JP2005114708A - Optical displacement meter and method for measuring applied cross section area of viscous fluid using same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定対象物に光を投射し、その反射光を受光して測定対象物の表面の変位を測定する光学式変位計と、それを用いてシール剤等の粘性液体の塗布量を測定する方法に関する。 The present invention is an optical displacement meter that projects light onto a measurement object, receives the reflected light and measures the displacement of the surface of the measurement object, and uses it to determine the amount of viscous liquid such as a sealant applied. It relates to a measuring method.
光学式変位計として、特許文献1に記載されているような合焦点検出型非接触変位計が実用化されている。この光学式変位計は、レーザ光を用いて測定対象物の表面の高さの変化(変位)をミクロンオーダで測定することができる。以下に、その構成を簡単に説明する。
As an optical displacement meter, a focus detection type non-contact displacement meter as described in
図1は、従来の光学式変位計の構成を示すブロック図である。レーザパワー制御回路11で駆動されるレーザダイオード12から出射したレーザ光は、ビームスプリッタ13、コリメータレンズ14、及び対物レンズ15を順次通過し、測定対象物16に投射される。測定対象物16からの反射光は、対物レンズ15及びコリメータレンズ14を通ってビームスプリッタ13で反射し、光絞り部17のピンホール17aを通ってフォトダイオード18に入射する。フォトダイオード18が光電変換して得られた受光量に対応する電気信号は、増幅器19で増幅された後に演算部20へ入力される。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a conventional optical displacement meter. The laser light emitted from the
対物レンズ15は、U字状の音叉21に取り付けられ、音叉21が振動すると対物レンズ15が光軸方向に振動するようになっている。音叉21は、音叉振幅制御回路25によって励磁されるソレノイド24によって一定の周波数及び振幅(例えば800Hz,±0.3mm)で振動させられる。音叉21の先端部側方には音叉振幅検出器22が配置され、その検出信号(正弦波信号)が増幅器23を通って演算部20にフィードバックされている。
The
音叉振幅制御回路25によってソレノイド24が励磁され、音叉21の振動によって対物レンズ15が光軸方向に振動すると、レーザダイオード12からビームスプリッタ13、コリメータレンズ14、及び対物レンズ15を通って測定対象物16に投射されるレーザ光の集束点(すなわち対物レンズ15の焦点)が光軸方向に振動する。その結果、測定対象物16の表面で反射し、対物レンズ15及びコリメータレンズ14を通り、ビームスプリッタ13で反射し、光絞り部17のピンホール17aを通ってフォトダイオード18に入射するレーザ光の光量が変化する。
When the
つまり、測定対象物16に投射されるレーザ光の集束点が測定対象物16の表面にあるとき(合焦点状態)に、その反射光のうち光絞り部17に到達した光のほとんどがピンホール17aを通過し、フォトダイオード18に入射するレーザ光の受光量が最も多くなる。これに対して、レーザ光の集束点が測定対象物16の表面からずれると、光絞り部17に到達した反射光の一部のみがピンホール17aを通過し残りはカットされる。その結果、フォトダイオード18の受光量が急激に減少する。
That is, when the focal point of the laser beam projected onto the
したがって、演算部20において、フォトダイオード18の受光量が最大になるときの音叉振幅検出器22からの正弦波信号から、対物レンズ15の位置信号を得、この位置信号を距離変換部26で距離に変換することにより、測定対象物16の表面の変位を得ることができる。なお、演算部20の具体的な回路構成とその動作については特許文献1に詳しく開示されている。
Therefore, in the
上記のような光学式変位計を用いた測定の一例として、ガラス基板等に塗布されたシール剤のような粘性液体の塗布断面積の測定を挙げることができる。例えば液晶表示器の製造工程において、スペーサを介して所定の間隔で平行に対向する2枚のガラス基板の周囲をシール剤で封止する必要がある。一方のガラス板の周辺部に沿ってシール剤を塗布した後に、他方のガラス板を重ねて押さえることにより、2枚のガラス基板がスペーサの大きさで決まる間隔を隔てて周辺部で固定され、封止される。 As an example of the measurement using the optical displacement meter as described above, measurement of the application cross-sectional area of a viscous liquid such as a sealing agent applied to a glass substrate or the like can be mentioned. For example, in the manufacturing process of a liquid crystal display, it is necessary to seal the periphery of two glass substrates facing in parallel at a predetermined interval via a spacer with a sealant. After applying the sealing agent along the peripheral part of one glass plate, the other glass plate is stacked and pressed to fix the two glass substrates at the peripheral part with an interval determined by the size of the spacer, Sealed.
この際、シール剤の塗布量が少なすぎると封止(密封)が不完全になるおそれがあり、多すぎると余分なシール剤が2枚のガラス基板の周辺部からはみ出すことがある。そこで、シール剤の塗布量、すなわち塗布断面積を厳密に管理する必要があり、その管理のために塗布断面積の測定が行われる。このような粘性液体の塗布断面積の測定方法の従来例として特許文献2に開示された方法がある。この測定方法では、撮像手段で得られた画像の処理によって塗布断面の輪郭(高さの分布)を求め、積分処理によって断面積を求めている。 At this time, if the application amount of the sealing agent is too small, sealing (sealing) may be incomplete, and if it is too much, excess sealing agent may protrude from the peripheral portions of the two glass substrates. Therefore, it is necessary to strictly manage the coating amount of the sealing agent, that is, the coating cross-sectional area, and the coating cross-sectional area is measured for the management. There is a method disclosed in Patent Document 2 as a conventional example of a method for measuring the application cross-sectional area of such a viscous liquid. In this measurement method, the contour (height distribution) of the application cross section is obtained by processing the image obtained by the imaging means, and the cross sectional area is obtained by integration processing.
特許文献1に記載されているような光学式変位計を用いて粘性液体の塗布断面積の測定を行う場合は、光学式変位計から得られる変位(表面高さ)の分布を求めることにより、同様にしてシール剤の塗布断面積を求めることができる。つまり、図2に示すようにガラス基板30の上にシール剤31が直線状に塗布されているとすれば、シール剤31の塗布方向D1に略垂直な方向(幅方向)D2に光軸を移動させながら変位(表面高さ)の分布を求めればよい。光軸をD2方向に移動させる手段は図1に示されていないが、例えば公知のX−Yテーブルを用いて、測定対象物16(ガラス基板30及びシール剤31)を光軸に対して移動させればよい。あるいは、測定対象物16の載置台は固定して、対物レンズ15を水平方向に移動させる機構を設けてもよい。対物レンズ15を水平方向に移動させることにより、直線状に塗布されたシール剤31を横切る方向(幅方向)に光軸を高速移動させることができる。
When measuring the application cross-sectional area of the viscous liquid using an optical displacement meter as described in
このようにして求めた高さ分布のグラフの一例を図3に示す。図3において、黒色の太線のグラフ33が高さ分布を示しており、これに重ねて示された灰色のグラフ34は受光量の分布(参考)である。このような高さ分布のグラフ33を得ることができれば、その盛り上がり部分の面積、すなわち塗布断面積を積分演算によって求めることは容易である。例えば、盛り上がり部分の幅W(図示の例では360μm程度)をサンプリングごとに分割し(単位幅ΔW)、各サンプリング点における変位(高さ)データとΔWとの積を加算すれば塗布断面積が得られる。
しかしながら、実際には図3に示したような比較的きれいな高さ分布のグラフ33が得られるとは限らない。すなわち、図4に示すように、高さ分布のグラフ35の盛り上がり部分の斜面、すなわち立ち上がり35a及び立下り35bの部分で測定値の変動が大きくなり(不正確になり)、グラフが乱れる現象が起こりやすいことが分かった。この現象は、液体(シール剤)の粘土が高く、盛り上がり部分の斜面の傾きが大きいほど顕著に発生する。これは、受光量の分布を示すグラフ36から分かるように、盛り上がり部分の斜面で反射してフォトダイオード18に至る光が少なくなり、この部分36a及び36bでの受光量が不十分になることが一因であると考えられる。
However, in practice, a relatively
このように、高さ分布のグラフ35の盛り上がり部分の斜面での変位データの変動が激しい場合は、上記のような積分(各サンプリング点における変位データとΔWとの積の加算)演算によって塗布断面積を求めた場合の誤差が非常に大きくなり、実用上問題が生ずる。
As described above, when the variation of the displacement data on the slope of the swelled portion of the
本発明は、上記のような課題に鑑み、シール剤のような粘性液体の塗布断面積を光学式変位計で測定する際に、盛り上がり部分の斜面付近で変位データが正確に得られない場合でも、比較的正確な塗布断面積を測定できるようにすることを目的とする。 In the present invention, in view of the above-described problems, when measuring the application cross-sectional area of a viscous liquid such as a sealant with an optical displacement meter, even when displacement data cannot be obtained accurately near the slope of the swelled portion. An object of the present invention is to make it possible to measure a relatively accurate coating cross-sectional area.
本発明による光学式変位計の第1の構成は、対物レンズで集束した光を測定対象物に投射し、前記測定対象物からの反射光を前記対物レンズ及びピンホールを通して受光し、前記対物レンズを光軸方向に振動させることによりその位置を検出し、受光量が最大となるときの前記対物レンズの位置情報から前記測定対象物の表面の変位を測定する光学式変位計において、前記対物レンズの光軸と前記測定対象物とを相対的に所定量ずつ移動させながら取得した測定対象物の表面の変位データを記憶する変位データ記憶部と、前記変位データによって規定される盛り上がり部分の最大値に対応する高さと幅を算出する高さ・幅算出部と、前記高さ・幅算出部で求められた盛り上がり部分の高さと幅から前記盛り上がり部分の断面積を算出する断面積算出部と、前記変位データによって規定される盛り上がり部分を含む測定対象物の表面の断面輪郭及び前記断面積算出部によって算出された断面積を表示する表示部とを備えていることを特徴とする。 A first configuration of an optical displacement meter according to the present invention projects light focused by an objective lens onto a measurement object, receives reflected light from the measurement object through the objective lens and a pinhole, and the objective lens In the optical displacement meter that detects the position of the object to be measured from the position information of the objective lens when the amount of received light is maximized. A displacement data storage unit for storing displacement data of the surface of the measurement object acquired while moving the optical axis of the measurement object relative to the measurement object by a predetermined amount, and a maximum value of a raised portion defined by the displacement data A height / width calculation unit for calculating the height and width corresponding to the cross section, and a cross section for calculating the cross-sectional area of the raised part from the height and width of the raised part obtained by the height / width calculating unit A calculation unit and a display unit for displaying a cross-sectional contour of a surface of a measurement object including a raised portion defined by the displacement data and a cross-sectional area calculated by the cross-sectional area calculation unit are provided. .
本発明による光学式変位計の第2の構成は、第1の構成と同様の光学式変位計において、前記対物レンズの光軸と前記測定対象物とを相対的に所定量ずつ移動させながら取得した測定対象物の表面の変位データを記憶する変位データ記憶部と、同じく受光量データを記憶する受光量データ記憶部と、前記変位データによって規定される盛り上がり部分の最大値に対応する高さを算出すると共に、前記盛り上がり部分における前記受光量データから前記盛り上がり部分の幅を算出する高さ・幅算出部と、前記高さ・幅算出部で求められた盛り上がり部分の高さと幅から盛り上がり部分の断面積を算出する断面積算出部と、前記変位データによって規定される盛り上がり部分を含む測定対象物の表面の断面輪郭及び前記断面積算出部によって算出された断面積を表示する表示部とを備えていることを特徴とする光学式変位計。 The second configuration of the optical displacement meter according to the present invention is obtained by moving the optical axis of the objective lens and the measurement object relative to each other by a predetermined amount in the same optical displacement meter as the first configuration. A displacement data storage unit that stores displacement data of the surface of the measured object, a received light amount data storage unit that similarly stores received light amount data, and a height corresponding to the maximum value of the raised portion defined by the displacement data. A height / width calculator that calculates the width of the raised portion from the received light amount data in the raised portion, and the height and width of the raised portion determined by the height / width calculator. Calculated by the cross-sectional area calculation unit for calculating the cross-sectional area, the cross-sectional contour of the surface of the measurement object including the raised portion defined by the displacement data, and the cross-sectional area calculation unit Optical displacement meter, characterized in that it comprises a display unit for displaying the cross-sectional area that is.
本発明による光学式変位計の第3の構成は、第1又は第2の構成において、前記断面積算出部は、前記高さ・幅算出部で求められた盛り上がり部分の高さと幅と所定の係数とを乗じて得られた積に所定のオフセットを加えて得られた値を前記断面積として算出し、前記断面積算出部に対して前記係数及び前記オフセットを設定する係数・オフセット設定部を更に備えていることを特徴とする。 According to a third configuration of the optical displacement meter of the present invention, in the first or second configuration, the cross-sectional area calculation unit has a predetermined height and width of a raised portion determined by the height / width calculation unit, and a predetermined value. A value obtained by adding a predetermined offset to the product obtained by multiplying by a coefficient is calculated as the cross-sectional area, and a coefficient / offset setting unit for setting the coefficient and the offset to the cross-sectional area calculation unit; Furthermore, it is characterized by providing.
本発明による光学式変位計の第4の構成は、第3の構成において、前記係数・オフセット設定部は、前記高さ・幅算出部で求められた盛り上がり部分の高さ及び幅と、別の手段で測定され入力された前記盛り上がり部分の断面積の真値とのセット2組から前記係数及び前記オフセットを算出し設定することを特徴とする。 According to a fourth configuration of the optical displacement meter of the present invention, in the third configuration, the coefficient / offset setting unit is different from the height and width of the raised portion obtained by the height / width calculation unit. The coefficient and the offset are calculated and set from two sets of sets of the cross-sectional area of the raised portion measured and inputted by the means.
また、本発明による粘性液体の塗布断面積の測定方法の第1の構成は、対物レンズで集束した光を測定対象物に投射し、前記測定対象物からの反射光を前記対物レンズ及びピンホールを通して受光し、前記対物レンズを光軸方向に振動させることによりその位置を検出し、受光量が最大となるときの前記対物レンズの位置情報から前記測定対象物の表面の変位を測定する光学式変位計を用いて、基板上に線状に塗布された粘性液体の塗布断面積を測定する方法であって、(a)前記粘性液体の塗布方向に直角な方向に前記対物レンズの光軸を相対的に移動させながら前記粘性液体が塗布された盛り上がり部分の表面の変位データを取得して記憶するステップと、(b)前記変位データによって規定される盛り上がり部分の最大値に対応する高さと幅を算出するステップと、(c)前記盛り上がり部分の高さと幅から前記盛り上がり部分の断面積を算出するステップとを実行することを特徴とする。 The first configuration of the method for measuring the application cross-sectional area of the viscous liquid according to the present invention projects the light focused by the objective lens onto the measurement object, and reflects the reflected light from the measurement object as the objective lens and the pinhole. An optical system that detects the position of the object to be measured from the position information of the objective lens when the amount of received light is maximized by detecting the position by vibrating the objective lens in the optical axis direction. A method of measuring the application cross-sectional area of a viscous liquid applied linearly on a substrate using a displacement meter, wherein (a) the optical axis of the objective lens is set in a direction perpendicular to the application direction of the viscous liquid. Acquiring and storing displacement data of the surface of the raised portion to which the viscous liquid has been applied while being relatively moved; and (b) a height corresponding to the maximum value of the raised portion defined by the displacement data. Calculating a width, and executes the step of calculating the cross-sectional area of said raised portion from the height and width of the (c) said raised portion.
本発明による粘性液体の塗布断面積の測定方法の第2の構成は、第1の構成と同様の方法において、(a)前記粘性液体の塗布方向に直角な方向に前記対物レンズの光軸を相対的に移動させながら前記粘性液体が塗布された盛り上がり部分の表面の変位データ及び受光量データを取得して記憶するステップと、(b)前記変位データによって規定される盛り上がり部分の最大値に対応する高さを算出すると共に、前記盛り上がり部分における前記受光量データから前記盛り上がり部分の幅を算出するステップと、(c)前記盛り上がり部分の最大値に対応する高さと幅から前記盛り上がり部分の断面積を算出するステップとを実行することを特徴とする。 A second configuration of the method for measuring the application cross-sectional area of the viscous liquid according to the present invention is the same as the first configuration, in which (a) the optical axis of the objective lens is set in a direction perpendicular to the application direction of the viscous liquid. Acquiring and storing displacement data and received light amount data of the surface of the raised portion to which the viscous liquid has been applied while relatively moving, and (b) corresponding to the maximum value of the raised portion defined by the displacement data And calculating a width of the raised portion from the received light amount data in the raised portion, and (c) a sectional area of the raised portion from the height and width corresponding to the maximum value of the raised portion. The step of calculating is performed.
本発明による粘性液体の塗布断面積の測定方法の第3の構成は、第1又は第2の構成の前記ステップ(c)において、前記盛り上がり部分の高さと幅と所定の係数とを乗じて得られた積に所定のオフセットを加えて得られた値を前記断面積として算出することを特徴とする。 The third configuration of the method for measuring the application cross-sectional area of the viscous liquid according to the present invention is obtained by multiplying the height and width of the raised portion by a predetermined coefficient in the step (c) of the first or second configuration. A value obtained by adding a predetermined offset to the obtained product is calculated as the cross-sectional area.
本発明による粘性液体の塗布断面積の測定方法の第4の構成は、第3の構成の前記ステップ(b)において求められた盛り上がり部分の高さ及び幅と、別の手段で測定され入力された前記盛り上がり部分の断面積の真値とのセット2組から前記係数及び前記オフセットを算出し設定するステップを前記ステップ(c)の前に実行することを特徴とする。 The fourth configuration of the method for measuring the application cross-sectional area of the viscous liquid according to the present invention is measured and input by another means with the height and width of the raised portion obtained in step (b) of the third configuration. In addition, the step of calculating and setting the coefficient and the offset from two sets with the true value of the cross-sectional area of the raised portion is executed before the step (c).
本発明による粘性液体の塗布断面積の測定方法の第5及び第6の構成は、上記第1及び第2のそれぞれの構成のステップ(a)において、粘性液体の塗布方向に対して対物レンズの光軸を相対的に移動させる方向を直角方向ではなく斜めの方向とすることを特徴とする。 The fifth and sixth configurations of the method for measuring the application cross-sectional area of the viscous liquid according to the present invention include the objective lens in the step (a) of the first and second configurations, respectively, with respect to the application direction of the viscous liquid. The direction in which the optical axis is relatively moved is not a right angle direction but an oblique direction.
本発明による粘性液体の塗布断面積の測定方法の第7の構成は、上記第5及又は第6の構成において、前記光学式変位計は前記対物レンズで集束した光スポットを光軸に略垂直な直線方向に走査する光軸走査機構を有するものを使用し、互いに異なる方向に延びる複数の直線状に塗布された粘性液体の塗布断面積を、前記複数の直線を代表する複数箇所で測定するに際して、前記対物レンズを含む前記光学式変位計のヘッド部と前記測定対象物とを相対回転させることなく前記複数箇所で前記光軸走査機構を用いて各直線に対して斜めの方向に前記対物レンズの光軸を相対的に移動させて前記ステップ(a)から(c)を複数回繰り返すことを特徴とする。 According to a seventh configuration of the method for measuring the cross-sectional area of the viscous liquid according to the present invention, in the fifth and sixth configurations, the optical displacement meter has a light spot focused by the objective lens substantially perpendicular to the optical axis. Using a device having an optical axis scanning mechanism that scans in a straight line direction, the application cross-sectional areas of a plurality of linearly applied viscous liquids extending in different directions are measured at a plurality of locations that represent the plurality of straight lines. In this case, the objective in a direction oblique to each straight line using the optical axis scanning mechanism at the plurality of locations without causing relative rotation between the head portion of the optical displacement meter including the objective lens and the measurement object. The steps (a) to (c) are repeated a plurality of times by relatively moving the optical axis of the lens.
本発明の光学式変位計及びそれを用いた粘性液体の塗布断面積の測定方法の第1の構成によれば、シール剤のような粘性液体の塗布断面積を光学式変位計で測定する際に、盛り上がり部分の斜面付近で変位データが正確に得られない場合でも、比較的高い測定精度が得られる盛り上がり部分の高さと幅とに基づいて塗布断面積をほぼ正確に求めることができる。すなわち、シール剤のような粘性液体を基板に直線状に塗布した場合、その盛り上がり部分の断面は一般に、中央部が高い放物線のような形状になる。そこで、斜面の部分の不正確な変位(高さ)データを使用しないで、中央部(ピーク)の変位(高さ)データと盛り上がり部分の幅とから塗布断面積を求めるようにすれば、ほぼ正確な塗布断面積を安定的に得ることができる。 According to the first configuration of the optical displacement meter of the present invention and the method for measuring the application cross-sectional area of a viscous liquid using the same, when measuring the application cross-sectional area of a viscous liquid such as a sealant with the optical displacement meter, In addition, even when displacement data cannot be accurately obtained near the slope of the bulging portion, the coating cross-sectional area can be obtained almost accurately based on the height and width of the bulging portion that can obtain relatively high measurement accuracy. That is, when a viscous liquid such as a sealant is applied to a substrate in a straight line, the cross section of the raised portion is generally shaped like a parabola with a high central part. Therefore, without using inaccurate displacement (height) data of the slope part, if the application cross-sectional area is obtained from the displacement (height) data of the central part (peak) and the width of the raised part, it is almost An accurate application cross-sectional area can be stably obtained.
また、本発明の光学式変位計及びそれを用いた粘性液体の塗布断面積の測定方法の第2の構成によれば、第1の構成では変位データから盛り上がり部分の幅を正確に求めることが困難な場合であっても、受光量データから幅をほぼ正確に求めることができる。基板表面が露出している部分と粘性液体が塗布された部分との境界で受光量が急激に変化するので、受光量データから両側の境界を検出し、両者間の幅を求めることは容易である。その結果、盛り上がり部分の高さと幅とに基づいて塗布断面積をほぼ正確に求めることができる。 According to the second configuration of the optical displacement meter of the present invention and the method for measuring the application cross-sectional area of the viscous liquid using the same, in the first configuration, the width of the raised portion can be accurately obtained from the displacement data. Even in a difficult case, the width can be obtained almost accurately from the received light amount data. Since the amount of light received changes abruptly at the boundary between the part where the substrate surface is exposed and the part where the viscous liquid is applied, it is easy to detect the boundary on both sides from the amount of light received and determine the width between them. is there. As a result, the coating cross-sectional area can be obtained almost accurately based on the height and width of the raised portion.
また、本発明の光学式変位計及びそれを用いた粘性液体の塗布断面積の測定方法の第3の構成によれば、高さと幅と所定の係数とを乗じて得られた積に所定のオフセットを加えて得られた値を断面積として算出するので、塗布断面積を高速で求めることができる。盛り上がり部分の高さと幅とに基づいて塗布断面積を求める別の方法として、例えば頂点と両側の境界点を通る放物線(二次曲線)を求め、その放物線と基板表面に対応する直線とで囲まれた部分の面積を従来技術の説明で述べた方法によって求めることも可能である。しかしながら、この場合は、単位幅ΔWごとに分割された長方形の面積(ΔW×高さ)を求め、加算する演算(積分演算)が必要であり、処理時間が長くなる。処理能力の低いマイクロプロセッサでは、そのような処理の負担が無視できなくなると共に処理に時間が掛かる。これに対して本発明の第3の構成では、高さと幅と所定の係数とを乗じて得られた積に所定のオフセットを加えるといった簡単な処理で塗布断面積を求めることができるので、処理時間が短く早く処理が完了する。 Further, according to the third configuration of the optical displacement meter of the present invention and the method for measuring the application cross-sectional area of the viscous liquid using the same, the product obtained by multiplying the height, the width, and the predetermined coefficient is a predetermined value. Since the value obtained by adding the offset is calculated as the cross-sectional area, the coating cross-sectional area can be obtained at high speed. As another method for obtaining the coating cross-sectional area based on the height and width of the raised portion, for example, a parabola (secondary curve) passing through the apex and the boundary point on both sides is obtained and surrounded by the parabola and a straight line corresponding to the substrate surface. It is also possible to obtain the area of the formed portion by the method described in the description of the prior art. However, in this case, an operation (integration operation) for obtaining and adding the area (ΔW × height) of the rectangle divided for each unit width ΔW is required, which increases the processing time. In a microprocessor having a low processing capability, such a processing burden cannot be ignored and processing takes time. On the other hand, in the third configuration of the present invention, the coating cross-sectional area can be obtained by a simple process such as adding a predetermined offset to the product obtained by multiplying the height, width, and a predetermined coefficient. Processing is completed in a short time.
更に、本発明の光学式変位計及びそれを用いた粘性液体の塗布断面積の測定方法の第4の構成によれば、別の手段で測定した盛り上がり部分の断面積の真値と、それぞれに対応して求められた盛り上がり部分の高さ及び幅の計2組のデータから係数及びオフセットを算出し設定することができる。別の手段として、例えば、粘性液体が液晶パネルのシール剤の場合は、2枚のガラス基板の間に塗布されたシール剤がスペーサによって規定された厚みまで押し潰されたときに、そのシール剤の幅と2枚のガラス基板の間隔との積として断面積を容易に求めることができる。あるいは、2枚のガラス基板を重ね合わせる前に、一方のガラス基板の上に塗布されたシール剤の盛り上がり部分の断面積を別の測定器を用いて測定してもよい。 Further, according to the fourth configuration of the optical displacement meter of the present invention and the method for measuring the application cross-sectional area of the viscous liquid using the same, the true value of the cross-sectional area of the swelled portion measured by another means, respectively, Coefficients and offsets can be calculated and set from a total of two sets of data of the height and width of the raised portion correspondingly obtained. As another means, for example, when the viscous liquid is a sealant for a liquid crystal panel, when the sealant applied between two glass substrates is crushed to the thickness defined by the spacer, the sealant The cross-sectional area can be easily obtained as the product of the width of and the distance between the two glass substrates. Or before superimposing two glass substrates, you may measure the cross-sectional area of the swelling part of the sealing compound apply | coated on one glass substrate using another measuring device.
また、本発明の粘性液体の塗布断面積の測定方法の第5及び第6の構成によれば、例えば粘性液体が長方形の枠に沿って塗布され、隣り合う2辺をそれぞれ代表する2箇所で塗布断面積を測定する作業を効率的に行うことができる。つまり、互いに直角方向に延びる2辺を一直線で斜めに(例えば共に45度で)横切る方向に光軸を相対移動させればよいので、隣り合う2辺をそれぞれ直角に横切る方向に光軸を相対移動させる場合比べて、効率的な測定が可能となり、測定全体に要する時間を短縮することができる。 Further, according to the fifth and sixth configurations of the method for measuring the application cross-sectional area of the viscous liquid according to the present invention, for example, the viscous liquid is applied along a rectangular frame, and is represented at two locations that respectively represent two adjacent sides. The operation | work which measures a coating cross-sectional area can be performed efficiently. In other words, it is only necessary to relatively move the optical axis in a direction that crosses two sides extending in a direction perpendicular to each other in a straight line and obliquely (for example, both at 45 degrees). Compared with the case of moving, efficient measurement is possible, and the time required for the entire measurement can be shortened.
この場合、斜め(角度θ)に横切った場合の幅にcosθを掛ければ直角に横切った場合の幅に換算できることは明らかである。但し、前述のように幅と高さに所定の係数を掛けて最終的に求める塗布断面積を得る場合は、その係数に上記cosθを含めることができる。したがって、斜めに横切る場合も直角に横切る場合と同じ演算手順で塗布断面積を求めることができる。 In this case, it is clear that if the width when crossing obliquely (angle θ) is multiplied by cos θ, it can be converted to the width when crossing at right angles. However, when the coating cross-sectional area to be finally obtained is obtained by multiplying the width and height by a predetermined coefficient as described above, the above-mentioned cos θ can be included in the coefficient. Therefore, the cross-sectional area of application can be obtained by the same calculation procedure as when crossing diagonally.
また、本発明の粘性液体の塗布断面積の測定方法の第7の構成では、対物レンズで集束した光スポットを光軸に略垂直な直線方向に走査する光軸走査機構を有する光学式変位計を用いて、互いに異なる方向に延びる複数の直線状に塗布された粘性液体の塗布断面積を、複数の直線を代表する複数箇所で測定する場合に、上記の第5又は第6の構成のように各直線に対して斜めの方向に対物レンズの光軸を相対的に移動させて上記のような塗布断面積を求める処理を複数箇所で繰り返す。この場合、光学式変位計のヘッド部と測定対象物とを相対回転させる動作を伴わないので、回転機構が不要になる。また、塗布断面積を求めるべき複数箇所に複数のヘッド部をセットする必要もなく、1台のヘッド部で効率的な測定が可能となる。 In the seventh configuration of the viscous liquid application cross-sectional area measuring method according to the present invention, an optical displacement meter having an optical axis scanning mechanism that scans a light spot focused by the objective lens in a linear direction substantially perpendicular to the optical axis. When measuring the application cross-sectional area of a plurality of linearly applied viscous liquids extending in different directions using a plurality of locations representing a plurality of straight lines, as in the fifth or sixth configuration described above In addition, the processing for obtaining the coating cross-sectional area as described above by relatively moving the optical axis of the objective lens in an oblique direction with respect to each straight line is repeated at a plurality of locations. In this case, since there is no operation of rotating the head part of the optical displacement meter and the measurement object relative to each other, no rotation mechanism is required. Further, it is not necessary to set a plurality of head portions at a plurality of locations where the application cross-sectional area should be obtained, and efficient measurement can be performed with one head portion.
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図5は、本発明の実施例1に係る光学式変位計の構成を示すブロック図である。この光学式変位計は、変位測定部10、変位データ記憶部41、高さ・幅算出部42、断面積算出部43、表示部44、及び係数・オフセット設定部45を備えている。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the optical displacement meter according to the first embodiment of the present invention. The optical displacement meter includes a
変位測定部10は、図1を参照して説明した従来の光学式変位計と同じ構成であり、変位測定部10の各構成要素の参照番号は図1と同じ番号を付している。従来例の説明で述べた各構成要素の詳細な動作についての重複説明をできるだけ避けながら、動作の概略について以下に説明する。
The
レーザパワー制御回路11で駆動されるレーザダイオード12から出射したレーザ光がビームスプリッタ13及びコリメータレンズ14を通過した後、対物レンズ15で集束されて測定対象物16に投射される。測定対象物16からの反射光は対物レンズ15及びコリメータレンズ14を通ってビームスプリッタ13で反射し(光路を曲げられ)、光絞り部17のピンホール17aを通ってフォトダイオード18で受光される。フォトダイオード18の受光量に対応する電気信号は増幅器19で増幅された後に演算部20へ入力される。
The laser light emitted from the
対物レンズ15は、音叉振幅制御回路25によって励磁されるソレノイド24によって一定の周波数及び振幅(例えば800Hz,±0.3mm)で光軸方向に振動させられる。その振動位置は、音叉振幅検出器22によって検出される。つまり、音叉振幅検出器22から出力される正弦波信号が増幅器23を通って演算部20に入力されている。演算部20は、フォトダイオード18の受光量が最大になるときの音叉振幅検出器22からの正弦波信号から、対物レンズ15の位置情報を得る。そして、この位置情報が距離変換部26で距離に変換されることにより、測定対象物16の表面の変位が得られる。
The
より具体的には、演算部20内に設定される振幅の基準点と音叉振幅検出器22から出力される正弦波信号により、演算部20によって、この正弦波と振幅基準点とが交差するゼロクロス点を見つける。これによって正弦波の位相を検出し、フォトダイオード18の受光量が最大となる、つまり焦点が合っている時の音叉振幅検出器22からの正弦波信号から、上記ゼロクロス点からの変位を測定している。
More specifically, the zero cross where the sine wave and the amplitude reference point are crossed by the
図2に示したように、ガラス基板30の上に直線状に塗布されたシール剤(粘性液体)31の塗布断面積を測定する際の動作について、図6のフローチャートに沿って説明する。図6は、実施例1の光学式変位計を用いて粘性液体の塗布断面積を測定する処理の概略を示すフローチャートである。
As shown in FIG. 2, the operation for measuring the application cross-sectional area of the sealing agent (viscous liquid) 31 applied linearly on the
ステップ#11において、対物レンズ15の光軸と測定対象物16とを相対的に所定量ずつ移動させながら(スキャンしながら)測定対象物16の表面の変位データを取得する。つまり、図2において、シール剤31の塗布方向D1に略垂直な方向(幅方向)D2に光軸を移動させながら変位データY[i]を取得する。所得された変位データY[i]は、変位データ記憶部41に記憶される。この際、幅方向位置X[i]も取得され記憶される。対物レンズ15の光軸と測定対象物16とを相対的に所定量ずつ移動させる手段として、測定対象物16が載置されるテーブルを所定ピッチで移動させてもよいし、逆に光学式変位計のヘッド部を所定ピッチで移動させてもよい。
In
次のステップ#12において、幅方向位置X[i]及び変位データY[i]からシール剤による盛り上がり部分の最大値に対応する高さHと盛り上がり部分の幅Wとを算出する処理を高さ・幅算出部42が実行する。この算出処理の詳細については後述する。
In the
次のステップ#13において、高さH及び幅Wから断面積(シール剤31の塗布断面積)を算出する処理を断面積算出部43が実行する。断面積算出の第1の方法としては、図7に示すように、高さH及び幅Wで規定される放物線48を求め、この放物線48と基板表面に対応する直線49とで囲まれた部分の面積Sを求める。すなわち、単位幅ΔWごとに分割された各長方形48aの面積(ΔW×高さ)を求め、それらを加算する演算(積分演算)によって断面積Sを求める。
In the
第2の方法としては、高さHと幅Wとの積に所定の係数Kを乗じ、さらにオフセット(ゼロを含む)Cを加えることによって断面積Sを求める。すなわち、S=H×W×K+Cなる演算によって断面積Sを求める。仮にオフセットC=0とした場合、係数K=1は断面形状が長方形であることを意味し、係数K=0.5は断面形状が長方形であることを意味する。したがって、実際の塗布断面形状の場合は、0.5<K<1となる。 As a second method, the cross-sectional area S is obtained by multiplying the product of the height H and the width W by a predetermined coefficient K and adding an offset (including zero) C. That is, the cross-sectional area S is obtained by the calculation of S = H × W × K + C. If the offset C = 0, the coefficient K = 1 means that the cross-sectional shape is a rectangle, and the coefficient K = 0.5 means that the cross-sectional shape is a rectangle. Therefore, in the case of an actual application cross-sectional shape, 0.5 <K <1.
この係数K及びオフセットCは、係数・オフセット設定部45によって設定される。係数・オフセット設定部45は、2組の高さH、幅W、及び断面積Sの真値から係数K及びオフセットCを求める。すなわち、2組の式S1=H1×W1×K+C、及び、S2=H2×W2×K+CからK=(S1−S2)/(H1×W1−H2×W2)が求まり、更に、C=S1−H1×W1×Kが求まる。
The coefficient K and the offset C are set by the coefficient / offset setting
この際、断面積Sの真値については別の手段で測定して係数・オフセット設定部45に入力する必要がある。液晶パネルのシール剤の場合は、2枚のガラス基板の間に塗布されたシール剤がスペーサによって規定された厚みまで押し潰されたときに、そのシール剤の幅と2枚のガラス基板の間隔との積として断面積を簡易的に求めることができるので、これを断面積の真値として入力すればよい。但し、この方法に限らず、別の測定器を用いて測定した断面積の真値を入力してもよい。あるいは、係数K及びオフセットCの値を直接入力して設定するようにしてもよい。
At this time, the true value of the cross-sectional area S needs to be measured by another means and input to the coefficient / offset setting
上記のように、本実施例の光学式変位計では、断面積算出の方法として2通りの方法が用意されており、ユーザが第1又は第2の方法のいずれかを選択することができるようになっている。いずれか1つの方法のみを使用するように断面積算出部43を構成してもよい。
As described above, in the optical displacement meter of the present embodiment, there are two methods for calculating the cross-sectional area, and the user can select either the first method or the second method. It has become. The cross-sectional
図6のフローチャートに戻り、最後のステップ#14において、表示部44による表示又は外部出力が実行される。図8に表示部44による表示例を模式的に示す。上記のようにして求められた盛り上がり部分の断面積(シール剤の塗布断面積)が画面左上の表示枠51に表示され、測定の対象となった断面の変位データ(高さ)のグラフが画面中央部の表示枠52に表示されている。この表示枠52には、受光量(光量)のグラフも表示されている。なお、この図では高さ及び光量のグラフを簡素化して描いているが、実際には前述の図3又は図4に示したようなグラフになる。外部出力は、断面積と高さ及び光量のグラフの表示内容をアナログ信号として出力することができる。あるいは、シリアルインターフェイス等を介して接続されたパーソナルコンピュータにディジタル信号として出力することができる。
Returning to the flowchart of FIG. 6, in the
次に、高さ・幅算出部42が実行する高さ及び幅を求める処理について図9から図11を参照しながら説明を加える。図9及び図10は、実施例1の光学式変位計において断面積の算出に使用される高さ及び幅を求める処理のフローチャートである。また、図11は、変位データから盛り上がり部分の幅を求める処理の原理を示す図である。
Next, processing for obtaining the height and width executed by the height /
図9のフローチャートにおけるステップ#101からステップ#109までは高さHを求める処理である。ステップ#101での変数i及びYmaxの初期化処理に続いて、ステップ#102で幅方向のスキャン開始点における変位データY[0]を取得し、基板高さとして記憶する。なお、1点のみの変位データを基板高さとするのではなく、盛り上がり部分以外の複数点における変位データY[i](i=0,1,2,…)の平均値を求めて基板高さとしてもよい。
Steps # 101 to # 109 in the flowchart of FIG. 9 are processes for obtaining the height H. Subsequent to the initialization processing of the variables i and Ymax in
ステップ#103で変数iをインクリメントし、ステップ#104で幅方向にΔXだけ移動した後、ステップ#105で変位データY[i]を取得する。次のステップ#106で変位データY[i]と変数Ymaxとを比較し、Y[i]がYmaxより大きい場合は、続くステップ#107でY[i]をYmaxに代入する。Y[i]がYmax以下である場合は、そのままステップ#108へ移行する。
In
ステップ#108ではiがあらかじめ定めた最大値Nより小さいか(スキャン終了点に達していないか)否かをチェックし、小さければステップ#103に戻る。iがNに達するまで(スキャン終了点に達するまで)ステップ#103からステップ#108の処理が繰り返され、Nに達した時点では変数YmaxにはY[i]の最大値が記憶されていることになる。次のステップ#109で最大値Ymaxから基板高さY[0]を減ずることにより、高さHを得る。
In
図10のフローチャートにおけるステップ#111からステップ#123までは幅Wを求める処理である。このうち、ステップ#111からステップ#116までは盛り上がり部分の左端を検出する処理である。ステップ#111で変数iを最小値0に初期化すると共に、盛り上がり部分の左端を判定するためのしきい値Ythを設定する。すなわち、盛り上がり部分より左側の基板高さY[0]にしきい値の差分ΔYthを加えた値をしきい値Ythとする。次のステップ#112で変数iをインクリメントし、ステップ#113で幅方向にΔXだけ移動した後、ステップ#114で変位データY[i]を取得する。
Steps # 111 to # 123 in the flowchart of FIG. 10 are processes for obtaining the width W. Among these, steps # 111 to # 116 are processes for detecting the left end of the swelled portion. In
次のステップ#115でY[i]としきい値Ythとを比較し、Y[i]がYth以下であればステップ#112に戻る。Y[i]がYthより大きくなるまでステップ#112からステップ#115の処理が繰り返され、Y[i]がYthより大きくなった時点で、そのときの幅方向位置X[i]が左端位置Xleftに代入される(ステップ#116)。
In the
ステップ#117からステップ#122までは、盛り上がり部分の右端を検出する処理である。ステップ#117で変数iを最大値Nに初期化すると共に、盛り上がり部分の右端を判定するためのしきい値Ythを設定する。すなわち、盛り上がり部分より右側の基板高さY[N]にしきい値の差分ΔYthを加えた値をしきい値Ythとする。次のステップ#118で変数iをデクリメントし、ステップ#119で幅方向に−ΔXだけ移動した後、ステップ#120で変位データY[i]を取得する。
Steps # 117 to # 122 are processes for detecting the right end of the rising portion. In
次のステップ#121でY[i]としきい値Ythとを比較し、Y[i]がYth以下であればステップ#118に戻る。Y[i]がYthより大きくなるまでステップ#118からステップ#121の処理が繰り返され、Y[i]がYthより大きくなった時点で、そのときの幅方向位置X[i]が右端位置Xrightに代入される(ステップ#122)。
In the
最後のステップ#123において、上記のようにして求めた右端位置Xrightと左端位置Xleftとの差を求め、これを幅Wとする。
In the
以上に説明した実施例1の光学式変位計では、変位データから盛り上がり部分の高さ及び幅を算出し、断面積を算出している。しかし、変位データによっては、盛り上がり部分の左端及び右端を前述のようなしきい値との比較によって検出することが難しい場合がある。そこで、実施例2の光学式変位計では、受光量データを用いて盛り上がり部分の幅を算出する。基板表面が露出している部分とシール剤が塗布された部分との境界で受光量が急激に変化するので、変位データよりも光量データを用いたほうが盛り上がり部分の左端及び右端の検出が容易な場合が多い。 In the optical displacement meter of Example 1 described above, the height and width of the raised portion are calculated from the displacement data, and the cross-sectional area is calculated. However, depending on the displacement data, it may be difficult to detect the left end and the right end of the raised portion by comparison with the threshold value as described above. Therefore, in the optical displacement meter of Example 2, the width of the raised portion is calculated using the received light amount data. Since the amount of light received changes abruptly at the boundary between the part where the substrate surface is exposed and the part where the sealant is applied, it is easier to detect the left and right edges of the swelled part using the light intensity data than the displacement data. There are many cases.
図5に示した光学式変位計の構成は、本実施例でもほぼ同じである。但し、変位データ記憶部41は、変位データ(及び幅方向位置データ)だけでなく、光量データも記憶する。つまり、光量データ記憶部を兼ねている。また、高さ・幅算出部42は、シール剤による盛り上がり部分の幅Wを光量データに基づいて算出する。
The configuration of the optical displacement meter shown in FIG. 5 is substantially the same in this embodiment. However, the displacement data storage unit 41 stores not only displacement data (and width direction position data) but also light amount data. That is, it also serves as a light quantity data storage unit. Further, the height /
図12は、実施例2の光学式変位計を用いて粘性液体の塗布断面積を測定する処理の概略を示すフローチャートである。図6に示した実施例1の光学式変位計の場合との相違点のみを説明すると、ステップ#21では、幅方向位置データX[i]及び変位データY[i]に加えて受光量データL[i]も取得され、記憶される。次のステップ#22で変位データY[i]からシール剤による盛り上がり部分の最大値に対応する高さHが算出され、続くステップ#23で幅方向位置X[i]及び受光量データL[i]からシール剤による盛り上がり部分の幅Wが算出される。ステップ#24及びステップ#25の処理は、図6におけるステップ#13及びステップ#14とそれぞれ同じである。
FIG. 12 is a flowchart showing an outline of a process for measuring the application cross-sectional area of the viscous liquid using the optical displacement meter of the second embodiment. Only the difference from the optical displacement meter of the first embodiment shown in FIG. 6 will be described. In
次に、高さ・幅算出部42が実行する受光量データから盛り上がり部分の幅を求める処理について図13及び図14を参照しながら説明を加える。図13は、実施例2の光学式変位計において盛り上がり部分の幅を求める処理のフローチャートである。また、図14は、受光量データから盛り上がり部分の幅を求める処理の原理を示す図である。なお、図13のフローチャートは実施例1における図10のフローチャートに相当するものである。盛り上がり部分の高さを求める処理については実施例1の図9を用いて説明した処理と同じである。
Next, a process for calculating the width of the rising portion from the received light amount data executed by the height /
図13のフローチャートにおいて、ステップ#211からステップ#216までは盛り上がり部分の左端を検出する処理である。ステップ#211での変数iを最小値0に初期化すると共に、盛り上がり部分の左端を判定するためのしきい値Lthを設定する。すなわち、盛り上がり部分より左側の基板面における受光量L[0]からしきい値の差分ΔLthを減じた値を受光量のしきい値Lthとする。次のステップ#212で変数iをインクリメントし、ステップ#213で幅方向にΔXだけ移動した後、ステップ#214で受光量データL[i]を取得する。
In the flowchart of FIG. 13, steps # 211 to # 216 are processing for detecting the left end of the swelled portion. The variable i in
次のステップ#215でL[i]としきい値Lthとを比較し、L[i]がLth以上であればステップ#212に戻る。L[i]がLthより小さくなるまでステップ#212からステップ#215の処理が繰り返され、L[i]がLthより小さくなった時点で、そのときの幅方向位置X[i]が左端位置Xleftに代入される(ステップ#216)。
In the
ステップ#217からステップ#222までは、盛り上がり部分の右端を検出する処理である。ステップ#217で変数iを最大値Nに初期化すると共に、盛り上がり部分の右端を判定するためのしきい値Lthを設定する。すなわち、盛り上がり部分より右側の基板面における受光量L[N]からしきい値の差分ΔLthを減じた値をしきい値Lthとする。次のステップ#218で変数iをデクリメントし、ステップ#219で幅方向に−ΔXだけ移動した後、ステップ#220で受光量データL[i]を取得する。
Steps # 217 to # 222 are processes for detecting the right end of the rising portion. In
次のステップ#221でL[i]としきい値Lthとを比較し、L[i]がLth以上であればステップ#218に戻る。L[i]がLthより小さくなるまでステップ#218からステップ#221の処理が繰り返され、L[i]がLthより小さくなった時点で、そのときの幅方向位置X[i]が右端位置Xrightに代入される(ステップ#222)。
In the
最後のステップ#223において、上記のようにして求めた右端位置Xrightと左端位置Xleftとの差を求め、これを幅Wとする。
In the
図15は、本発明の実施例3に係る光学式変位計の構成を示すブロック図である。但し、図5に示した実施例1の光学式変位計の構成のうちの変位測定部10のみを示しており、既に説明した粘性液体の断面を高さ及び幅から算出する構成ブロックについては同様であるので図示を省略している。
FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of an optical displacement meter according to the third embodiment of the present invention. However, only the
本実施例の光学式変位計は、対物レンズ15で集束した光スポットを光軸に略垂直な直線方向に走査する光軸走査機構28を有する。対物レンズ15で集束した光スポットを測定対象の表面で移動させる手段、つまり、対物レンズ15の光軸と測定対象物16とを相対的に移動させる手段は、前述のように測定対象物16が載置されるテーブルを移動させる手段でもよいし、逆に光学式変位計のヘッド部を移動させる手段でもよい。本実施例の光学式変位計が有する光軸走査機構28は、光学式変位計のヘッド部全体を移動させるのではなく、対物レンズ15とその周辺部のみを光軸に略垂直な直線方向に振動させることによって光スポットを光軸に略垂直な直線方向に走査する。
The optical displacement meter of the present embodiment has an optical axis scanning mechanism 28 that scans a light spot focused by the
図15において、破線で囲まれたブロックは対物レンズ15、音叉21、ソレノイド24及び振幅検出器22を含む対物レンズユニット27を構成している。この対物レンズユニット27は、対物レンズ15の光軸に平行な支軸27Xを中心に狭い角度内で揺動自在に構成されている。所定の周期で対物レンズユニット27を揺動させる手段として、対物レンズユニット27側にマグネットが設けられ、固定枠側に電磁コイルが設けられている。図15では、電磁コイルとその駆動制御回路を含む光軸走査機構28が示されている。また、対物レンズユニット27の揺動位置、すなわち光軸の走査位置を検出する走査位置検出器29が設けられ、その出力信号が光軸走査機構28へフィードバックされている。光軸走査機構28は、演算部20から与えられる走査位置制御信号と走査位置検出器29からフィードバックされる走査位置信号とに基づいて、対物レンズユニット27の揺動、すなわち光軸の走査を制御する。
In FIG. 15, a block surrounded by a broken line constitutes an objective lens unit 27 including the
図16は、本実施例の光学式変位計を用いた第1の測定方法を示す図である。この例は、液晶表示器の製造工程において、液晶表示器を構成するガラス基板61の四辺に沿って粘性液体であるシール剤62を塗布し、その塗布断面積を測定する様子を示している。光学式変位計のヘッド部63の先端からシール剤62に向けて照射されたレーザ光が上記の光軸走査機構28によって走査された様子を光軸軌跡面64で示している。この測定方法では、シール剤62が塗布された略矩形の隣り合う2辺65及び66について塗布断面積を測定している。この場合、光学式変位計のヘッド部63を2台用いて、それぞれの辺における適当な箇所にそれぞれのヘッド部63をセットしている。
FIG. 16 is a diagram illustrating a first measurement method using the optical displacement meter of the present embodiment. This example shows a state in which a
各ヘッド部63から照射されたレーザ光の走査方向(光軸軌跡面64)は辺(塗布方向)に直角な方向である。したがって、辺65におけるレーザ光の走査方向(光軸軌跡面64)と辺66におけるレーザ光の走査方向(光軸軌跡面64)は90度異なっている。光学式変位計のヘッド部63を2台セットせずに、1台のヘッド部63で上記2箇所の塗布断面積を測定しようとすれば、例えば辺65における測定を終えて次に辺66における測定を開始する際に、ヘッド部63を90度回転させる必要がある。あるいは、ガラス基板61が載置されたテーブルを90度回転させる必要がある。いずれにしても、回転機構が用意されていない場合は1台のヘッド部63で上記2箇所の塗布断面積を測定することができない。
The scanning direction (optical axis locus surface 64) of the laser light emitted from each
図17は、本実施例の光学式変位計を用いた第2の測定方法を示す図である。この測定方法は上記第1の測定方法と異なり、光学式変位計のヘッド部63を1台だけ用いて、しかもヘッド部63又はガラス基板61が載置されたテーブルを回転させずに、塗布方向の異なる2辺における塗布断面積を測定する。図17に示すように、隣り合う2辺65及び66に対してレーザ光の走査方向(光軸軌跡面64)が斜め(例えば共に45度)となるように、光学式変位計のヘッド部63とガラス基板61との関係をセットしている。つまり、断面積を測定するシール剤62の塗布方向(辺)に対して直角に光軸を移動させるのではなく、斜めに(例えば45度の方向に)光軸を移動させる。
FIG. 17 is a diagram showing a second measurement method using the optical displacement meter of this example. Unlike the first measurement method, this measurement method uses only one
この場合、塗布断面の高さについては光軸を直角に移動させる第1の測定方法と同等の測定結果が得られるはずであるが、幅については斜めに横切るために第1の測定方法の測定結果より長くなる。レーザ光の走査方向が塗布方向(辺)に対して角度θを成す場合は、得られた幅にcosθを掛ければ、第1の測定方法の測定結果(真の幅)に換算できることになる。例えば45度である場合は、2の平方根(約1.414)で割る計算を行えばよい。しかし実際には、前述のように測定結果である高さ及び幅に係数Kを掛けて(必要な場合は更にオフセットCを加えて)断面積を求める演算を行うので、この係数に上記のcosθを含ませることにより演算回数を減らすことができる。 In this case, a measurement result equivalent to the first measurement method of moving the optical axis at a right angle should be obtained for the height of the coating cross section, but the measurement of the first measurement method is performed because the width crosses diagonally. Longer than the result. When the scanning direction of the laser beam makes an angle θ with respect to the coating direction (side), the obtained width can be converted to the measurement result (true width) by multiplying the obtained width by cos θ. For example, when the angle is 45 degrees, the calculation may be performed by dividing by the square root of 2 (about 1.414). However, in actuality, as described above, the height and width, which are measurement results, are multiplied by a coefficient K (adding an offset C if necessary) to obtain a cross-sectional area, and the above-described cos θ The number of operations can be reduced by including.
この測定方法によれば、例えば辺65における測定を終えて次に辺66における測定を開始する際に、ヘッド部63(又はガラス基板61が載置されたテーブル)を破線の矢印で示すように平行移動させるだけでよく、両者を相対的に回転させる必要はない。なお、互いに直角な方向に延びる2辺65及び66において共にレーザ光の走査方向が辺に対して45度となるようにする必要は必ずしも無い。例えば一方の辺に対して30度、他方の辺に対して60度となるようにしてもよい。なお、レーザ光の走査方向が塗布方向(辺)に対して45度以外の角度θとなる場合は、前述のようにcosθ又はそれを含む係数Kを位置情報(ヘッド部63と測定対象物(ガラス基板61)との相対位置を表す情報)から求めることが必要となる。例えば、あらかじめ記憶したテーブルを参照することによって位置情報からcosθ又はそれを含む係数Kを求めるようにすればよい。ハードウェア構成として、そのようなテーブルを構成するデータを入力し記憶する手段、ヘッド部63と測定対象物(ガラス基板61)との相対位置を変化させる駆動手段、現在の相対位置である位置情報を検出する手段、及び、その位置情報に対応するcosθ又はそれを含む係数Kをテーブル参照によって求める手段を備えておけばよい。また、シール剤62の塗布方向(辺)に対して斜めに光軸を移動させる測定方法の前提条件として、少なくとも塗布方向を斜めに横切る範囲内で、塗布断面の幅が大きく変動していないこと(幅の変動が無視できること)が必要である。
According to this measuring method, for example, when the measurement at the
以上、本発明の実施例を適宜変形例に言及しながら説明したが、本発明はこれらの実施例及び変形例を更に改変した形態で実施してもよい。また、上記実施例では音叉の振動によって対物レンズを光軸方向に振動させているが、圧電素子のような他の公知手段を用いて対物レンズを光軸方向に振動させてもよい。 As mentioned above, although the Example of this invention was described referring the modification suitably, this invention may be implemented with the form which further modified these Example and the modification. In the above embodiment, the objective lens is vibrated in the optical axis direction by the vibration of the tuning fork, but the objective lens may be vibrated in the optical axis direction using other known means such as a piezoelectric element.
15 対物レンズ
16 測定対象物
17a ピンホール
41 変位データ記憶部(兼受光量データ記憶部)
42 高さ・幅算出部
43 断面積算出部
44 表示部
45 係数・オフセット設定部
DESCRIPTION OF
42 Height /
Claims (11)
前記対物レンズの光軸と前記測定対象物とを相対的に所定量ずつ移動させながら取得した測定対象物の表面の変位データを記憶する変位データ記憶部と、
前記変位データによって規定される盛り上がり部分の最大値に対応する高さと幅を算出する高さ・幅算出部と、
前記高さ・幅算出部で求められた盛り上がり部分の高さと幅から前記盛り上がり部分の断面積を算出する断面積算出部と、
前記変位データによって規定される盛り上がり部分を含む測定対象物の表面の断面輪郭及び前記断面積算出部によって算出された断面積を表示する表示部と
を備えていることを特徴とする光学式変位計。 The light focused by the objective lens is projected onto the measurement object, the reflected light from the measurement object is received through the objective lens and the pinhole, and the position is detected by vibrating the objective lens in the optical axis direction. An optical displacement meter that measures the displacement of the surface of the measurement object from the position information of the objective lens when the amount of received light is maximized,
A displacement data storage unit for storing displacement data of the surface of the measurement object acquired while relatively moving the optical axis of the objective lens and the measurement object by a predetermined amount;
A height / width calculator for calculating a height and a width corresponding to the maximum value of the raised portion defined by the displacement data;
A cross-sectional area calculating unit that calculates a cross-sectional area of the raised part from the height and width of the raised part obtained by the height / width calculating part;
An optical displacement meter, comprising: a display section that displays a cross-sectional contour of a surface of a measurement object including a raised portion defined by the displacement data and a cross-sectional area calculated by the cross-sectional area calculation section. .
前記対物レンズの光軸と前記測定対象物とを相対的に所定量ずつ移動させながら取得した測定対象物の表面の変位データを記憶する変位データ記憶部と、同じく受光量データを記憶する受光量データ記憶部と、
前記変位データによって規定される盛り上がり部分の最大値に対応する高さを算出すると共に、前記盛り上がり部分における前記受光量データから前記盛り上がり部分の幅を算出する高さ・幅算出部と、
前記高さ・幅算出部で求められた盛り上がり部分の高さと幅から盛り上がり部分の断面積を算出する断面積算出部と、
前記変位データによって規定される盛り上がり部分を含む測定対象物の表面の断面輪郭及び前記断面積算出部によって算出された断面積を表示する表示部と
を備えていることを特徴とする光学式変位計。 The light focused by the objective lens is projected onto the measurement object, the reflected light from the measurement object is received through the objective lens and the pinhole, and the position is detected by vibrating the objective lens in the optical axis direction. An optical displacement meter that measures the displacement of the surface of the measurement object from the position information of the objective lens when the amount of received light is maximized,
A displacement data storage unit that stores displacement data of the surface of the measurement object acquired while moving the optical axis of the objective lens and the measurement object relatively by a predetermined amount, and a received light amount that also stores received light amount data A data storage unit;
Calculating a height corresponding to the maximum value of the swelled portion defined by the displacement data, and a height / width calculating unit for calculating a width of the swelled portion from the received light amount data in the swelled portion;
A cross-sectional area calculating unit that calculates a cross-sectional area of the raised part from the height and width of the raised part obtained by the height / width calculating part;
An optical displacement meter, comprising: a display section that displays a cross-sectional contour of a surface of a measurement object including a raised portion defined by the displacement data and a cross-sectional area calculated by the cross-sectional area calculation section. .
請求項1又は2記載の光学式変位計。 The cross-sectional area calculation unit adds a predetermined offset to a product obtained by multiplying the height and width of the raised portion obtained by the height / width calculation unit and a predetermined coefficient, and calculates a value obtained by adding the predetermined offset. The optical displacement meter according to claim 1, further comprising a coefficient / offset setting unit that calculates an area and sets the coefficient and the offset with respect to the cross-sectional area calculation unit.
請求項3記載の光学式変位計。 The coefficient / offset setting unit is a set 2 of the height and width of the raised portion obtained by the height / width calculating unit and the true value of the cross-sectional area of the raised portion measured and input by another means. The optical displacement meter according to claim 3, wherein the coefficient and the offset are calculated and set from a set.
(a)前記粘性液体の塗布方向に直角な方向に前記対物レンズの光軸を相対的に移動させながら前記粘性液体が塗布された盛り上がり部分の表面の変位データを取得して記憶するステップと、
(b)前記変位データによって規定される盛り上がり部分の最大値に対応する高さと幅を算出するステップと、
(c)前記盛り上がり部分の高さと幅から前記盛り上がり部分の断面積を算出するステップと
を実行することを特徴とする粘性液体の塗布断面積の測定方法。 The light focused by the objective lens is projected onto the measurement object, the reflected light from the measurement object is received through the objective lens and the pinhole, and the position is detected by vibrating the objective lens in the optical axis direction. The application cross-section of the viscous liquid applied linearly on the substrate using an optical displacement meter that measures the displacement of the surface of the object to be measured from the position information of the objective lens when the amount of received light is maximized A method of measuring
(A) acquiring and storing displacement data of the surface of the raised portion to which the viscous liquid has been applied while relatively moving the optical axis of the objective lens in a direction perpendicular to the application direction of the viscous liquid;
(B) calculating a height and a width corresponding to a maximum value of a raised portion defined by the displacement data;
(C) The step of calculating the cross-sectional area of the raised part from the height and width of the raised part is executed.
(a)前記粘性液体の塗布方向に直角な方向に前記対物レンズの光軸を相対的に移動させながら前記粘性液体が塗布された盛り上がり部分の表面の変位データ及び受光量データを取得して記憶するステップと、
(b)前記変位データによって規定される盛り上がり部分の最大値に対応する高さを算出すると共に、前記盛り上がり部分における前記受光量データから前記盛り上がり部分の幅を算出するステップと、
(c)前記盛り上がり部分の最大値に対応する高さと幅から前記盛り上がり部分の断面積を算出するステップと
を実行することを特徴とする粘性液体の塗布断面積の測定方法。 The light focused by the objective lens is projected onto the measurement object, the reflected light from the measurement object is received through the objective lens and the pinhole, and the position is detected by vibrating the objective lens in the optical axis direction. The application cross-section of the viscous liquid applied linearly on the substrate using an optical displacement meter that measures the displacement of the surface of the object to be measured from the position information of the objective lens when the amount of received light is maximized A method of measuring
(A) Acquiring and storing displacement data and received light amount data of the surface of the raised portion coated with the viscous liquid while relatively moving the optical axis of the objective lens in a direction perpendicular to the application direction of the viscous liquid. And steps to
(B) calculating a height corresponding to a maximum value of the raised portion defined by the displacement data, and calculating a width of the raised portion from the received light amount data in the raised portion;
(C) calculating the cross-sectional area of the raised portion from the height and the width corresponding to the maximum value of the raised portion.
請求項5又は6記載の粘性液体の塗布断面積の測定方法。 In the step (c), a value obtained by adding a predetermined offset to a product obtained by multiplying the height and width of the raised portion by a predetermined coefficient is calculated as the cross-sectional area. Item 7. The method for measuring the cross-sectional area of the viscous liquid according to item 5 or 6.
請求項7記載の粘性液体の塗布断面積の測定方法。 The coefficient and the offset are calculated from two sets of the height and width of the raised portion obtained in step (b) and the true value of the cross-sectional area of the raised portion measured and input by another means. The method for measuring the cross-sectional area of the viscous liquid according to claim 7, wherein the setting step is performed before the step (c).
請求項5記載の粘性液体の塗布断面積の測定方法。 6. The viscosity according to claim 5, wherein in the step (a), the direction in which the optical axis of the objective lens is moved relative to the application direction of the viscous liquid is not a right angle direction but an oblique direction. A method for measuring the cross-sectional area of liquid applied.
請求項6記載の粘性液体の塗布断面積の測定方法。 The viscosity according to claim 6, wherein, in the step (a), the direction in which the optical axis of the objective lens is moved relative to the application direction of the viscous liquid is not a right angle direction but an oblique direction. A method for measuring the cross-sectional area of liquid applied.
請求項9又は10記載の粘性液体の塗布断面積の測定方法。 The optical displacement meter uses an optical axis scanning mechanism that scans a light spot focused by the objective lens in a linear direction substantially perpendicular to the optical axis, and is applied in a plurality of linear shapes extending in different directions. When measuring the application cross-sectional area of the viscous liquid at a plurality of locations representing the plurality of straight lines, the head portion of the optical displacement meter including the objective lens and the measurement object are not rotated relative to each other at the plurality of locations. The steps (a) to (c) are repeated a plurality of times by relatively moving the optical axis of the objective lens in an oblique direction with respect to each straight line using the optical axis scanning mechanism. The measuring method of the application cross-sectional area of the viscous liquid of 9 or 10.
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