JP2001091475A

JP2001091475A - 透明積層体の検査装置

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Publication number: JP2001091475A
Application number: JP26512299A
Authority: JP
Inventors: Toshio Nishimura; 利雄西村; Makoto Shimizu; 誠清水; Akira Ishii; 明石井
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2001-04-06
Anticipated expiration: 2019-09-20
Also published as: JP3779507B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【解決手段】ＬＣＤ１を、その一方の主面から他方の
主面に向けて、透明板１ａ，１ｂ，１ｃの積層方向に対
して斜めに透過するレーザ光３ａを放射するレーザ装置
と、ＬＣＤ１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ＬＣＤ１とを相対的
に移動させることにより、レーザ光３ａによるＬＣＤ１
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、透明板１ａ，１ｂ，
１ｃのうちの任意の透明体表面の画像データを分離集積
することにより、その透明体表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。

Description

【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、透明体のうちの任意の透明体表面の画
像データを分離集積することにより、その透明体表面の
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、その他の透明体表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、透明体のう
ちの任意の透明体表面の画像データを分離集積すること
により、その透明体表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、ＣＰ
Ｕ（central processing unit ）やＲＡＭ（random acc
ess 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、ＬＣ
Ｄ１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ＬＣ
Ｄ１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ｔ ₁，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Ｌ ₁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ＬＣＤ
１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ＬＣＤ
１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，Ｄ_nは図５のＤ
₁点、Ｄ_n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３
ａ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 coup
led 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、ＬＣ
Ｄ１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、ＬＣＤ
１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】

１ＬＣＤ１ａ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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G051 AA90 AB06 BA02 BB09 BC01 CA04 CA08 CB01 DA17 EA14

Claims

【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
記透明体のうちの任意の透明体表面の画像データを分離
集積することにより、その透明体表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、その他の透明体表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。