JP2008122128A - 撮像システム及び撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 リブの高さを測定するために、リブを精度よく高速に読み取る。
【解決手段】 液晶パネルのカラーフィルタ基板１０に形成されるブラックマトリックス１１上に配置されるリブ１３の高さを測定する際に、カメラ２０の撮像範囲の幅とブラックマトリックス１１の幅がほぼ等しく、カメラ２０の撮像素子の走査方向をブラックマトリックス１１の行方向に合わせ、カメラ２０をブラックマトリックス１１上に移動させ、カメラ２０でブラックマトリックス１１上を撮像しながら、カメラ２０をブラックマトリックス１１の行方向に移動させ、ブラックマトリックス１１上のリブ１３の画像を読み取り、読み取った画像からリブ１３の高さを求める。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数のライン上に配置される目標対象物を撮像する撮像システム及び撮像方法に関する。

液晶パネルでは、ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ基板の間に液晶が充填される。２枚の基板間には、液晶材を満たすために、スペースが保たれる。従来、スペーサとして径が５μｍという極めて極小な球体の集まりである粉体をカラーフィルタ基板に吹き付けている。この球体は非常に高精度であるということと、カラーフィルタ基板にはこの球体が多数均一に吹き付けられているということから、カラーフィルタの場所によらず、その平均高さを一定に保つことができる。その反面、球体の付着する位置を制御できないため、カラーフィルタの光の通り道であるサブ画素部を遮光してしまうという問題が生じる。

このような問題を解決するために、光の通らないブラックマトリックスの位置に予めスペーサの役割を果すリブ形状部を設けておくという工法がある。光を遮ることがないというメリットがある反面、スペーサ吹き付けと比較するとカラーフィルタ全面におけるリブ形状部の高さの均一性を保つのが難しいという問題がある。

このリブ形状部の高さに対応してＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ基板間に生じるスペースの体積は変動するため、この変動に応じて両基板の間に注入する液晶材の量が変わる。スペースに対して液晶材が多すぎると凸状に、少なすぎると凹状になり、いずれの場合も表示ムラにつながる。そのため、リブ工法の普及に伴い液晶のカラーフィルタのリブ形状部の高さを高速・高精度に測定することが求められている。このように、リブ形状部の高さを高速・高精度に測定すれば、液晶材の量を適正に注入することができる。

特許文献１には、基板上の突出部を測定する方法が開示されている。ここでは、被写体である第１主面上のバンプの高さを検査する構成で、レンズおよびエリアセンサを第１主面に対して煽り状態に配置することにより、半球形状のバンプを真上から撮影した場合と等しく、バンプ像の全体像を真円形に撮影することができるため、全体像における中心から頂点像の偏心量を算出することにより、バンプにおける頂点の高さを求めることができることが開示されている（段落００３８参照）。
特開平１０−２３９０２５号公報

電子部品が搭載された回路基板の場合では、限られたスペースに可能な限り機能を実装するため、回路基板に隙間なく電子部品が搭載される傾向にあり、電子部品の小型化とともにこの傾向は増加している。そして、回路基板を自動外観検査するにあたっては、結果的に基板上のすべての部分の画像を採取することになる。

このような回路基板の外観検査装置では、基板全面の画像採取をいかに短時間で実行するかによって検査装置の性能が決まってくる。検査装置は、一般的に、画像を撮像するエリアカメラ、及びこのエリアカメラを基板の任意の位置に移動させるために２軸の移動手段を備え、エリアカメラの１回の撮像による範囲をできるだけ広げ、移動手段によるエリアカメラの移動回数を減らすことで性能を向上させる。この場合では、可能な限り高画素のカメラを使用することが検査装置の性能向上につながる。

しかしながら、液晶パネル用のカラーフィルタ基板上のリブ形状部は、そのサイズが５×５μｍ□と小さく、その実装密度が２００×２００μｍの領域に１個だけと低く、特有の測定対象である。画像の面積比では、検査に必要な情報を持った画像はわずか０．０６％である。上述した回路基板の外観検査と同様にカラーフィルタ基板全面の画像を採取したとすると、９９．９４％は無駄な情報を採取することになり、性能低下につながる。

また、検査対象の高密度実装化にともなって、画像を入力するための工業用テレビカメラの画素数も向上してきた。画像処理の黎明期には、エリアカメラの画素数はわずか２５６×２５６＝６万５千画素であったが、次第に、２５万画素、１００万画素、２００万画素、４００万画素と画素数を向上させた。カラーフィルタ基板上のリブ形状部を必要な精度で検査するためには、０．４μｍ／画素という非常に高い分解能で撮像しなければならない反面、検査対象のサイズが５×５μｍ□と小さいのでその撮像に必要な画素数はわずか３２×３２画素となる。液晶パネル用のリブ形状部の検査装置に、１００万画素を超える高画素のカメラを使用すると無駄が生じるということは当然のことながら、市場から購入可能な最も低画素のカメラを使用しても無駄が多かった。

そこで、本発明の目的としては、従来の回路基板の検査方法を適用しないで、むしろその逆の考え方をすることで、測定対象である液晶パネルのリブ形状部のような読取対象物の形状を、撮像する画像情報の無駄を省いて、精度良くより高速に読み取ることである。

本発明に係る撮像システムは、対象物上の複数のライン領域内に点在して配置された複数の目標対象物を撮像するための撮像システムであって、
ライン領域に対応した大きさの撮像範囲を有する撮像素子を備え、該撮像素子を用いてライン領域を撮像するための撮像手段と、
該撮像手段を移動させる移動機構と、
撮像手段及び移動機構の駆動を制御する制御回路とを有することを特徴とする。

本発明に係る画像撮像方法は、対象物上の複数のライン領域内に点在して配置された複数の目標対象物を撮像する撮像方法であって、
ライン領域に対応した大きさの撮像範囲を有する撮像素子を備えた撮像手段を移動させて、ライン領域を撮像することを特徴とする。

本発明によれば、撮像手段の撮像範囲が限定されるため、必要な解像度で、目標対象物の形状を精度よく、より高速に読み取ることができる。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本実施の形態における例示が本発明を限定することはない。

本実施の形態では、液晶パネルのカラーフィルタ基板に形成されるリブ形状部（以下リブとする）の高さ等を測定するリブ形状測定装置を図１から図１１を用いて説明する。

図２は、液晶パネルのカラーフィルタ基板１０を模式的に示した図（ａ）、及びその部分拡大図（ｂ）である。図２（ｂ）に示す部分拡大図は、横幅が約１４００μｍの領域である。

液晶パネルは、ＴＦＴアレイ基板（不図示）とカラーフィルタ基板１０が張り合わされ、その間に液晶材が封入される。カラーフィルタ基板１０側にはリブ１３が形成され、液晶材を封入するためにＴＦＴアレイ基板との間のスペースを確保する。

カラーフィルタ基板１０上に形成されるサブ画素１２は、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の３色のサブ画素からなる。この３色のサブ画素は、水平方向（図２において左右方向、以下Ｘ方向とする）に繰り返して複数並び、垂直方向（図２において上下方向、以下Ｙ方向とする）に同色のサブ画素をそろえて複数行並ぶ。

また、カラーフィルタ基板１０上に形成されるブラックマトリックス１１は、各サブ画素１２を黒で囲み、画像をくっきりさせるものである。サブ画素１２はＸ方向及びＹ方向に整列して配置されているため、ブラックマトリックス１１は複数のサブ画素１２を囲むことでＸ方向及びＹ方向に略直線状となる。

また、カラーフィルタ基板１０側に形成されるリブ１３は、高さ数μｍの矩形突状形状であり、カラーフィルタ基板１０とＴＦＴアレイ基板とを張り合わせたときに、その間に液晶材を封入するスペースを確保する。このリブ１３は、カラーフィルタ基板１０上のブラックマトリックス１１の各行にそれぞれ複数個配置される。そして、このリブ１３は、ブラックマトリックス１１の各行にそれぞれＸ方向に所定間隔で配置され、列方向すなわちＹ方向には近隣のリブ１３の配置位置と重ならないようになっている。これによって、複数のリブ１３はそれぞれ、カラーフィルタ基板１０とＴＦＴアレイ基板との間で略等しい圧力をうけ、両基板を略均一に支持する。

図１にリブ形状測定装置の構成を示す。図１（ａ）は上面模式図、図１（ｂ）は断面模式図である。

リブ形状測定装置は、カラーフィルタ基板１０がセットされる測定面上に、測定対象物を撮像するカメラ２０、レンズ２２、及び測定対象物を照明する照明装置２３を備える。

リブ形状測定装置に設けられたＹ軸ステージ（第１の移動手段）７１は、測定面の両サイドに垂直方向（図１において上下方向、以下Ｙ方向）に沿って設けられる。そして、Ｘ軸ステージ（第２の移動手段）７０は、測定面の水平方向（図１において左右方向、以下Ｘ方向）に沿って、Ｙ軸ステージ７１にＹ方向に移動可能に支持される。

このＸ軸ステージ７０に、カメラ２０、レンズ２２、及び照明装置２３が一体的に、Ｘ方向に移動可能に取り付けられる。

カメラ２０及びレンズ２２は、Ｘ軸ステージ７０に直交する方向の一方側に設けられ、照明装置２３は他方側に設けられる。そして、照明装置２３が他方側から測定点を照明し、その光はカメラ２０及びレンズ２２側に反射し、レンズ２２で集光、カメラ２０で撮像する。また、撮像の開始や終了等のカメラの動作の制御を全体制御部８０により行う。

画像入力部６０は、カメラ２０で撮像された画像情報を取り込み、全体制御部８０に出力する。全体制御部８０は、画像入力部６０から出力される画像情報を解析し、カラーフィルタ基板１０上のリブ１３の高さを算出し、このようにして得た測定結果を結果表示部９０に出力する。結果表示部９０は、全体制御部８０から出力される測定結果を表示する。

Ｘ軸ドライバ７２は、Ｘ軸ステージ７０に接続され、Ｘ軸ステージ７０を駆動する。Ｙ軸ドライバ７３は、Ｙ軸ステージ７１に接続され、Ｙ軸ステージ７１を駆動する。Ｘ軸ドライバ７２とＹ軸ドライバ７３はともにＸＹステージ制御部７４に接続され、さらにＸＹステージ制御部７４は全体制御部８０に接続される。これによって、全体制御部８０で、カメラ２０の撮像位置を決めるプログラムをあらかじめ入力しておくことで、Ｘ軸ステージ７０とＹ軸ステージ７１を制御することができる。

このように、全体制御部８０があらかじめ入力されたプログラムに従って制御されることで、Ｘ軸ステージ７０とＹ軸ステージ７１によりカメラ２０がカラーフィルタ基板１０上の所定の測定位置に移動され、カメラ２０によりこの測定位置の画像が撮像され、この画像情報が画像入力部６０に取り込まれ、そこに撮像されたリブ１３の高さを測定することができる。

次に、リブ形状測定装置でのリブの撮像方法について説明する。

リブ形状測定装置にカラーフィルタ基板１０をセットする際に、ある程度の範囲で位置ズレが発生することがある。このような位置ズレが発生すると、リブ１３の高さの測定精度が低下する。特に、後述するように、リブ１３の高さ測定で、より高速に測定するためにリブ１３の撮像範囲３０ａを小さく設定するような場合では、リブ１３をより正確に撮像するためにカラーフィルタ基板１０の位置ズレを精度良く補正することが望まれる。このときのカラーフィルタ基板１０の位置検出及びそれにともなう位置補正技術は、一般的な技術を用いることができる。

カメラ２０には、例えば、１０２４画素×１０２４画素の撮像素子を有するエリアカメラを用いることができる。この撮像素子２１に設定された撮像範囲３０ａは、図７及び図９を参照すると、撮像素子２１の走査方向に１０２４画素であり、副走査方向略中央部に３２画素である。副走査方向の３２画素という幅は、ブラックマトリックス１１の幅（図２におけるＹ方向の長さ）と略一致する。これによって、ブラックマトリックス１１上のリブ１３群の画像が、必要最小限のサイズの撮像範囲３０ａで、効率的に採取される。

リブ形状測定装置では、カメラ２０は撮像素子２１の走査方向をブラックマトリックス１１の行方向に合わせてあり、カメラ２０の撮像範囲３０ａの幅をブラックマトリックス１１の幅に合わせるようにしてカメラ２０をブラックマトリックス１１上に移動させてから、カメラ２０をＸ方向に移動させることで、ブラックマトリックス１１全体を連続的に撮像することができ、ブラックマトリックス１１上に形成されるリブ１３もまた複数個連続して撮像することができる。

ここで、カメラ２０を撮像に応じてステップ停止させると仮定した状態を図３に示す。この図３では、停止した場合の最初の撮像範囲を３１、次の撮像範囲を３２、さらにその次の撮像範囲を３３とし、実際の撮像範囲を４１、４２とする。

図４は、リブ１３が形成されたブラックマトリックス１１の正面拡大図、図５は、図４において停止した場合の撮像範囲３１、３２、３３を示す図、図６は、図４において実際の撮像範囲４１、４２を示す図である。

カメラ２０はＸ方向に移動し停止することなく連続的に画像を取り込むため、最初の走査ライン４１１の取り込み開始時と取り込み終了時では、カメラ２０の位置は若干Ｘ方向（図３において矢印Ｘで示す）下流側に移動する。つまり、走査ライン４１１は撮像範囲３１を超える。そのため、次の走査ライン４１２は前の走査ライン４１１よりもＸ方向下流側にずれた位置４１２ａから走査が開始される。

同様に、次の走査ライン４１３は前の走査ライン４１２よりもＸ方向下流側にずれ、さらに次の走査ライン４１４は前の走査ライン４１３よりもＸ方向下流側にずれる。このようにして、実際には撮像範囲３１は平行四辺形型の撮像範囲４１として、同様に撮像範囲３２は平行四辺形型の撮像範囲４２として撮像される。

このような構成では、カメラ２０の撮像素子２１の走査周波数とカメラ２０がＸ方向に移動する速度を適宜調整すると、撮像範囲４１と撮像範囲４２とが連続して撮像される。つまり、撮像範囲４１の最後の走査ラインが終了すると、次に、撮像範囲４２の最初の走査ライン４２１が開始し、この撮像範囲４２の最初の走査ライン４２１の走査開始位置が、前の撮像範囲４１の最初の走査ライン４１１の走査終了位置と略一致する。

このように撮像を繰り返すことで、ブラックマトリックス１１のＸ方向１行分の画像を連続して撮像することができる。

このような撮像方法によれば、カラーフィルタ基板１０上のうち、リブ１３が存在するブラックマトリックス１１が撮像され、リブ１３が存在しないサブ画素１２は撮像されない。そのため、撮像範囲が狭くなるため、画像処理の量を低減することができる。また、リブ１３を高画素で撮像しても、画像処理の量が低減されているため、処理時間を短くすることができる。

次に、１行分のブラックマトリックス１１を撮像した後、Ｙ軸ステージ７１でＸ軸ステージ７０をＹ方向に移動させることで、カメラ２０を次の行のブラックマトリックス１１を撮像する位置に移動させる。この位置で、上述と同様に処理することで、この行のブラックマトリックス１１の画像を撮像することができる。

このような処理をすべての行のブラックマトリックス１１に対して繰り返すことで、カラーフィルタ基板１０上のすべてのリブ１３の画像を撮像することができる。なお、この処理は、ブラックマトリックス１１のＹ方向一方側の行から隣接する行に順々に行われるほか、ブラックマトリックス１１の任意の行をランダムまたは規則的に行うこともできる。

このように、ブラックマトリックス１１の行方向のように、リブ１３が連続して点在する部分は、連続してカメラ２０で撮像することで、その行のリブ１３を適正に短時間で撮像することができる。また、ブラックマトリックス１１の列方向のように、サブ画素１２部とブラックマトリックス１１とが交互に配列され、リブ１３が存在しないサブ画素１２部が多い部分では、カメラ２０を移動させ、サブ画素１２部は撮像しないで、ブラックマトリックス１１を撮像することで、撮像する部分を少なくし、撮像処理量を低減することができる。

以上カメラ２０としてエリアカメラを使うことで、リブ形状測定装置においてリブを撮像し画像読取が効率的に行えることを示した。なお、カメラ２０はエリアカメラに限定されるものではなく、ラインカメラを用いることもできる。これまでに説明してきた実施形態の場合において、カメラ２０としてラインカメラを使うことを想定すると、その撮像範囲３０ｂは図９のごとく撮像素子２１の走査方向に1画素、副走査方向に３２画素ということになる。ラインカメラでは、カメラを連続的に動作させながら画像を取り込むのが必須条件かつ常識であり、その時ブラックマトリックス１１上に形成されるリブ１３もまた複数個連続して撮像することができるのも明白である。従って、ラインカメラでもこれまでに説明した発明内容が有効であるのもまた明白である。

図７を用いてリブ１３の高さの測定方法について説明する。

測定対象のリブ１３は、カラーフィルタ基板１０のブラックマトリックス１１に形成されている。照明装置２３はリブ１３をＹ方向一方側から斜めに照明する。カメラ２０はリブ１３を中心として照明装置２３の反対側でＹ方向他方側から斜めにリブ１３を撮像する。

カメラ２０の撮像面２１とレンズ２２は、カラーフィルタ基板１０の面と略平行に配置される。このとき、レンズ２２の光軸中心とカメラ２０の撮像面２１の中心とを結んだ線２０ａは傾いており、あおり撮像となる。この結んだ線２０ａの延長線上に、リブ１３が位置するように、Ｙ軸ステージ７１を移動させ、画像撮像する。

このような構成によれば、リブ１３を斜め上方から撮像し画像を得ることができる。これによって、リブ１３の上面５０と側面５１とを分けて撮像することができる。つまり、カメラ２０側から、リブ１３の上面５０とリブ１３のカメラ２０側の手前の側面５１とを見ることができるため、両面をそれぞれ分けて撮像することができる。そして、このリブ１３の側面５１の寸法を測定することで、リブの高さを測定することができる。

さらに、あおり撮像によってリブを撮像しているため、撮像範囲４１、４２、…は、リブ１３を斜めから撮像するにも関わらず全面にわたり焦点が略一致する（図８参照）。

次に、リブの測定結果の出力方法と液晶注入方法での使用例について説明する。

全体制御部８０では、液晶パネルのある一定範囲ごとのリブ１３の平均高さを算出し、算出した平均高さを結果表示部９０に出力する。結果表示部９０では、この平均高さに関する情報が表示される。

そして、液晶製造工程では、このようにリブ形状測定装置が測定したカラーフィルタの領域ごとのリブ１３の平均高さから、その領域に封入する液晶材の量を決定し注入する。これによって、品質の高い液晶パネルを製造することができる。

測定したリブ平均高さを結果表示部９０に表示するだけではなく、次工程の液晶材注入装置（不図示）に送信することもできる。この場合、液晶材注入装置の液晶材注入量を自動制御することが可能になる。

以下、本実施の形態に係るリブ形状測定装置について一例を示して説明する。

液晶パネル用カラーフィルタの一例を表１に示す。表１に示すように、リブ１３のサイズは、一辺が約５μｍの略立方体である。

表２には、リブ形状測定装置の要求測定性能・精度についての詳細を示す。

カラーフィルタ基板１０にＴＦＴアレイ基板を張り合わせ、その間に注入する液晶材の量を高精度に制御するためには、リブの高さの１／５０〜１／１００程度の測定精度にすることが望ましい。リブの高さは約５μmであることより、測定精度は±０．０５μｍ〜±０．１０μｍになる。

また、ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ基板１０との間に注入する液晶材量は任意の領域に分けて制御することが望ましい。局所的に液晶材量が多いとガラスパネルが凸形状になり、液晶材量が少ないと凹形状になるため、表示ムラを引き起こすことがある。このように、リブの高さに応じて液晶材の注入量を制御することが望ましい。

なお、リブの高さは、図７を用いて上述したあおり撮像によって測定される。

表２の例で、要求測定精度が±０．１０μｍである場合、この精度を実現するために光学分解能としては０．４μｍ／画素が必要である。

リブのサイズは約５μｍ□であるため、ある程度の位置ズレを考慮し必要な撮像視野を１０μｍとすると必要な撮像画素数は１０／０．４＝２５画素となる。そこで、画素サイズは、画像処理にとって都合のよい３２画素を一つの目安とすることができる。

したがって、図９に示す撮像範囲３０ｂを有する３２画素のラインカメラ、または、図９に示す撮像範囲３０aを有する短辺方向の画素サイズが３２画素のエリアカメラが適する。

図９に示す撮像範囲３０ｂを有するラインカメラ高速撮像方式では、３２画素のラインカメラを用いる。ラインカメラの長手方向を、ブラックマトリックス１１の幅方向に合わせ、ラインカメラをブラックマトリックス１１の長手方向一方側から他方側に移動させる。

この３２画素は、従来のカメラに比べて非常に低画素である。従来、一般的な傾向として、測定対象が微細化すると、カメラ・画像入力側は高分解能化する。つまり、高精度測定には高分解能カメラが適していると認識されている。しかし、３２画素という、従来に比べて低画素のカメラを用いることで、高精度で高速な測定方法を実現することができる。このラインカメラの機能を表３に示す。

３２画素のラインカメラは一般的な画素数のラインカメラと同様に作製することができ、その動作速度は一般的な２０ＭＨｚとした。なお、３２画素のラインカメラは、通常市場に存在しないが、これは、３２画素のカメラの製作が技術的に困難というわけではなく、このような低画素のラインカメラのニーズがないため製品化されていないだけである。そのため、３２画素のラインカメラは、一般的な方法で製造可能である。

次に、図９に示す撮像範囲３０aを有するエリアカメラによる高速撮像方式について説明する。エリアカメラの副走査方向をブラックマトリックス１１の幅方向に合わせ、エリアカメラをブラックマトリックス１１の長手方向一方側から他方側に移動させる。

従来のエリアカメラの撮像方法は、撮像対象に対してカメラを停止させて撮像する構成や、閃光時間の短い照明を照射して測定対象である一瞬を切り取って撮像する構成である。

本実施の形態に係るエリアカメラの撮像方法は、撮像範囲であるブラックマトリックス形状に合わせてエリアカメラの撮像範囲のアスペクト比を調整し、例えば１０２４画素×３２画素にする。また、エリアカメラの走査線と平行な方向にカメラを移動させながら連続して撮像する。

図１０に示すように、カメラの移動にともなって、撮像範囲４１（図１０において網掛けで示す）は平行四辺形に変形するが、エリアカメラの移動速度を適切な値に調整することによって、この平行四辺形の撮像範囲４１は、その前後の撮像範囲と隙間無く接続することとなり、測定対象領域の画像を抜けなく撮像することが可能となる。図１０では、カメラが静止していると仮定した場合の撮像範囲３１及び３２の走査方向の幅が４０９．６μｍであり、副走査方向の幅が１２．８μｍである。ここで、表４に示す機能のエリアカメラを用いる場合では、カメラの移動速度を９４２ｍｍ／秒に調整するとよい。

このような撮像方法では、液晶パネルのカラーフィルタ基板のうち、リブが配置されるブラックマトリックス部分の画像のみを効率的に採取することができる。

このようなリブ形状測定装置の測定性能を表５に示す。

ここで、本発明に係る実施例と比較例とを比較する。

比較例としては、ＰＣのバスを経由してＰＣメモリに画像データを送り込むタイプのエリアカメラであって、視野サイズ１０２４画素×１０２４画素、フレームレート１５０ｆｐｓのものを用いた。

この比較例のカメラを使い光学系分解能を０．４μｍ／画素とした場合の実行視野サイズは０．４１ｍｍ×０．４１ｍｍとなる。この視野サイズで１０００ｍｍ×１０００ｍｍのカラーフィルタ基板全面を撮像しようとすると、（１０００／０．４１）^２＝５．９５Ｍ回の撮像を行う。この場合の測定時間は、５．９５Ｍ／１５０ｆｐｓ＝３９．７Ｋ秒＝１１時間／枚・光学系となる。

実施例として、表１から５で示した撮像方法では、測定時間は、表５に示すように１０２分／枚・光学系＝１．７時間／枚・光学系である。

このように、実施例と比較例の測定の性能差は約６倍である。

この発明を実施するにあたっては、撮像対象物に合わせて撮像範囲を限定したカメラを用意する必要がある。これまでに説明したとおり、そのようなカメラは技術的に設計・製作が困難なわけではないが、この発明が要求するような低画素のカメラが市場に無いのは確かである。しかし、近年のCMOS-カメラの性能向上によって、その画質・感度がCCD並みになり十分に画像処理・検査用の画像入力デバイスとして利用できるレベルになった。CMOSはその特性上、画像読み出し範囲を自由に設定できるという特性がある。したがって、1024×32画素のエリアカメラとか32画素のラインカメラといった特殊なカメラを用意する必要はなく、例えば1024×1024画素のCMOSカメラを用意して、その撮像範囲を1024×32画素にあるいは1×32画素に設定するだけでよい。

よって、実施例のリブ形状測定装置では比較例の測定装置とほぼ同様のカメラを使用できるため、カメラの価格差もない。このように、本実施例のリブ形状測定装置は、比較例の測定装置と同様のコストで、比較例の測定装置と比べて約６倍の性能向上を達成することができる。

このように、本実施の形態によれば、コストを抑えながらカラーフィルタ上のリブの形状を精度良くより高速に撮像することができる。また、撮像した画像から、リブの高さを精度良くより高速に測定することができる。

つまり、リブの高さ測定では、測定精度を高めることが要求されるが、要求精度を満足するような撮像条件でパネル全面を撮像すると、測定時間が長くなり実用的でない。測定対象は微小なリブであり、このリブはカラーフィルタ基板上にある程度規則的に配置されている。この特性を利用することで撮像の高速化を図ることができる。具体的には、カメラによって必要な分解能でリブが撮像される際に、視野サイズがリブの撮像に必要かつ最小となるように設定する。このカメラをリブが配置されたブラックマトリックスに沿って移動させながら撮像することで、リブを含んだ必要な画像のみを効率的に撮像することができる。これによって、コストを抑えながらカラーフィルタ上のリブの高さを精度良くより高速に測定することができる。

また、このようにリブの高さを測定すれば、液晶パネルの基板間に液晶材を適正に封入することができ、液晶パネルをより精度良く組み立てることができる。また、リブの高さの測定結果が、許容範囲内に含まれるか否かを検査することで、不良品の検出が可能になる。

以上の実施例の説明では、高さ測定方法として「あおり撮像方式」の採用を前提としたが、高さ測定方法が別の方式になったとしても本発明の本質が変わるものではない。

また、本実施の形態ではカメラを移動させながら連続的に撮像する方法を説明したが、そのようにカラーフィルタ基板のブラックマトリックス上を全てを撮像するのではなく、特定のリブを撮像したい場合など、目標対象物がすでに決まっている場合には、カメラを移動させながら連続的に撮像する必要はなく、固定して撮像することも可能である。

本実施の形態に係るリブ形状測定装置の構成を示す図であり、（ａ）は上面模式図、（ｂ）は断面模式図である。 本実施の形態に係る液晶パネルのカラーフィルタ基板を模式的に示した図（ａ）、及び部分拡大図（ｂ）。 本実施の形態に係るリブ形状測定装置のカメラの撮像範囲を説明するための図である。 本実施の形態に係るリブが形成されたブラックマトリックスの正面拡大図である。 図４においてカメラを停止して撮像した場合の撮像範囲を示す図である。 図４における本実施形態の方法での実際の撮像範囲を示す図である。 本実施の形態に係るリブ形状測定装置の断面模式図である。 本実施の形態に係るリブが形成されたブラックマトリックスの正面拡大図であって、実際の撮像範囲とリブの関係を示す図である。 本実施の形態に係るラインカメラ及びエリアカメラの撮像範囲を説明するための図である。 本実施の形態に係るリブ形状測定装置のカメラの撮像範囲を説明するための図である。

符号の説明

１０ カラーフィルタ基板
１１ ブラックマトリックス
１２ サブ画素
１３ リブ
２０ カメラ
２２ レンズ
２３ 照明装置
７０ Ｘ軸ステージ
７１ Ｙ軸ステージ

Claims (9)

1. 対象物上の複数のライン領域内に点在して配置された複数の目標対象物を撮像するための撮像システムであって、
   前記ライン領域に対応した大きさの撮像範囲を有する撮像素子を備え、該撮像素子を用いて前記ライン領域を撮像するための撮像手段と、
   該撮像手段を移動させる移動機構と、
   前記撮像手段及び前記移動機構の駆動を制御する制御回路とを有することを特徴とする撮像システム。
2. 前記移動機構は、
   前記各ライン領域を撮像可能な位置に前記撮像手段を移動させる第１の移動手段と、
   前記各ライン領域に沿って前記撮像手段を移動させる第２の移動手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
3. 前記撮像手段を前記各ライン領域に沿って移動させながら、前記撮像手段による複数回の撮像動作を行うことを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。
4. 前記撮像素子の走査方向が前記ライン領域に沿って前記撮像手段を移動させる方向と一致していることを特徴とする請求項２又は３に記載の撮像システム。
5. 前記ライン領域は、前記対象物としての液晶パネルのカラーフィルタ基板に形成されるブラックマトリックスであり、前記目標対象物は、前記ブラックマトリックス上に配置されたスペーサであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の撮像システム。
6. 対象物上の複数のライン領域内に点在して配置された複数の目標対象物を撮像する撮像方法であって、
   前記ライン領域に対応した大きさの撮像範囲を有する撮像素子を備えた撮像手段を移動させて、前記ライン領域を撮像することを特徴とする撮像方法。
7. 前記撮像手段を前記各ライン領域に沿って移動させながら、前記撮像手段による複数回の撮像動作を行うことを特徴とする請求項７に記載の撮像方法。
8. 前記撮像素子の走査方向を前記撮像手段の移動方向と一致させた状態で、前記撮像手段を移動させることを特徴とする請求項７に記載の撮像方法。
9. 前記ライン領域は、前記対象物としての液晶パネルのカラーフィルタ基板に形成されるブラックマトリックスであり、前記目標対象物は、前記ブラックマトリックス上に配置されるスペーサであることを特徴とする請求項７又は８に記載の撮像方法。

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