JP2001108406A - 板状体の端面位置測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 板状体が透明で且つその端面が破断面であっ
たり、面取り状態が変化しても、その端面の位置を高精
度に測定することができる板状体の端面位置測定装置を
提供する。 【解決手段】 ワーク１０５の測定したい端面１０５ａ
に対して正対する方向から見た場合に、投光手段１０１
からの光は、ワーク１０５の表面に対して光軸が傾斜し
て入射するように配され、受光手段１０１は、ワーク１
０５を透過せずに直進してきたか或いはワーク１０５を
屈折しつつ透過してきたかにより入射量を最大にするか
若しくは殆ど入射しないようにするかのいずれかに制御
できるフォトセンサを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、液晶表示
盤中のカラーフィルターや液晶基板、その他あらゆる板
状体の端面の位置を測定する板状体の端面位置測定装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えば透明ガラスよりなる板状
体の端面の位置に測定子を接触させて、該端面の位置を
測定する方法では、前記測定子の接触により板状体に傷
が発生したり、ゴミの飛散が避けられない。

【０００３】そこで、このような板状体に傷が発生した
りゴミが飛散するという環境を嫌う用途では、従来、測
定子を板状体に接触させない非接触式の板状体の端面位
置測定装置が知られている。

【０００４】この非接触式の板状体の端面位置測定装置
としては、図５に示すように、投光器５０１から帯状に
したレーザ光５０２を板状体５０３の端面５０４に垂直
に投射し、投光器５０１の反対側に設置した一次元イメ
ージセンサである受光器５０５によりその影を計測する
ことによって、板状体５０３の端面５０４の位置を測定
するもの（以下、第１従来装置と記述する）と、細いビ
ーム状のレーザ光を板状体の端面に垂直に走査し、その
走査タイミングから位置情報を、また、その透過光量か
ら端面であることをそれぞれ認識して、板状体の端面の
位置を測定するもの（以下、第２従来装置と記述する）
と、二次元ＣＣＤカメラ等を用いて板状体の端面を撮影
し、画像処理によって板状体の端面の位置を測定するも
の（以下、第３従来装置と記述する）とがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た第１従来装置にあっては、板状体５０３が透明の場
合、その端面５０４の面取り状態によっては、図６及び
図７に示すように、端面５０４の位置から内側に光線軌
跡のない暗い部分が形成される。この暗い部分を検出し
て端面位置を求めたいのであるが、これと同時にレーザ
光５０２の回折や干渉現象が起きる。そして、端面５０
４の曲面取りの幅が狭いと前記暗い部分が狭まり、前記
レーザ光５０２の回折や干渉現象による波形乱れの中に
埋没してしまい、光線の交錯による干渉縞の発生、或い
は回折による影のぼけが発生し、板状体５０３の端面５
０４の位置を測定することができないと共に、板状体５
０３の端面５０４が破断面（面取りされていない断面）
の場合、その端面５０４の位置は全く測定することがで
きない（板状体５０３の端面５０４が面取りされている
場合は、その端面５０４の位置近傍に形成される暗い部
分も、面取りされていない場合は、その端面５０４の位
置近傍に暗い部分が形成されないため）。

【０００６】尚、図５は上述した第１従来装置の投光器
と受光器と板状体とレーザ光との関係を示す図、図６は
図５のVI円部の拡大図、図７は受光波形図で、縦軸は光
量を、横軸は位置をそれぞれ示す。

【０００７】また、上述した第２従来装置にあっては、
細いビーム状のレーザ光を板状体の端面に垂直に走査さ
せるので、上述した第１従来装置における前記レーザ光
５０２の干渉現象による問題点は解消される。即ち、こ
の第２従来装置にあっては、板状体８０１の端面８０２
の曲面での反射、或いは屈折した光線が図示しない受光
器に入らない角度を持っている場合、その部分は暗くな
る、即ち、板状体８０１の端面８０２の位置であると認
識することができる。そして、測定は光量だけであるの
で回折も干渉も測定に対して影響を与えない。しかし、
第２従来装置にあっては、図８に示すように、板状体８
０１の端面８０２の面取り部分の投影幅がレーザ光８０
３の径より小さい場合、または板状体８０１の端面８０
１が破断面（面取りされていない断面）の場合は、受光
波形は図９に示す状態となり、十分な光量減衰が得られ
ず、板状体８０１の端面８０２の位置を測定することが
できない。

【０００８】尚、図９は受光波形図で、縦軸は光量を、
横軸は時間をそれぞれ示す。

【０００９】更に、上述した第３従来装置にあっては、
板状体の端面が破断面（面取りされていない断面）の場
合は、その端面の位置を測定することができない。

【００１０】本発明は上述した従来の技術の有するこの
ような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的と
するところは、板状体が透明で且つその端面が破断面で
あったり、面取り状態が変化しても、その端面の位置を
高精度に測定することができる板状体の端面位置測定装
置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の板状体の端面位置測定装置は、光を測
定すべき板状体に向けて照射する投光手段と、該投光手
段から照射された光を受光する受光手段とを具備した板
状体の端面位置測定装置において、前記板状体の測定し
たい端面に対して正対する方向から見た場合に、前記投
光手段からの光は、前記板状体の表面に対して光軸が傾
斜して入射するように配され、前記受光手段は、前記板
状体を透過せずに直進してきたか或いは前記板状体を屈
折しつつ透過してきたかにより入射量を最大にするか若
しくは殆ど入射しないようにするかのいずれかに制御で
きるフォトセンサを備えていることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
１〜図４に基づき説明する。

【００１３】例えば、液晶基板の製造工程の中で、ワー
ク（液晶基板になる板状体）を前の処理工程を行う装置
から次の工程（例えば、露光）を行う装置へ搬送するこ
とが必要となる。この搬送を行うのがローダであるが、
該ローダが前記ワークを受け取りにきた時に、該ワーク
がある程度正確な位置に位置決めされていなければなら
ない。

【００１４】そのための位置決めをプリアライメントと
称するが、本実施の形態は、このプリアライメントを行
う際のワークの位置の検出を行うものとして適用したも
のである。以下に述べる板状体の端面位置測定装置を２
組使用することにより、ワークの２辺の位置を知ること
ができる。また、ワークのいずれかの辺に板状体の端面
位置測定装置をもう１組付加することにより、板状体の
端面位置に加えて、傾きも知ることができる。また、ワ
ークはＸＹステージ或いはＸＹθステージ上に載置され
ており、測定結果に基づいて位置決めされる。

【００１５】図１は、本実施の形態に係る板状体の端面
位置測定装置の要部構成を示す斜視図、図２は、ワーク
の測定すべき端面を正面から見た場合の光の進行状態を
示す図、図３はワークがない場合のイメージセンサへの
光の入射状態と受光波形との関係を示す図、図４は、ワ
ークがある場合のイメージセンサへの光の入射状態と受
光波形との関係を示す図である。

【００１６】本実施の形態に係る板状体の端面位置測定
装置は、図１に示すように、投光手段１０１と、受光手
段１０２と、２つの集光レンズ１０３，１０４と、不図
示のデータ処理装置とにより構成されている。投光手段
１０１は、光源１０１ａとスリット１０１ｂとを備えて
いる。このスリット１０１ｂは後述するワーク１０５の
測定すべき端面１０５ａと略直交する向きに伸びてい
る。受光手段１０２は、投光手段１０１の光源１０１ａ
からスリット１０１ｂ及び２つの集光レンズ１０３，１
０４を経た光を受光するもので、フォトセンサを一列に
並べて成る一次元イメージセンサ１０２ａにより構成さ
れている。そして、スリット１０１ｂの像が一次元イメ
ージセンサ１０２ａに投影されるようになっている。２
つの集光レンズ１０３，１０４は、投光手段１０１と受
光手段１０２との間に介装されている。１０５はワーク
（板状体）で、本実施の形態では透明ガラスにより構成
され、第１の集光レンズ１０３と第１の集光レンズ１０
４との間に配置される。ワーク１０５の端面１０５ａの
位置が本発明の板状体の端面位置測定装置により測定さ
れるものである。

【００１７】投光手段１０１の光源１０１ａから一次元
イメージセンサ１０２ａに至る光路の光軸は、ワーク１
０５の平面に垂直の測定すべき端面１０５ａと平行な平
面内に含まれるように且つワーク１０５に斜めに入射す
るように設定されている（図１及び図２参照）。

【００１８】本実施の形態では、直進してきた光が一次
元イメージセンサ１０２ａに入射した場合に光量が最大
となり、ワーク１０５を通り、屈折してきた光は一次元
イメージセンサ１０２ａに入射しないように、該一次元
イメージセンサ１０２ａが配置されている。

【００１９】入射角をｉ、ワーク１０５の板厚をｔ、屈
折角をｒとすると、図２に示す屈折による光路（ワーク
１０５を通らない部分の光の経路とワーク１０５を通る
部分の光の経路）のずれ量△は、下記式（１）により表
わされる。

【００２０】 △＝｛ｔ・ｓｉｎ（ｉ−ｒ）｝／ｃｏｓ ｒ … （１） 上記（１）式からスリット１０１ｂの短辺の幅を考慮
し、入射角ｉを適切に選ぶことにより、屈折した光が一
次元イメージセンサ１０２ａに全く入射しないようにす
ることができる。但し、多少であれば入射してもワーク
１０５のない部分と比べて光量が十分小さくなるのであ
れば、２つの領域を区別することができるので、何等問
題はない。

【００２１】図３は、ワーク１０５がない場合の一次元
イメージセンサ１０２ａへの光の入射状態と受光波形と
の関係を示し、同図（ａ）は一次元イメージセンサ１０
２ａとスリット１０１ｂの像（スリット像＝投影像）３
０１との関係を示し、同図（ｂ）に示すように、一次元
イメージセンサ１０２ａの受光波形によれば、スリット
１０１ｂの像３０１全体に対応した受光量となってい
る。

【００２２】また、図４は、ワーク１０５がある場合の
一次元イメージセンサ１０２ａへの光の入射状態と受光
波形との関係を示し、同図（ａ）は一次元イメージセン
サ１０２ａとスリット１０１ｂの像（スリット像＝投影
像）３０１との関係を示し、同図（ｂ）に示すように、
一次元イメージセンサ１０２ａの受光波形によれば、ス
リット１０１ｂの像３０１の一部に対応した受光量とな
っており、ワーク１０５の端面１０５ａを境として、ワ
ーク１０５のない部分は受光するがワーク１０５のある
部分は受光しない状態となっている。

【００２３】一次元イメージセンサ１０２ａへの入力信
号は、不図示のデータ処理装置により処理される。例え
ば、前記データ処理装置では、図１に示すＸ方向に一致
するように配置された一次元イメージセンサ１０２ａを
構成する各フォトセンサから得られる光量（電圧値に変
換されたもの）をＡ／Ｄ変換して取り込み、所定量以上
の光量のところをワーク１０５がない部分と判断する、
というような処理を行う。前記個々のフォトセンサから
対応するＸ方向位置が定まるので、光量が大きく変化す
る境界の位置がワーク１０５の端面１０５ａの位置とし
て求められる。

【００２４】尚、本実施の形態によれば、投光手段１０
１は、光源１０１ａと、ワーク１０５の測定すべき端面
１０５ａと略直交する向きに伸びるスリット１０１ｂと
を備え、受光手段１０２は、スリット１０１ｂの長辺方
向と平行な向きに配される一次元イメージセンサ１０２
ａを備え、屈折による光路のずれ量△が、一次元イメー
ジセンサ１０２ａ上でのスリット像３０１のずれ量がス
リット像３０１の短辺の幅分以上となるように構成され
ているので、直進してきた光しか一次元イメージセンサ
１０２ａに入射しないので、ワーク１０５の端面１０５
ａの位置を更に正確に測定することができる。

【００２５】（その他の実施の形態）上記一実施の形態
では、直進する光が一次元イメージセンサ１０２ａに入
射するようにしたが、本発明はこれに限られるものでは
なく、屈折した光が一次元イメージセンサ１０２ａに入
射するようにしてもよい。

【００２６】また、光軸は、ワーク１０５の平面に垂直
で端面１０５ａと平行な平面内に含まれるようにしたが
（実際はそれが最も望ましいのであるが）、必ずしも厳
密にそのようにしなくてもよく、ワーク１０５を通過し
て屈折した光の光路とワーク１０５を通過せずに直進す
る光の光路とのずれ量△が十分大きくとれればよい。

【００２７】また、投影像としてスリット像を用い、受
光手段１０２として一次元イメージセンサ１０２ａを用
いたが、本発明はこの組み合わせに限られるものではな
く、要は、屈折した光（或いは直進した光）が一次元イ
メージセンサ１０２ａに殆ど入射しないようにできるよ
うな組み合わせであればよい。

【００２８】また、投光手段１０１の光源１０１ａとし
ては、半導体レーザが望ましいが、本発明では特に限定
されるものではない。

【００２９】また、データ処理装置において、光量のデ
ータから、例えば、直接所定のプログラムによりワーク
１０５の端面１０５ａの位置を求めるようにしてもよい
が、公知の２値化処理を併用することにより、ワーク１
０５の端面１０５ａの位置の判断を容易化するようにし
てもよい。

【００３０】本発明の端面位置測定装置は、要するに、
ワーク１０５の測定したい端面１０５ａに対して正対す
る方向から見た場合に、投光手段１０１の光源１０１ａ
からの光は、ワーク１０５の表面に対して光軸が傾斜し
て入射するように配され、受光手段である一次元イメー
ジセンサ１０２ａは、ワーク１０５を透過せずに直進し
てきたか或いはワーク１０５を屈折しつつ透過してきた
かにより入射量を最大にするか若しくは殆ど入射しない
ようにするかのいずれかに制御できるフォトセンサを備
えていることである。

【００３１】これにより、ワーク１０５が透明であって
も、このワーク１０５を通過した光は屈折することによ
り光路が変化する。これを利用して、ワーク１０５を通
過せずに直進してきた光のみ（或いは逆にワーク１０５
を通過して屈折してきた光のみ）が一次元イメージセン
サ１０２ａのフォトセンサに入射し、他の部分の光は殆
ど入射しないようになる。また、狭い領域の、しかも場
合によっては光の量の僅かな変化を捉えなければならな
かった従来に比較して、本実施の形態では、ワーク１０
５のある部分とない部分とを、実質的に光があるかない
かに近い高いコントラスト比で区別することができるた
め、ワーク１０５の端面１０５ａが破断面であったり、
面取り状態が変化しても、その端面１０５ａの位置を高
精度に測定することができるものである。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の板状体の端
面位置測定装置によれば、板状体のある部分とない部分
とを、実質的に光があるかないかに近い高いコントラト
比で区別することができるので、板状体が透明で且つそ
の端面が破断面であったり、面取り状態が変化しても、
その端面の位置を高精度に測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の実施の形態に係る板状体の端面
位置測定装置の要部構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る板状体の端面
位置測定装置におけるワークの測定すべき端面を正面か
ら見た場合の光の進行状態を示す図である。を示す図、
図４は、である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る板状体の端面
位置測定装置におけるワークがない場合のイメージセン
サへの光の入射状態と受光波形との関係を示す図であ
る。ーンを示す図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る板状体の端面
位置測定装置におけるワークがある場合のイメージセン
サへの光の入射状態と受光波形との関係を示す図であ
る。

【図５】従来の板状体の端面位置測定装置の構成を示す
図である。

【図６】図５のVI部の拡大図である。

【図７】図５に示す従来の板状体の端面位置測定装置に
おける受光器の受光波形を示す図である。

【図８】図５とは異なる従来の板状体の端面位置測定装
置の図６と同状図である。

【図９】図８に示す従来の板状体の端面位置測定装置に
おける受光器の受光波形を示す図である。

【符号の説明】

１０１ 投光手段 １０１ａ 光源 １０１ｂ スリット １０２ 受光手段 １０２ａ 一次元イメージセンサ １０３ 集光レンズ １０４ 集光レンズ １０５ ワーク（板状体） １０５ａ 端面 ３０１ スリット像

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を測定すべき板状体に向けて照射する
   投光手段と、該投光手段から照射された光を受光する受
   光手段とを具備した板状体の端面位置測定装置におい
   て、前記板状体の測定したい端面に対して正対する方向
   から見た場合に、前記投光手段からの光は、前記板状体
   の表面に対して光軸が傾斜して入射するように配され、
   前記受光手段は、前記板状体を透過せずに直進してきた
   か或いは前記板状体を屈折しつつ透過してきたかにより
   入射量を最大にするか若しくは殆ど入射しないようにす
   るかのいずれかに制御できるフォトセンサを備えている
   ことを特徴とする板状体の端面位置測定装置。