JP2007155486A - 検査対象物の目視検査方法及び目視検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で点灯及び消灯を繰り返しても寿命の劣化が少ない面発光する照明手段を用いて目視検査をする。
【解決手段】前面を開口し、他の５面を遮光して床に設置されたボックス１と、ボックス１内に配設され、検査対象物を保持して直交する２軸を中心に回動可能とされ、該２軸のうち一つが伸縮支持部材１２に支持された保持部２及び外側保持部３と、保持部２及び外側保持部３を上記直交する２軸を中心に回動させて傾斜させる駆動機構４と、ボックス１の天井部及び後壁部のそれぞれに配設され、白色ＬＥＤ２０及びオレンジ色ＬＥＤ２１が多数個稠密に平面状に並べられて面発光し、保持部２に保持された検査対象物を照明する第１の照明手段５及び第２の照明手段６と、第１及び第２の照明手段５，６の点灯及び消灯を制御する照明制御手段と、を備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、面発光する照明手段から放射される光を検査対象物に照射して目視により欠陥を検査する目視検査方法に関し、詳しくは、構造が簡単で点灯及び消灯を繰り返しても寿命の劣化が少ない面発光する照明手段を用いて目視検査をしようとする検査対象物の目視検査方法及び目視検査装置に係るものである。

従来の目視検査装置は、複数の蛍光灯を平行に配置し、該複数の蛍光灯の前方に拡散板を配置して面発光するようにした照明手段を用いて、該照明手段から放射される光を検査対象物に照射して該検査対象物の欠陥を目視検査するようになっていた（例えば、特許文献１参照）。

しかし、上記複数の蛍光灯で構成した照明手段は、点灯及び消灯を繰り返すと寿命が劣化するという問題があった。そこで、上記従来の目視検査装置は、上記蛍光灯からなる照明手段を常時点灯させたままで検査対象物の目視検査を行なう必要があった。したがって、例えば検査対象物の厚みむらや表面の傷の検査等のように、反射光による検査と透過光による検査とを二つの照明手段の点灯及び消灯を繰り返しながら行なうという検査目的には適用することができなかった。

そこで、このような問題に対処するため、複数の蛍光灯の各々に対応して複数の遮光部材を配設し、該複数の遮光部材を対応する蛍光灯の各々に対応して遮光位置と非遮光位置との間を移動自在に設け、上記複数の遮光部材を同時に連動させるための連動機構と、該連動機構を駆動させるためのモータとを設けて照明手段を構成した目視検査装置がある（例えば、特許文献２参照）。

この目視検査装置によれば、上記複数の蛍光灯は常時点灯した状態にし、検査対象物に光を照射するときには、複数の遮光部材をモータ及び連動機構によって非遮光位置に位置づけ、検査対象物に照射する光を遮断するときには、上記複数の遮光部材をモータ及び連動機構によって遮光位置に位置付けるようになっている。
特開平１０−３００５８２号公報 特開２００５−２６５８０３号公報

しかし、このような特許文献２に記載の目視検査装置においては、使用される照明手段が複数の蛍光灯の各々に対応して複数の遮光部材を設け、該複数の遮光部材を遮光位置と非遮光位置との間を移動させるためのモータ及び連動機構を備えて構成されているため、照明手段の構造が複雑となり、大型化するという問題があった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、構造が簡単で点灯及び消灯を繰り返しても寿命の劣化が少ない面発光する照明手段を用いて目視検査をしようとする検査対象物の目視検査方法及び目視検査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明による検査対象物の目視検査方法は、多数個のＬＥＤが稠密に平面状に並べられて面発光するようにされ、反射光に基づいて検査対象物の欠陥を目視検査可能とする照明手段及び透過光に基づいて前記検査対象物の欠陥を目視検査可能とする照明手段のいずれか一方を点灯し他方を消灯して照明手段を選択するステップと、前記選択された照明手段から放射される光を前記検査対象物に照射するステップと、前記検査対象物に照射された光の反射光又は透過光に基づいて前記検査対象物の欠陥を目視検査するステップと、を行うものである。

このような構成により、多数個のＬＥＤが稠密に平面状に並べられて面発光するようにされ、反射光に基づいて検査対象物の欠陥を目視検査可能とする照明手段及び透過光に基づいて検査対象物の欠陥を目視検査可能とする照明手段のいずれか一方を点灯し他方を消灯して照明手段を選択し、選択された照明手段から放射される光を検査対象物に照射し、検査対象物に照射された光の反射光又は透過光に基づいて検査対象物の欠陥を目視検査する。

また、前記照明手段は、発光色の異なる少なくとも２種類のＬＥＤからなり、前記検査対象物の検査目的に応じて前記少なくとも２種類のＬＥＤを切り替えて発光色の選択を可能としたものである。これにより、発光色の異なる少なくとも２種類のＬＥＤを切り替えて照明手段の発光色を選択する。

そして、前記照明手段は、前記多数個のＬＥＤがそれぞれ個別に駆動可能とされ、前記検査対象物の大きさに応じて所定領域のＬＥＤを点灯し、それ以外の領域のＬＥＤを消灯して発光領域の設定を可能としたものである。これにより、検査対象物の大きさに応じて多数個のＬＥＤをそれぞれ個別に駆動し、所定領域のＬＥＤを点灯し、それ以外の領域のＬＥＤを消灯して発光領域を設定する。

また、第２の発明による目視検査装置は、前面を開口し、他の５面を遮光して床に設置されたボックスと、前記ボックス内に配設され、検査対象物を保持して直交する２軸を中心に回動可能とされ、該２軸のうち一つが支持部材に支持された保持部と、前記保持部を前記２軸を中心に回動させて傾斜させる駆動機構と、前記ボックスの天井部及び後壁部のそれぞれに配設され、多数個のＬＥＤが稠密に平面状に並べられて面発光し、前記保持部に保持された検査対象物を照明する照明手段と、前記各照明手段の点灯及び消灯を制御する照明制御手段と、を備えたものである。

このような構成により、前面を開口し、他の５面を遮光して床に設置されたボックス内に配設され、直交する２軸を中心に回動可能とされ、該２軸のうち一つが支持部材に支持された保持部で検査対象物を保持し、駆動機構で上記保持部を上記直交する２軸を中心に回動させて傾斜させ、照明制御手段で上記ボックスの天井部及び後壁部のそれぞれに配設され、多数個のＬＥＤが稠密に平面状に並べられて面発光するようにされた各照明手段の点灯及び消灯を制御し、上記照明手段で上記保持部に保持された検査対象物を照明する。

さらに、前記照明手段は、発光色の異なる少なくとも２種類のＬＥＤからなり、前記検査対象物の検査目的に応じて前記少なくとも２種類のＬＥＤを切り替えて発光色の選択を可能としたものである。これにより、発光色の異なる少なくとも２種類のＬＥＤを切り替えて照明手段の発光色を選択する。

そして、前記照明手段は、前記多数個のＬＥＤがそれぞれ個別に駆動可能とされ、前記検査対象物の大きさに応じて所定領域のＬＥＤを点灯し、それ以外の領域のＬＥＤを消灯して発光領域の設定を可能としたものである。これにより、検査対象物の大きさに応じて多数個のＬＥＤをそれぞれ個別に駆動し、所定領域のＬＥＤを点灯し、それ以外の領域のＬＥＤを消灯して発光領域を設定する。

請求項１に係る検査対象物の目視検査方法の発明によれば、多数個のＬＥＤを並べた照明手段を用いて目視検査をするようにしているので、点灯及び消灯を繰り返しても照明手段の寿命の劣化が少ない。また、照明手段を点灯及び消灯させて検査対象物に対する光の照射及び遮断を行なっているので、遮光部材及びそれを駆動する駆動機構が不要となり、構造を簡単にすることができる。また、多数個のＬＥＤを稠密に配置しているので、従来の蛍光灯による照明手段よりもより均一な照明光を得ることができる。したかって、目視検査の精度を向上することができ、検査の信頼性を向上することができる。

また、請求項２又は５に係る発明によれば、発光色の異なる少なくとも２種類のＬＥＤをそれぞれ点灯及び消灯させて検査目的に応じて発光色を容易に選択することができる。したがって、目視検査の精度を向上することができ、検査の信頼性を向上することができる。

そして、請求項３又は６に係る発明によれば、例えば、大きさの小さい検査対象物に対しては、照明手段の発光領域を小さくして照射範囲を狭くすることができ、照明光が検査対象物以外の部分で乱反射されて検査空間が明るくなるのを防止することができる。したがって、検査対象物の検査領域のコントラストの低下を抑制することができ、目視検査の精度を向上することができる。

また、請求項４に係る目視検査装置の発明によれば、使用する面発光の照明手段の構造を簡単にすることができ、且つ点灯及び消灯を繰り返しても寿命の劣化を少なくすことができる。したがって、例えば検査対象物の厚みむらや表面の傷の検査等のように、反射光による検査と透過光による検査とを二つの照明手段の点灯及び消灯を繰り返しながら行なう検査目的にも適用することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による目視検査装置の実施形態を示す正面図であり、図２は図１の平面断面図、図３は図１の側面断面図である。この目視検査装置は、少なくとも２種類の色を発光する面発光の照明手段の発光色を切り替えて検査対象物に照射して目視により欠陥を検査する方法に直接使用するもので、ボックス１と、保持部２と、外側保持部３と、駆動機構４と、第１の照明手段５と、第２の照明手段６と、照明制御手段７（図６参照）とを備えている。

上記ボックス１は、床に設置されており、前面を開口し、他の５面に壁を設けて外光を遮光して内部空間を薄暗く保つことができるようになっている。

上記ボックス１の内部には、上記保持部２が配設されている。上記保持部２は、図２に示すように、検査対象物８の周縁部を保持するものであり、四角形のフレームに形成されている。そして、同図においてＸ軸に平行な対向する辺の中央部からＸ軸に直交するＹ軸方向に延びた第１の回動軸９で、後述する外側保持部３に回動可能に支持されて、図１に示す矢印Ａ，Ｂ方向に回動するようになっている。

上記保持部２を囲んで外側保持部３が設けられている。この外側保持部３は、上記保持部２を回動可能に支持するものであり、図２に示すように、四角形のフレームに形成されている。そして、Ｙ軸に平行な対向する辺の中央部からＸ軸方向に延びた第２の回動軸１０を中心に図３に示す矢印Ｃ，Ｄ方向に回動可能になっている。これにより、上記第１の回動軸９を中心とした矢印Ａ，Ｂ方向の回動と、上記第２の回動軸１０を中心とした矢印Ｃ，Ｄ方向の回動とがあいまって、保持部２を所定の方向に傾斜させ、保持部２に保持された検査対象物８を傾けることができる。

上記外側保持部３の第２の回動軸１０を回動可能に支持して、駆動機構４が設けられている。この駆動機構４は、保持部２を直交する第１及び第２の回動軸９，１０を中心に回動させて所定の方向に傾斜させると共に、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動して上記保持部２に保持された検査対象物８を検査員の目視検査し易い位置に位置付けるためのものであり、駆動機構本体部１１と、支持部材としての伸縮支持部材１２と、第１のモータ１４と、第２のモータ１５とからなる。

上記駆動機構本体部１１は、上記保持部２及び外側保持部３をＸ，Ｙの２次元方向に移動するものであり、図２に示すように、ボックス１の底面１ａにＸ軸方向に延びて設けられた第１のレール１６と、図３に示すようにＹ軸方向に延びて設けられた第２のレール１７上に設置されており、該レール１６，１７上をＸ，Ｙの２次元方向に移動可能にされている。

上記伸縮支持部材１２は、上記保持部２及び外側保持部３をＺ軸方向へ移動するものであり、図１及び図３に示すように上記駆動機構本体部１１の上面後部の両端部に一対設けられ、その上端部１２ａに正面に向かって水平に延びたアーム１９を固定し、該アーム１９の先端部に第２の回動軸１０を回動可能に支持している。そして、Ｚ軸方向に伸縮することによって、上記保持部２及び外側保持部３をＺ軸方向へ移動可能となっている。

上記第１のモータ１４は、上記第１の回動軸９を回動させるものであり、モータ軸を第１の回動軸９に連結させて図２に示すように上記外側保持部３の側面に固定されている。上記第２のモータ１５は、上記第２の回動軸１０を回動させるものであり、モータ軸を第２の回動軸１０に連結させて上記アーム１９の側面に固定されている。なお、上記駆動機構４は、上述したものに限られず、公知の技術を適用して構成してもよい。

上記駆動機構４の上方にてボックス１の天井部１ｂには、図１に示すように、第１の照明手段５が配設されている。この第１の照明手段５は、検査対象物８を照明してその反射光に基づいて検査対象物８の欠陥を目視検査可能とするものであり、図４に示すように、例えば縦一列に並べた多数個の白色ＬＥＤ２０とオレンジ色ＬＥＤ２１とを基板２２上に交互に稠密に取り付けて面発光するようにされている。そして、カバー２３及び例えばスリガラス等の光拡散板２４によって覆われて保護されている。

そして、上記多数個の白色ＬＥＤ２０及びオレンジ色ＬＥＤ２１は、例えば図５に示すように基板２２上に所定間隔で形成された複数の縦配線２５に一方の端部を接続し、横方向に所定間隔で形成された複数の横配線２６に他方の端部を接続している。また、上記複数の縦配線２５には縦配線駆動部２７が接続され、各縦配線２５が個別にオン・オフ駆動できるようになっている。さらに、上記複数の横配線２６には横配線駆動部２８が接続され、各横配線２６が個別にオン・オフ駆動できるようになっている。

上記駆動機構４の後方にてボックス１の後壁部１ｃには、図３に示すように、第２の照明手段６が配設されている。この第２の照明手段６は、検査対象物８を背面から照明してその透過光に基づいて検査対象物８の欠陥を目視検査可能とするものであり、上記第１の照明手段５と同様に、例えば白色ＬＥＤ２０とオレンジ色ＬＥＤ２１とからなる多数個のＬＥＤを基板２２面に交互に稠密に並べて取り付けて面発光するようにされ、縦配線駆動部２７及び横配線駆動部２８によってそれぞれ個別にオン・オフ駆動できるようになっている（図４及び図５参照）。

上記第１の照明手段５及び第２の照明手段６には、図６に示すように、照明制御手段７が接続されている。この照明制御手段７は、第１の照明手段５及び第２の照明手段６の選択、各照明手段の発光色の選択及び発光領域の設定を可能にするものであり、操作パネル２９と、制御部３０とからなる。

上記操作パネル２９は、各照明手段の選択、各照明手段の発光色の選択及び発光領域の設定の操作をするためのものであり、例えば第１の照明手段５及び第２の照明手段６の選択ボタンと、発光色選択ボタンと、照明範囲の大きさを入力する入力手段とを備えている。また、制御部３０は、上記操作パネル２９によって入力された照明手段の選択、照明手段の発光色の選択及び発光領域の設定情報に基づいて各照明手段を制御する制御信号を第１及び第２の照明手段５，６に出力するものである。

次に、このように構成された目視検査装置を使用して行う目視検査方法について説明する。先ず、第１ステップにおいて、検査対象物８が保持部２上に設置され、その周縁部が保持される。

第２ステップにおいて、操作パネル２９の第１の照明手段５及び第２の照明手段６を選択する選択ボタンを操作して、例えば第１の照明手段５を選択して点灯する。また、発光色選択ボタンを操作して検査対象物８の検査目的に応じて上記第１の照明手段５の発光色を選択する。例えば、検査対象物８の表面の傷や汚れを検査するときには、白色光が選択される。また、検査対象物８の表面の傷や表面に被着された透明膜の厚みむらを検査するときには、干渉を生じやすいオレンジ色光が選択される。さらに、検査対象物８の大きさに応じて照明範囲が操作パネル２９の入力手段により入力されて、第１の照明手段５の発光領域が設定される。

この場合、例えば縦配線１６及び横配線１７のオン駆動状態を“１”で表し、オフ駆動状態を“０”で表すと、白色光を選択するためには、図５に示す縦配線駆動部２７により縦配線１６を同図において左側から“１０１０１０１０１０”というように駆動し、横配線駆動部２８により横配線１７を同図において上側から“１１１１１１１１１１”というように駆動する。これにより、白色ＬＥＤ２０のみが点灯して第１の照明手段５から白色光が放射される。

また、上記縦配線１６の駆動状態を“０１０１０１０１０１”とし、横配線１７の駆動状態を“１１１１１１１１１１”とするとオレンジ色ＬＥＤ２１のみが点灯して第１の照明手段５からオレンジ色の光が放射される。

さらに、白色光の発光領域を制限するには、図５に示すように、上記縦配線１６の駆動状態を同図において左側から“００１０１０１０００”とし、横配線１７の駆動状態を上側から“００１１１１１１００”とすると白色ＬＥＤ２０の一部を点灯させその他の部分を消灯させて、図７に示すように白色光の発光領域を所定範囲に制限することができる。

第３ステップにおいては、駆動機構４により、保持部２及び外側保持部３がＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動されて上記保持部２に保持された検査対象物８が検査し易い位置に位置付けられる。さらに、第１及び第２のモータ１４，１５が駆動されて保持部２及び外側保持部３が回動され、検査対象物８が所定方向に傾けられる。

第４ステップにおいては、第１の照明手段５によって保持部２に保持された検査対象物８に対して照明光が照射される。このとき、ボックス１の正面に立った検査員は、検査対象物８からの反射光に基づいて検査対象物８の表面の傷や汚れ又は膜厚むらなどの欠陥を検査する。例えば、白色光を用いた場合に、検査対象物８上に輝点又は輝線が観察されたときには、該輝点又は輝線が観察された部分に傷や汚れがあることが分かる。また、オレンジ色光を用いた場合に、検査対象物８上の干渉縞に歪みが観察されたときには、該干渉縞の歪みの観察された部分に傷や膜厚のむらがあることが分かる。

次に、検査対象物８を透過観察する場合には、第５ステップに進んで、操作パネル２９の第１の照明手段５及び第２の照明手段６の選択ボタンを操作して、第１の照明手段５が消灯され、第２の照明手段６が点灯されて第２の照明手段６が選択される。また、第２ステップと同様にして、白色光又はオレンジ色光が選択され、必要に応じて第２の照明手段６の発光領域が設定される。

第６ステップにおいては、駆動機構４が駆動されて、保持部２が垂直に起立される。そして、検査員によって、検査対象物８に背面から照射された光の透過光に基づいて検査対象物８の欠陥が検査される。この場合、例えば検査対象物８がカラーフィルタ基板のときには、オレンジ色光を選択するとよい。この場合、カラーフィルタ基板が無欠陥のときには、全面が黒色に見え、その一部に欠陥があるときには、その欠陥部分がオレンジ色の輝点として現れる。

また、検査対象物８の厚みむらや表面の傷を検査する場合には、駆動機構４を駆動して保持部４に保持された検査対象物８の位置を変えながら、同時に、第１の照明手段５と第２の照明手段６とを交互に点灯させ、反射光による検査と透過光による検査とが繰り返し行われる。この場合、一般に白色光が選択される。

なお、以上の説明においては、照明手段の多数個のＬＥＤが光拡散板２４で覆われている場合について述べたが、これに限られず、光拡散板２４は無くてもよい。この場合、図８に示すように、第１の照明手段５の光放射方向前方に光を拡散して反射する光拡散反射板３１を配設し、その反射光を検査対象物８に照射して間接的に照明するようにしてもよい。これにより、検査対象物８へのＬＥＤのうつり込みが防止される。また、光拡散板２４を透過させた場合に比べて光損失が低減されて照明光の輝度が向上し、目視検査精度をより向上することができる。

また、上記実施形態において、照明手段の多数個のＬＥＤ２０，２１が個別に駆動される場合について説明したが、これに限られず、縦一列に配列された同じ発光色のＬＥＤを直列接続して同時に点灯及び消灯するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態においては、照明手段が白色ＬＥＤ２０とオレンジ色ＬＥＤ２１とで構成された場合について説明したが、これに限られず、例えばレッド（Ｒ）を発光するＬＥＤ，グリーン（Ｇ）を発光するＬＥＤ及びブルー（Ｂ）を発光するＬＥＤをマトリクス状に配設してもよい。これにより、上記各ＬＥＤの発光状態を制御すれば所望の色を発色させることができる。又は、照明手段は、発光色の異なる少なくとも２種類のＬＥＤからなるものに限られず、１種類のＬＥＤを多数個稠密に並べて構成したものであってもよい。

そして、以上の説明においては、照明手段として第１の照明手段５及び第２の照明手段６の両方を配設した場合について説明したが、これに限られず、第１の照明手段５又は第２の照明手段６のいずれか一方が配設されたものであってもよい。

本発明による目視検査装置の実施形態を示す正面図である。 図１の平面断面図である。 図１の側面断面図である。 上記目視検査装置に使用される照明手段の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。 上記照明手段の一結線例を示す説明図である。 照明手段と照明制御手段の接続について説明するブロック図である。 上記照明手段の発光領域が設定された状態を示す説明図である。 上記照明手段において、第１の照明手段による間接照明を示す側面断面図である。

符号の説明

１…ボックス
１ｂ…天井部
１ｃ…後壁部
２…保持部
３…外側保持部
４…駆動機構
５…第１の照明手段
６…第２の照明手段
７…照明制御手段
８…検査対象物
９…第１の回動軸
１０…第２の回動軸
２０…白色ＬＥＤ
２１…オレンジ色ＬＥＤ

Claims (6)

1. 多数個のＬＥＤが稠密に平面状に並べられて面発光するようにされ、反射光に基づいて検査対象物の欠陥を目視検査可能とする照明手段及び透過光に基づいて前記検査対象物の欠陥を目視検査可能とする照明手段のいずれか一方を点灯し他方を消灯して照明手段を選択するステップと、
   前記選択された照明手段から放射される光を前記検査対象物に照射するステップと、
   前記検査対象物に照射された光の反射光又は透過光に基づいて前記検査対象物の欠陥を目視検査するステップと、
   を行うことを特徴とする検査対象物の目視検査方法。
2. 前記照明手段は、発光色の異なる少なくとも２種類のＬＥＤからなり、前記検査対象物の検査目的に応じて前記少なくとも２種類のＬＥＤを切り替えて発光色の選択を可能としたことを特徴とする請求項１記載の検査対象物の目視検査方法。
3. 前記照明手段は、前記多数個のＬＥＤがそれぞれ個別に駆動可能とされ、前記検査対象物の大きさに応じて所定領域のＬＥＤを点灯し、それ以外の領域のＬＥＤを消灯して発光領域の設定を可能としたことを特徴とする請求項１又は２記載の検査対象物の目視検査方法。
4. 前面を開口し、他の５面を遮光して床に設置されたボックスと、
   前記ボックス内に配設され、検査対象物を保持して直交する２軸を中心に回動可能とされ、該２軸のうち一つが支持部材に支持された保持部と、
   前記保持部を前記２軸を中心に回動させて傾斜させる駆動機構と、
   前記ボックスの天井部及び後壁部のそれぞれに配設され、多数個のＬＥＤが稠密に平面状に並べられて面発光し、前記保持部に保持された検査対象物を照明する照明手段と、
   前記各照明手段の点灯及び消灯を制御する照明制御手段と、
   を備えたことを特徴とする目視検査装置。
5. 前記照明手段は、発光色の異なる少なくとも２種類のＬＥＤからなり、前記検査対象物の検査目的に応じて前記少なくとも２種類のＬＥＤを切り替えて発光色の選択を可能としたことを特徴とする請求項４記載の目視検査装置。
6. 前記照明手段は、前記多数個のＬＥＤがそれぞれ個別に駆動可能とされ、前記検査対象物の大きさに応じて所定領域のＬＥＤを点灯し、それ以外の領域のＬＥＤを消灯して発光領域の設定を可能としたことを特徴とする請求項４又は５記載の目視検査装置。

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