JP2512110B2 - 透光性物体の検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、たとえば液晶表示装置において、透光性板
状体であるガラス板の表面に透光性物体である透明電極
に傷が存在するかどうかを検出し、あるいはまたその液
晶表示装置において、一対のガラス板間に液晶が封入さ
れる空間を保持するための合成樹脂などの材料から成る
ビーズなどと呼ばれる介在片などのような透光性物体を
検出するための装置に関する。

従来の技術 典型的な先行技術では、液晶表示装置を構成する透明
電極が形成されたガラス板の前記透明電極の傷を検査す
るために、前記ガラス板を光源の上方に配置し、ガラス
板に関して光源とは反対側で作業者が目視で前記透明電
極を検査している。

発明が解決すべき課題 このような先行技術では、目視検査を行つているので
個人差を生じることは明らかであり、電極の傷を見落と
すことがあり、あるいはまたわずかな傷があつても良品
として判断すべきにも拘わらず、不良品と判断してしま
い、過度に不良品を多くしてしまうことがある。

さらにまたこの先行技術では、透明電極の幅はたとえ
ば100μｍであり、そのような透明電極が全面にわたつ
て形成されたガラス基板の外形はたとえば縦30cm、横30
cmであり、このような比較的大きいガラス板の透明電極
の検査のためには、１枚当たり約10〜15分程度もの比較
的長時間を必要とする。

しかもまたこの先行技術では、検査の作業は単調であ
り、しかも熟練度を必要とする。

本発明の目的は、透光性板状体に設けられている透光
性物体の傷の有無または透光性物体自体を正確にかつ短
時間に自動的に検出することができるようにした透光性
物体の検出装置を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、透光性板状体と、それに設けられている透
光性物体とに、光を照射する光源と、 透光性板状体と透光性物体とを、光源と同一側で撮像
する手段と、 撮像手段の出力をレベル弁別する手段と、 板状体に関して光源とは反対側に配置される偏光板
と、 偏光板に関して板状体とは反対側に配置され、表面が
梨地であり、偏光板を支持する手段とを含むことを特徴
とする透光性物体の検出装置である。

また本発明は、透光性板状体と、それに設けられてい
る透光性物体とに、光を照射する光源と、 透光性板状体と透光性物体とを、光源と同一側で撮像
する手段と、 撮像手段の出力をレベル弁別する手段と、 板状体に関して光源とは反対側に配置される偏光板
と、 偏光板に関して板状体とは反対側に配置され、表面が
反射面であり、偏光板を支持する手段とを含むことを特
徴とする透光性物体の検出装置である。

作 用 本発明に従えば、透光性板状体には透光性物体が設け
られており、この透光性板状体というのは、たとえばガ
ラス板であり、透光性物体というのは透明電極または液
晶を封止する空間を形成する合成樹脂製ビースなどの前
記介在片などである。光源からの光を板状体および透光
性物体に照射して、光源と同一側でラインイメージセン
サなどによって撮像する。光源による照度分布のむらが
存在しても、それによる透光性物体の傷の有無または透
光性物体自体の誤検出を生じることはない。

光源と撮像手段とを板状体に関して同一側に配置した
構成において、その板状体に関して光源および撮像手段
とは反対側には偏光板を設け、これによって光源からの
光の反射光が撮像手段に入射して誤検出を生じることを
防ぐ。

さらにまた本発明に従えば、偏光板に関して板状体と
反対側に乱反射を生ずるような支持物、たとえば梨地の
表面または反射面を有する支持手段を設け、反射光によ
る誤検出を確実に防ぐことができる。

実施例 第１図は、本発明の前提となる全体の構成を示す系統
図である。液晶表示装置の透光性板状体であるガラス板
１は、水平面内で相互に直交するＸ軸およびＹ軸に、Ｘ
−Ｙテーブル２によつて変位することができる。光源３
は、Ｘ−Ｙテーブル２によつてガラス板１とともに移動
され、ガラス板１の下方に設けられ、ガラス板１の下方
で光を発生し、その光を透過させる。ガラス板１の上方
で固定位置には、撮像手段４が設けられる。この撮像手
段４は、対物レンズ、およびガラス板１の画像をレンズ
によつて結像される多数の電荷結合素子（略称CCD）と
から成るラインイメージセンサであつて、電荷結合素子
はＹ方向に配列されて構成される。撮像手段４の出力
は、アナログデジタル変換回路５に与えられて画像処理
回路６において画像処理が行われ、その内容がメモリ７
にストアされる。メモリ７の内容は、演算回路８におい
て、演算され、その結果に基づいて、コントローラ９に
よつてＸ−Ｙテーブル２が制御される。演算結果は、陰
極線管10によつて表示され、またプリンタ11によつて印
字される。

第２図は、ガラス板１の平面図である。このガラス板
１の一表面には、透光性物体である透明電極12が形成さ
れる。ガラス板１上の透明電極12と、その透明電極12が
形成されていない領域13とは、光の透過時における濃度
差を有する。透明電極12には、傷14,15などが存在する
ことがあり、この傷14のＸ方向の幅d1が透明電極12の全
幅d0に等しいとき、電極12が切断されているものと判断
することができる。電極12の幅d0はたとえば100μｍで
あり、ガラス板１のＹ方向の縦の長さはたとえば30cmで
あり、Ｘ方向の横の長さはたとえば30cmである。

第３図（１）を参照すると、このガラス板１上に形成
された電極12が再び示されている。この電極12には、傷
16が存在する。このような状態において、傷16付近をＸ
−Ｙテーブル２によつてＸ方向に走査しつつ、Ｙ方向に
ずらして撮像手段４によつて撮像するとき、演算回路８
では第３図（２）で示されるように傷16に対応した信号
17を得ることができる。この信号17に基づいて、Ｘ方向
の幅は参照符18で示されるように得られ、その幅d1を演
算することができる。この幅d1が透明電極12の幅d0に等
しいとき、その電極12が分断されているものと判断する
ことができる。信号17に基づいて傷16のＹ方向の幅d2
を、参照符19で示すようにして求めることもまたでき
る。

Ｘ−Ｙテーブル２上にガラス板１を設けることなし
に、光源３をＸ−Ｙテーブル２によつてＸ方向に移動し
たときにおける光源３のＸ方向の照度分布のむらは、撮
像手段４によつて第４図（１）で示されるとおりであ
り、Ｘ方向の中央部で照度が大きく、両端部で照度が小
さい照度分布が得られる。光源３の照度分布がＸ方向に
均一であつて、Ｘ−Ｙテーブル２上にガラス板１を乗載
し、Ｘ方向に移動した場合、透明電極12に傷のない正常
なときには、電極12に対応した波形12aと、その電極12
が設けられていないガラス板の領域13に対応した波形13
aとが得られる。したがつて光源３が第４図（１）で示
される照度分布を有し、正常な、すなわち傷のない透明
電極12が形成されたガラス板１をＸ−Ｙテーブル２によ
つてＸ方向に走査したときに、撮像手段４によつて得ら
れる信号波形は第４図（３）で示されるようになり、こ
の第４図（３）で示される波形は、第４図（１）の波形
と第４図（２）の波形とを重畳した波形となる。このよ
うな第４図（３）で示される正常な透明電極12を有する
ガラス板１の撮像結果を、先ずメモリ７にストアしてお
く。撮像手段４は、受光した光の強度に対応した多数の
階調で画素を検出し、各画素毎の階調がメモリ７にスト
アされる。

次に検査されるべきガラス板１をＸ−Ｙテーブル２に
乗載し、Ｘ方向に走査したときに得られる波形は、たと
えば第４図（４）で示される波形となる。電極12に傷16
が存在すると、第４図（４）のパルス波形20のようにし
て、傷16のＸ方向の幅d3に対応した幅を有するパルスが
得られる。演算回路８は、撮像手段４の出力とメモリ７
の出力とに基づき、撮像手段４からの第４図（４）で示
される波形を有する光強度レベルから、メモリ７に予め
ストアされている第４図（３）の波形を有する光強度レ
ベルを、対応する各画素毎に、差し引いて、演算し、そ
の差を第４図（５）で示すようにして求める。これによ
つて傷16に対応する波形20だけが得られ、この波形20
は、光源３の照度分布のむらに悪影響されることなく、
正確に求めることができる。この波形20を予め定める弁
別レベルl1でレベル弁別し、その波形20が弁別レベルl1
以上であるとき、傷が存在するものとして判断すること
ができる。

第５図は、演算回路８の動作を説明するためのフロー
チヤートである。ステツプs1からステツプs2に移り、Ｘ
−Ｙテーブル２上に検査されるべきガラス板１を乗載す
る。ガラス板１は、検査されるべきガラス板１の載置に
先立つて、傷のない透明電極を有するガラス板の撮像時
における位置と一致するように、ステツプs3でＸ−Ｙテ
ーブル２が変位調整される。検査されるべきガラス板１
が、前述の正常なガラス板の位置と一致されたとき、ス
テツプs4では、Ｘ−Ｙテーブル２によつてその検査され
るべきガラス板をＸ方向に移動して走査し、このような
Ｘ方向の各走査をＹ方向にずらして走査を繰り返す。Ｘ
方向の走査時における撮像手段４の出力は、アナログ・
デジタル変換回路５によつてデジタル値に変換される。

ステツプs5において、メモリ７に予めストアされてい
る傷のない透明電極を有するガラス板のストア内容と、
検査されるべきガラス板１の撮像結果との光強度レベル
の差を求め、こうして第４図（５）の波形を得る。ステ
ツプs6では、第４図（５）で示される波形をレベル弁別
する。傷16に対応する波形20が予め定める弁別レベルｌ
以上であるときには、傷16が存在するものとして、ステ
ツプs7からステツプs8に移り、フラグをオンとする。た
とえば傷16の一部を示す画素に対応するフラグを表す第
６図において、Ｘ−Ｙテーブル２によつてガラス板１を
Ｘ方向に走査したときには、第６図（１）で示されるよ
うに傷に対応するフラグ20aを得ることができ、また第
６図（２）で示されるように傷に対応するフラグ20a,20
bを得ることができる。

ステツプs9では、傷16のＸ方向およびＹ方向のつなが
りがチエツクされ、その傷が始端であることが判断され
るとステツプs10において、その傷の始端のＸ−Ｙテー
ブル２による座標位置をメモリ７にストアする。たとえ
ば第６図（３）で示されるようにＸ方向に走査した結
果、フラグ20cが得られたとき、このフラグ20cは傷の始
端に対応するものとして、その座標位置がメモリ７にス
トアされる。

ステツプs9において、たとえば第６図（３）で示され
るようにフラグ20dが、先に検出してあるフラグ20cに隣
接し、したがつて傷がつながつているものと判断された
ときには、ステツプs12に移り、他の傷とのつながり、
すなわち重なりがあるかどうかを検出する。他の傷との
重なりが存在しないときには、ステツプs14に移り、傷
のフラグの座標位置をメモリ７にさらにストアしてゆ
く。たとえばステツプs9では第６図（４）で示されるよ
うに、フラグ20f,20g,20hによつて、１つの傷がＹ方向
につながつているものと判断することができ、またフラ
グ20j,20kによつて他の傷がつながつているものと判断
することができ、ステツプs12では、これらのフラグ20f
〜20hの傷と、フラグ20j,20kの傷とは、つながつていな
いものと判断することができる。

第６図（５）で示されるように、フラグ20l,20m,20n
で示されるように、１つの傷がつながつており、またフ
ラグ20p,20q,20nで示されるようにもう１つの傷がつな
がつており、フラグ20nにおいてこれらの２つの傷がつ
ながつて重なつているものと判断する。このように傷が
重なつているときには、フラグ20l〜20nの傷と、フラグ
20p,20q,20nの傷とがつながつており、したがつてＸ方
向にフラグ20lからフラグ20pまでの傷が存在するものと
して、ステツプs13において演算を行うことができる。
ステツプs15では、傷の幅計算を行い、たとえば第６図
（５）において傷のＹ方向の幅d4を求める。

ステツプs16では、演算して求めた傷の幅が、透明電
極12の全幅d0に等しいかどうか、あるいはまたその全幅
d0未満の予め定める値以上であるかどうかを判断し、そ
の傷の幅が大きく、不良品であるときには、ステツプs1
7において不良品を検出したものとして、その後のガラ
ス板１の後続の検査を停止する。

前述のステツプs9において傷のつながりがチエツクさ
れ、その結果、傷の終端であることが判断されると、ス
テツプs18では、すでに計数している傷の個数に１を加
算してインクリメントし、次のステツプs19において前
記終端を含む傷の座標位置のストア内容をクリアする。

Ｘ方向の一走査動作を終了すると、ステツプs20に移
り、Ｙ方向に予め定められた距離だけ移動し、再びＸ走
査を行う。ステツプs21では、ガラス板１の全面の走査
が終了したかどうかが判断され、終了していればステツ
プs22において検査を終了する。

前述のステツプs7において傷が存在しなければ、ステ
ツプs23において、フラグがオンとなつているかどうか
が判断される。フラグがオンとなつているときには、そ
のフラグがオンとなつている画素が傷の終端であると判
断する。ステツプs24では、すでにメモリ７にストアし
ている計数値にメモリしている個数を加算して、傷の総
数を求める。ステツプs25では、フラグをオフとし、全
てのストアしている傷の座標位置をクリアする。ステツ
プs23においてフラグがオフであるときには、傷が存在
していないものと判断して、ステツプs20に移る。

第７図は、本発明の一実施例の簡略化した斜視図であ
る。この実施例では、ガラス板１上に光源23によつて光
が照射される。撮像手段４は、ガラス板１に関して光源
23と同一側（第７図の上方）に配置され、ガラス板１
と、それに形成されている透明電極とを撮像する。

ガラス板１は、偏光板24上に載置される。この偏光板
24に関して、ガラス板１とは反対側（第７図の下方）に
は、偏光板24側がたとえば梨地である微細な凹凸を有す
るアルミニウムなどの材料からなる剛性の支持板25が設
けられ、この支持板25によつて偏光板24およびガラス板
１をＸ−Ｙの水平面内で支持する。支持板25は、Ｘ−Ｙ
テーブル２によつて移動され、この支持板25は、ガラス
板１と偏光板24とを、水平に、歪みを生じることなく、
支持する。支持板25の梨地の表面は、黒または白であつ
てもよく、その他の色彩が施されていてもよい。

本発明の他の実施例として、支持板25は偏光板24側が
反射面である鏡であつてもよい。支持板25が鏡であると
きには、光源23の反射光が撮像手段４に直接に入射しな
いように、支持板25の反射面撮像手段４または光源23の
位置を工夫する必要がある。

偏光板24を用いることによつて、光源23の反射光が撮
像手段４に入射することを確実に防ぎ、これによつてガ
ラス板１に形成されている透明電極を撮像手段４によつ
て複数階調で検出して前述の構成と同様に撮像すること
ができる。偏光板24は、第７図に示されるように１枚で
あつてもよく、あるいはまたその偏光方向がたとえば90
度ずらした複数枚の偏光板を用いるようにしてもよい。
その他の構成は、前述の構成と同様である。

第８図は、本発明のさらに他の実施例の簡略化した系
統図である。撮像手段26は、対物レンズ27、電荷結像素
子28とを含むラインイメージセンサを備え、液晶表示装
置29の一部分の領域30を上方から撮像する。この液晶表
示装置29は、透明電極がそれぞれ形成されている一対の
ガラス板間に合成樹脂製ビーズである介在片によつて液
晶を封入する空間が保持された構成を有する。撮像手段
26によつて各撮像領域30を撮像し、その撮像領域30にお
いて、介在片の数を計数し、介在物が均一に分散して配
置されているかどうかを検査することができる。この介
在片は、前述のように合成樹脂製であり透光性を有し、
照射端31からの光によつて明るく輝き、ガラス板および
透明電極とは区別して識別することができる。撮像領域
30は、たとえば縦1mm、横1mmの領域であり、液晶表示装
置29の大きさは縦1m、横1mの大きさを有し、介在片はこ
の液晶表示装置29の全体にわたつて分散されて配置され
る。照射端31は、光フアイバ32に連なり、この光フアイ
バ32には光源33からの光が導かれる。光源23からの光
は、光フアイバ34にもまた導かれる。

液晶表示装置29は、Ｘ−Ｙテーブル35に載置され、水
平面内で移動し、こうして複数の撮像領域30を選択的に
撮像手段26によつて撮像することができる。撮像手段26
の出力は、画像処理装置36に与えられ、前述の実施例と
同様な演算が行われて介在片の数が計数され、その演算
結果は陰極線管37などを用いて表示することができる。

第９図は撮像手段26の対物レンズ27付近の断面図であ
り、第10図はその撮像手段26の対物レンズ27付近の底面
図である。これらの図面を参照して、光フアイバ34を介
する光源33からの光は、対物レンズ27の外周面に形成さ
れている光通路45を参照符38で示すように進み、反射部
材39の先細に傾斜した反射面40によつて反射され、参照
符41で示すように撮像領域30に集束される。反射部材39
は、放物線などの凹面の反射面を有する。こうして撮像
領域30が大きな照度で照明される。撮像領域30の反射光
は、対物レンズ27を介して光通路42から電荷結合素子28
に導かれる。対物レンズ27は、内筒43に取付けられてお
り、この内筒43と外筒44との間には光38が通過する光通
路45が形成される。外筒44は連結片46によつて内筒43に
固定される。

第11図は、撮像手段26によつて撮像される撮像領域30
の画像を示す。液晶表示装置29のビーズである介在片46
の径d4に比べて、Ｘ方向の走査線47のＹ方向間隔d5が小
さく選ばれ、これによつて介在片46を複数の走査線47に
よつて正確に検出することができる。

液晶表示装置29の介在片46を確実に検出するために、
液晶表示装置29の照射端31とは反対側（第８図の下方）
には、前述の実施例と同様にして偏光板48と、梨地の支
持板49とが設けられる。

第12図は、本件発明者の実験結果を示す。支持板49
は、アルミニウム製であつて、黒染の梨地であり、偏光
板48を省略したとき、第12図（１）で示されるＸ方向走
査時のノイズを含んだ波形が得られ、偏光板48を１枚だ
け使用したときには第12図（２）の波形が得られ、また
偏光方向が相互に90度ずれた２枚の偏光板48を用いたと
きには、第12図（３）で示される波形が得られた。液晶
表示装置29の介在片46に対応してパルスp1,p2,p3が得ら
れ、パルスp3はパルスp1に比べ明瞭に介在片46を検出す
ることが可能であることが判る。

こうして処理装置36では、電荷結合素子28の光強度に
対応する出力レベルを、予め定める弁別レベルでレベル
弁別することによつて、介在片46を検出することが可能
である。

第13図は、本件発明者の実験結果を示す。偏光板48
は、その偏光方向が相互に90度ずれた２枚が用いられ、
支持板49はアルミニウム製であつて生地の梨地である。
このような構成によつてもまた、液晶表示装置29の介在
片46に対応するパルスp4が得られる。

第14図は、本件発明者の他の実験結果を示す。この実
施例では、偏光板48を省略し、支持板35は鏡であると
き、第14図（１）が得られる。このような構成による
と、液晶表示装置29の介在片46に対応するノイズを含ん
だパルスp5が得られる。さらにまた第14図（２）で示さ
れるように、偏光方向が相互に90度ずれた２枚の偏光板
48を用い、支持板49として鏡を用いたときに、液晶表示
装置29の介在片46に対応するパルスp6が得られる。

このような第12図〜第14図の実験結果に基づき、偏光
板を用いると、支持体の表面状態に拘わらず、液晶表示
装置29の介在片46の検出が、電荷結合素子28の出力のレ
ベル弁別によつて可能であることが判る。

本発明は、液晶表示装置に関連して実施することがで
きるだけでなく、透光性板状体に設けられている透光性
物体を検出するために、広範囲の技術分野において実施
することができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、透光性板状体に設けら
れている透光性物体を自動的に正確に短時間で検出する
ことが可能となり、前述の先行技術に関連して述べたよ
うな作業者の熟練を必要とすることはなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の前提となる全体の構成を示す系統図、
第２図はガラス板１の平面図、第３図はこのガラス板１
の撮像状況を示す図、第４図は撮像手段４によつて撮像
した結果の演算動作を示す図、第５図は演算回路８の動
作を説明するためのフローチヤート、第６図は演算回路
８の演算動作を示す傷の演算処理状況を示す図、第７図
は本発明の一実施例の簡略化した斜視図、第８図は本発
明のさらに他の実施例の簡略化した系統図、第９図は撮
像手段26の対物レンズ27付近の断面図、第10図は撮像手
段26の対物レンズ27付近の底面図、第11図は撮像手段26
によつて撮像される撮像領域30の画像を示す図、第12図
〜第14図は第８図〜第11図に示される実施例の本件発明
者による実験結果を示す図である。 2,19……Ｘ−Ｙテーブル、3,23……光源、4,26……撮像
手段、５……アナログ・デジタル変換回路、６……画像
処理回路、７……メモリ、８……演算回路、12……透明
電極、14,15,16……傷、24,48……偏光板、25,49……支
持板、29……液晶表示装置、30……撮像領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻 幸明 兵庫県尼崎市常光寺４丁目３番１号 神 崎製紙株式会社神崎工場内 (56)参考文献 特開 昭63−48444（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−217746（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透光性板状体と、それに設けられている透
   光性物体とに、光を照射する光源と、 透光性板状体と透光性物体とを、光源と同一側で撮像す
   る手段と、 撮像手段の出力をレベル弁別する手段と、 板状体に関して光源とは反対側に配置される偏光板と、 偏光板に関して板状体とは反対側に配置され、表面が梨
   地であり、偏光板を支持する手段とを含むことを特徴と
   する透光性物体の検出装置。
2. 【請求項２】透光性板状体と、それに設けられている透
   光性物体とに、光を照射する光源と、 透光性板状体と透光性物体とを、光源と同一側で撮像す
   る手段と、 撮像手段の出力をレベル弁別する手段と、 板状体に関して光源とは反対側に配置される偏光板と、 偏光板に関して板状体とは反対側に配置され、表面が反
   射面であり、偏光板を支持する手段とを含むことを特徴
   とする透光性物体の検出装置。