TW202344906A - 光學構件之檢查方法、檢查裝置及製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供可判定設置於照明裝置用之光學構件之一表面之凹部之異常的光學構件之檢查方法等。
本發明之檢查方法係檢查於一表面10a具有凹部11之照明裝置用之光學構件10之方法，具有如下步驟：自配置於光學構件10之另一表面10b側、具有向與凹部之傾斜部11a相同之方向傾斜且相對於另一表面之法線方向以特定傾斜角度θ傾斜之光軸1A的照明部1對傾斜部照射光，且利用配置於一表面側、具有沿一表面之法線方向之視軸2A之攝像部2拍攝對傾斜部照射且透過光學構件之光，藉此產生攝像圖像；及藉由對攝像圖像進行圖像處理而提取攝像圖像中之具有特定閾值以上之像素值之像素區域，根據像素區域之面積之大小來判定凹部之異常。
Description
本發明係關於一種照明裝置用之光學構件之檢查方法、檢查裝置及製造方法。尤其，本發明係關於一種可判定設置於照明裝置用之光學構件之一表面之凹部之異常的光學構件之檢查方法、檢查裝置及製造方法。
先前，作為照明裝置用之光學構件(例如，用以將入射至導光板之光取出至導光板之外部之光學構件)，眾所周知的是於樹脂製、玻璃製之片狀基材之一表面設置有凹部之光學構件。
例如，專利文獻1中揭示有一種於透明基材(導光板)12之一表面設置有凹部14a之光學構件(單面照明兼用窗10)(例如專利文獻1之圖1等)。
又，專利文獻2中，作為用於一般照明、窗口/外觀之照明、反射型/透過型顯示器之照明、街頭之廣告牌、交通標識等之照明裝置之光學構件，揭示有一種用於將入射至導光板(例如專利文獻2之圖19之窗200)之光取出至導光板之外部的、於一表面形成有凹部(例如專利文獻2之圖21A之圖案214)之膜(例如專利文獻2之圖21A之第2膜212)。
上述光學構件係藉由如下等各種方法而形成，即，藉由壓紋加工於基材之表面形成凹部，或利用具有凸部之鑄模於樹脂製之基材之表面形成凹部並使之硬化。凹部具有用以使來自光源之入射光全反射之傾斜部。傾斜部相對於光學構件之表面而以特定傾斜角度傾斜。
此處，若於光學構件之凹部混入異物，或因加工精度不足而導致凹部之傾斜部之傾斜角度較大地偏離設計值，則會對光學構件之光學特性帶來不良影響。因此，需要可判定異物之混入、傾斜角度之偏移等凹部之異常的檢查技術。再者，作為異物，可例示製造光學構件之設備之金屬片、環境中浮游之塵埃、因鑄模之轉印不良而殘存於凹部中之鑄模之一部分等。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2019/102959號
專利文獻2：國際公開第2019/182091號
[發明所欲解決之課題]
本發明係為解決上述先前技術之問題點而完成者，其課題在於，提供一種可判定設置於照明裝置用之光學構件之一表面之凹部之異常的光學構件之檢查方法、檢查裝置及製造方法。
[解決課題之技術手段]
為了解決上述課題，本發明提供一種光學構件之檢查方法，其係檢查於一表面具有凹部之照明裝置用之光學構件之方法，上述凹部於沿上述光學構件之厚度方向之剖面中，具有相對於上述光學構件之表面以特定傾斜角度傾斜之傾斜部，該檢查方法具有：攝像圖像產生步驟，其係自配置於上述光學構件之另一表面側、具有向與上述傾斜部相同之方向傾斜且相對於上述另一表面之法線方向以特定傾斜角度傾斜之光軸的照明部對上述凹部之上述傾斜部照射光，且利用配置於上述一表面側、具有沿上述一表面之法線方向之視軸之攝像部拍攝對上述傾斜部照射且透過上述光學構件之光，藉此產生攝像圖像；及異常判定步驟，其係藉由對上述攝像圖像進行圖像處理而提取上述攝像圖像中之具有特定閾值以上之像素值之像素區域，且根據上述像素區域之面積之大小來判定上述凹部之異常。
根據本發明，於攝像圖像產生步驟中，自向與光學構件之凹部之傾斜部相同之方向傾斜、配置於光學構件之另一表面側(與設置有凹部之一表面側相反之表面側)且具有相對於另一表面之法線方向以特定傾斜角度傾斜之光軸的照明部對凹部之傾斜部照射光，利用配置於一表面側且具有沿一表面之法線方向之視軸之攝像部拍攝對傾斜部照射且透過光學構件之光而產生攝像圖像。
此處，於凹部中混入有異物之情形時，對凹部之傾斜部照射之光被異物遮擋，因此認為攝像圖像中之相當於凹部之像素區域之像素值(亮度值)變小(變暗)。因此，於異常判定步驟中，若藉由對攝像圖像進行圖像處理而提取攝像圖像中之具有特定閾值以上之像素值之像素區域，則於凹部中混入有異物之情形時，認為與未混入之情形相比，提取之像素區域之面積變小。因此，可根據像素區域之面積之大小來判定凹部之異常(具體而言，若像素區域之面積為特定值以下，則判定為有可能於凹部中混入有異物)。
又，於凹部之傾斜部之傾斜角度偏離設計值之情形時，對凹部之傾斜部照射之光向與對上述設計值設定之方向不同之方向折射行進。因此，例如若於凹部之傾斜部之傾斜角度為設計值之情形時，以對該傾斜部照射之光向光學構件之一表面之法線方向行進(即，沿攝像部之視軸行進)之方式，設定照明部之光軸之傾斜角度，則於凹部之傾斜部之傾斜角度偏離設計值之情形時，對該傾斜部照射之光向偏離攝像部之視軸之方向行進，因此認為攝像圖像中之相當於凹部之像素區域之像素值(亮度值)變小(變暗)。因此，於異常判定步驟中，若藉由對攝像圖像進行圖像處理而提取攝像圖像中之具有特定閾值以上之像素值之像素區域，則於凹部之傾斜部之傾斜角度偏離設計值之情形時，認為與為設計值之情形相比，提取之像素區域之面積變小。因此，可根據像素區域之面積之大小來判定凹部之異常(具體而言，若像素區域之面積為特定值以下，則認為有可能於凹部之傾斜部之傾斜角度產生與設計值之偏差)。
如上所述，根據本發明，可判定設置於照明裝置用之光學構件之一表面之凹部中混入有異物之狀態、及於凹部之傾斜部之傾斜角度產生與設計值之偏差之狀態中的至少任一異常之產生。
較佳為，上述照明部出射平行光。
根據上述較佳方法，對凹部之傾斜部自固定方向照射光，因此可精度佳地判定凹部之異常(尤其，凹部之傾斜部之傾斜角度之偏移)。
再者，出射平行光之照明部可藉由將光源、及包含將自光源出射之光轉換為平行光之準直透鏡、抛物面鏡片等之光學系統組合而構成。
較佳為，上述攝像部之焦點設定於與上述一表面向上述光學構件於厚度方向隔開之位置。
本發明中，亦可將攝像部之焦點設定於光學構件之一表面。
然而，根據本發明者之知識見解，藉由上述較佳方法而強調凹部正常之情形時(凹部中未混入異物，凹部之傾斜部之傾斜角度接近於設計值之情形時)所提取之像素區域之面積、與凹部異常之情形時所提取之像素區域之面積之差。因此，根據上述較佳方法，可精度佳地判定凹部之異常。
較佳為，上述照明部之上述光軸之傾斜角度係以上述凹部正常之情形時產生之上述攝像圖像之上述像素區域的面積為特定閾值以上(更佳為成為最大值)之方式，根據上述凹部之上述傾斜部之傾斜角度來設定。
根據上述較佳方法，可期待自照明部出射且對正常凹部之傾斜部照射之光，向接近於光學構件之一表面之法線方向之方向行進(即，向接近於攝像部之視軸之方向行進)。因此，認為於凹部之傾斜部之傾斜角度偏離設計值之情形時，對該凹部之傾斜部照射之光向偏離攝像部之視軸之方向行進，所提取之像素區域之面積容易變小。因此，根據上述較佳方法，可精度佳地判定凹部之異常(尤其，凹部之傾斜部之傾斜角度之偏移)。
較佳為，上述異常判定步驟中，提取上述攝像圖像中之具有特定第1閾值以上之像素值之第1像素區域，並且提取上述攝像圖像中之具有較上述第1閾值大之特定之第2閾值以上之像素值的第2像素區域，根據上述第1像素區域之重心座標與上述第2像素區域之重心座標之差，判定上述傾斜部之上述傾斜角度之自基準角度之偏移方向。
上述較佳方法中，「重心座標」係指凹部之傾斜部之傾斜方向(照明部之光軸之傾斜方向)上之重心座標。
根據本發明者之知識見解，於凹部之傾斜部之傾斜角度為較基準角度(設計值)大之角度之情形時，藉由上述較佳方法而提取之第1像素區域之重心座標與第2像素區域之重心座標之差為正值，於凹部之傾斜部之傾斜角度為較基準角度(設計值)小之角度之情形時，第1像素區域之重心座標與第2像素區域之重心座標之差為負值。因此，根據上述較佳方法，可根據第1像素區域之重心座標與第2像素區域之重心座標之差，判定傾斜部之傾斜角度之自基準角度之偏移方向(向成為較基準角度大之角度之方向偏移，或向成為較基準角度小之角度之方向偏移)。
又，為了解決上述課題，本發明亦提供一種光學構件之檢查裝置，其係檢查於一表面具有凹部之照明裝置用之光學構件之裝置，上述凹部於沿上述光學構件之厚度方向之剖面中，具有相對於上述光學構件之表面以特定傾斜角度傾斜之傾斜部，且該檢查裝置具備：照明部，其配置於上述光學構件之另一表面側，具有向與上述傾斜部相同之方向傾斜且相對於上述另一表面之法線方向以特定傾斜角度傾斜之光軸；攝像部，其配置於上述一表面側，具有沿上述一表面之法線方向之視軸；及圖像處理部，其藉由對攝像圖像進行圖像處理而提取上述攝像圖像中之具有特定閾值以上之像素值之像素區域，根據上述像素區域之面積之大小來判定上述凹部之異常，該攝像圖像係藉由上述照明部對上述凹部之上述傾斜部照射光，且上述攝像部對透過上述光學構件之光進行拍攝而產生。
進而，為了解決上述課題，本發明亦提供一種光學構件之製造方法，其具有：製造工序，其係製造上述光學構件；及檢查工序，其係利用上述檢查方法檢查於上述製造工序中製造之上述光學構件。
[發明之效果]
根據本發明，可判定設置於照明裝置用之光學構件之一表面之凹部之異常。
以下，適當參照附圖，並針對本發明之一實施方式之光學構件之檢查方法及檢查裝置，列舉對以卷對卷方式向長度方向搬送之長條之光學構件進行檢查的情形為例來進行說明。再者，需注意的是，各圖係參考性地表示之圖，各圖中所示之構成要素之尺寸、縮小比例及形狀有時與實際情況不同。
圖1係模式性地表示本實施方式之檢查裝置之概略構成之圖。圖1(a)係表示檢查裝置之整體構成之立體圖，圖1(b)係沿圖1(a)所示之虛線A之剖視圖。圖1(b)中，省略圖1(a)所示之圖像處理部3之圖示。圖1中，將光學構件10之長度方向(搬送方向)設為X方向，將光學構件10之寬度方向(與長度方向正交之水平方向)設為Y方向，將光學構件10之厚度方向(上下方向)設為Z方向。
如圖1所示，本實施方式之檢查裝置100係檢查於一表面(圖1所示之例中為上側之表面)10a具有複數個凹部11之、照明裝置用之光學構件10之裝置。本實施方式中，對長條之光學構件10一面由搬送輥R以卷對卷方式向長度方向(X方向)搬送一面進行檢查。圖1中，為便於圖示，而圖示出設置有少數之比較大之尺寸之凹部11的光學構件10，但實際上，光學構件10中每100 mm見方設置有約30萬個之多之凹部11。
檢查裝置100具備：照明部1，其配置於光學構件10之另一表面(圖1所示之例中為下側之表面)10b側；攝像部2，其配置於一表面10a側；及圖像處理部3，其對攝像圖像進行圖像處理，該攝像圖像係藉由照明部1對凹部11照射光，且攝像部2對透過光學構件10之光進行拍攝而產生。
以下，依序對光學構件10及檢查裝置100之具體構成進行說明。
＜光學構件10＞
光學構件10係用於照明裝置之構件，由相對於照明裝置出射之光(例如，波長380 nm以上且780 nm以下之可見光)之波長而透明性較高之材料形成。光學構件10由例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯(PC)系樹脂、環烯烴系樹脂、氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、玻璃(例如石英玻璃、無鹼玻璃、硼矽玻璃)等形成。
於一表面10a具有凹部11之光學構件10，可藉由例如日本專利特表2013-524288號公報中記載之方法等周知方法來製造。具體而言，例如將漆(例如三洋化成工業公司製造之FINECURE「RM-64」)塗佈於基材膜(例如PMMA膜)之表面，於包含該漆之基材膜之表面上壓紋加工與凹部11對應之光學圖案之後，使漆硬化，藉此可製造光學構件10。
以上述方式製造於一表面10a具有凹部11之長條之光學構件10(本實施方式中，進而藉由檢查裝置100檢查後)，切斷為與用途對應之尺寸而用於照明裝置。
圖2係模式性地表示使用作為檢查裝置100之檢查對象之光學構件10之照明裝置之概略構成例之圖。圖2(a)係沿光學構件10之厚度方向(Z方向)之剖視圖，圖2(b)係自光學構件10之厚度方向觀察之俯視圖。再者，為便於圖示，圖2(a)與圖2(b)中以凹部11之X方向之大小、個數不同之方式進行圖示，但實際上相同。
圖2所示之照明裝置200係具有向互為相反之方向出射光之2個出射面之片狀之照明裝置。照明裝置200具有出射第1光L1之第1出射面(圖2(a)之下側之面)與出射第2光L2之第2出射面(圖2(a)之上側之面)。第1光L1向圖2(a)之下側出射，第2光L2向圖2(a)之上側出射。
照明裝置200具有導光構件201、及光源202。導光構件201具有：受光部，其接收自光源202出射之光；導光層20，其具有第1出射面側之第1主面及第2出射面側之第2主面；及本實施方式之光學構件10，其具有複數個凹部11。導光構件201係於導光層20之第2主面藉由接著劑層40而接著有光學構件10，且藉由接著劑層50而接著基材層30與光學構件10。導光層20及基材層30亦可為透明基板或膜。
導光構件201之受光部例如係導光層20之光源202側之側面。
複數個凹部11之各者為剖面三角形狀，具有：第1傾斜部11a，其使於導光層20內傳輸之光之一部分全反射而朝向第1出射面側；及與第1傾斜部11a為相反側之第2傾斜部11b。自第2出射面出射之第2光L2係自第1傾斜部11a侵入凹部11內並通過凹部11之光。第2光L2透過凹部11與接著劑層50之界面或第2傾斜部11b。第1光L1及第2光L2於通過界面時，可對應於構成界面之物質之折射率而折射。
導光構件201具有光學構件10，藉此構成為自第1出射面出射具有第1配光分佈之第1光L1，且自第2出射面出射具有第2配光分佈之第2光L2。
第1配光分佈及第2配光分佈可藉由例如調整凹部11之剖面形狀、平面形狀、大小、配置密度、分佈而進行控制。如下文參照圖3(a)所述，例如第1傾斜部11a之傾斜角度θa為10°以上且70°以下。又，第2傾斜部11b之傾斜角度θb為50°以上且100°以下。凹部11之剖面形狀如此處所例示為三角形，但並不限定於此，亦可為梯形等。
導光構件201例如可見光透過率為60%以上，霧度值未達30%。可見光透過率較佳為70%以上，更佳為80%以上。霧度值較佳為未達10%，更佳為5%以下。若導光構件201構成為具有較高之可見光透過率與較低之霧度值，則可透過導光構件201見到(顯示)物體。可見光透過率及霧度值可使用例如霧度計(村上色彩技術研究所製造：商品名HM-150)來測定。
複數個凹部11於自主面之法線方向觀察導光層20時，複數個凹部11之面積於導光層20之面積中所占之比率(佔有面積率)較佳為1%以上且80%以下，上限值更佳為50%以下，進而佳為45%以下，為了獲得較高之透過率及/或較低之霧度值，較佳為30%以下，更佳為10%以下，尤佳為5%以下。例如於凹部11之佔有面積率為50%時，可獲得霧度值30%。再者，凹部11之佔有面積率可均勻，亦可以即便與光源202之距離變大，亮度亦不降低之方式，隨著距離變大而佔有面積率變大。為了以卷對卷方式量產光學構件10，較佳為凹部11之佔有面積率均勻。
如圖2(b)所示，複數個凹部11例如離散性地配置於導光構件201之導光方向(X方向，相當於光學構件10之長度方向)及與導光方向正交之水平方向(Y方向，相當於光學構件10之寬度方向)。對於凹部11之大小(長度L、寬度W：參照下述之圖3(a)、圖3(b))，例如長度L較佳為10 μm以上且500 μm以下，寬度W較佳為1 μm以上且100 μm以下。又，自光之取出效率之觀點而言，高度H(參照下述之圖3(a))較佳為1 μm以上且100 μm以下。
圖2(b)所示之例中，例示了複數個凹部11離散性地配置於導光構件201之導光方向(X方向)及與導光方向正交之方向(Y方向)，但並不限定於此，複數個凹部11亦可離散性地配置於導光構件201之導光方向(X方向)及與導光方向交叉之方向。凹部11之離散性之配置可根據導光層20之形狀、所要求之配光分佈等來適當設定。
複數個凹部11之離散性之配置可於至少1個方向具有週期性(規律性)，亦可不具有規律性。但，自量產性之觀點而言，複數個凹部11較佳為均勻地配置。例如圖2(b)所示之例中，實質上為相同形狀且具有俯視下向相同方向成凸狀之曲面之複數個凹部11，離散性地、週期性地且全區域地配置於導光構件201之導光方向(X方向)及與導光方向正交之方向(Y方向)。此時，X方向之配置間距Px例如較佳為10 μm以上且500 μm以下，Y方向之配置間距Py例如較佳為10 μm以上且500 μm以下。圖2(b)所示之例中，光學構件10進而具有於X方向及Y方向分別偏移2分之1間距而配置之凹部11。
如圖2(b)所示，於自相對於導光層20之第1主面之法線方向觀察時，第1傾斜部11a形成向光源202側成凸狀之曲面。光源202例如為LED(light-emitting diode，發光二極體)裝置，複數個LED裝置排列於Y方向。自複數個LED裝置之各者向X方向出射之光於Y方向擴散，因此第1傾斜部11a形成向光源202側成凸狀之曲面，會使第1傾斜部11a對光均勻地發揮作用。再者，於在光源202與導光構件201之受光部之間設置耦合光學系統而入射平行度較高之光(Y方向上之擴散較小之光)的情形時，第1傾斜部11a亦可與Y方向平行。又，亦可代替離散性之凹部11，而例如為於Y方向延伸之槽(例如三角柱)般之凹部11。
接下來，參照圖3對凹部11之形狀更具體地進行說明。
圖3係對凹部11之形狀進行說明之圖。圖3(a)係凹部11之模式性之剖視圖。具體而言，圖3(a)係沿光學構件10之厚度方向之凹部11之剖面中、通過寬度W之方向(X方向)之尺寸最大的凹部11之中心之剖面之剖視圖。圖3(b)係凹部11之模式性之俯視圖，圖3(c)係表示凹部11之變化例之模式性之俯視圖。圖3(d)係表示凹部11之第1傾斜部11a之曲面之俯視形狀之例之圖。
如圖3(a)所示，凹部11之剖面例如為三角形狀。光源202側之第1傾斜部θa之傾斜角度(相對於光學構件10之表面10a之傾斜角度)θa例如為10°以上且70°以下。若傾斜角度θa小於10°，則有時配光之控制性降低，光取出效率亦降低。另一方面，若傾斜角度θa超過70°，則例如有時難以加工光學構件10。又，第2傾斜部11b之傾斜角度θb(相對於光學構件10之表面10a之傾斜角度)例如為50°以上且100°以下。若傾斜角度θb小於50°，則有時於意料外之方向產生雜散光。另一方面，若傾斜角度θb超過100°，則例如有時難以加工光學構件10。如圖3(b)及圖3(c)所示，凹部11之長度L較佳為10 μm以上且500 μm以下，凹部11之寬度W較佳為1 μm以上且100 μm以下。長度L例如為寬度W之2倍以上。凹部11之高度H(參照圖3(a))較佳為1 μm以上且100 μm以下。再者，根據製造具有有圖3(b)所示之俯視形狀之凹部11之光學構件10時的加工精度，有時會形成具有圖3(c)所示之俯視形狀之凹部11。該情形時，亦可藉由長度L及寬度W來對凹部11之俯視形狀賦予特徵。
第1傾斜部11a之向光源202側成凸狀之曲面之俯視形狀例如由圖3(d)表示。圖3(d)所示之例係如下情形時之第1傾斜部11a之俯視形狀之例，即，凹部11之長度L為60 μm，且第1傾斜部11a之傾斜角度θa為30°、40°、49°。圖3(d)所示之例中，傾斜角度θa為30°、40°、49°時之凹部11之寬度W分別為約13.9 μm、約9.5 μm、約7.0 μm。圖3(d)所示之曲面例如可用4次曲線近似。
＜檢查裝置100＞
本實施方式之檢查裝置100係檢查具有以上說明之構成之光學構件10之裝置。
圖4係模式性地表示凹部11之異常之剖視圖。圖4(a)係正常之凹部11之剖視圖，圖4(b)係表示產生於凹部11混入有異物M之異常之狀態之剖視圖，圖4(c)係表示產生凹部11之傾斜部之傾斜角度偏離設計值之異常之狀態之剖視圖。圖4(c)中，表示以虛線所示之傾斜部之設計形狀如實線所示般偏移之狀態。
本實施方式之檢查裝置100係檢查凹部11之傾斜部之傾斜角度之異常、尤其是第1傾斜部11a之傾斜角度θa之異常之裝置。
如上所述，檢查裝置100具備照明部1、攝像部2、及圖像處理部3。以下，對各部具體地進行說明。
[照明部1]
如圖1(b)所示，照明部1具有向與光學構件10之凹部11之第1傾斜部11a相同之方向傾斜、且相對於光學構件10之另一表面10b之法線方向以特定傾斜角度θ傾斜之光軸1A。圖1(b)所示之例中，第1傾斜部11a向X方向傾斜(繞Y方向傾斜)，照明部1之光軸1A亦向X方向傾斜(繞Y方向傾斜)。藉由照明部1之光軸1A向與第1傾斜部11a相同之方向傾斜，而自照明部1出射之光照射至第1傾斜部11a。
本實施方式之照明部1具有可照明光學構件10之至少整個寬度方向(設置有凹部11之部位之整個寬度方向)之構成，作為較佳態樣，以出射平行光之方式構成。
又，如下所述，照明部1之光軸1A之傾斜角度θ係以凹部11正常之情形時產生之攝像圖像之像素區域(具有特定閾值以上之像素值之像素區域，本說明書中稱為「明部」)的面積為特定閾值以上(更佳為成為最大值)之方式，對應於凹部11之第1傾斜部11a之傾斜角度θa(對應於傾斜角度θa之設計值)來設定。例如，照明部1之光軸1A之傾斜角度θ設定為小於凹部11之第1傾斜部11a之傾斜角度θa(傾斜角度θa之設計值)。於傾斜角度θa之設計值為49°之情形時，傾斜角度θ設定為約27°。照明部1之光軸1A之傾斜角度θ相對於凹部11之第1傾斜部11a之傾斜角度θa(傾斜角度θa之設計值)，較佳為小10°～35°，更佳為小15°～30°，進而佳為小17°～27°。
作為本實施方式之照明部1，例如可使用LED光源與準直透鏡之組合。具體而言，例如使用如下者作為照明部1，其係將以CCS公司製造之點照明「HLV3-22BL-4S」為光源、並於該光源經由CCS公司製造之光源光闌適配器「SB-HL-05」安裝CCS公司製造之透鏡「HL2-50-P」而成者，以可照明光學構件10之整個寬度方向之方式於Y方向排列複數台而成。
[攝像部2]
攝像部2具有沿光學構件10之一表面10a之法線方向(Z方向)之視軸2A。
本實施方式中，如上所述，為了對以卷對卷方式向長度方向(X方向)搬送之光學構件10進行檢查，而使用線感測器作為攝像部2，該線感測器沿光學構件10之寬度方向(Y方向)以直線狀排列有複數個攝像元件，且具有於光學構件10之寬度方向延伸之直線狀之視野。又，本實施方式之攝像部2為了僅拍攝視軸2A方向之光來提高異常之判定精度，而具備遠心透鏡。攝像部2之Y方向之分辨率設定為例如數μm/像素。藉由攝像部2來拍攝由照明部1照射至光學構件10且透過光學構件10之光，且將光學構件10向長度方向搬送，藉此產生二維(XY平面)之攝像圖像。
再者，本實施方式中，使用線感測器作為攝像部2，但並不限定於此，亦可使用具有高速快門之二維面陣相機作為攝像部2，於每一特定時序進行拍攝，藉此產生攝像圖像。又，圖1中圖示了設置有單個攝像部2之例，但為了提高分辨率，亦可採用將複數個攝像部2排列設置於光學構件10之寬度方向(Y方向)之構成，對利用各攝像部2獲得之攝像圖像進行合成而產生光學構件10之整個寬度方向之攝像圖像。
作為本實施方式之攝像部2之較佳態樣，如圖1(b)所示，將其焦點F設定於與光學構件10之一表面10a於光學構件10之厚度方向(Z方向)隔開了隔開距離FL之位置。圖1(b)所示之例中，攝像部2之焦點F自光學構件10之表面10a向接近於攝像部2之方向離開，但亦可設定於向遠離攝像部2之方向隔開之位置。將攝像部2之焦點F設定於與光學構件10之表面10a隔開之位置，藉此如下所述可強調凹部11正常之情形時提取之像素區域(明部)之面積、與凹部異常之情形時提取之像素區域(明部)之面積之差，從而可精度佳地判定凹部11之異常。
再者，作為較佳態樣，將焦點F設定於與光學構件10之表面10a隔開之位置，但不必限定於此，亦可將焦點F設定於光學構件10之表面10a(即，設為隔開距離FL＝0)。
[圖像處理部3]
圖像處理部3係與攝像部2電性連接，對攝像圖像進行圖像處理，該攝像圖像係藉由照明部1對凹部11之第1傾斜部11a照射光，且攝像部2對透過光學構件10之光進行拍攝而產生。圖像處理部3例如具有於通用電腦安裝有用以執行下述圖像處理、判定處理之程式之構成。
圖像處理部3提取攝像圖像中之具有特定閾值以上之像素值之像素區域(明部)，根據該明部之面積之大小來判定凹部之異常。
圖5係表示於一部分凹部11混入有異物之情形時產生之攝像圖像(攝像圖像之一部分)之例之圖。圖5(a)係於攝像部2之焦點F之隔開距離FL＝0 mm時產生之攝像圖像之例，圖5(b)係於攝像部2之焦點F之隔開距離FL＝0.5 mm時產生之攝像圖像之例。圖5(a)及圖5(b)所示之攝像圖像係於照明部1之光軸1A之傾斜角度θ設定為約27°之情形時所獲得者。又，圖5(c)係進行先前之通常之透過檢查時產生之攝像圖像之例。具體而言，圖5(c)相當於將照明部1之光軸1A之傾斜角度θ設定為0°、且將攝像部2之焦點F之隔開距離FL設定為0 mm時產生之攝像圖像。
如圖5(a)及圖5(b)所示，對凹部11之第1傾斜部11a照射之光，於凹部11中混入有異物之情形時會被異物遮擋，因此認為攝像圖像中之相當於混入有異物之凹部11之像素區域(圖5中以「異常部」表示之像素區域)的像素值(亮度值)變小(變暗)。因此，圖像處理部3中，若藉由對攝像圖像進行圖像處理而提取攝像圖像中之具有特定閾值以上之像素值之明部，則於凹部11中混入有異物之情形時，認為與未混入之情形(圖5中以「正常部」表示之像素區域)相比，提取之明部之面積變小。因此，圖像處理部3可根據明部之面積之大小來判定凹部11之異常(具體而言，若明部之面積為特定值以下，則判定有可能於凹部11混入有異物)。再者，提取明部時，除了以特定閾值為基準之2值化處理之外，視需要而應用小面積除去處理、膨脹收縮處理等使用攝像圖像之檢查中所周知之各種圖像處理即可。
再者，如圖5(c)所示，先前之通常之透過檢查中存在如下情形，即，於相當於混入有異物之凹部11之像素區域(異常部)、與相當於未混入異物之凹部11之像素區域(正常部)之間，未產生顯著之像素值之差(雙方之像素值均較小且較暗)。可認為其原因在於，由於照明部1之光軸1A之傾斜角度θ為0°，因此即便為正常之凹部11，亦存在自照明部1出射之光於第1傾斜部11a全反射而無法被攝像部2檢測出之情形。
圖6係表示將攝像部2之焦點F設定於與光學構件10之表面10a隔開之位置(即，散焦)之效果之圖。圖6(a)表示於未散焦(設定為隔開距離FL＝0 mm)之情形時產生之攝像圖像中提取之正常部及異常部(異物混入)之明部之面積。圖6(b)表示於散焦(設定為隔開距離FL＝0.5 mm)之情形時產生之攝像圖像中提取之正常部及異常部之明部之面積。再者，圖6所示之結果係將照明部1之光軸1A之傾斜角度θ設定為約27°之情形時所獲得者。又，圖6所示之結果係將攝像圖像以8位元(像素值：0(最暗)～255(最亮))量化而提取具有閾值250以上之像素值之像素區域作為明部之結果。下述之圖7亦相同。圖6之縱軸係分別對10部位之正常部及異常部算出面積並分別繪製其平均值而得者。
如比較圖6(a)所示之結果與圖6(b)所示之結果所得知，藉由使攝像部2散焦，而強調凹部11正常之情形時提取之明部之面積(圖6中以「〇」繪製之資料)、與凹部11異常之情形時提取之明部之面積(圖6中以「●」繪製之資料)之差。因此，可說藉由使攝像部2散焦，而可根據明部之面積之大小來精度佳地判定凹部11之異常。
圖7係表示照明部1之光軸1A之傾斜角度θ、與凹部11正常之情形時(第1傾斜部11a之傾斜角度θa為設計值(θa＝49°)之情形時)產生之攝像圖像中的明部之面積之關係之一例之圖。
如圖7所示，明部之面積於傾斜角度θ為27°左右時成為最大值。因此，如上所述，於第1傾斜部11a之傾斜角度θa為49°之情形時，照明部1之光軸1A之傾斜角度θ較佳為設定為約27°。
圖8係表示凹部11之第1傾斜部11a之傾斜角度θa、與產生之攝像圖像(攝像圖像之一部分)之平均像素值之關係之一例之圖。圖8所示之關係係於第1傾斜部11a之傾斜角度θa之設計值為θa＝49°、且照明部1之光軸1A之傾斜角度θ設定為約27°之情形時所獲得者。圖8之縱軸係繪製圖8中記載之攝像圖像之一部分之全像素區域之平均像素值而成者。
第1傾斜部11a之傾斜角度θa越偏離設計值(θa＝49°)，越向與對設計值設定之方向(Z方向，攝像部2之視軸2A之方向)不同之方向折射行進。因此，如圖8所示，認為第1傾斜部11a之傾斜角度θa越偏離設計值，攝像圖像中之相當於凹部之像素區域之像素值越小。因此，認為若藉由圖像處理部3對攝像圖像進行圖像處理而提取攝像圖像中之明部，則凹部11之第1傾斜部11a之傾斜角度θa越偏離設計值，與為設計值之情形相比，提取之明部之面積越小。因此，圖像處理部3可根據像素區域之面積之大小來判定凹部11之異常(具體而言，若明部之面積為特定值以下，則判定有可能於凹部11之第1傾斜部11a之傾斜角度θa產生與設計值之偏差)。圖8所示之例中，藉由適當設定上述設定值，例如可判定以「●」繪製之資料異常，且判定以「〇」繪製之資料正常。
如以上所說明，圖像處理部3提取攝像圖像中之具有特定閾值以上之像素值之像素區域(明部)，根據該明部之面積之大小而可判定凹部11之異常(異物之混入、傾斜角度θa之偏移)。
但，圖像處理部3執行之判定並不限定於此，亦可構成為判定第1傾斜部11a之傾斜角度θa之自基準角度(設計值)之偏移方向。
圖9係對圖像處理部3執行之傾斜角度θa之偏移方向之判定順序進行說明之圖。
如圖9所示，圖像處理部3提取攝像圖像中之具有特定第1閾值以上之像素值之第1像素區域，並且提取攝像圖像中之具有較第1閾值大之特定第2閾值以上之像素值之第2像素區域。第1閾值於將攝像圖像以8位元量化之情形時，例如設定為60～128之範圍內之值。再者，圖9中，方便起見，僅圖示提取之第1像素區域之輪廓。又，第2閾值於將攝像圖像以8位元量化之情形時，例如設定為250。上述異常判定中所使用之明部相當於第2像素區域。
而且，圖像處理部3算出第1像素區域之重心座標與第2像素區域之重心座標。該重心座標係指關於凹部11之第1傾斜部11a之傾斜方向(照明部1之光軸1A之傾斜方向)之重心座標，因此本實施方式中為X方向之重心座標。具體而言，圖像處理部3算出自攝像圖像提取之整個第1像素區域之重心座標之平均值Gx1及整個第2像素區域之重心座標之平均值Gx2。然後，圖像處理部3根據Gx1與Gx2之差(Gx1－Gx2)(根據Gx1與Gx2之差之正負)，判定第1傾斜部11a之傾斜角度θa之自基準角度(設計值)之偏移方向。
圖9所示之例中，於傾斜角度θa＝45.2°、傾斜角度θa＝44.7°時，Gx1與Gx2之差為負值。圖9所示之例中可知，由於傾斜角度θa之基準角度(設計值)為θa＝49°，因此於Gx1與Gx2之差為負值時，可準確判定第1傾斜部11a之傾斜角度θa為較基準角度(設計值)小之角度。再者，雖省略結果之圖示，但於第1傾斜部11a之傾斜角度θa為較基準角度(設計值)大之角度之情形時，可確認出Gx1與Gx2之差為正值。因此，可說於Gx1與Gx2之差為正值時，可準確判定第1傾斜部11a之傾斜角度θa為較基準角度(設計值)大之角度。
再者，本實施方式中，列舉對以卷對卷方式向長度方向搬送之長條之光學構件10進行檢查之情形為例來進行說明，但本發明並不限定於此，例如亦可在使切斷為特定長度之光學構件10靜止之狀態下使用二維面陣相機作為攝像部2來進行檢查。
又，本實施方式中，列舉設置於光學構件10之凹部11之長度L之方向(參照圖3(b))與正交於光學構件10之長度方向的方向(Y方向)一致(參照圖2(b))之情形為例進行了說明，但亦存在凹部11之長度L之方向與光學構件10之長度方向(X方向)一致之情形。該情形時，凹部11之第1傾斜部11a向Y方向傾斜(繞X方向傾斜)，因此以照明部1之光軸1A亦向Y方向傾斜(繞X方向傾斜)之方式配置即可。
進而，本實施方式中，關於凹部11之傾斜部之傾斜角度之異常，列舉對第1傾斜部11a之傾斜角度θa之異常進行檢查之情形為例來進行了說明，但本發明並不限定於此。於對第2傾斜部11b之傾斜角度θb之異常進行檢查之情形時，以對第2傾斜部11b照射光之方式設定照明部1之光軸1A之傾斜角度θ即可。又，於對第1傾斜部11a之傾斜角度θa及第2傾斜部11b之傾斜角度θb之雙方之異常進行檢查之情形時，例如可採用如下態樣，即，個別地設置以對第1傾斜部11a照射光之方式設定光軸之傾斜角度之照明部、及以對第2傾斜部11b照射光之方式設定光軸之傾斜角度之照明部，自各照明部按固定週期交替切換而出射光，利用共通之攝像部2對自各照明部出射之光進行拍攝。或，亦可採用個別地設置針對每一照明部來使用之攝像部之態樣。
1:照明部
1A:光軸
2:攝像部
2A:視軸
3:圖像處理部
10:光學構件
10a:一表面
10b:另一表面
11:凹部
11a:第1傾斜部(傾斜部)
11b:第2傾斜部
20:導光層
30:基材層
40:接著劑層
50:接著劑層
100:檢查裝置
200:照明裝置
201:導光構件
202:光源
A:虛線
F:焦點
FL:隔開距離
H:高度
L:長度
L1:第1光
L2:第2光
Px:配置間距
Py:配置間距
R:搬送輥
W:寬度
X:方向
Y:方向
Z:方向
θ:傾斜角度
θa:傾斜角度
θb:傾斜角度
圖1(a)、(b)係模式性地表示本發明之一實施方式之檢查裝置之概略構成之圖。
圖2(a)、(b)係模式性地表示使用作為本發明之檢查對象之光學構件之照明裝置之概略構成例之圖。
圖3(a)～(d)係對光學構件之凹部之形狀進行說明之圖。
圖4(a)～(c)係模式性地表示光學構件之凹部之異常之剖視圖。
圖5(a)～(c)係表示於一部分凹部中混入有異物之情形時產生之攝像圖像(攝像圖像之一部分)之例示之圖。
圖6(a)、(b)係表示將攝像部之焦點設定於與光學構件之表面隔開之位置(即散焦)之效果之圖。
圖7係表示照明部之光軸之傾斜角度、與凹部正常之情形時產生之攝像圖像中的明部之面積之關係之一例之圖。
圖8係表示凹部之傾斜部之傾斜角度、與產生之攝像圖像(攝像圖像之一部分)之平均像素值之關係之一例之圖。
圖9係對圖像處理部執行之傾斜角度之偏移方向之判定順序進行說明之圖。
1:照明部
1A:光軸
2:攝像部
2A:視軸
3:圖像處理部
10:光學構件
10a:一表面
10b:另一表面
11:凹部
11a:第1傾斜部(傾斜部)
11b:第2傾斜部
100:檢查裝置
A:虛線
F:焦點
FL:隔開距離
R:搬送輥
X:方向
Y:方向
Z:方向
θ:傾斜角度
θa:傾斜角度
Claims (7)
- 一種光學構件之檢查方法，其係檢查於一表面具有凹部之照明裝置用之光學構件之方法， 上述凹部於沿上述光學構件之厚度方向之剖面中，具有相對於上述光學構件之表面以特定傾斜角度傾斜之傾斜部，且該檢查方法具有： 攝像圖像產生步驟，其係自配置於上述光學構件之另一表面側、具有向與上述傾斜部相同之方向傾斜且相對於上述另一表面之法線方向以特定傾斜角度傾斜之光軸的照明部對上述凹部之上述傾斜部照射光，且藉由配置於上述一表面側、具有沿上述一表面之法線方向之視軸之攝像部而拍攝對上述傾斜部照射且透過上述光學構件之光，藉此產生攝像圖像；及 異常判定步驟，其係藉由對上述攝像圖像進行圖像處理而提取上述攝像圖像中之具有特定閾值以上之像素值之像素區域，根據上述像素區域之面積之大小來判定上述凹部之異常。
- 如請求項1之光學構件之檢查方法，其中上述照明部出射平行光。
- 如請求項1或2之光學構件之檢查方法，其中上述攝像部之焦點設定於與上述一表面向上述光學構件於厚度方向隔開之位置。
- 如請求項1或2之光學構件之檢查方法，其中上述照明部之上述光軸之傾斜角度係以上述凹部正常之情形時產生之上述攝像圖像的上述像素區域之面積為特定閾值以上之方式，根據上述凹部之上述傾斜部之傾斜角度來設定。
- 如請求項1或2之光學構件之檢查方法，其中於上述異常判定步驟中，提取上述攝像圖像中之具有特定第1閾值以上之像素值之第1像素區域，並且提取上述攝像圖像中之具有較上述第1閾值大之特定第2閾值以上之像素值之第2像素區域，根據上述第1像素區域之重心座標與上述第2像素區域之重心座標之差，判定上述傾斜部之上述傾斜角度之自基準角度之偏移方向。
- 一種光學構件之檢查裝置，其係檢查於一表面具有凹部之照明裝置用之光學構件之裝置， 上述凹部於沿上述光學構件之厚度方向之剖面中，具有相對於上述光學構件之表面以特定傾斜角度傾斜之傾斜部，且該檢查裝置具備： 照明部，其配置於上述光學構件之另一表面側，具有向與上述傾斜部相同之方向傾斜且相對於上述另一表面之法線方向以特定傾斜角度傾斜之光軸； 攝像部，其配置於上述一表面側，具有沿上述一表面之法線方向之視軸；及 圖像處理部，其藉由對攝像圖像進行圖像處理而提取上述攝像圖像中之具有特定閾值以上之像素值之像素區域，且根據上述像素區域之面積之大小來判定上述凹部之異常，該攝像圖像係藉由上述照明部對上述凹部之上述傾斜部照射光，且上述攝像部對透過上述光學構件之光進行拍攝而產生。
- 一種光學構件之製造方法，其具有： 製造工序，其係製造上述光學構件；及 檢查工序，其係利用如請求項1至5中任一項之檢查方法來檢查於上述製造工序中製造之上述光學構件。
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| JP2022-049149 | 2022-03-24 |
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