KR100873057B1 - 반사광 및 투과광에 의한 시각검사용 조명장치 - Google Patents

Abstract

편광필름 등의 결함을 검사하는 종래의 방법 중, 3파장 형광등에 유백색의 아크릴 산란판을 구비한 투과조명장치를 이용하는 것에서는, 투과광에 의한 검사밖에 이용할 수 없고, 결함의 종류에 따라 파장이 다른 색으로 변경하여 검사를 행할 수 없고, 결함의 높이 방향(요철)의 구별을 할 수 없고, 또 산란광밖에 사용할 없기 때문에, 미소한 결함을 놓치기 쉬운 등의 과제가 있다.

그래서 본 발명에서는, 기체(1)의 상부에 조명광을 조사하는 투광부(2)와, 투광부에 대향하여 반사용 미러(3)을 경사지게 배치하고, 기체의 하부에 검사대상물(10)을 탑재하는 투과용 미러(5)를 경사지게 배치함과 동시에, 반사용 미러와 투과용 미러 사이에 프레넬 렌즈(6)를 배치한 시각검사용 조명장치를 제안하고 있다.

편광필름, 결함, 미러, 반사광, 투과광, 시각검사용 조명장치, 투광, 반사용 미러, 투과용 미러, 프레넬 렌즈.

Description

반사광 및 투과광에 의한 시각검사용 조명장치{ILLUMINATION DEVICE FOR VISUAL INSPECTION BASED ON REFLECTED LIGHT AND TRANSMITTED LIGHT}

도 1은 본 발명에 따른 시각검사용 조명장치의 실시형태를 정면측에서 본 모식적인 단면도이다.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 3은 투과용 미러의 조절동작을 모식적으로 설명하는 도 1의 B-B선 단면도이다.

도 4는 반사용 미러의 조절동작을 모식적으로 설명하는 도 3의 C-C선 단면도이다.

도 5는 프레넬 렌즈와 액정 산란 시트를 부설한 구성을 모식적으로 도시하는 단면도이다.

(부호의 설명)

1 기체 2 투광부

3 반사용 미러 4 프레임부

5 투과용 미러 6 프레넬 렌즈

7 프레임부 8 광원

9 광파이버 10 검사대상물

11 덮개 12 액정 산란 시트

본 발명은, 예를 들면 편광필름이나 액정기판 등 이외에, 각종 검사대상물의 결함을 시각(視覺)으로 검사하기 위한 조명장치, 특히 반사광과 투과광 양쪽을 사용하여 시각검사를 행할 수 있는 시각검사용 조명장치에 관한 것이다.

종래, 편광필름 등의 검사대상물의 결함을 검사하는 경우, 대부분은, 3파장 형광 등에 유백색의 아크릴 산란판을 구비한 투과조명장치를 이용하여, 형광등으로부터 아크릴 산란판을 통하여 검사대상물을 투과한 산란광에 의해 시각검사를 행하고 있었다.

한편, 특허문헌 1에는, 편광 반사판을 적층한 광학 시트를 검사대상물로 하고, 이 광학 시트에 대해 기울기에 맞도록 광을 조사하여, 광학 시트로부터의 반사광에 의해 결함을 검사하는 방법이 기재되어 있다.

[특허문헌 1] 일본 특개 2001-116925호 공보

그러나 형광등을 사용한 투과조명장치에 의한 종래의 검사에서는, 이하에 나타내는 바와 같은 과제가 있었다.

1) 3파장 형광등에 유백색의 아크릴 산란판을 사용한 조명장치는 투과광에 의한 검사밖에 이용할 수 없었다.

2) 형광등에 의한 조명이기 때문에, 결함의 종류에 따라 파장이 다른 색으로 변경하여 검사를 행할 수는 없다. 한편, 형광등의 광은 산란광으로서, 결함 관찰에 유효한 산란광 이외의 수속광 등을 조사할 수 없고, 또 확산하기 때문에, 검사대상물을 조명으로부터 멀리에 떼어 놓음으로써, 조도가 거리의 2승에 반비례하여 하강해버려, 충분한 조도에서의 검사를 행할 수 없다.

3) 형광등에 의한 조명은 색온도가 3000∼5000°K이며, 검사에 적합한 태양광선에 가까운 6000°K의 광을 얻을 수 없었다.

4) 형광등에 의한 조명에서는, 광원의 연색성의 정도, 색의 시감도의 좋고 나쁨을 나타내는 지수(Ra)가 88정도 이기 때문에, 결함 관찰할 때의 결함의 시감도, 색의 시감도가 낮아, 결함을 놓치는 확률이 높다.

5) 투과광에 의한 검사에서는 검사대상의 결함의 종류에 따라, 결함의 높이 방향(요철)의 구별을 할 수 없고, 또 산란광밖에 사용할 수 없기 때문에, 미소한 결함을 놓치기 쉽다. 본 발명은 이상의 과제를 해결하는 것을 목적으로 하는 것이다.

이상의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 기체(器體)의 상부에 조명광을 조사하는 투광부와, 투광부에 대향하여 반사용 미러를 경사지게 배치하고, 기체의 하부에 검사대상물을 탑재하는 투과용 미러를 경사지게 배치함과 동시에, 반사용 미러와 투과용 미러 사이에 프레넬 렌즈를 배치한 반사광 및 투과광에 의한 시각검사용 조명장치를 제안한다.

그리고 본 발명에서는, 상기의 구성에서, 투광부와 반사용 미러를 좌우측에 배치함과 동시에, 투과용 미러는 시각측을 전방에 배치한 구성을 제안한다.

또 본 발명에서는, 상기의 구성에서, 프레넬 렌즈의 상면에 액정 산란 시트를 부설하는 것을 제안한다.

또 본 발명에서는, 상기의 구성에서, 투광부는 기체의 외부에 설치한 광원과 광파이버에 의해 접속하여, 광 빔을 확대하는 기능을 갖는 렌즈 시스템으로서 구성하는 것을 제안한다.

그리고 본 발명에서는, 상기의 구성에서, 투광부는 줌 기능을 갖는 것으로 하는 것을 제안한다.

또한 본 발명에서는, 상기의 구성에서, 투광부는 색 변경 필터를 설치 가능하게 구성하는 것을 제안한다.

또한 본 발명에서는, 상기의 구성에서, 광원은, 아크 쇼트 방식의 메탈할라이드 램프 광원으로 하는 것을 제안한다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

다음에, 본 발명의 실시형태를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 시각검사용 조명장치의 실시형태를 정면측에서 본 모식적인 단면도, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도, 도 3은 미러의 조절동작을 모식적으로 설명하는 도 1의 B-B선 단면도, 도 4는 미러의 조절동작을 모식적으로 설명하는 도 3의 C-C선 단면도이다.

이들 도면에서, 부호 1은 기체이며, 이 기체는 전방이 개구된 상자모양으로 형성되어 있고, 이 기체(1)의 상부에는, 도면중 좌측에 조명광을 조사하는 투광부(2)를 설치함과 동시에, 투광부(2)에 대향하여 도면중 우측에 반사용 미러(3)를 경사지게 하여 배치하고 있다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 반사용 미러(3)는, 그 프레임부(4)를 기체(1)에 회전 가능하게 부착하고, 경사각도를 조절 가능하게 구성하고 있는데, 이 경사각도는 투광부(2)와의 상대 위치관계를 적절하게 조절한 다음에는, 그 상태를 유지할 수 있는 구성으로 하면 된다.

다음에, 기체(1)의 하부에는 투과용 미러(5)를, 그 시각측을 전방으로 하여 경사지게 하여 배치하고 있고, 또 기체(1)에는, 상기 반사용 미러(3)와 투과용 미러(5) 사이에 프레넬 렌즈(6)를 배치하고 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이 투과용 미러(5)는, 그 프레임부(7)를 회전, 이동 가능하게 구성하는 등에 의해, 경사각도를 수시 조절 가능하게 하여, 시각 방향을 적당하게 조절할 수 있는 구성으로 하고 있다. 이 경사각도의 조절기구는 적당하다.

부호 8은 광원이며, 이 광원(8)은 기체(1)의 외부에 설치하고, 이 광원(8)과 기체(1)내의 투광부(2)를 광파이버(9)에 의해 접속하고 있고, 투광부(2)는 광원(8)으로부터 광파이버(9)를 통과한 광 빔을 확대하는 기능을 갖는 렌즈 시스템으로서 구성하고 있다.

이상의 구성에서, 광원(8)으로부터 광파이버(9)를 통과하여 투광부(2)에 이른 조명광은 빔이 확대되어 반사용 미러(3)에 조사된다. 투광부(2)로부터 조사된 조명광은 반사용 미러(3)에서 반사되고, 이어서 프레넬 렌즈(6)에 조사되고, 프레넬 렌즈(6)에 의해 수속되어, 수속광으로서 투과용 미러(5)상의 검사대상물(10)에 조사된다.

이렇게 하여, 검사대상물(10)에 조사된 조명광은, 이 검사대상물(10)에서 반사되어서, 기체(1)의 전방에 위치하는 관찰자의 시각측의 방향으로 진행되고, 따라서 관찰자는 반사광에 의해 검사대상물(10)을 관찰하고, 그 결함을 검사할 수 있다.

한편, 검사대상물(10)이, 편광필름 등과 같이, 광 투과성을 갖는 경우에는, 프레넬 렌즈(6)를 경유하여 검사대상물(10)에 조사된 조명광은, 검사대상물(10)을 투과하여 투과용 미러(5)에 도달하고, 거기에서 반사되고, 다시 검사대상물(10)을 투과하여 관찰자의 시각측의 방향으로 출사하므로, 광 투과성을 갖는 검사대상물(10)의 경우에는 반사광에 의한 검사와 함께 투과광에 의한 검사를 행할 수 있다.

이상과 같이 검사대상물(10)에 조사되는 조명광은 프레넬 렌즈(6)에서 수속된 수속광이기 때문에, 검사대상물(10)에 있어서 조사거리와는 무관하게 일정한 조도를 얻을 수 있어, 시각으로 관찰한 검사를 양호하게 행할 수 있다.

또 투광부(2)와 반사용 미러(3)는 기체(1)의 상부에 좌우측에 배치함과 동시에, 투과용 미러(5)는 기체(1)의 하부에서, 시각측을 전방으로 배치하고 있으므로, 조명광을 직접 보지않아, 눈에 대해 악영향을 주지 않는다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 기체(1)의 상부의 개구를 차광성의 덮개(11)로 덮으면, 더욱 효과적이다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는, 도 5에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 프레넬 렌즈(6)의 상면에 액정 산란 시트(12)를 부설할 수 있다. 이 실시형태에서 는, 필요에 따라서 제어전압을 인가하는 등에 의해, 액정 산란 시트(12)를 광투과 상태로부터 광산란 상태로 변화시킴으로써, 산란광에 의한 시각검사를 행할 수 있다.

이때, 조명광은 액정 산란 시트(12)에 의해 산란된 후에 프레넬 렌즈(6)를 투과하기 때문에, 검사대상물(10)에 조사되는 조명광은 산란광이어도 프레넬 렌즈(6)에 의한 수속작용을 받고, 따라서 조사거리에 의한 조도 저하를 막을 수 있다.

상기한 바와 같이 실시형태에서는, 투광부(2)는 기체(1)의 외부에 설치한 광원(8)과 광파이버(9)에 의해 접속한 구성으로 있기 때문에, 설치의 자유도가 높고, 또 광원을 가시광선으로부터 자외광, 적외광의 광원 등으로 변경하는 것도 용이하다.

또, 광원(8)으로서는, 평균 연색성이 높은 광원, 예를 들면 아크 쇼트 방식의 메탈할라이드 램프 광원을 사용하면, 형광등 조명에서는, 광원의 연색성의 정도, 즉 색의 시감도의 좋고 나쁨을 나타내는 지수(Ra)가 88정도인 것에 반해, 메탈할라이드 램프 광원에서는 Ra=95 정도로 높게 되므로, 결함의 시감도를 향상시켜서, 결함을 놓치는 확률을 저하시킬 수 있다.

또, 투광부(2)에 줌 기능을 설치함으로써, 검사대상물(10)의 크기에 대응하여 조명광의 조사범위를 적당하게 조절할 수 있다.

또, 투광부에 색 변경 필터를 설치 가능하게 함으로써, 검사대상물 및 그 검사 목적의 결함에 적합한 광원색을 선택하여 검사를 행할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 이상에 설명한 요소 이외에, 유니버셜 루페나, 기준 편광판, 저압 나트륨 램프도 부착할 수 있기 때문에, 더욱 고도의 시각검사를 행할 수 있는 조명장치를 제공할 수 있다. 또한, 유니버셜 루페나 기준 편광판은 장치 전면, 즉, 작업자의 전면에 설치한다. 또, 저압 나트륨 램프는 투광부(2)의 바로 상부에 설치한다.

(산업상의 이용가능성)

본 발명은 이상과 같으므로, 편광필름이나 액정기판 등의 시각검사 이외에, 인쇄물 원판의 시각검사, 바이오닉스의 시각검사 등을, 반사광과 투과광을 사용하여 행할 수 있다. 또, 광원을 적당하게 변경하여, 예를 들면 가시광으로부터, 자외선, 적외선 램프로 교환함으로써, 농업분야의 자연식품의 발육, 축산물의 발육, 반도체 관계의 노광 장치에도 응용할 수 있고, 저렴하고 성능이 우수한 조명장치를 제공할 수 있다.

이상의 구성에서, 투광부로부터 조사된 조명광은, 반사용 미러에서 반사되어 프레넬 렌즈에 조사되고, 프레넬 렌즈에 의해 수속되어, 수속광으로서 투과용 미러상의 검사대상물에 조사된다. 검사대상물에 조사된 조명광은 반사되어, 기체의 전방에 위치하는 관찰자의 시각측 방향으로 진행되고, 따라서 관찰자는 반사광에 의해 검사대상물을 관찰하고, 그 결함을 검사할 수 있다.

이렇게 반사광에 의해 시각검사를 행함으로써, 결함의 종류에 따라서는, 그 높이 방향(요철)의 구별을 할 수 있고, 또 산란광이 아니기 때문에, 미소한 결함도 검출하기 쉽다.

한편, 검사대상물이 광 투과성을 갖는 것인 경우에는, 프레넬 렌즈를 경유하여 검사대상물에 조사된 조명광은, 검사대상물을 투과하여 투과용 미러에서 반사되고, 다시 검사대상물을 투과하여 시각측으로 출사하므로, 반사식의 검사와 함께 투과광에 의한 검사를 행할 수 있다.

이상과 같이 검사대상물에 조사되는 조명광은, 프레넬 렌즈에서 수속된 수속광이기 때문에, 검사대상물에 있어서, 조사거리와는 무관하게 일정한 조도를 얻을 수 있어, 시각 관찰에 의한 검사를 양호하게 행할 수 있다.

또 투광부와 반사용 미러를 기체의 상부에 좌우측에 배치함과 동시에, 투과용 미러는 기체의 하부에 놓여, 시각측을 전방으로 배치하고 있으므로, 조명광을 직접 보지않아, 눈에 대해 악영향을 주지 않는다.

프레넬 렌즈의 상면에 액정 산란 시트를 부설한 구성에서는, 필요에 따라서 액정 산란 시트를 제어하여 광투과 상태로부터 광산란 상태로 변화시킴으로써, 산란광에 의한 시각검사를 행할 수도 있다. 이 때, 조명광은, 액정 산란 시트에 의해 산란된 후에 프레넬 렌즈를 투과하기 때문에, 검사대상물에 조사되는 조명광은, 산란광이어도 프레넬 렌즈에 의한 수속작용을 받고, 따라서 조사거리에 의한 조도 저하를 막을 수 있다.

투광부는 기체의 외부에 설치한 광원과 광파이버에 의해 접속한 구성으로 하고, 광 빔을 확대하는 기능을 갖는 렌즈 시스템으로서 구성함으로써, 설치의 자유도가 높아지고, 또 광원을 가시광으로부터, 자외광, 적외광의 광원 등으로 변경하 는 것도 용이하게 된다.

투광부에 줌 기능을 설치함으로써, 검사대상물의 크기에 대응하여 조명광의 조사 범위를 적당하게 조절할 수 있다.

또, 투광부에 색 변경 필터를 설치 가능하게 함으로써, 검사대상물 및 그 검사 목적의 결함에 적합한 광원색을 선택하여 검사를 행할 수 있다.

또한, 조명광의 광원으로서, 평균 연색성이 높은 아크 쇼트 방식의 메탈할라이드 램프 광원을 사용함으로써, 결함의 시감도를 향상시켜서, 결함을 놓칠 확률을 저하시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 기체의 상부의 좌우측에 조명광을 조사하는 투광부와, 투광부에 대향하여 반사용 미러를 경사지게 배치하고, 기체의 하부에 검사대상물을 탑재하는 투과용 미러를 시각측을 전방에 배치하도록 경사지게 배치함과 동시에, 반사용 미러와 투과용 미러 사이에 프레넬 렌즈를 배치하고, 또한 기체의 상부의 개구를 차광성 덮개로 덮은 것을 특징으로 하는 반사광 및 투과광에 의한 시각검사용 조명장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 프레넬 렌즈의 상면에 액정 산란 시트를 부설한 것을 특징으로 하는 반사광 및 투과광에 의한 시각검사용 조명장치.
4. 제 1 항에 있어서, 투광부는 기체의 외부에 설치한 광원과 광파이버에 의해 접속하고, 광 빔을 확대하는 기능을 갖는 렌즈 시스템으로서 구성한 것을 특징으로 하는 반사광 및 투과광에 의한 시각검사용 조명장치.
5. 제 1 항에 있어서, 투광부는 줌 기능을 갖는 것으로 하는 것을 특징으로 하는 반사광 및 투과광에 의한 시각검사용 조명장치.
6. 제 1 항에 있어서, 투광부는 색 변경 필터를 설치 가능하게 구성한 것을 특징으로 하는 반사광 및 투과광에 의한 시각검사용 조명장치.
7. 제 1 항에 있어서, 광원은 아크 쇼트 방식의 메탈할라이드 램프 광원으로 하는 것을 특징으로 하는 반사광 및 투과광에 의한 시각검사용 조명장치.

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