(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の透明体が積層された透明積層体を撮像し、撮像により得られた画像に基づいて透明積層体を検査するための検査装置であって、
前記透明積層体を、その一方の主面から他方の主面に向けて、前記透明体の積層方向に対して斜めに透過するレーザ光を放射するレーザ装置と、
前記透明積層体を、その一方の主面側から撮像する撮像装置と、
前記レーザ装置および前記撮像装置と前記透明積層体とを相対的に移動させることにより、前記レーザ光による前記透明積層体の透過位置を順次変化させる移送装置と、
前記撮像装置により得られた画像データに基づいて、前記透明積層体の一方の主面と他方の主面、および、各透明体の積層境界面の各画像データを分離集積することにより、前記透明積層体の一方の主面と他方の主面、および、各透明体の積層境界面の画像を生成可能にする画像データ処理手段とを備えたことを特徴とする、透明積層体の検査装置。
【請求項２】
前記画像データ処理手段は、前記撮像装置により得られた画像のうち、前記透明積層体の一方の主面での前記レーザ光の乱反射による線状明部と、前記透明積層体の他方の主面での前記レーザ光の乱反射による線状明部とを基準位置とし、その基準位置からの変位距離によって、各透明体の積層境界面での前記レーザ光の乱反射による線状明部の位置を判断する、請求項１に記載の透明積層体の検査装置。
【請求項３】
前記レーザ装置と前記撮像装置との組が、２組設けられており、
前記２個のレーザ装置は、前記透明体の積層方向に対して、互いに逆方向に傾斜して前記透明積層体を透過するレーザ光を放射し、かつ、互いにタイミングを異ならせて交互にレーザ光を放射する、請求項１または２に記載の透明積層体の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばＬＣＤ（liquid crystal display）などの透明積層体を外観検査するための検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＣＤなどの透明あるいは半透明の透明積層体を外観検査するための検査装置として、同軸落射照明、斜方照明、あるいは透過照明などの方法で、透明積層体をランプにより照明し、照明された透明積層体をビデオカメラなどの撮像装置で撮像して、モニタ画面に映出される透明積層体の画像を観察することにより、異物の混入などの外観検査を行なう装置があった。異物としては、微小なガラスの破片であるガラスカレット、繊維屑、気泡、あるいは接着剤などが考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の検査装置では、異物の存在自体を発見できたとしても、その異物が透明積層体を構成する各透明体のいずれの層間に存在するかが判断できないという課題があった。
【０００４】
たとえば、ＬＣＤの場合、偏光板を保護するために、少なくとも工場からの出荷段階までは、偏光板の表面に樹脂シートなどの保護膜を貼付しておく。したがって、保護膜表面、あるいは保護膜と偏光板との間に異物が混入していても、その異物はＬＣＤの内部に存在するものではないため、良品と判断しなければならない。ところが、上記従来の検査装置では、ＬＣＤの内部に存在する異物であるか外部に存在する異物であるかを判断できなかったので、保護膜表面、あるいは保護膜と偏光板との間に異物が混入している場合のように、良品と判断しなければならない場合まで、不良品と判断してしまうという不都合があった。
【０００５】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、透明積層体を構成する複数の透明体のいずれの層間に異物が存在するかを知ることができる透明積層体の検査装置を提供することをその課題としている。
【０００６】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
本発明の第１の側面によれば、シート状の透明体が積層された透明積層体を撮像し、撮像により得られた画像に基づいて透明積層体を検査するための検査装置であって、透明積層体を、その一方の主面から他方の主面に向けて、透明体の積層方向に対して斜めに透過するレーザ光を放射するレーザ装置と、透明積層体を、その一方の主面側から撮像する撮像装置と、レーザ装置および撮像装置と透明積層体とを相対的に移動させることにより、レーザ光による透明積層体の透過位置を順次変化させる移送装置と、撮像装置により得られた画像データに基づいて、透明積層体の一方の主面と他方の主面、および、各透明体の積層境界面の各画像データを分離集積することにより、透明積層体の一方の主面と他方の主面、および、各透明体の積層境界面の画像を生成可能にする画像データ処理手段とを備えたことを特徴とする、透明積層体の検査装置が提供される。
【０００８】
透明積層体を構成する透明体は、完全に透明であってもよいし、半透明であってもよい。
【０００９】
透明積層体としては、ＬＣＤが考えられるが、これに限るものではない。
【００１０】
画像データ処理手段によって生成される透明体表面の画像は、１つの透明体表面の画像であってもよいし、複数の透明体表面の画像であってもよい。もちろん、複数の透明体表面の画像の場合、それらは個別に生成され、個々にモニタ画面上に映出することが可能である。
【００１１】
好ましい実施の形態によれば、画像データ処理手段は、撮像装置により得られた画像のうち、透明積層体の一方の主面でのレーザ光の乱反射による線状明部と、透明積層体の他方の主面でのレーザ光の乱反射による線状明部とを基準位置とし、その基準位置からの変位距離によって、各透明体の積層境界面でのレーザ光の乱反射による線状明部の位置を判断する。
【００１２】
他の好ましい実施の形態によれば、レーザ装置と撮像装置との組が、２組設けられており、２個のレーザ装置は、透明体の積層方向に対して、互いに逆方向に傾斜して透明積層体を透過するレーザ光を放射し、かつ、互いにタイミングを異ならせて交互にレーザ光を放射する。
【００１３】
このように、画像データ処理手段が、撮像装置により得られた画像データに基づいて、透明積層体の一方の主面と他方の主面、および、各透明体の積層境界面の画像データを分離集積することにより、透明積層体の一方の主面と他方の主面、および、各透明体の積層境界面の画像を生成可能にするので、所望の透明体表面の画像を個別に外観検査することにより、透明積層体を構成する複数の透明体のいずれの層間に異物が存在するかを知ることができる。
【００１４】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１６】
図２は、本発明に係る透明積層体の検査装置の概略構成図であって、この検査装置は、透明積層体としてのＬＣＤ１を矢印Ａ方向に移送する移送装置２、ＬＣＤ１を透過するレーザ光３ａを放射するレーザ装置３、ＬＣＤ１によるレーザ光３ａの乱反射光を撮像する撮像装置４、ＬＣＤ１を透過するレーザ光５ａを放射するレーザ装置５、ＬＣＤ１によるレーザ光５ａの乱反射光を撮像する撮像装置６、レーザ装置３，５ならびに撮像装置４，６を制御するとともに撮像装置４，６によって撮像された画像を処理する制御装置７、および制御装置７によって処理された画像をモニタ画面上に映出させるモニタ装置８を備えている。ＬＣＤ１は、移送装置２の上面に突設された１対の支持板２ａ，２ｂによって支持されている。制御装置７は、図示していないが、ＣＰＵ（central processing unit ）やＲＡＭ（random access memory）などを備えている。
【００１７】
図３は、ＬＣＤ１の平面図であって、レーザ光３ａおよびレーザ光５ａは、ＬＣＤ１の一方の主面の位置において、ＬＣＤ１の幅方向全長にわたる直線状である。すなわち、レーザ装置３およびレーザ装置５には、図外のコリメーターレンズおよび非球面のシリンダーレンズがそれぞれ設置されており、扇形に広がるレーザ光３ａおよびレーザ光５ａを放射する。これらレーザ光３ａ，５ａは、たとえば、波長が６３５ｎｍの可視光であって、ＬＣＤ１の一方の主面上におけるライン幅は３０μｍである。
【００１８】
図１は、ＬＣＤ１の概略断面図であって、ＬＣＤ１は、第１透明板１ａと、第２透明板１ｂと、第３透明板１ｃにより構成されている。実際のＬＣＤは、もっと多くの透明板により構成されているが、ここでは説明を判り易くするために３層の透明板により構成されているものとする。第１透明板１ａは、偏光板を保護するために少なくとも工場からの出荷段階まで貼付されている保護膜に相当し、第２透明板１ｂは、偏光板に相当し、第３透明板１ｃは、ガラス基板や液晶層などのその他の部材に相当している。
【００１９】
レーザ装置３からのレーザ光３ａは、ＬＣＤ１の積層方向に対してθの角度でＬＣＤ１を透過しており、本実施形態においては、角度θは４５度である。図１には図示していないが、レーザ装置５からのレーザ光５ａは、ＬＣＤ１の積層方向に対してθの角度でＬＣＤ１を透過しており、本実施形態においては、角度θは４５度である。ただし、レーザ光３ａとレーザ光５ａとは、ＬＣＤ１の積層方向に対して互いに逆方向に４５度傾斜している。
【００２０】
レーザ光３ａがＬＣＤ１を透過することにより、空気層と第１透明板１ａとの境界面であるＢ点、第１透明板１ａと第２透明板１ｂとの境界面であるＣ点、第２透明板１ｂと第３透明板１ｃとの境界面であるＤ点、および第３透明板１ｃと空気層との境界面であるＥ点でそれぞれレーザ光３ａが乱反射される。したがって、撮像装置４によって撮像された画像は、図４に示すように、モニタ装置８のモニタ画面８ａにおいて、４本の輝線すなわち線状明部Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅとして表れる。線状明部Ｂは点Ｂにおける乱反射に対応しており、線状明部Ｃは点Ｃにおける乱反射に対応している。また、線状明部Ｄは点Ｄにおける乱反射に対応しており、線状明部Ｅは点Ｅにおける乱反射に対応している。
【００２１】
ここで、レーザ光３ａはＬＣＤ１の積層方向に対して４５度の角度をなしているので、第１透明板１ａ、第２透明板１ｂ、第３透明板１ｃの厚みをそれぞれｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 とすると、点Ｂと点Ｃとの水平距離すなわちＬＣＤ１の積層方向と直交する方向の離間距離はｔ1 、点Ｃと点Ｄとの水平距離はｔ2 、点Ｄと点Ｅとの水平距離はｔ3 である。したがって、テレセントリック光学系を用いた場合、モニタ装置８のモニタ画面８ａ上における線状明部Ｂと線状明部Ｃとの距離Ｌ1 と、線状明部Ｃと線状明部Ｄとの距離Ｌ2 と、線状明部Ｄと線状明部Ｅとの距離Ｌ3 との比は、ｔ1 とｔ2 とｔ3 との比に等しい。マクロ光学系の場合、距離に応じて補正する。すなわち、キャリブレーションを行なう。この結果、線状明部Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが全体として一体にモニタ画面８ａ上で左右に微小変位したとしても、線状明部Ｂと線状明部Ｅとを基準にして、線状明部Ｃおよび線状明部Ｄの位置を正確に知ることができる。
【００２２】
以上のような説明は、レーザ装置５からのレーザ光５ａに関しても、レーザ装置３からのレーザ光３ａの場合と全く同様に成立する。
【００２３】
次に動作を説明する。移送装置２によって矢印Ａ方向に所定速度で移送されるＬＣＤ１は、レーザ装置３およびレーザ装置５によってレーザ光３ａおよびレーザ光５ａを照射される。これらのレーザ光３ａおよびレーザ光５ａは、ＬＣＤ１を透過し、このときの乱反射による光が撮像装置４および撮像装置６によって撮像され、画像データとして制御装置７に内蔵されたＲＡＭに蓄積される。もちろん、レーザ光３ａ，５ａ以外の光源からの光が撮像装置４，６によって撮像されないような環境下において撮像が行なわれる。このとき、レーザ装置３とレーザ装置５とは、互いに異なるタイミングでレーザ光３ａとレーザ光５ａとを交互に放射し、それらのタイミングに同期して、撮像装置４がレーザ光３ａによる乱反射光を撮像し、撮像装置６がレーザ光５ａによる乱反射光を撮像する。
【００２４】
移送装置２によるＬＣＤ１の移送に伴って、レーザ光３ａおよびレーザ光５ａによるＬＣＤ１の透過位置が順次変位し、ＬＣＤ１が所定距離移送されることにより、ＬＣＤ１の全体にわたって撮像装置４および撮像装置６による撮像が行われる。たとえば、レーザ光３ａおよびレーザ光５ａのライン幅が３０μｍであるので、ＬＣＤ１が３０μｍ移送される毎に撮像装置４および撮像装置６による撮像が１フレーム分行われると、ＬＣＤ１の全体が漏れなく撮像されることになる。
【００２５】
制御装置７のＲＡＭに蓄積された画像データは、制御装置７に内蔵されたＣＰＵにより処理され、線状明部Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの画像が個別に生成される。すなわち、１フレーム分の画像データのうち、線状明部Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの画像データが個別に取り出され、それらの画像データが個別にＲＡＭの所定領域に蓄積される。このとき、各フレーム毎に、線状明部Ｂおよび線状明部Ｅの位置がＣＰＵによって画像データに基づいて判断され、それらの位置を基準位置として、基準位置からの変位量によって線状明部Ｃおよび線状明部Ｄの位置が判断される。これは、移送装置２によるＬＣＤ１の移送を完全に理想的に行うのは困難であり、移送中にＬＣＤ１が不規則に微小変位する結果、撮像装置４および撮像装置６の撮像ディバイス上において線状明部Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが一体的に微小変位することから、その微小変位の影響を避けて線状明部Ｃおよび線状明部Ｄの位置を正確に判断するために、線状明部Ｂおよび線状明部Ｅの位置を基準にするのである。このようにすれば、ＬＣＤ１の移送による影響ばかりでなく、ＬＣＤ１自体の微小なうねりなどによる影響も極力軽減することができる。
【００２６】
かくして、各フレーム毎に線状明部Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの画像データを個別に分離集積することにより、空気層と第１透明板１ａとの境界面すなわちＬＣＤ１の一方の主面の画像と、第１透明板１ａと第２透明板１ｂとの境界面の画像と、第２透明板１ｂと第３透明板１ｃとの境界面の画像と、第３透明板１ｃと空気層との境界面すなわちＬＣＤ１の他方の主面の画像とを個別にモニタ装置８のモニタ画面８ａ上に映出させることができる。したがって、いずれかの境界面に異物が存在している場合、その境界面の画像にのみ異物が映出される。なお、異物による乱反射は異物の無い境界面による乱反射よりも充分に大きいので、映像により異物を明瞭に認識できる。
【００２７】
たとえば、図５に示すように、第２透明板１ｂと第３透明板１ｃとの境界面に異物１１が存在する場合、第２透明板１ｂと第３透明板１ｃとの境界面の画像をモニタ装置８のモニタ画面８ａ上に映出させれば、図６に示すように、異物１１が映出される。したがって、異物１１が繊維状であるなど、異物１１の形状を判断できる。なお、図６において、Ｄ1 ，Ｄn は図５のＤ1 点、Ｄn 点におけるレーザ光３ａによる線状明部であって、これら線状明部の集合によって第２透明板１ｂと第３透明板１ｃとの境界面の画像が形成される。
【００２８】
このように、ＬＣＤ１の各境界面における画像を個別に映出できるので、ＬＣＤ１の外観検査を正確に行うことができる。すなわち、空気層と第１透明板１ａとの境界面の画像、あるいは第３透明板１ｃと空気層との境界面の画像に異物が存在している場合、清掃すれば異物を除去できるので、ＬＣＤ１は良品であると判断できる。第１透明板１ａと第２透明板１ｂとの境界面の画像に異物が存在している場合、保護膜である第１透明板１ａを剥がして清掃すれば異物を除去できるので、ＬＣＤ１は良品であると判断できる。第２透明板１ｂと第３透明板１ｃとの境界面の画像に異物が存在している場合、ＬＣＤ１内部の異物であるので、清掃による除去は不可能であるため、ＬＣＤ１は不良品であると判断できる。換言すれば、第２透明板１ｂと第３透明板１ｃとの境界面の画像のみを外観検査し、異物が存在すれば不良品、異物が存在しなければ良品と判断できるのである。
【００２９】
また、レーザ装置３およびレーザ装置５を用いて、レーザ光３ａとレーザ光５ａとを互いに異なる方向から放射し、それらによる乱反射光を撮像装置４および撮像装置６により個別に撮像するので、撮像の死角をなくすことができ、外観検査を一層正確に行うことができる。すなわち、レーザ光３ａのみを用いた場合、たとえば空気層と第１透明板１ａとの境界面に大きな異物が存在している場合、その異物によってレーザ光３ａが遮られ、その異物よりも下側の境界面に死角ができてしまうが、レーザ光５ａを用いることにより、上記死角部分にレーザ光５ａを透過させることができるので、撮像装置４からの画像信号を処理して得られる画像と撮像装置６からの画像信号を処理して得られる画像との双方を観察することにより、死角をなくすことができる。また、レーザ光３ａはＬＣＤ１の積層方向に対して傾斜しているので、ＬＣＤ１の移送方向両端部において線状明部Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのうちのいずれか１以上が表れないことになるが、このような死角もレーザ光５ａを併用することにより極力解消できる。
【００３０】
また、線状明部Ｂ，Ｅの位置を基準にして線状明部Ｃ，Ｄの位置を判断するので、上記のように移送によるＬＣＤ１の不規則な微小変位による影響などを回避でき、ロバストなすなわち変動に強い外観検査を実現できる。
【００３１】
なお上記実施形態においては、レーザ光３ａおよびレーザ光５ａの傾斜角θを４５度にしたが、傾斜角θは任意であり、４５度〜６０度程度が好ましい。
【００３２】
また上記実施形態においては、撮像装置４および撮像装置６に内蔵された撮像ディバイスの全ての画素の画像信号を出力させたが、必要部分のみの画像信号を出力させて処理速度を高速化するように構成してもよい。たとえば、撮像ディバイスがＣＣＤ(charge coupled device) である場合、パーシャルスキャンなどの方法で、線状明部Ｂから線状明部Ｅまでの領域を確実に含む部分の画像信号のみを取り出すように構成してもよい。
【００３３】
また、上記実施形態においては、移送装置２によってＬＣＤ１を移送するように構成したが、ＬＣＤ１を固定しておいて、レーザ装置３，５および撮像装置４，６を移動させるように構成してもよい。
【００３４】
また、上記実施形態においては、線状明部Ｂ，Ｅの位置を基準にして線状明部Ｃ，Ｄの位置を判断したが、各フレーム毎に、画像データに基づいて輝線を検出することにより線状明部Ｃ，Ｄの位置を直接判断するように構成してもよい。あるいは、ＬＣＤ１の移送による不規則な変位を小さくできる場合、撮像装置４，６の撮像ディバイス上における線状明部Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの位置が固定されているものと仮定して各線状明部Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおける画像データを個別に分離集積するように構成してもよい。さらには、このように線状明部Ｂ，Ｅの位置を基準としない場合、線状明部Ｄのみの画像データを分離集積して、線状明部Ｄのみの画像により、ＬＣＤ１が良品であるか不良品であるかを判定してもよい。
【００３５】
また、上記各実施形態においては、２本のレーザ光３ａ，５ａを用いたが、いずれか一方のみを用いてもよい。
【００３６】
また、上記各実施形態においては、ＬＣＤ１の外観検査を行う例について説明したが、本発明の透明積層体の検査装置は、ＬＣＤ１に限らず、完全に透明かあるいは半透明の透明体を積層したあらゆる透明積層体について、自動外観検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＬＣＤの概略断面図である。
【図２】本発明に係る透明積層体の検査装置の概略構成図である。
【図３】ＬＣＤの平面図である。
【図４】撮像装置によって撮像される線状明部の説明図である。
【図５】境界面に異物が存在する状態のＬＣＤの概略断面図である。
【図６】異物が存在する境界面を表示画面に映出した状態の拡大説明図である。
【符号の説明】
１  ＬＣＤ
１ａ  第１透明板
１ｂ  第２透明板
１ｃ  第３透明板
２  移送装置
３  レーザ装置
３ａ  レーザ光
４  撮像装置
５  レーザ装置
５ａ  レーザ光
６  撮像装置
７  制御装置
８  モニタ装置
８ａ  モニタ画面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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