JP2005351810A - 載物台装置、画像測定装置 - Google Patents

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Abstract


【課題】 載置面211の平面度を保ちつつ大型化が可能である載物台装置を提供する。
【解決手段】 所定のワークWが載置される略平面の載置面211を上面に有する載物ガラス210と、載物ガラス210の下面においてその略全面にわたって設けられ載物ガラス210を通してワークWを透過照明する面状の面発光体220と、面発光体220の下面側の複数点を支持するとともに支持する複数点の高さをそれぞれ調整することによって載置面211の平面度を調整する支持部300と、を備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、載物台装置および画像測定装置に関する。例えば、被測定物を撮像した画像データに基づいて被測定物の形状、寸法等を測定する画像測定装置に利用され、透過型の照明で被測定物を照明する載物台装置等に関する。
従来、被測定物を撮像した画像に基づいて被測定物の形状、寸法を測定する画像測定装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
このような画像測定装置は、例えば、図8に示されるように、被測定物Wを載置する載物台としての載物ガラス210と、被測定物Wを撮像する撮像手段514と、載物ガラス210を通して被測定物Wを透過照明する照明手段700と、撮像手段514および照明手段700を被測定物Wの被測定部位に応じて移動させる移動機構600と、撮像手段514で撮像された画像を解析処理する解析部(不図示)と、を備える。
載物ガラス210は、被測定物Wが載置される載置面211を有し、載置面211は凹凸やうねり等がない平面に形成されている。
移動機構600は、載物ガラス210の載置面211に平行な一方向であるY方向に沿って撮像手段514および照明手段700を移動させるY移動機構610と、載置面211に平行でかつY方向に垂直なX方向に沿って撮像手段514および照明手段700を移動させるX移動機構620と、を備える。
Y移動機構610は、載置面211と平行な面内で載物ガラス210を間にして互いに平行に配設されたY軸ガイド611、611と、それぞれのY軸ガイド611、611に摺動可能に設けられたYスライダ612、612と、を備える。
X移動機構620は、両脚がYスライダ612、612に固設されるとともに載物ガラス210の載置面211側において載物ガラス210と平行に配設された第1X軸ガイド621と、両脚がYスライダ612、612に固設されるとともに載物ガラス210の載置面211と反対側において載物ガラス210と平行に配設された第2X軸ガイド622と、第1X軸ガイド621に摺動可能に設けられた第1Xスライダ623と、第2X軸ガイド622に摺動可能に設けられた第2Xスライダ624と、を備える。
撮像手段514は第1Xスライダ623に取り付けられ、照明手段700は第2Xスライダ624に取り付けられる。
このような構成において、載物ガラス210の載置面211上に被測定物Wとして例えばディスプレイパネルを載置する。撮像手段514および照明手段700を被測定部位に応じてY移動機構610およびX移動機構620によって移動させる。照明手段700で透過照明しながら撮像手段514で被測定物Wを撮像する。すると、画像データに基づいて解析部(不図示)により画像解析されて被測定物Wの形状、寸法などが測定される。
特開2001−41711号公報
近年では、被測定物Wが大型化してきており、例えば、被測定物Wとしてのディスプレイパネルは2500mm×2500mmの大きさを有する。この大きな被測定物Wを載置するための載物ガラス210も大型化されなければならない。
しかしながら、単純に載物ガラス210を大きくすると、自重によりたわみが生じる。例えば、厚さ25mmで2500mm×2500mmのガラスでは自重撓みが0.8mm〜1.8mm程度になる。このように載物ガラス210がたわんでしまうと、被測定物Wもたわんでしまうことになるので、測定が正確に行われないという問題が生じる。
ここで、このような載物ガラス210のたわみを調整するのに載物ガラス210の下面を例えばジャッキで支持すればよいとも考えられる。しかし、この場合、ジャッキが邪魔になって照明手段700が移動できない部分ができ、照明できない領域が生じてしまうという問題がある。
そのため、大型の被測定物Wを透過照明で測定するための構成が強く望まれていた。
本発明の目的は、載置面の平面度を保ちつつ大型化が可能である載物台装置および画像測定装置を提供することにある。
本発明の載物台装置は、所定のワークが載置される略平面の載置面を上面に有する光透過性板材と、前記光透過性板材の下面においてその略全面にわたって設けられ前記光透過性板材を通して前記ワークを透過照明する面状の面発光体と、前記面発光体の下面側の複数点を支持するとともに支持する複数点の高さをそれぞれ調整することによって前記載置面の平面度を調整する平面度調整手段と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、平面度調整手段により載置面の平面調整を行うことができる。すると、載置面が常に平面に維持されるので、例えば、載置面に載置されたワークを撮像して測定する場合に測定精度が向上する。
従来は、透過照明するために照明手段が移動しなければならなかったので、光透過性板材の下面側に移動機構が必要であった。
この点、本発明は、面発光体が光透過性板材の下面の略全面にわたって設けられているので、照明手段を移動させなくても光透過性板材の略全面から透過照明することができる。よって、移動機構を廃することにより部品コストや組立てコストを低減することができる。
また、面発光体を備えることにより、照明手段を移動させる移動機構がなくなるので、光透過性板材の下面側から光透過性板材の平面度を調整する平面度調整手段を設けることができる。よって、光透過性板材が大型化された場合でも、平面度調整手段によって平面度調整して光透過性板材の平面度を維持することができる。
例えば、一辺が2500mmになるような大型の光透過性板材の平面度を維持しつつ略全面で透過照明が可能となるので、大型のディスプレイパネルなどを透過照明するのに非常に好適である。
また、平面度調整手段を備えることにより、光透過性板材そのものの剛性で載置面の平面度を維持する必要はないので、光透過性板材の硬度は小さくてもよく、また、光透過性板材の厚みは薄くてもよい。その結果、部材コストを低減させることができる。
なお、光透過性板材は、例えば無機ガラスで形成されることが例として挙げられるが、その他、例えば、光透過性の樹脂からなる有機ガラス(例えばアクリル樹脂)で形成されてもよい。
本発明では、前記平面度調整手段は、前記面発光体の下面側において所定の複数位置に配設されるとともに上下に進退可能な支柱を有する支柱手段であることが好ましい。
この構成によれば、支柱手段により面発光体の下面側の高さを所定の複数点において揃えることにより、載置面の高さを揃えて載置面の平面調整を行うことができる。
本発明では、前記平面度調整手段は、前記面発光体の下面側における所定の複数点の高さを検出する高さ検出手段と、前記高さ検出手段による検出結果に基づいて、前記面発光体の下面側を支持する所定の複数点の高さを制御する制御手段と、を備えることが好ましい。
この構成によれば、高さ検出手段での検出結果に基づいて、所定の複数点の高さが揃うように制御手段で制御される。すると、常に、自動的に載置面の平面度が維持される。
本発明の載物台装置は、所定のワークが載置される略平面の載置面を上面に有する光透過性板材と、前記光透過性板材の下面においてその略全面にわたって設けられ前記光透過性板材を通して前記ワークを透過照明する面状の面発光体と、前記面発光体を挟んで前記光透過性板材とは反対側に設けられ所定の剛性を有するベース板と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、ベース板の剛性により光透過性板材に剛性が与えられ、載置面の平面度が維持される。
また、ベース板により光透過性板材に剛性が与えられると、剛体の表面を加工するのに等しくなるので、載置面を精度の高い平面に加工することができる。
本発明では、前記面発光体は、複数のパーツに分割されているとともに前記パーツごとに発光制御されることが好ましい。
この構成によれば、照明が必要な部分(パーツ)だけを発光させることができる。すると、全面にわたって照明させる場合に比べて消費電力を少なくすることができる。例えば2500mm×2500mmにわたるような広い面の全体を発光させる場合に比べて、必要部分だけを発光させることできるので、消費電力を非常に削減することができる。特に、面発光体として例えばEL等の場合、同じ輝度を得るためには面積が小さいほど電圧が低くてよいので、発光面積を小さくすることで優れた省電力化を図ることができる。
また、発光面積を小さくすることにより、面発光体の発熱量を少なくすることができるので、載物台装置およびこの載物台装置に載置されるワーク(例えば被測定物)が受ける熱の影響を低減させることができる。すると、光透過性板材やワークの熱変形を抑制することができ、例えば、この載物台装置を測定装置に用いる場合には測定精度を向上させることができる。
また、必要部分のみを発光させることにより、広い面の全体を発光させる場合に比べて眩しさを抑えることができ、この載物台装置を用いて作業する際に作業しやすくなる。
本発明では、前記面発光体を挟んで前記光透過性板材とは反対側に設けられた光反射板を備えていることが好ましい。
この構成によれば、光透過性板材とは反対側に発射される光をも反射板により反射させて、面発光体から発射される光を総て光透過性板材に向けることができる。すると、透過照明の輝度が高くなるので、例えば、光透過性板材に載置されたワークの微細な形状も明瞭にすることができる。
ここで本発明では特に、前記面発光体を挟んで前記光透過性板材とは反対側に設けられた光反射板を備え、前記面発光体は、複数のパーツに分割されているとともに前記パーツごとに発光制御されることが好ましい。
この構成によれば、面発光体のパーツの繋ぎ目部分でも、反射板による光反射によって透過照明光を得ることができる。したがって、面発光体をパーツに分割することで、低電力化や発熱を抑えるという効果を奏しながらも、照明部分では暗部がなくなり、光透過性板材に載置されたワークの必要箇所を適切に照明できるという優れた効果を奏することができる。
本発明の画像測定装置は、前記載物台装置と、前記載物台装置の前記載置面に載置された前記ワークを撮像する撮像手段と、前記ワークと前記撮像手段とを三次元的に移動させる移動機構と、前記撮像手段にて撮像された画像データに基づいて前記ワークの形状あるいは寸法を解析する解析部と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、撮像手段で撮像された撮像データに基づいて解析部によりワークの形状、寸法が解析される。
本画像測定装置では、載置台装置が大型化可能であり、かつ、載置面の平面度が維持されるので、大型のワーク例えば大型ディスプレイパネルの画像測定に好適である。そして、載置面が高精度の平面に維持されることにより、測定精度が向上されることに加え、例えば撮像手段のフォーカス合わせが一回だけでよくなるので、測定効率が向上される。
以下、本発明の実施の形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
(第1実施形態)
本発明の載物台装置に係る第1実施形態について説明する。
図1は載物台装置の断面図であり、図2は載物台装置の斜視図である。
載物台装置100は、所定のワークWが載置されるとともにこのワークWを下面側から照明するステージ部200と、ステージ部200を支持するとともにステージ部200の平面度を調整する支持部(平面度調整手段)300と、を備える。
ステージ部200は、平面に加工された載置面211を上面に有する載物ガラス(光透過性板材)210と、載物ガラス210の下面において載物ガラス210の略全面にわたって貼設された面発光体220と、面発光体220の下面に貼設された反射板230と、を備える。
載物ガラス210は、比較的面積の大きい大型の板状ガラスであり、例えば、2500mm×2500mmの大きさを有する。なお、厚みはそれほど厚くなくてもよく、例えば、10mm〜25mm程度であればよい。
面発光体220は、所定電圧の印加によって発光する面状の発光体で構成される。このような面発光体220としては、例えば有機ELあるいは無機EL(エレクトロルミネッセンス素子)などを用いることができる。なお、このような面発光体220の発光を制御する所定の駆動回路(不図示)から面発光体220に電圧が印加される。
反射板230は、光を反射する薄板であり、面発光体220から発射される光を載物ガラス210の方へ向けて反射する。
支持部300は、反射板230の下面において均等に配設された複数のジャッキ(支柱手段)310を備えて構成されている。例えば、図2中では、ステージ部200の四隅と中央とにジャッキ310が配設されている。ジャッキ310は、反射板230の下面に当接してステージ部200を支えるロッド(支柱)311と、ロッド311を上下動可能に保持する筒状のホルダ312と、を備えて構成されている。
なお、載物台装置100は、所定の固定面900に設置されている。
このような構成を備える第1実施形態の動作について説明する。
所定のワークWを透過照明する場合には、まず、載置面211の平面度を確認する。そして、例えば、載物ガラス210のたわみにより中央部が凹んでいる場合など載置面211の平面度が許容範囲外である場合には、ジャッキ310のロッド311を上下動させて載物ガラス210の平面度を調整する。
載置面211が凹凸やうねりがない平面に調整されたところで、ワークWを載置面211に載置し、面発光体220を発光させる。すると、ワークWが載物ガラス210を介して透過照明される。
このような第1実施形態によれば、次の効果を奏する。
(1)支持部300のジャッキ310により載置面211の平面調整を行うことができるので、載置面211が常に平面に維持される。そして、載物ガラス210が大型化された場合でも、ジャッキ310によって平面度調整して載置面211の平面度を維持することができる。
(2)面発光体220が載物ガラス210の下面の略全面にわたって設けられているので、例えば照明手段を移動させなくても載物ガラス210の略全面から透過照明することができる。よって、移動機構を廃することにより部品コストや組立てコストを低減することができる。
次に、本発明の載物台装置に係る第2実施形態について説明する。
第2実施形態の基本的構成は、第1実施形態と同様であるが、平面度調整手段としての支持部の構成に特徴を有する。
図3は第2実施形態の断面図である。図3において、支持部400は、所定位置に配設された複数のジャッキ410と、ステージ部200の下面に配設されてステージ部200のたわみ量を計測する変位計測手段(高さ検出手段)420と、変位計測手段420による計測結果に基づいてジャッキ410の上下動を制御する制御手段430と、を備えている。
ジャッキ410は、ステージ部200を所定位置で支持するロッド411と、ロッドを上下に駆動する駆動部412と、を備える。駆動部412は例えばモータで構成されている。
変位計測手段420は、例えば電気マイクロメータで構成され、ステージ部200の下面において所定位置に複数配設されている。
このような構成において、変位計測手段420によりステージ部200のたわみ等が計測されると、制御手段430は、変位計測手段420での計測結果に基づいてジャッキ410のロッド411を上下動させて、載置面211を凹凸やたわみのない平面に制御する。
このような第2実施形態によれば、上記実施形態の効果に加えて、次の効果を奏する。
(3)変位計測手段420での検出結果に基づいて、ステージ部200の複数点の高さが揃うようにロッド411の上下動が制御手段430で制御される。したがって、常に、自動的に載置面211の平面度が維持される。
また、例えば、一辺2500mmの載物ガラス210ではその中央部における凹み量が0.8〜1.8mm程度であるので手動でジャッキを調整するのは難しいところ、制御手段430によって自動的にジャッキ410が駆動制御されるので、載置面211の平面調整を高精度に実現することができる。
次に、本発明の載物台装置に係る第3実施形態について説明する。
第3実施形態の基本的構成は、第1実施形態に同様であるが、平面度調整手段の構成に特徴を有する。
図4において、載物台装置100は、載物ガラス210と、載物ガラス210の下面に貼設された面発光体220と、面発光体220の下面に貼設されたベース板240と、を備える。
ベース板240は、硬質の板材であり、例えば、石定盤などを用いることが例として挙げられる。そして、ベース板240は、面発光体220からの光を載物ガラス210の側へ向けて反射する反射板としての働きと、載物ガラス210の平面度を維持するための平面度調整手段としての働きを兼ねる。
このような第3実施形態によれば、上記実施形態の効果に加えて、次の効果を奏することができる。
(4)ベース板240の剛性により載物ガラス210に剛性が与えられ、載置面211の平面度が維持される。そして、ベース板240により載物ガラス210に剛性が与えられるので、載置面211を精度の高い平面に加工することができる。
(変形例1)
次に、本発明の変形例1として、載物台装置を利用した画像測定装置について説明する。
図5は、画像測定装置としての画像測定システム500の構成を示す図である。
画像測定システム500は、画像測定機510と、制御部520と、入力手段530と、出力手段540と、を備える。
画像測定機510は、ベースとなる架台511と、架台511上に配設されワークWが載置される載物部512と、ワークWを撮像する撮像手段514と、撮像手段514とワークWとを三次元的に移動させる移動機構515と、を備える。
載物部512は、上方に向けて開口する収納空間を有する基台部513と、基台部513の収納空間に配設された載物台装置100と、を備えている。
載物台装置100としては、上記第1、第2、第3実施形態で説明した載物台装置を用いることができる。
撮像手段514としては、例えば、CCDカメラを用いることができる。
移動機構515は、基台部513の両端辺において前後に移動自在に立設されたビーム支持体516、516と、ビーム支持体516、516の上端に支持されたXビーム517と、Xビーム517に摺動可能に設けられたZスライダ518と、を備える。
Zスライダ518から垂下する状態で撮像手段514はZスライダ518の先端に取り付けられている。
ここで、ビーム支持体516、516を基台部513の辺に沿って(Y方向に)摺動可能に設ける構成としては、図6の内部構造図に示すように、架台511の両辺において、ガイドレール519Aでビーム支持体516を支持するとともに、送りねじ519Bとの螺合によって移動させる構造が例として挙げられる。なお、ビーム支持体516、516は基台部513に固定されて載物台装置100が収納空間内を(Y方向に)スライド移動してもよい。
制御部520は、移動機構515の移動を制御するモーションコントローラ521と、撮像手段514で撮像された画像データに基づいてワークWの形状、寸法を解析するホストコンピュータ522と、を備えている。
なお、モーションコントローラ521は、載物台装置100のジャッキ(310、410)を制御して載置面211の平面度調整を行ったり、面発光体220に印加される電圧を制御して面発光体220の発光を制御したりしてもよい。
入力手段530としてはキーボードなどが例示され、出力手段としてはモニタやプリンタなどが例示される。
このような構成からなる変形例1の動作について説明する。
まず、載物台装置100の載置面211にワークを載置する。このとき、平面度調整手段(支持部)により載置面211は平面調整されて凹凸やうねりのない平面となっている。
この状態で、面発光体220の発光によりワークWの下面から載物ガラス210を通して透過照明が行われる。
モーションコントローラ521の動作制御により移動機構515が駆動され、撮像手段514がワークWの測定部位に応じて移動される。そして、撮像手段514によりワークWが撮像される。
画像データはホストコンピュータ522の解析部(不図示)によって解析されて、ワークWの形状、寸法が出力手段540により出力される。
このような構成を備える変形例1によれば、上記実施形態の効果に加えて、次の効果を奏することができる。
(5)載物台装置100が大型化可能であり、かつ、載置面211の平面度が維持されるので、大型のワークW例えば大型ディスプレイパネルの画像測定を行うことができる。そして、載置面211が高精度の平面に維持されることにより、測定精度が向上されることに加え、撮像手段514のフォーカス合わせが一回だけでよくなる。その結果、測定効率が向上される。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば、光透過性板材としては、無機ガラスの他、有機ガラスで形成してもよい。
また、載物ガラス、面発光体および反射板が複数の部分にタイル状に分割されて、面発光体の発光制御およびジャッキによる高さ調整なとが各部分ごとに行われてもよい。そして、図7に示されるように、面発光体が複数のパーツに分割されている場合には、パーツの繋ぎ目部分に暗部が生じることを防ぐために、面発光体を挟んで載物ガラスとは反対側に反射板を設けることが好ましい。
変形例として、載物台装置を画像測定装置に組み込む例を示したが、この他、載物台装置を例えば顕微鏡などの光学測定装置に組み込んでもよいことはもちろんである。
本発明は、載物台装置および画像測定装置に利用できる。
本発明の載物台装置に係る第1実施形態の断面図。 前記第1実施形態の斜視図。 本発明の載物台装置に係る第2実施形態の断面図。 本発明の載物台装置に係る第3実施形態の斜視図。 本発明の変形例1の構成図。 前記変形例1において、ビーム支持体を摺動させるための内部構造図。 本発明の変形例として、面発光体が複数のパーツに分割されている載物台装置を示す図。 従来の画像測定装置の一部を示す図。
符号の説明
100…載物台装置、200…ステージ部、210…載物ガラス(光透過性板材)、211…載置面、220…面発光体、230…反射板、240…ベース板、300、400…支持部(平面度調整手段)、310、410…ジャッキ(支柱手段)、311、411…ロッド(支柱)、312…ホルダ、412…駆動部、420…変位計測手段(高さ検出手段)、430…制御手段、500…画像測定システム(画像測定装置)、510…画像測定機、511…架台、512…載物部、513…基台部、514…撮像手段、515…移動機構、516…ビーム支持体、517…Xビーム、518…Z軸コラム、519A…ガイドレール、519B…送りねじ、520…制御部、521…モーションコントローラ、522…ホストコンピュータ、530…入力手段、540…出力手段、600…移動機構、610…Y移動機構、611…Y軸ガイド、612…Yスライダ、620…X移動機構、621…第1X軸ガイド、622…第2X軸ガイド、623…第1Xスライダ、624…第2Xスライダ、700…照明手段、900…固定面。

Claims (7)

  1. 所定のワークが載置される略平面の載置面を上面に有する光透過性板材と、
    前記光透過性板材の下面においてその略全面にわたって設けられ前記光透過性板材を通して前記ワークを透過照明する面状の面発光体と、
    前記面発光体の下面側の複数点を支持するとともに支持する複数点の高さをそれぞれ調整することによって前記載置面の平面度を調整する平面度調整手段と、を備えた
    ことを特徴とする載物台装置。
  2. 請求項1に記載の載物台装置において、
    前記平面度調整手段は、前記面発光体の下面側において所定の複数位置に配設されるとともに上下に進退可能な支柱を有する支柱手段である
    ことを特徴とする載物台装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の載物台装置において、
    前記平面度調整手段は、
    前記面発光体の下面側における所定の複数点の高さを検出する高さ検出手段と、
    前記高さ検出手段による検出結果に基づいて、前記面発光体の下面側を支持する所定の複数点の高さを制御する制御手段と、を備える
    ことを特徴とする載物台装置。
  4. 所定のワークが載置される略平面の載置面を上面に有する光透過性板材と、
    前記光透過性板材の下面においてその略全面にわたって設けられ前記光透過性板材を通して前記ワークを透過照明する面状の面発光体と、
    前記面発光体を挟んで前記光透過性板材とは反対側に設けられ所定の剛性を有するベース板と、を備えた
    ことを特徴とした載物台装置。
  5. 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の載物台装置において、
    前記面発光体は、複数のパーツに分割されているとともに前記パーツごとに発光制御される
    ことを特徴とした載物台装置。
  6. 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の載物台装置において、
    前記面発光体を挟んで前記光透過性板材とは反対側に設けられた光反射板を備えている
    ことを特徴とした載物台装置。
  7. 請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の載物台装置と、
    前記載物台装置の前記載置面に載置された前記ワークを撮像する撮像手段と、
    前記ワークと前記撮像手段とを三次元的に移動させる移動機構と、
    前記撮像手段にて撮像された画像データに基づいて前記ワークの形状あるいは寸法を解析する解析部と、を備える
    ことを特徴とする画像測定装置。
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