JP2003004643A - 自動追尾カメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明はインラインで撮像を行うカメラについ
て、前記の問題点を解決するためのものであり、シャド
ウマスク鋼板等の帯状部材の振動等に自動追尾し、常に
焦点が合った状態で撮像することを可能とする自動追尾
カメラの提供が望まれていた。 【解決手段】帯状部材の微少変位の撮像をインラインで
行うカメラであって、顕微鏡用対物レンズと撮像手段と
鏡筒を合わせて一体化したカメラ部と、帯状部材と対物
レンズの間の距離を検出する距離センサーと、撮像手段
の焦点を合わせると同時に距離センサーからの出力にし
たがいカメラ部を微小変位させるためのフレクシャを介
したカメラベース部とからなる自動追尾カメラを提供す
る。また、さらにフレクシャが変位方向に二つ並べてい
る事を特徴とする自動追尾カメラを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシャドウマスクやリ
ードフレームなどの帯状部材の製造過程や搬送過程にお
いて、現像後のレジスト開口部の幅や径、エッチング後
の孔部の幅や径などを測定することを目的として撮像を
行うカメラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】帯状部材は、シャドウマスク鋼板の例で
言えば、その長さは１巻で数百メートルあり、数千枚の
シャドウマスクが面付けされている。これまではその始
めと終わりの数枚を切り取ってオフラインで必要な測定
を行い、測定を行えない部分については、測定したデー
タを元に推測していたが、この方法ではシャドウマスク
鋼板全体に渡る寸法変動の傾向を正確に把握することが
できない。

【０００３】この様な場合にカメラ部などのものを変位
方向に沿って正確に移動させようとした場合、リニアガ
イドを用いるのが一般的である。しかし、本件のように
移動距離が数十〜数百ミクロンである場合、リニアガイ
ドを用いるとベアリングの一部のみが摩滅してしまい耐
久性が著しく悪化してしまう。

【０００４】本件におけるカメラ部では、取り付け用の
ネジ孔が全体のほぼ中央に設けられているが、対物レン
ズが重いため、重心は先端寄りにある。このようなもの
を一定の方向に往復運動させる場合、周期が短くなるほ
ど先端部のぶれが発生しやすくなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はインラインで
撮像を行うカメラについて、前記の問題点を解決するた
めのものであり、シャドウマスク鋼板等の帯状部材の振
動等に自動追尾し、常に焦点が合った状態で撮像するこ
とを可能とする自動追尾カメラを提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上述べてき
た課題を解決する手段を提供するものであり、請求項１
では、帯状部材の微少変位の撮像をインラインで行うカ
メラであって、顕微鏡用対物レンズと撮像手段と鏡筒を
合わせて一体化したカメラ部と、帯状部材と対物レンズ
の間の距離を検出する距離センサーと、撮像手段の焦点
を合わせると同時に距離センサーからの出力にしたがい
カメラ部を微小変位させるためのフレクシャを介したカ
メラベース部とからなる自動追尾カメラを提供するもの
である。

【０００７】これにより、移動距離が数十〜数百ミクロ
ンであり、しかも重心が偏ってる場合の繰り返しの使用
でも安定した自動追尾を可能にする。

【０００８】請求項２では、フレクシャが変位方向に二
つ並んで、一体化されている事を特徴とする請求項１記
載の自動追尾カメラを提供するものである。

【０００９】これにより、本件におけるカメラ部では、
長く、重くかつその重心が端寄りにあるようなものの場
合でも先端部のぶれをなくすことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、図２に示す様に、あら
かじめ定められた帯状部材１８とカメラ部７の距離が、
帯状部材１８の振動や駆動ローラー１９の熱膨張あるい
は駆動ローラー１９表面の変形といったことを理由とし
て変動する場合に、その距離の変動を距離センサーで認
識し、ピエゾ３を動かし、フレクシャ５を介してカメラ
部７を微小変位させることによって帯状部材１８とカメ
ラ部７の距離を一定に保とうとするものである。

【００１１】図１記載の距離センサー１は、帯状部材１
８とカメラ部７の距離を認識し、距離に比例した電圧を
出力するものである。従って、センサーの種類に特に制
限はないが、対象物がシャドウマスク鋼板のように金属
の場合はうず電流式のものが有効である。

【００１２】自動追尾回路２は、どの様なものでも良い
が、例えば距離センサー１の出力電圧と基準電圧を比較
し、その差分をピエゾ３の駆動電圧まで昇圧し出力する
ことで、カメラの撮像位置を正確に合わせるものであ
る。

【００１３】ピエゾ３は、自動追尾回路からの出力電圧
に従い先端部が変位するものである。

【００１４】ピエゾ３の先端部の変位は、フレクシャ５
に伝えるのは直接でも良いが、結合金具４を用いると、
支点の位置をかえることによりピエゾ３の先端部の変位
に対応するフレクシャの変位を任意に設定することがで
きる。なお、結合金具とフレクシャはネジによって固定
されているが、結合金具とピエゾの先端部はピエゾの破
損を防ぐため、固定されていないものでも良い。

【００１５】フレクシャ５は、ピエゾ３の先端部の変位
をカメラに伝えるものであり、緩衝作用を持ちながら微
少変位を伝達できる機構であれば、その具体的機構は問
わない。

【００１６】フレクシャ５は例えば図４に示すとおり、
アルミ合金等のブロックに所定の溝を切ったもので、固
定側５１を下のアリステージにネジ孔５３のネジにて固
定し、動作側５２にカメラ部がベース板１１を介してネ
ジ孔５４のネジにて固定される。

【００１７】カメラ部７の変位は、帯状部材１８の変位
に合わせて変位する機構になっている。例えば、帯状部
材の変位が数十〜数百ミクロンであれば、カメラ部の変
位も数十〜数百ミクロンである。このような微小変位の
場合、リニアガイドを用いるとベアリングの一部のみが
摩滅してしまい、耐久性が著しく悪化してしまうが、フ
レクシャを用いることによりそのような不具合を防ぐこ
とができる。また、フレクシャを二つ並べて一体加工す
ることによって、本例におけるカメラ部のように長く、
重くかつその重心が端寄りにあるようなものの場合でも
先端部のぶれを完全になくすことができる。溝加工部の
形状や寸法については一例で、フレクシャの材質や寸法
によってかわる。

【００１８】図５に記載のバネ６は、緩衝機能を有する
ものであればバネ以外の別のものでも良いが、結合金具
を介してフレクシャ５に伝えられたピエゾ３の先端部の
変位に対抗してフレクシャ５を押している。前記したよ
うにピエゾの破損を防ぐため、ピエゾの先端部と結合金
具は固定されていないのが好ましい。これにより、ピエ
ゾの先端部が引っ込むような動きの時にピエゾの先端部
と結合金具の間に隙間があき、追尾性が悪くなることを
防ぐことができる。以上、ピエゾ３、結合金具４、フレ
クシャ５、バネ６、ベース板１１、アリステージ１２な
どからカメラベース部が構成されているが、別の構成で
も構わない。

【００１９】カメラ部７は顕微鏡用対物レンズ８、撮像
装置９、鏡筒１０から構成され、ベース板１１を介して
フレクシャ５の動作側に固定されている。アリステージ
１２は、カメラ部７の台であり、これを移動させる事に
より撮像装置９の初期状態における焦点合わせを行う。

【００２０】光源１４は、撮像時の照明が行えればどの
様なものでも良いが、例えばキセノンランプ、ハロゲン
ランプ等が使用可能である。

【００２１】シャッタータイミング用センサー１５は、
例えばレーザー式のセンサー等が使用可能で、帯状部材
の認識マークあるいはそれに代わるものを認識し、シャ
ッターのタイミングを決定する。

【００２２】撮像装置９で取り込んだ画像は操作および
制御用のパソコン１３内に送られ、画像処理１６におい
て一定の処理が施され、測定ソフト１７で開口部の幅や
開口孔の径等、所定の測定を行う。

【００２３】

【実施例】被検査物は、シャドウマスク鋼板である。距
離センサーは、うず電流式の変位センサーヘッド（株式
会社キーエンス製、製品名：ＥＸ−１１０）、変位セン
サーアンプユニット（株式会社キーエンス製、製品名：
ＥＸ−２０２）を用いた。この組み合わせにおける距離
０〜２ｍｍに対しての電圧出力は０〜５Ｖとなり、分解
能は０．０４％となる。自動追尾回路は、距離センサー
の出力電圧と基準電圧を比較し、その差分をピエゾの駆
動電圧まで昇圧し出力する。図３に自動追尾回路を示
す。本実施例ではカメラ部の変位はシャドウマスク鋼板
の変位に合わせて数十〜数百ミクロンであり、それを測
定できる様に、距離センサーとシャドウマスク鋼板の距
離が１ｍｍの時の距離センサーの出力電圧２．５Ｖを基
準電圧としている。

【００２４】ピエゾはピエゾ本体（ＰＩ−Ｐｏｌｙｔｅ
ｃ社製、製品名：ＨＶＰＺＴ Ｔｒａｎｓｌａｔｏｒｓ
Ｐ−２３９．８０）とピエゾアンプ（ＰＩ−Ｐｏｌｙ
ｔｅｃ社製、製品名：ＨＶＰＺＴ Ａｍｐｌｉｆｉｒｅ
Ｍｏｄｕｌｅ Ｅ−５０７．００）からなり、自動追
尾回路からの出力電圧に従い先端部が最大１４０μｍ変
位する。

【００２５】ピエゾの先端部の変位は結合金具を通じて
フレクシャに変位を伝達する。その変位の変換倍率は任
意に設定することができるが、本例では３倍である。な
お、結合金具とフレクシャはネジによって固定されてい
るが、結合金具とピエゾの先端部はピエゾの破損を防ぐ
ため、固定されていない。他端はバネで、ピエゾの先端
部の変位に対抗してフレクシャを押している。ピエゾの
先端部と結合金具は固定されていない。

【００２６】フレクシャは、アルミ合金等のブロックに
所定の溝を切ったもので、固定側を下のアリステージに
固定し、動作側にカメラ部がベース板を介して固定され
る。

【００２７】カメラ部は顕微鏡用対物レンズ（株式会社
ミツトヨ製、製品名Ｍ ＰｌａｎＡｐｏ１０倍）、コン
バータレンズ（株式会社オプトアート製、製品名ＴＶＲ
０４Ｅ ２倍）、ＣＣＤカメラ（株式会社フローベル
製、製品名ＰＣＤ−１４０ＢＷ、画素数約１４０万、解
像度約６μｍ（ただし、合計２０倍のレンズを付けてい
るので実際は約０．３μｍとなる））、鏡筒（株式会社
ミツトヨ製、製品名ＶＭＨ−１Ｈ、筒長１５２．５ｍ
ｍ）から構成され、ベース板を介してフレクシャの動作
側に固定されている。

【００２８】撮像時の光源は、キセノンランプ（株式会
社ジャパンフォトニクス製、製品名ＳＶＦ−１５−３
０）である。

【００２９】シャッタータイミング用センサーは、レー
ザー式のレーザーセンサーヘッド（株式会社キーエンス
製、製品名ＬＶ−Ｈ３２）とアンプユニット（株式会社
キーエンス製、製品名ＬＶ−２１）からなり、シャドウ
マスク鋼板上の認識マークを認識し、シャッターのタイ
ミングを決定する。

【００３０】ＣＣＤカメラで取り込んだ画像は制御用の
パソコン内の画像処理ソフトにおいて一定の処理が施さ
れ、測定ソフトで開口部の幅や開口孔の径の測定を行
う。

【００３１】従来使用していたリニアガイドを用いない
ため、ベアリングがなくなり、その一部のみが摩滅して
しまうことがなくなり、長時間の使用に耐える。

【００３２】

【発明の効果】本発明の自動追尾カメラは帯状部材の物
理形状、例えばシャドウマスクの現像後のレジスト開口
幅や、エッチング後の孔部の幅や径をインラインで測定
することができることから、帯状部材全般にわたってそ
の仕上がり状況を正確に把握することができ、単なるデ
ータの収集だけではなく、例えばレジスト開口幅のデー
タをもってエッチングの条件を制御することにより製造
収率を向上させることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の自動追尾カメラの概略説明図で
ある。

【図２】本実施の形態の自動追尾カメラと帯状部材の位
置関係を示す概略側面図である。

【図３】本実施の形態の自動追尾回路図である。

【図４】本実施の形態のフレクシャの外形斜視図および
溝加工部の形状と寸法の例を示す平面図である。

【図５】本実施の形態のフレクシャの取り付け状態を示
す平面図である。

【符号の説明】 １・・・距離センサー ２・・・自動追尾回路 ３・・・ピエゾ ４・・・結合金具 ５・・・フレクシャ ６・・・バネ ７・・・カメラ部 ８・・・顕微鏡用対物レンズ ９・・・カメラ １０・・鏡筒 １１・・ベース板 １２・・アリステージ １３・・パソコン １４・・光源 １５・・シャッタータイミング用センサー １６・・画像処理 １７・・測定ソフト １８・・帯状部材 １９・・駆動ローラー ５１・・フレクシャ固定側 ５２・・フレクシャ動作側 ５３・・ネジ孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｚ Ｈ Ｊ Ｋ Ｆターム(参考） 2G051 AA37 AB20 AC30 CA04 CD10 GC15 2H051 AA08 AA11 BB31 DA25 FA07 5C022 AA01 AB21 AB63 AC27 AC78 5C054 AA04 CA04 CC02 CF06 CF07 CG02 EA01 FF02 HA03 HA05 HA31

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯状部材の微少変位の撮像をインラインで
   行うカメラであって、顕微鏡用対物レンズと撮像手段と
   鏡筒を合わせて一体化したカメラ部と、帯状部材と対物
   レンズの間の距離を検出する距離センサーと、撮像手段
   の焦点を合わせると同時に距離センサーからの出力に従
   いカメラ部を微小変位させるためのフレクシャを介した
   カメラベース部とを有する自動追尾カメラ。
2. 【請求項２】フレクシャを、変位方向に二つ並んで、一
   体化されている事を特徴とする請求項１記載の自動追尾
   カメラ。