、（ｂ）照明光学系の分光特性、（ｃ）カメラの分光感度特性などの変動要素の影響を受けるため、それらの変動を排除するのがよい。そこで、予め補正テーブルを作成しておき、これを基に各波長に対して上記要素による変動を補正する。この補正テーブルは、例えば、干渉縞の密な領域の平均強度を波長毎に測定するか、可干渉距離以上の間隙を持ったサンプルを用意し波長毎の強度を測定して、図６のような波長と強度の関係を示したものである。
【００３１】
（４）参照データメモリ１５に記憶しておく参照データ
間に間隙ｄを有する透明な平行平板に波長λの光を透過させると、透過してきた光Ｉ1，Ｉ2は図７のように干渉し、それら干渉縞の強度は、
Ｉ＝Ｉ1＋Ｉ2＋２（Ｉ1・Ｉ2）1/2 ・ｃｏｓ（４πｄ／λ）・・・（２）
となる。ここで、例えば、Ｉ1＋Ｉ2＝２（Ｉ1・Ｉ2）1/2＝１／２とし、また、間隙ｄに測定しようとする範囲の値、例えば３０００ｎｍ〜４０００ｎｍ間の値を与えると、青色光、緑色光、赤色光の各波長λに対する干渉縞の強度ＩB，ＩG，ＩRの理論強度が求まり、従ってそれらの理論比率が求まる。
そして、これらの理論比率を、先に与えた間隙ｄの値と関係づけて、例えば図８のグラフで表されるような、各色光の理論比率と間隙ｄとの関係を示す参照データが得られる。
【００３２】
（５）本発明の間隙測定装置による測定
図９は本発明の実施の形態に係る間隙測定装置による測定処理手順を示すフローチャートである。
まず、干渉縞カラー画像取得光学系１１を利用して画像メモリ１２に干渉縞のカラー画像データを取り込む（Ｓ１）。
続いて、演算手段１４が、画像メモリ１２からの画像データの所定位置、例えば図１０に示すような干渉縞の中央幅方向の各画素毎の青色光、緑色光、赤色光の強度を解析し、それらの解析データの青色光、緑色光、赤色光の強度を、補正データメモリ１３の補正データで除算あるいは減算などして正規化することで、各色光の強度を補正して上記変動要因による影響を排除した後、各色光強度の実測比率を算出する（Ｓ２）。
さらに、間隙比較決定手段１６が、演算手段１４で算出された実測比率を、参照データメモリ１５の理論比率と比較して、実測比率に最も近い理論比率に対応する間隙値を、測定対象物の所定位置における間隙値と決定する（Ｓ３）。従って、これらＳ２とＳ３のデータ処理を測定対象物の中央幅方向の各画素について行えば、その部分の間隙値が決定できる。
なお、上記Ｓ２とＳ３の工程は各所定位置毎に繰り返して良い。さらに、上記Ｓ２とＳ３の工程を繰り返すことなく、Ｓ２で全ての所定位置の各実測比率を算出し、Ｓ３でそれらの各実測比率を理論比率と比較して全ての所定位置の間隙値を決定しても良い。
また、画像データの全画素位置で上記データ処理を行えば、測定対象物の間隙を３次元的に決定することができる。
【００３３】
（６）形状測定のために用いる干渉縞のカラー画像データを得るための光学系の構成
（その１）
図１１は本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第５の光学系構成図である。異なる複数の波長の色光（以下の例では、青色、緑色、赤色の３種類の色光とする）を射出する３波長光源１からの光をバックライト２を介して測定対象物２００及び測定対象物２００の測定面に対し間隙を有して対向配置した表面が平坦な透明板状体７を透過させ、測定対象物２００と透明板状体７により形成される間隙２０１に起因して生じる干渉縞をカラーカメラ３で撮像する。
【００３４】
（その２）
図１２は本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第６の光学系構成図である。ここでは、白色光源４からの光をバックライト２を介して測定対象物２００及び測定対象物２００の測定面に対し間隙を有して対向配置した表面が平坦な透明板状体７を透過させ、測定対象物２００と透明板状体７により形成される間隙２０１に起因して生じる干渉縞をカラーカメラ３で撮像する。この際、カラーカメラ３側に異なる複数の波長の色光（以下の例では、青色、緑色、赤色の３種類の色光とする）を選択透過させる波長選択フィルタ５を備えて、それらの色の干渉縞をカラーカメラ３で撮像する。なお、波長選択フィルタ５はカラーカメラ３内に設けてもよい。
【００３５】
（その３）
図１３は本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第７の光学系構成図である。異なる複数の波長の色光（以下の例では、青色、緑色、赤色の３種類の色光とする）を射出する３波長光源１からの光をビームスプリッタ６で測定対象物２００及び測定対象物２００の測定面に対し間隙を有して対向配置した表面が平坦な透明板状体７に向けて反射させ、その光を測定対象物２００及び透明板状体７により反射させ、さらに、その反射光をビームスプリッタ６を透過させその透過光をカラーカメラ３で撮像することで、測定対象物２００と透明板状体７により形成される間隙２０１に起因して生じる干渉縞を撮像する。
【００３６】
（その４）
図１４は本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第８の光学系構成図である。白色光源４からの光をビームスプリッタ６で測定対象物２００及び測定対象物２００の測定面に対し間隙を有して対向配置した表面が平坦な透明板状体７に向けて反射させ、その光を測定対象物２００及び透明板状体７により反射させ、さらに、その反射光をビームスプリッタ６を透過させその透過光をカラーカメラ３で撮像することで、測定対象物２００と透明板状体７により形成される間隙２０１に起因して生じる干渉縞を撮像する。この際、カラーカメラ３側に異なる複数の波長の色光（以下の例では、青色、緑色、赤色の３種類の色光とする）を選択透過させる波長選択フィルタ５を備えて、それらの色の干渉縞をカラーカメラ３で撮像する。なお、波長選択フィルタ５はカラーカメラ３内に設けてもよい。
【００３７】
なお、上記その３、その４において、光源からの光をビームスプリッタ６で測定対象物２００及び透明板状体７に向けて透過させ、その光を測定対象物２００及び透明板状体７により反射させ、さらに、その反射光をビームスプリッタ６で反射させその反射光をカラーカメラ３で撮像するようにしてもよい。
【００３８】
（その５）
図１５は本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第９の光学系構成図で、これはいわゆるマイケルソン干渉計の原理を利用したものである。異なる複数の波長の色光（以下の例では、青色、緑色、赤色の３種類の色光とする）を射出する３波長光源１からの光をビームスプリッタ８を介して測定対象物２００に向けて反射させ、その光を測定対象物２００により反射させ、さらに、その反射光をビームスプリッタ８を透過させる。同時に、３波長光源１からの光源光をビームスプリッタ８で参照鏡９に向けて透過させ、その光を測定対象物２００により反射させ、さらに、その反射光をビームスプリッタ８で反射させる。このような、測定対象物２００からの反射光と参照鏡９からの反射光とがビームスプリッター８を介して交わることで、２つの反射光の光路差に起因して生じる干渉縞をカラーカメラ３で撮像する。
【００３９】
（その６）
図１６は本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第１０の光学系構成図で、上記その５の構成において、３波長光源１を利用する代わりに、白色光源４と波長選択フィルタ５とを用いたものである。
なお、上記その５、その６の場合、測定対象物２００と参照鏡９の位置を入れ替えてもよい。
【００４０】
また、上記その１、その３、その５において、３波長光源１からの色光を時分割により個別に射出させると、カラーカメラ３での干渉縞撮像が各色光毎に１回の合計３回必要となるが、３波長光源１からの色光を合成光とした場合は、カラーカメラ３での干渉縞撮像が１回で済み、より高速な測定が可能となる。
なお、３波長光源１には、ＬＥＤやレーザなどを用いることができるが、３波長光源１から射出する各色光の波長の帯域が広いと干渉パターンがぼやけてしまうので、その射出光にはできるだけ狭い帯域の波長を使用する。
【００４１】
また、上記その１からその６において、カラーカメラ３をＣＣＤカメラとすると、多数の画素から構成される画像データが得られるので、データ処理がし易くなる。
【００４２】
（７）本発明の形状測定装置の構成および測定手順
（その１）
図１７は本発明の実施の形態に係る形状測定装置の構成を示すブロック図である。ここで、１１は干渉縞を発生させてそれをカラー撮像する機能を備えた上記（６）その１〜その４に説明した干渉縞カラー画像取得光学系、１２は干渉縞カラー画像取得光学系１１で得た干渉縞カラー画像データを記憶する画像メモリ、１３はカラーカメラ３で撮像して得た干渉縞画像の青色光、緑色光、赤色光の強度を、各色光に対する変動要素を考慮して補正するための補正データを予め記憶しておく補正データメモリ、１４は画像メモリ１２から得た画像データの所定位置（これは任意に定めることができ、例えば、画像の全画素毎あるいは中央幅方向の各画素毎の位置）の青色光、緑色光、赤色光の強度を解析し、上記補正データを利用して変動要素による変動を補正し、その補正されたデータを基に各色光の強度の実測比率を算出する演算手段、１５は予め設定した複数の間隙値を基に青色光、緑色光、赤色光の各波長に対応した干渉縞の強度を計算してそれらの間の理論比率を求め、それらの理論比率を設定間隙値と関係づけて記憶している参照データメモリ、１６は演算手段１４による実測比率と参照データメモリ１５による理論比率とを比較して、上記実測比率に最も近い理論比率に対応する間隙値を、測定対象物が有する間隙と決定する間隙比較決定手段、１７は間隙比較決定手段１６で得られた間隙測定値を基に測定対象物の形状を決定する間隙値／形状変換手段である。
【００４３】
上記形状測定装置を利用した形状測定では、上記（５）で説明した間隙測定手順のステップＳ１〜Ｓ３と同じ手順で得た間隙測定値を、間隙値／形状変換手段１７で測定対象物の高さ方向の位置に変換するものであり、従って所定の範囲でこの処理を行うことで、その範囲における測定対象物の表面形状が決定される。これは、間隙２０１を構成する透明板状対７が平坦なため、間隙測定値が測定対象物２００の間隙形成面の変化に対応することを利用したものである。
【００４４】
（その２）
図１８は本発明の実施の形態に係る別の形状測定装置の構成を示すブロック図である。ここで、１１は干渉縞を発生させてそれをカラー撮像する機能を備えた上記（６）その５又はその６に説明した干渉縞カラー画像取得光学系、１２は干渉縞カラー画像取得光学系１１で得た干渉縞カラー画像データを記憶する画像メモリ、１３はカラーカメラ３で撮像して得た干渉縞画像の青色光、緑色光、赤色光の強度を、各色光に対する変動要素を考慮して補正するための補正データを予め記憶しておく補正データメモリ、１４は画像メモリ１２から得た画像データの所定位置（これは任意に定めることができ、例えば、画像の全画素毎あるいは中央幅方向の各画素毎の位置）の青色光、緑色光、赤色光の強度を解析し、上記補正データを利用して変動要素よる変動を補正し、その補正されたデータを基に各色光の強度の実測比率を算出する演算手段、２０は予め設定した複数の光路差（間隙ｄ×２）を基に青色光、緑色光、赤色光の各波長に対応した干渉縞強度を計算してそれらの間の理論比率を求め、それらの理論比率を設定光路差と関係づけて記憶している図８に準じた参照データメモリ、１８は演算手段１４による実測比率と参照データメモリ２０による理論比率とを比較して、上記実測比率に最も近い理論比率に対応する光路差を、ビームスプリッタ８−測定対象物２００間とビームスプリッタ８−参照鏡９間との光路差と決定する光路差比較決定手段、１９は光路差比較決定手段１８で得られた光路差を基に測定対象物の形状を決定する光路差／形状変換手段である。
【００４５】
このマイケルソン干渉計を利用した装置での形状測定は、間隙値を利用する代わりに、ビームスプリッタ８−測定対象物２００間とビームスプリッタ８−参照鏡９間との光路差（この光路差が上記間隙値の２倍に対応する）を利用したものである。従って、このマイケルソン干渉計を利用した装置での形状測定も、上記その１で説明した形状測定手順に準じて、光路差比較決定手段１８で光路差を測定し、その光路差から光路差／形状変換手段１９により測定対象物２００の表面形状が決定される。
【００４６】
なお、上記の実施例において、画像データ、補正データ、及び参照データを別々のメモリ（装置）に記憶させたが、これらのデータを１つのメモリに記憶させてもよい。
また、演算手段１４、間隙比較決定手段１６、間隙値／形状変換手段１７は、、例えば一個のＣＰＵを利用して、それぞれの機能を実行させることができる。さらに、演算手段１４、光路差比較決定手段１８、光路差／形状変換手段１９についても、同様に一個のＣＰＵを利用して、それぞれの機能を実行させることができる。
【００４７】
最後に、本発明の間隙測定方法又は装置を利用した液晶装置の製造工程の一例を、図２０に基づいて説明する。
（Ａ）まず、フォトリソグラフィーを用いて、上基板３２１及び下基板３３１に、必要な回路を形成する。例えば、上基板３２１には共通電極３２２が形成され、下基板３３１には薄膜トランジスタ３３２が形成される。なお、この工程において形成される素子は、液晶装置の種類に応じて異なったものになる。
（Ｂ）次に、共通電極３２２が形成された上基板３２１に配向膜３２３を形成してラビングを施す。また、薄膜トランジスタ３３２が形成された下基板３３１についても同様に配向膜３３３を形成してラビングを施す。
（Ｃ）次に、一方の基板、例えば上基板３２１に液晶をシールするためシール材３２４を塗布する。そして、他方の基板、例えば下基板３３１の配向膜３３３の上にギャップ材３３４を散布する。なお、シール材の塗布、ギャップの散布は前述の形態に限られるものではなく、一方の基板にシール材を塗布し、ギャップ材の散布を行うことも可能である。
（Ｄ）（Ａ）〜（Ｃ）の工程で作られた２つの基板３２５，３３５を貼り合わせて、１枚のパネル４００を製造する。そして、このパネル４００の間隙を、前述の間隙測定方法又は装置により測定し、それが規定の範囲内にあるかどうか検査する。
（Ｅ）次に、１次ブレーク工程として、規定の範囲内にあることが確認されたパネル４００を割断して短冊状のパネル４１０を製造する。
（Ｆ）短冊状のパネル４１０の液晶注入部を介して前記間隙に液晶を注入し、液晶封止材３５０により液晶を封止する。
（Ｇ）さらに、２次ブレーク工程として、液晶が封止された短冊状のパネル４１０を割断して１パネル分（製品）の大きさに相当するパネル４２０を形成する。そして、そのパネル４２０にドライバＩＣ３６０等を取り付けて、液晶装置４２０を完成させる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の方法及び装置によれば、測定対象物や測定機器を移動させることなく、しかも高速かつ高精度で、測定対象物の間隙や形状の測定を行うことが可能となり、液晶装置の製造効率も高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第１の光学系構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第２の光学系構成図。
【図３】本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第３の光学系構成図。
【図４】本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第４の光学系構成図。
【図５】本発明の実施の形態に係る間隙測定装置の構成を示すブロック図。
【図６】カラーカメラで撮像された画像データの各波長に対する変動要素による影響を排除するための補正データを示す図。
【図７】間隙を透過する光Ｉ1，Ｉ2の干渉を説明する模式図。
【図８】所定の間隙値に対する青色光、緑色光、赤色光の各波長におけるそれらの理論比率データを示す関係図。
【図９】本発明の実施の形態に係る間隙測定装置による測定処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】干渉縞の色光データ採取例を示す説明図。
【図１１】本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第５の光学系構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第６の光学系構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第７の光学系構成図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第８の光学系構成図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第９の光学系構成図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係る干渉縞のカラー画像を得るための第１０の光学系構成図である。
【図１７】本発明の実施の形態に係る形状測定装置の構成を示すブロック図。
【図１８】本発明の実施の形態に係る別の形状測定装置の構成を示すブロック図。
【図１９】従来の間隙測定装置の構成図。
【図２０】本発明の実施の形態に係る液晶装置の製造工程図。
【符号の説明】
１…３波長光源
２…バックライト
３…カラーカメラ
４…白色光源
５…波長選択フィルタ
６…ビームスプリッタ
７…透明板状体
８…ビームスプリッタ
９…参照鏡
１１…干渉縞カラー画像取得光学系
１２…画像メモリ
１３…補正データメモリ
１４…演算手段
１５…参照データメモリ
１６…間隙比較決定手段
１７…間隙値／形状変換手段
１８…光路差比較決定手段
１９…光路差／形状変換手段
２０…参照データメモリ
【図１】
0003918499.tif 000002
【図２】
0003918499.tif 000003
【図３】
0003918499.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003918499.tif 000008
【図８】
0003918499.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003918499.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
0003918499.tif 000015
【図１５】
0003918499.tif 000016
【図１６】
0003918499.tif 000017
【図１７】
0003918499.tif 000018
【図１８】
0003918499.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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