JP4647090B2

JP4647090B2 - Inspection device for transparent laminate

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Publication number: JP4647090B2
Application number: JP2000378353A
Authority: JP
Inventors: 利雄西村; 誠清水
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2020-12-13
Also published as: JP2002181734A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、たとえばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの透明積層体を外観検査するための検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、たとえばＬＣＤなど、透明あるいは半透明の透明体を複数積層した透明積層体を外観検査するための検査装置として、同軸落射照明、斜方照明、あるいは透明照明などの方法で、透明積層体をランプにより照明し、照明された透明積層体を撮像装置で撮像して、モニタ画面に映し出される透明積層体の画像を観察することにより、異物の混入などの外観検査を行う装置があった。異物としては、微小なガラスの破片であるガラスカレット、繊維屑、気泡、あるいは接着剤などが考えられる。
【０００３】
上記撮像装置としては、固体撮像素子と、被写体からの反射光をこの固体撮像素子上に集光しうる集光レンズ体とを備えたビデオカメラなどが用いられる。固体撮像素子は、一般に、マトリクス状に配置された複数の光電変換セルを有している。このような固体撮像素子の一例を図１４に示す。また、図１４のXV-XV線に沿う断面図を図１５に示す。この固体撮像素子１４１は、一般的なインターライン転送方式のＣＣＤ（Charge Coupled Device）型撮像デバイスであり、光電変換セル４１ａとしては、フォトダイオードが用いられている。このような固体撮像素子１４１は、その表面で光を受光すると、まず、各光電変換セル４１ａにおいて、受光した光をその光量に応じた電荷に変換し、その電荷を蓄積する。そして、各光電変換セル４１ａに蓄積された電荷を、垂直ＣＣＤレジスタ４１ｂおよび水平ＣＣＤレジスタ４１ｃを介して固体撮像素子１４１の外部のメモリなどに転送するように構成されている。
【０００４】
この固体撮像素子１４１としては、被写体の詳細な画像データを得るために、高解像度タイプの固体撮像素子が用いられている。すなわち、固体撮像素子１４１には、たとえば１００万個といった非常に多くの光電変換セル４１ａが搭載されている。このため、各光電変換セル４１ａの受光面積が小さくなり、光電変換セル４１ａ１つ当りの受光量が小さくなる。そこで、この固体撮像素子１４１においては、その受光面に複数のマイクロレンズ１４４を備えることにより、各光電変換セル４１ａの受光量が大となるようにしている。各マイクロレンズ１４４は、図１４に示すように、それぞれ、各光電変換セル４１ａに対応するように配置されており、その主平面が各光電変換セル４１ａの受光面よりも大（固体撮像素子表面に対する開口率が全体として約５０％）となるように形成されている。これにより、各マイクロレンズ１４４は、図１５に示すように、各光電変換セル４１ａの固体撮像素子１４１に対する見かけ上の開口率を大きくして、より広いエリアからの光を各光電変換セル４１ａ上に集光するように構成されている。
【０００５】
しかしながら、このような固体撮像素子１４１では、主平面が大とされた複数のマイクロレンズ１４４が互いに近接して配置されることとなるので、互いに隣り合う光電変換セル４１ａ間において、受光する画像データの差が小さくなってしまう。さらに、マイクロレンズの表面で反射した光４９が隣接するマイクロレンズに入射することなどによって、互いに隣り合う光電変換セル４１ａ間における画像データの差がますます小さくなってしまう。したがって、この撮像装置で撮影した画像において、被写体のエッジをシャープにすることができない。一般に、撮像装置のピントは、上記集光レンズ体と固体撮像素子との間隔を変化させていき、撮影した画像のエッジが比較的明確になった時点で決定されるので、上記のような撮像装置では、ピントが合っているかどうかの判断が困難になり、ピントがあまくなってしまう。言い換えれば、上記撮像装置では、被写界深度が深くなってしまう。
【０００６】
したがって、このような従来の検査装置では、上記撮像装置で撮影した透明積層体の画像において、全ての透明体に対してピントが合う状態となるので、異物の存在自体を発見できたとしても、その異物が各透明体のいずれの層間に存在するかが判断できないという課題があった。
【０００７】
たとえば、ＬＣＤの場合、偏光板を保護するために、少なくとも工場からの出荷段階までは、偏光板の表面に樹脂シートなどの保護膜を貼付しておく。したがって、保護膜表面、あるいは保護膜と偏光板との間に異物が混入していても、その異物はＬＣＤの内部に存在するものではないため、良品と判断しなければならない。ところが、上記従来の検査装置では、ＬＣＤの内部に存在する異物であるか、外部に存在する異物であるかを判断できなかったので、保護膜表面、あるいは保護膜と偏光板との間に異物が混入している場合のように、良品と判断しなければならない場合まで、不良品と判断してしまうという不都合があった。
【０００８】
また、従来の検査装置では、上記撮像装置で撮影した透明積層体の画像において、異物のエッジがシャープにならないため、異物が微小なサイズであるような場合にはこれを検出できず、精度の高い検査をすることができないことがあった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、透明積層体を構成する複数の透明体のいずれの層間に異物が存在するかを知ることができるとともに、精度の高い検査をすることができる透明積層体の検査装置を提供することをその課題とする。
【００１０】
【発明の開示】
上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１１】
すなわち、本願発明により提供される透明積層体の検査装置は、シート状の透明体が複数枚積層された透明積層体に対して光を照射する照射装置と、上記透明積層体の各境界面からの反射光をこの透明積層体の正面から撮像する撮像装置と、上記照射装置および上記撮像装置と上記透明積層体とを相対的に移動させる移送装置と、上記撮像装置により得られた画像データを処理するための画像データ処理手段と、を備え、上記透明積層体の層間の異物を検査するための透明積層体の検査装置であって、上記照射装置は、上記透明積層体を、その表面から裏面に向けて、上記透明体の積層方向に対して所定角度をもつ面内を進行しつつ透過するレーザ光を照射し、上記撮像装置は、マトリクス状に配置された複数の光電変換セルを有する固体撮像素子と、上記透明積層体からの反射光を上記固体撮像素子上に集光しうる集光レンズ体とを有し、上記固体撮像素子は、上記各光電変換セルが、上記固体撮像素子表面に対する開口率が全体として３０〜４５％、より好ましくは３５〜４０％となるように形成された複数のマイクロレンズのそれぞれを介して、光を受光するように構成されていることを特徴としている。
【００１２】
好ましい実施の形態においては、上記撮像装置は、上記固体撮像素子の受光面および上記集光レンズ体の主平面が上記透明積層体と平行となるように構成されているとともに、上記透明積層体の厚み方向の各位置にピント合わせが可能であり、上記画像データ処理手段は、上記撮像装置により得られた画像データを集積することにより、上記透明体のうちの任意の透明体層の画像を生成可能にする構成とされている。
【００１４】
上記透明積層体の検査装置では、上記撮像装置を、上記固体撮像素子の受光面および上記集光レンズ体の主平面が上記透明積層体と平行となるように構成することによって、上記透明体のうちの任意の透明体表面にのみピントがあった状態で上記透明積層体を撮像することが可能となるので、各透明体表面のそれぞれについてピントを合わせて撮像すれば、各透明体の画像を個別に生成することができる。その結果、透明積層体を構成する透明体のいずれの層間に異物が存在するかを知ることができる。
【００１６】
好ましい実施の形態においてはまた、上記撮像装置は、上記固体撮像素子あるいは上記集光レンズ体が上記所定角度と対応してチルトするように構成されており、上記画像データ処理手段は、上記撮像装置により得られた画像データから上記透明体のうちの任意の透明体表面の画像データを分離集積することにより、上記任意の透明体表面の画像を生成可能にする構成とされている。
【００１７】
好ましい実施の形態においてはさらに、上記画像データ処理手段は、上記撮像装置により得られた画像のうち、上記透明積層体の表面での上記レーザ光の乱反射による線状明部と、上記透明積層体の裏面での上記レーザ光の乱反射による線状明部とを基準位置とし、この基準位置からの変位距離によって、その他の透明体表面での上記レーザ光の乱反射による線状明部の位置を判断する構成とされている。
【００１８】
このような構成によれば、撮像装置は、いわゆる「回転アオリ」を行うことができる機構を備えたものである。これにより、この撮像装置では、被写体に対してピントを合わせるピント面（すなわちレーザ光）、集光レンズ体の主平面、および固体撮像素子の受光面の各延長線が一点で交わるようにセットすることによって、上記各透明体表面の全てにピントが合った状態で、これを撮像することができる。したがって、上記各透明体表面でのレーザ光の乱反射による線状明部の全ては、輪郭がシャープになるように撮像される。
【００１９】
したがって、撮像した画像において、上記変位距離を正確に測定することができるので、各線状明部の位置を厳密に判断することができる。その結果、各透明体の画像を個別に生成するのが容易となり。透明積層体を構成する透明体のいずれの層間に異物が存在するかを知ることができる。
【００２１】
さらに、本願発明においては、固体撮像素子は、マイクロレンズを装備しているものの、マイクロレンズの開口率が、従来の開口率（約５０％）に比してより小さいので、撮像装置で撮像した被写体画像のエッジをシャープにすることができるとともに、撮像装置の被写界深度を浅くすることができる。
【００２２】
具体的には、上記光電変換セルは、フォトダイオードであり、上記固体撮像素子は、ＣＣＤ型撮像デバイスである。
【００２３】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００２５】
図１は、本願発明に係る透明積層体の検査装置を示す概略構成図である。図２は、ＬＣＤを示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図２（ａ）のX-X線に沿う断面図である。図３は、図１における撮像装置の一例を示す概略断面図、図４は、図３における固体撮像素子の一例を示す概略平面図、図５は、図４のV-V線に沿う断面図である。また、図６は、図３の撮像装置によって撮像される線状明部の説明図である。図７は、図３における固体撮像素子の他の例を示す概略平面図、図８は、図７のVIII-VIII線に沿う断面図である。さらに、図１２は、境界面に異物が存在する状態のＬＣＤの概略断面図、図１３は、異物が存在する境界面を表示画面に映し出した状態の拡大説明図である。なお、これらの図において、従来例を示す図１４および図１５に表された部材、部分等と同等のものにはそれぞれ同一の符号を付してある。
【００２６】
図１に表われているように、透明積層体の検査装置（以下、単に「検査装置」という）Ａは、透明積層体としてのＬＣＤ１を矢印ｙ方向に移送する移送装置２と、ＬＣＤ１を照射する照射装置３と、ＬＣＤ１からの反射光を撮像する撮像装置４と、撮像装置４により得られた画像データを処理する画像データ処理手段５と、画像データ処理手段５によって処理された画像をモニタ画面上に映し出させるモニタ装置６とを備えている。
【００２７】
図２（ｂ）に表われているように、上記ＬＣＤ１は、第１透明体１ａと、第２透明体１ｂと、第３透明体１ｃとを積層して構成されている。実際のＬＣＤは、もっと多くの透明板により構成されているが、ここでは説明を判り易くするために３層の透明板により構成されているものとする。第１透明体１ａは、偏光板を保護するために少なくとも工場からの出荷段階まで貼付されている保護膜に相当し、第２透明体１ｂは、偏光板に相当し、第３透明体１ｃは、ガラス基板や液晶層などのその他の部材に相当している。ＬＣＤ１は、図１に示すように、移送装置２の上面に突設された一対の支持板２ａ，２ｂによって支持されており、移送装置２によって上記照射装置３および上記撮像装置４に対して相対的に移送させられる。
【００２８】
上記照射装置３は、図２（ｂ）に示すように、ＬＣＤ１を、その表面から裏面に向けて、透明体１ａ、１ｂ、１ｃの積層方向に対して所定角度θで透過するレーザ光を照射するように構成されている。また、照射装置３は、コリメータレンズおよび非球面のシリンダーレンズ（図示略）を有しており、レーザ光３ａは、図２（ａ）に示すように、ＬＣＤ１の幅方向全長にわたる直線状となるように照射される。レーザ光３ａは、たとえば、波長が６３５ｎｍの可視光であって、ＬＣＤ１の表面におけるライン幅は３０μｍである。
【００２９】
レーザ光３ａがＬＣＤ１を透過する際には、レーザ光３ａは、空気層と第１透明体１ａとの境界面、第１透明体１ａと第２透明体１ｂとの境界面、第２透明体１ｂと第３透明体１ｃとの境界面、および第３透明体１ｃと空気層との境界面のそれぞれと、レーザ光３ａとの交点（それぞれ、点Ｐ、点Ｑ、点Ｒ、および点Ｓ）において乱反射する。したがって、ＬＣＤ１を平面視すれば、図２（ａ）に示すように、４本の輝線、すなわち線状明部Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳを確認することができる。線状明部Ｐは点Ｐにおける乱反射に対応しており、線状明部Ｑは点Ｑにおける乱反射に対応している。また、線状明部Ｒは点Ｒにおける乱反射に対応しており、線状明部Ｓは点Ｓにおける乱反射に対応している。
【００３０】
図３および図４に表われているように、上記撮像装置４は、マトリクス状に配置された複数の光電変換セル４１ａを有する固体撮像素子４１と、ＬＣＤ１からの反射光を固体撮像素子４１上に集光する集光レンズ体４２とを有している。
【００３１】
上記固体撮像素子４１としては、本実施形態では、インターライン転送方式のＣＣＤ型撮像デバイスが採用されており、各光電変換セル４１ａにはフォトダイオードが用いられている。また、この固体撮像素子４１としては、高解像度タイプのものが用いられており、被写体の詳細な画像データを得ることができる。具体的には、この固体撮像素子４１には、たとえば約１００万個前後の光電変換セル４１ａが互いに間隔を空けた状態で装備されている。光電変換セル４１ａの固体撮像素子４１に対する開口率は、約３０％前後とされている。
【００３２】
この固体撮像素子４１には、図４に示すように、電荷を縦方向に転送する垂直ＣＣＤ４１ｂと、電荷を幅方向に転送する水平ＣＣＤ４１ｃが設けられている。より詳細には、図５に示すように、光電変換セル４１ａは、ｎ型基板４０ａ上に形成されたｐ型ウェル４０ｂの表面に形成されている。垂直ＣＣＤ４１ｂは、垂直ＣＣＤチャネル４１ｂ₁および垂直転送電極４１ｂ₂からなり、垂直転送電極４１ｂ₂は、絶縁膜４０ｃで覆われている。垂直ＣＣＤチャネル４１ｂ₁は、絶縁膜４０ｃ上に形成されたＡｌなどの金属製の遮蔽膜４０ｄで覆われており、光を受光して光電変換しないようにされている。なお、この絶縁膜４０ｃは、光電変換セル４１ａの表面をも覆うように形成されているが薄い被膜にすぎず、光電変換セル４１ａに対して光学的な影響を与えないようにされている。
【００３３】
また、この絶縁膜４０ｃは、光電変換セル４１ａに対しては、その表面を保護しているだけでなので、絶縁膜４０ｃの光電変換セル４１ａに対応する部分を削除して、光電変換セル４１ａが直接光を受光するように構成してもよい。
【００３４】
上記固体撮像素子４１では、その表面で受光された光は、まず、各光電変換セル４１ａにおいて、その光量に応じた電荷に変換されて蓄積される。光電変換セル４１ａに蓄積された電荷は、垂直転送電極４１ｂ₂に読み出しパルスを印加することにより、垂直ＣＣＤチャネル４１ｂ₁に転送される。この電荷は、垂直転送電極４１ｂ₂に転送パルスを印加することにより、図４に示すように、垂直ＣＣＤチャネル４１ｂ₁内を下方に向けて転送される。水平ＣＣＤ４１ｃは、図示していないが、垂直ＣＣＤ４１ｂと同様に、水平ＣＣＤチャネルおよび水平転送電極からなり、垂直ＣＣＤチャネル４１ｂ₁内の電荷を転送する。これにより、電荷は、固体撮像素子４１の外部、すなわち画像データ処理手段５に転送され、そこで画像データとして蓄積される。
【００３５】
上述したように、上記固体撮像素子４１は、各光電変換セル４１ａが直接あるいは被膜のみを介して光を受光するように構成されているので、各光電変換セル４１ａは、固体撮像素子４１の互いに離間した各部分に入射する光をそれぞれ受光することとなる。これにより、互いに隣り合う光電変換セル４１ａ間において、受光した画像データの差が大きくなる。したがって、この撮像装置４で撮影した画像において、被写体のエッジをシャープにすることができる。一般的に、撮像装置のピントは、上記集光レンズ体４２と固体撮像素子４１との間隔を変化させていき、撮影した画像のエッジが比較的明確になった時点で決定されるが、この撮像装置４のピント合わせは、撮影した画像のエッジが比較的明確になった時点ではなく、エッジがシャープになった時点で決定することができるので、ピントが合っているかどうかの判断が容易となる。したがって、上記撮像装置４では、ピントを厳密に合わせることができる。言い換えれば、被写界深度を浅くすることができる。なお、本実施形態においては、撮像装置４に受光される光がエネルギーの大きなレーザ光であるため、従来のように固体撮像素子４１にマイクロレンズを備えなくても、各光電変換セル４１ａが充分な画像データを得ることができるのである。
【００３６】
上記集光レンズ体４２としては、図３では一枚の結像光学系レンズから構成されているが、種々のレンズを複数組み合わせたものを用いてもよく、ズームレンズなど、被写体を拡大および縮小して撮影することができるレンズを使用することもできる。また、集光レンズ体４２に絞り機能を設けて、絞りを絞って撮影することにより、さらに被写界深度を浅くすることもできる。
【００３７】
また、本実施形態では、撮像装置４は、図３に示すように、固体撮像素子４１の受光面および集光レンズ体４２の主平面４２ａがＬＣＤ１と平行となるように構成されている。
【００３８】
上記画像データ処理手段５は、図示していないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。なお、本実施形態では、上記照射装置３、撮像装置４、およびモニタ装置６は、この画像データ処理手段５によって制御されているものとする。
【００３９】
また、本実施形態では、画像データ処理手段５は、撮像装置４により得られた画像データを集積することにより、透明体１ａ，１ｂ，１ｃのうちの任意の透明体表面の画像を生成可能にするように構成されている。
【００４０】
次に、上記のように構成された検査装置Ａの動作について説明する。
【００４１】
上記移送装置２によって矢印ｙ方向に所定速度で移送されるＬＣＤ１は、照射装置３によってレーザ光３ａを照射される。このレーザ光３ａは、ＬＣＤ１を透過する際に、上記点Ｐ、点Ｑ、点Ｒ、および点Ｓにおいて乱反射する。上記撮像装置４では、固体撮像素子４１の受光面および集光レンズ体４２の主平面がＬＣＤ１と平行とされているので、各透明体１ａ、１ｂ、１ｃの表面から固体撮像素子４１までの距離がそれぞれ異なることとなる。この撮像装置４は、上述したように、固体撮像素子４１により被写界深度が浅くなっているので、図６に示すように、点Ｐ、点Ｑ、点Ｒ、および点Ｓにおける線状明部Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳのうちの任意の線状明部に対してのみピントを合わせてその線状明部を撮像することが可能である。このとき、ピントが合った線状明部は、輪郭がシャープとなるように撮像される。また、ピントが合っていない線状明部は、輪郭がボケるように撮像されるか、あるいは像として撮像されない。なお、ピントが合っていない線状明部が、その輪郭がボケるように撮像される場合、画像データ処理手段５に、ピントが合ったシャープな線状明部のみを画像化する機能を設ければよい。
【００４２】
このようにして撮像された任意の線状明部は、画像データとして画像データ処理手段５に内蔵されたＲＡＭの所定領域に蓄積される。そして、移送装置２によるＬＣＤ１の移送に伴って、レーザ光３ａによるＬＣＤ１の透過位置が順次変位し、ＬＣＤ１が所定距離移送されることにより、任意の線状明部について、ＬＣＤ１全体にわたって撮像が行われる。たとえば、レーザ光３ａのライン幅が３０μｍである場合、ＬＣＤ１が３０μｍ移送される毎に撮像装置４による撮像が１フレーム分行なわれると、任意の線状明部についてＬＣＤ１の全体にわたって撮像されることになる。同様の手順を他の線状明部についてそれぞれ繰り返して行えば、線状明部Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳの全てについての画像データを蓄積することができる。
【００４３】
したがって、画像データ処理手段５のＲＡＭに蓄積されたデータを、画像データ処理手段５に内蔵されたＣＰＵにより、線状明部Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのそれぞれについて集積することによって、空気層と第１透明体１ａとの境界面（すなわちＬＣＤ１の表面）の画像、第１透明体１ａと第２透明体１ｂとの境界面（第２透明体１ｂの表面）の画像、第２透明体１ｂと第３透明体１ｃとの境界面（第３透明体１ｃの表面）の画像、および第３透明体１ｃと空気層との境界面（ＬＣＤ１の裏面）の画像を個別に生成し、これらの画像をモニタ装置６のモニタ画面６ａ上に個別に映し出させることができる。その結果、いずれかの境界面に異物が存在している場合、その境界面の画像にのみ異物が映し出される。なお、異物による乱反射は、異物のない境界面による乱反射よりも充分に大きいので、映像により異物を認識できる。
【００４４】
また、撮像装置４は、固体撮像素子４１ａが被写体のエッジがシャープとなるように撮像することができるので、異物が微小サイズのものであっても、これを検出することが可能となる。したがって、精度の高い検査を行うことができる。
【００４５】
たとえば、図１２に示すように、第２透明体１ｂと第３透明体１ｃとの境界面に異物１１が存在する場合、第２透明体１ｂと第３透明体１ｃとの境界面の画像をモニタ装置６のモニタ画面６ａ上に映し出させれば、図１３に示すように、異物１１が映し出される。したがって、異物１１が繊維状であるなど、異物１１の形状を判断できる。なお、図１３において、Ｒ₁，Ｒ_nは、図１２のＲ₁点、Ｒ_n点におけるレーザ光３ａによる線状明部であって、これら線状明部の集合によって第２透明体１ｂと第３透明体１ｃとの境界面の画像が形成される。
【００４６】
このように、ＬＣＤ１の各境界面における画像を個別に映し出せるので、ＬＣＤ１の外観検査を正確に行うことができる。すなわち、空気層と第１透明体１ａとの境界面の画像、あるいは第３透明体１ｃと空気層との境界面の画像に異物が存在している場合、清掃すれば異物を除去できるので、ＬＣＤ１は良品であると判断できる。第２透明体１ｂと第３透明体１ｃとの境界面の画像に異物が存在している場合、ＬＣＤ１の内部の異物であるので、清掃による除去は不可能であるため、ＬＣＤ１は不良品であると判断できる。換言すれば、第２透明体１ｂと第３透明体１ｃとの境界面の画像のみを外観検査し、異物が存在すれば不良品、異物が存在しなければ良品と判断できるのである。
【００４７】
なお、固体撮像素子として、上記固体撮像素子４１の代わりに、上記各光電変換セル４１ａが、固体撮像素子表面に対する開口率が全体として、好ましくは３０〜４５％、より好ましくは３５〜４０％となるように形成された複数のマイクロレンズのそれぞれを介して、光を受光するように構成されている、固体撮像素子４１Ｂを用いることができる。これは、この固体撮像素子４１Ｂが以下に述べる効果を奏することができるからである。すなわち、この固体撮像素子４１Ｂは、図７および図８に示すように、マイクロレンズ４４を装備しているものの、マイクロレンズの開口率が、従来の開口率（５０％）に比してより小さいので、先に説明した固体撮像素子４１と同様に、撮像装置４で撮像した被写体画像のエッジをシャープにすることができるとともに、撮像装置４の被写界深度を浅くすることができる。
【００４８】
次に、本願発明に係る透明積層体の検査装置の第２の実施形態について、説明する。なお、以下において、先に説明した検査装置Ａを示す図１ないし図８に表された部材、部分等と同等のものにはそれぞれ同一の符号を付してある。
【００４９】
この検査装置Ｂは、上記撮像装置４および画像データ処理手段５の代わりに、以下に説明する撮像装置４Ｂ（または４Ｃ）および画像データ処理手段５Ｂを用いている点が先に説明した検査装置Ａと異なっている。
【００５０】
すなわち、上記撮像装置４Ｂは、図９に示すように、先に説明した固体撮像素子４１（または４１Ｂ）が上記所定角度θ（レーザ光３ａの傾き）に対応してチルトするように構成されている。
【００５１】
また、上記撮像装置４Ｃは、図１０に示すように、集光レンズ体４２Ｂが上記所定角度θ対応してチルトするように構成されている。この撮像装置４Ｃでは、集光レンズ体４２Ｂをチルトさせる機構が容易となるように、集光レンズ体４２Ｂとして一枚の結像光学系レンズから形成されるのが好ましい。
【００５２】
上記撮像装置４Ｂおよび撮像装置４Ｃは、いわゆる「回転アオリ」を行うことができる機構を備えたものである。これにより、これらの撮像装置４Ｂ、４Ｃでは、図９および図１０に示すように、被写体に対してピントを合わせるピント面（すなわちレーザ光３ａ）、集光レンズ体４２の主平面４２ａ、および固体撮像素子４１の受光面の各延長線が一点で交わるようにセットすることによって、点Ｐ、点Ｑ、点Ｒ、および点Ｓの全てにピントが合った状態で、各透明体１ａ、１ｂ、および１ｃの表面での上記レーザ光３ａの乱反射による線状明部Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳを撮像することができる。なお、撮像装置４Ｂ（４Ｃ）では、固体撮像素子４１（集光レンズ体４２）の傾斜角度は、集光レンズ体４２（固体撮像素子４１）とレーザ光３ａとの角度関係が固定されているので、レーザ光３の傾斜角度θによって決定される。
【００５３】
また、上記画像データ処理手段５Ｂは、撮像装置４Ｂまたは撮像装置４Ｃにより得られた画像データから上記透明体１ａ、１ｂ、１ｃのうちの任意の透明体表面の画像データを分離集積することにより、上記任意の透明体表面の画像を生成可能にする構成とされている。
【００５４】
次に、上記のように構成された検査装置Ｂの動作について説明する。
【００５５】
移送装置２によって矢印ｙ方向に所定速度で移送されるＬＣＤ１は、照射装置３によってレーザ光３ａを照射される。このレーザ光３ａは、ＬＣＤ１を透過し、このときの乱反射による光が撮像装置４によって撮像され、画像データとして画像データ処理手段５Ｂに内蔵されたＲＡＭに蓄積される。このとき、各透明対ａ、１ｂ、および１ｃの表面でのレーザ光３ａの乱反射による各線状明部Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳは、全てにピントが合わせられた状態で撮像される。
【００５６】
移送装置２によるＬＣＤ１の移送に伴って、レーザ光３ａによるＬＣＤ１の透過位置が順次変位し、ＬＣＤ１が所定距離移送されることにより、ＬＣＤ１全体にわたって撮像装置４Ｂ（または４Ｃ）による撮像が行われる。
【００５７】
画像データ処理手段５ＢのＲＡＭに蓄積されたデータは、画像データ処理手段５に内蔵されたＣＰＵにより処理され、線状明部Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳの画像が個別に生成される。すなわち、１フレーム分の画像データのうち、線状明部Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳの画像データが個別に取り出され、それらの画像データが個別にＲＡＭの所定領域に蓄積される。このとき、各フレーム毎に、線状明部ＰおよびＳの位置がＣＰＵによって画像データに基づいて判断され、それらの位置を基準位置として、基準位置からの変位量によって線状明部Ｑおよび線状明部Ｒの位置を判断することができる。
【００５８】
より詳細には、この検査装置Ｂでは、レーザ光３ａは、ＬＣＤ１の積層方向に対して４５度の角度を成しているとする。このとき、図９および図１０に示すように、第１透明体１ａ、第２透明体１ｂ、第３透明体１ｃの厚みをそれぞれｔ₁、ｔ₂、ｔ₃とすると、点Ｐと点Ｑとの水平距離すなわちＬＣＤ１の積層方向と直交する方向の離間距離はｔ₁、点Ｑと点Ｒとの水平距離はｔ₂、点Ｒと点Ｓとの水平距離はｔ₃である。したがって、図１１に示すように、テレセントリック光学系を用いた場合、モニタ装置６のモニタ画面６ａ上における線状明部Ｂと線状明部Ｃとの距離Ｌ₁と、線状明部Ｃと線状明部Ｄとの距離Ｌ₂と、線状明部Ｄと線状明部Ｅとの距離Ｌ₃との比は、ｔ₁とｔ₂とｔ₃との比に等しくなる。マクロ光学系の場合、距離に応じて補正する。すなわち、キャリブレーションを行う。このようにすることによって、線状明部Ｐと線状明部Ｓとを基準にして、線状明部Ｑおよび線状明部Ｒの位置を知ることができるのである。このとき、各線状明部Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳは、上記したように、それら全てにピントが合わせられた状態で撮像されるので、上記Ｌ₁、Ｌ₂、およびＬ₃を正確に測定することができる。したがって、各線状明部Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳの位置を厳密に知ることができる。
【００５９】
上記したように、各フレーム毎に線状明部Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓの画像データを個別に分離集積することにより、空気層と第１透明体１ａとの境界面すなわちＬＣＤ１の表面の画像、第１透明体１ａと第２透明体１ｂとの境界面の画像、第２透明体１ｂと第３透明体１ｃとの境界面の画像、および第３透明体１ｃと空気層との境界面すなわちＬＣＤ１の裏面の画像を個別にモニタ装置６のモニタ画面６ａ上に映し出させることができる。その結果、いずれかの境界面に異物が存在している場合、その境界面にのみ異物が映し出される。
【００６０】
このように、ＬＣＤ１の各境界面における画像を個別に映し出せるので、ＬＣＤ１の外観検査を正確に行うことができる。すなわち、空気層と第１透明体１ａとの境界面の画像、あるいは第３透明体１ｃと空気層との境界面の画像に異物が存在している場合、清掃すれば異物を除去できるので、ＬＣＤ１は良品であると判断できる。第２透明体１ｂと第３透明体１ｃとの境界面の画像に異物が存在している場合、ＬＣＤ１の内部の異物であるので、清掃による除去は不可能であるため、ＬＣＤ１は不良品であると判断できる。
【００６１】
また、この検査装置Ｂでは、上記撮像装置４Ｂ、４Ｃが先に説明した固体撮像素子４１（または４１Ｂ）を備えているので、撮像した画像において異物の輪郭をシャープにすることができる。したがって、異物が微小なサイズのものであっても、これを検出することができる。その結果、精度の高い検査を行うことができる。
【００６２】
さらに、この検査装置Ｂでは、線状明部Ｐ、Ｓの位置を基準にして線状明部Ｑ、Ｒの位置を判断するので、移送中にＬＣＤ１が不規則に微小変位して、撮像装置４Ｂ（または４Ｃ）の固体撮像素子４１上において線状明部Ｐ、Ｑ、Ｒ、およびＳが一体的に微小変位しても、その微小変位の影響を避けて線状明部Ｑおよび線状明部Ｒの位置を正確に判断することができる。また、このようにすれば、ＬＣＤ１の移送による影響ばかりでなく、ＬＣＤ１自体の微小なうねりなどによる影響も極力軽減することができる。
【００６３】
なお、この検査装置Ｂにおいては、レーザ光３ａの傾斜角θを４５度にしたが、傾斜角θは任意であり、４５〜６０度程度が好ましい。
【００６４】
以上、説明してきたように、本願発明によれば、透明積層体を構成する複数の透明体のいずれの層間に異物が存在するかを知ることができるとともに、精度の高い検査をすることができる。
【００６５】
もちろん、本願発明の範囲は、上述した実施形態に限定されるものではない、たとえば、上記各実施形態においては、移送装置２によってＬＣＤ１を移送するように構成したが、ＬＣＤ１を固定しておいて、照射装置３および撮像装置４（または４Ｂ）を移動させるように構成してもよい。
【００６６】
また、上記各実施形態においては、照射装置３と撮像装置４（または４Ｂ）との組が１組のみ設けられているが、このような組を２組設け、２個の照射装置が透明体の積層方向に対して、互いに逆方向に傾斜して透明積層体を透過するレーザ光を発するように構成してもよい。このような構成によれば、ＬＣＤ１のいずれかの境界面に異物が存在している場合、その異物によってレーザ光が遮られ、その異物よりも下側の境界面に死角ができたとしても、もう一方の照射装置からのレーザ光により、この死角部分にレーザ光を透過させることができる。
【００６７】
また、上記各実施形態においては、ＬＣＤ１の外観検査を行う例について説明したが、本願発明の透明積層体の検査装置は、ＬＣＤ１に限らず、完全に透明かあるいは半透明の透明体を積層したあらゆる透明積層体について、自動外観検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る透明積層体の検査装置を示す概略構成図である。
【図２】ＬＣＤを示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図２（ａ）のX-X線に沿う断面図である。
【図３】図１における撮像装置の一例を示す概略断面図である。
【図４】図３における固体撮像素子の一例を示す概略平面図である。
【図５】図４のV-V線に沿う断面図である。
【図６】図３の撮像装置によって撮像される線状明部の説明図である。
【図７】図３における固体撮像素子の他の例を示す概略平面図である。
【図８】図７のVIII-VIII線に沿う断面図である。
【図９】図１における撮像装置の他の例を示す概略断面図である。
【図１０】図１における撮像装置のさらに他の例を示す概略断面図である。
【図１１】図９の撮像装置によって撮像される線状明部の説明図である。
【図１２】境界面に異物が存在する状態のＬＣＤの概略断面図である。
【図１３】異物が存在する境界面を表示画面に映し出した状態の拡大説明図である。
【図１４】従来の固体撮像素子の一例を示す概略平面図である。
【図１５】図１４のXV-XV線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１透明積層体（ＬＣＤ）
１ａ、１ｂ、１ｃ透明体
２移送装置
３照射装置
３ａレーザ光
４、４Ｂ、４Ｃ撮像装置
５、５Ｂ画像データ処理手段
４１固体撮像素子
４１ａ光電変換セル
４２集光レンズ体
４４マイクロレンズ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inspection apparatus for inspecting the appearance of a transparent laminate such as an LCD (Liquid Crystal Display).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an inspection device for inspecting the appearance of a transparent laminated body in which a plurality of transparent or translucent transparent bodies are laminated, such as an LCD, a transparent laminated body by a method such as coaxial incident illumination, oblique illumination, or transparent illumination. There is a device that performs an appearance inspection such as mixing of foreign matter by illuminating the light by a lamp, imaging the illuminated transparent laminate with an imaging device, and observing an image of the transparent laminate displayed on a monitor screen. As the foreign matter, glass cullet, fiber chips, bubbles, adhesives, or the like, which are fine glass fragments, can be considered.
[0003]
As the imaging device, a video camera or the like provided with a solid-state imaging device and a condensing lens body capable of condensing reflected light from a subject on the solid-state imaging device is used. A solid-state imaging device generally has a plurality of photoelectric conversion cells arranged in a matrix. An example of such a solid-state imaging device is shown in FIG. FIG. 15 is a sectional view taken along line XV-XV in FIG. The solid-state imaging device 141 is a general interline transfer type CCD (Charge Coupled Device) type imaging device, and a photodiode is used as the photoelectric conversion cell 41a. When such a solid-state imaging device 141 receives light on its surface, first, in each photoelectric conversion cell 41a, the received light is converted into a charge corresponding to the amount of light, and the charge is accumulated. The charge accumulated in each photoelectric conversion cell 41a is transferred to a memory outside the solid-state image sensor 141 via the vertical CCD register 41b and the horizontal CCD register 41c.
[0004]
As the solid-state imaging device 141, a high-resolution type solid-state imaging device is used to obtain detailed image data of a subject. That is, a very large number of photoelectric conversion cells 41a, for example, 1 million, are mounted on the solid-state imaging device 141. For this reason, the light receiving area of each photoelectric conversion cell 41a is reduced, and the amount of light received per photoelectric conversion cell 41a is reduced. In view of this, in the solid-state imaging device 141, the light receiving surface is provided with a plurality of microlenses 144 so that the amount of light received by each photoelectric conversion cell 41a is increased. As shown in FIG. 14, each microlens 144 is disposed so as to correspond to each photoelectric conversion cell 41a, and its main plane is larger than the light receiving surface of each photoelectric conversion cell 41a (the surface of the solid-state imaging device). The aperture ratio is about 50% as a whole. Thereby, as shown in FIG. 15, each microlens 144 increases the apparent aperture ratio of each photoelectric conversion cell 41a with respect to the solid-state imaging device 141, and allows light from a wider area to be received on each photoelectric conversion cell 41a. It is comprised so that it may concentrate on.
[0005]
However, in such a solid-state imaging device 141, a plurality of microlenses 144 having a large main plane are arranged close to each other, so that image data received between adjacent photoelectric conversion cells 41a is received. The difference of becomes smaller. Furthermore, when the light 49 reflected by the surface of the microlens enters the adjacent microlens, the difference in image data between the adjacent photoelectric conversion cells 41a becomes smaller. Therefore, the edge of the subject cannot be sharpened in the image photographed by this imaging device. In general, the focus of the imaging device is determined when the distance between the condenser lens body and the solid-state imaging device is changed and the edge of the captured image becomes relatively clear. In the apparatus, it is difficult to determine whether or not the subject is in focus, and the focus is increased. In other words, in the imaging apparatus, the depth of field becomes deep.
[0006]
Therefore, in such a conventional inspection device, in the image of the transparent laminate photographed by the imaging device, since all the transparent bodies are in focus, even if the presence of foreign matter can be found, There is a problem that it cannot be determined in which layer of each transparent body the foreign matter exists.
[0007]
For example, in the case of an LCD, in order to protect the polarizing plate, a protective film such as a resin sheet is attached to the surface of the polarizing plate at least until the shipment stage from the factory. Therefore, even if foreign matter is mixed in the surface of the protective film or between the protective film and the polarizing plate, the foreign matter is not present inside the LCD and must be judged as a good product. However, since the conventional inspection apparatus cannot determine whether the foreign matter is present inside the LCD or the foreign matter, the foreign matter is present on the surface of the protective film or between the protective film and the polarizing plate. There is an inconvenience that it is determined as a defective product until it must be determined as a non-defective product, as in the case where the product is mixed.
[0008]
In addition, in the conventional inspection apparatus, since the edge of the foreign matter is not sharp in the image of the transparent laminate taken by the imaging device, this cannot be detected when the foreign matter has a minute size, and the accuracy is high. In some cases, it was impossible to do high inspections.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The invention of the present application has been conceived under the circumstances described above, and it is possible to know between which layers of a plurality of transparent bodies constituting a transparent laminated body a foreign substance is present, with high accuracy. It is an object of the present invention to provide an inspection apparatus for a transparent laminate that can be inspected.
[0010]
DISCLOSURE OF THE INVENTION
In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
[0011]
  That is, from this applicationClearlyThe transparent laminate inspection apparatus provided by the present invention includes an irradiation device for irradiating light to a transparent laminate in which a plurality of sheet-like transparent bodies are laminated, and the transparent laminate.Each interfaceAn imaging device that captures reflected light from the front of the transparent laminate, a transfer device that relatively moves the irradiation device, the imaging device, and the transparent laminate, and image data obtained by the imaging device Image data processing means for processing, For inspecting foreign matter between layers of the transparent laminateAn inspection apparatus for a transparent laminate, wherein the irradiation device has the transparent laminate directed from the front surface to the back surface at a predetermined angle with respect to the lamination direction of the transparent body.While traveling in the plane withIrradiating laser light that passes through, the imaging device can collect the solid-state imaging device having a plurality of photoelectric conversion cells arranged in a matrix and the reflected light from the transparent laminate on the solid-state imaging device. The solid-state imaging device has the photoelectric conversion cellsEach of the plurality of microlenses formed so that the aperture ratio with respect to the surface of the solid-state imaging device is 30 to 45% as a whole, more preferably 35 to 40%.It is characterized by being configured to receive light via the.
[0012]
  In a preferred embodiment, the imaging device is configured such that a light receiving surface of the solid-state imaging device and a main plane of the condenser lens body are parallel to the transparent laminate.In addition, it is possible to focus on each position in the thickness direction of the transparent laminate,The image data processing means is configured to generate an image of an arbitrary transparent body layer of the transparent bodies by accumulating image data obtained by the imaging device.
[0014]
  UpIn the inspection device for a transparent laminate, the imaging device is configured so that a light receiving surface of the solid-state imaging element and a main plane of the condenser lens body are parallel to the transparent laminate. Since it is possible to image the transparent laminate in a state where only any of the transparent body surfaces is in focus, if each of the transparent body surfaces is focused and imaged, the image of each transparent body is captured. Can be generated individually. As a result, it is possible to know between which layer of the transparent body that constitutes the transparent laminate a foreign substance exists.
[0016]
In a preferred embodiment, the image pickup device is configured such that the solid-state image pickup device or the condenser lens body is tilted corresponding to the predetermined angle, and the image data processing means is the image pickup device. By separating and accumulating image data on the surface of any transparent body among the transparent bodies from the image data obtained by the above, the image on the surface of any transparent body can be generated.
[0017]
In a preferred embodiment, the image data processing means further includes: a linear bright part due to irregular reflection of the laser beam on the surface of the transparent laminate, and the transparent laminate, of the image obtained by the imaging device. The position of the linear bright part due to the irregular reflection of the laser beam on the surface of the other transparent body is determined from the linear bright part due to the irregular reflection of the laser beam on the back surface of the substrate as a reference position. It is supposed to be configured.
[0018]
According to such a configuration, the imaging apparatus includes a mechanism capable of performing so-called “rotation tilt”. Thereby, in this imaging device, the focusing surface (that is, the laser beam) for focusing on the subject, the main plane of the condensing lens body, and the extension lines of the light receiving surface of the solid-state imaging device are set so as to intersect at one point. Thus, it is possible to take an image in a state where all the surfaces of the respective transparent bodies are in focus. Therefore, all of the linear bright portions due to the irregular reflection of the laser beam on the surface of each transparent body are imaged so that the outline becomes sharp.
[0019]
Therefore, since the displacement distance can be accurately measured in the captured image, the position of each linear bright part can be determined strictly. As a result, it becomes easy to generate an image of each transparent body individually. It is possible to know between which layers of the transparent body constituting the transparent laminate a foreign substance exists.
[0021]
  further,From this applicationClearlyHowever, although the solid-state imaging device is equipped with a microlens, the aperture ratio of the microlens is smaller than the conventional aperture ratio (about 50%)., ShootingThe edge of the subject image captured by the imaging device can be sharpened and the depth of field of the imaging device can be reduced..
[0022]
Specifically, the photoelectric conversion cell is a photodiode, and the solid-state imaging device is a CCD type imaging device.
[0023]
Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the invention.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a transparent laminate inspection apparatus according to the present invention. 2A and 2B are schematic views showing an LCD, in which FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the imaging device in FIG. 1, FIG. 4 is a schematic plan view showing an example of the solid-state imaging device in FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. . FIG. 6 is an explanatory diagram of a linear bright portion imaged by the imaging device of FIG. 7 is a schematic plan view showing another example of the solid-state imaging device in FIG. 3, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. Further, FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the LCD in a state where foreign matter exists on the boundary surface, and FIG. 13 is an enlarged explanatory view of a state where the boundary surface where foreign matter exists is displayed on the display screen. Note that, in these drawings, the same reference numerals are given to the equivalents of the members, portions, and the like shown in FIGS. 14 and 15 showing the conventional example.
[0026]
As shown in FIG. 1, a transparent laminate inspection apparatus (hereinafter simply referred to as “inspection apparatus”) A irradiates LCD 1 as a transfer apparatus 2 for transferring LCD 1 as a transparent laminate in the direction of arrow y. The irradiation device 3, the imaging device 4 that captures the reflected light from the LCD 1, the image data processing means 5 that processes the image data obtained by the imaging device 4, and the image processed by the image data processing means 5 And a monitor device 6 for projecting on the screen.
[0027]
As shown in FIG. 2B, the LCD 1 is configured by laminating a first transparent body 1a, a second transparent body 1b, and a third transparent body 1c. The actual LCD is composed of more transparent plates, but here it is assumed that it is composed of three layers of transparent plates for easy understanding of the explanation. The first transparent body 1a corresponds to a protective film applied at least until the shipping stage from the factory to protect the polarizing plate, the second transparent body 1b corresponds to the polarizing plate, and the third transparent body 1c It corresponds to other members such as a glass substrate and a liquid crystal layer. As shown in FIG. 1, the LCD 1 is supported by a pair of support plates 2 a and 2 b protruding from the upper surface of the transfer device 2, and is relative to the irradiation device 3 and the imaging device 4 by the transfer device 2. Can be transported.
[0028]
As shown in FIG. 2B, the irradiation device 3 irradiates the LCD 1 with laser light that is transmitted at a predetermined angle θ with respect to the stacking direction of the transparent bodies 1a, 1b, and 1c from the front surface to the back surface. Is configured to do. Further, the irradiation device 3 has a collimator lens and an aspherical cylinder lens (not shown), and the laser light 3a is linear over the entire length in the width direction of the LCD 1, as shown in FIG. Irradiated as follows. The laser beam 3a is, for example, visible light having a wavelength of 635 nm, and the line width on the surface of the LCD 1 is 30 μm.
[0029]
When the laser beam 3a passes through the LCD 1, the laser beam 3a is transmitted through the boundary surface between the air layer and the first transparent body 1a, the boundary surface between the first transparent body 1a and the second transparent body 1b, and the second transparent body. Intersections of the laser beam 3a (points P, Q, R and S, respectively) with the boundary surface between 1b and the third transparent body 1c and the boundary surface between the third transparent body 1c and the air layer ) Therefore, when the LCD 1 is viewed in plan, four bright lines, that is, the linear bright portions P, Q, R, and S can be confirmed as shown in FIG. The linear bright portion P corresponds to irregular reflection at the point P, and the linear bright portion Q corresponds to irregular reflection at the point Q. Further, the linear bright portion R corresponds to irregular reflection at the point R, and the linear bright portion S corresponds to irregular reflection at the point S.
[0030]
As shown in FIGS. 3 and 4, the imaging device 4 includes a solid-state imaging device 41 having a plurality of photoelectric conversion cells 41 a arranged in a matrix, and reflected light from the LCD 1 on the solid-state imaging device 41. And a condensing lens body 42 for condensing light.
[0031]
In the present embodiment, an interline transfer type CCD type imaging device is employed as the solid-state imaging element 41, and a photodiode is used for each photoelectric conversion cell 41a. In addition, a high-resolution type is used as the solid-state imaging device 41, and detailed image data of the subject can be obtained. Specifically, the solid-state image pickup device 41 is equipped with, for example, about 1 million photoelectric conversion cells 41a spaced apart from each other. The aperture ratio of the photoelectric conversion cell 41a with respect to the solid-state imaging device 41 is about 30%.
[0032]
As shown in FIG. 4, the solid-state imaging device 41 is provided with a vertical CCD 41b that transfers charges in the vertical direction and a horizontal CCD 41c that transfers charges in the width direction. More specifically, as shown in FIG. 5, the photoelectric conversion cell 41a is formed on the surface of a p-type well 40b formed on an n-type substrate 40a. The vertical CCD 41b is a vertical CCD channel 41b.₁And vertical transfer electrode 41b₂Vertical transfer electrode 41b₂Is covered with an insulating film 40c. Vertical CCD channel 41b₁Is covered with a shielding film 40d made of metal such as Al formed on the insulating film 40c, so that it receives light and does not perform photoelectric conversion. The insulating film 40c is formed so as to cover the surface of the photoelectric conversion cell 41a, but it is only a thin film and does not optically affect the photoelectric conversion cell 41a.
[0033]
Further, since the insulating film 40c only protects the surface of the photoelectric conversion cell 41a, the portion corresponding to the photoelectric conversion cell 41a of the insulating film 40c is deleted, and the photoelectric conversion cell 41a You may comprise so that a direct light may be received.
[0034]
In the solid-state imaging device 41, the light received on the surface is first converted and stored in each photoelectric conversion cell 41a into a charge corresponding to the amount of light. The charge accumulated in the photoelectric conversion cell 41a is transferred to the vertical transfer electrode 41b.₂By applying a read pulse to the vertical CCD channel 41b₁Forwarded to This charge is generated by the vertical transfer electrode 41b.₂By applying a transfer pulse to the vertical CCD channel 41b as shown in FIG.₁It is forwarded downwards. Although not shown, the horizontal CCD 41c includes a horizontal CCD channel and a horizontal transfer electrode in the same manner as the vertical CCD 41b. The vertical CCD channel 41b₁Transfer charge inside. As a result, the charge is transferred to the outside of the solid-state imaging device 41, that is, to the image data processing means 5, where it is stored as image data.
[0035]
As described above, the solid-state imaging element 41 is configured such that each photoelectric conversion cell 41a receives light directly or only through a film. The light incident on each separated portion is received. Thereby, the difference of the received image data becomes large between the photoelectric conversion cells 41a adjacent to each other. Therefore, the edge of the subject can be sharpened in the image photographed by the imaging device 4. Generally, the focus of the imaging device is determined when the distance between the condenser lens body 42 and the solid-state imaging device 41 is changed and the edge of the captured image becomes relatively clear. The focus of the image pickup device 4 can be determined not when the edge of the captured image becomes relatively clear but when the edge becomes sharp, so that it is easy to determine whether or not the image is in focus. Become. Therefore, the imaging device 4 can focus precisely. In other words, the depth of field can be reduced. In the present embodiment, since the light received by the imaging device 4 is a laser beam having a large energy, each photoelectric conversion cell 41a is sufficient even if the solid-state imaging device 41 is not provided with a microlens as in the prior art. Image data can be obtained.
[0036]
The condensing lens body 42 is composed of a single imaging optical system lens in FIG. 3, but a combination of a plurality of various lenses may be used. It is also possible to use a lens that can be photographed. Further, the depth of field can be further reduced by providing the condensing lens body 42 with an aperture function and photographing with the aperture stopped down.
[0037]
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the imaging device 4 is configured such that the light receiving surface of the solid-state imaging device 41 and the main plane 42 a of the condenser lens body 42 are parallel to the LCD 1.
[0038]
Although not shown, the image data processing means 5 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), and the like. In the present embodiment, it is assumed that the irradiation device 3, the imaging device 4, and the monitor device 6 are controlled by the image data processing means 5.
[0039]
In the present embodiment, the image data processing unit 5 can generate an image of the surface of any transparent body of the transparent bodies 1a, 1b, and 1c by accumulating the image data obtained by the imaging device 4. Is configured to do.
[0040]
Next, the operation of the inspection apparatus A configured as described above will be described.
[0041]
The LCD 1 transferred by the transfer device 2 in the direction of the arrow y at a predetermined speed is irradiated with the laser beam 3a by the irradiation device 3. The laser beam 3a is irregularly reflected at the point P, the point Q, the point R, and the point S when passing through the LCD 1. In the imaging device 4, since the light receiving surface of the solid-state imaging device 41 and the main plane of the condenser lens body 42 are parallel to the LCD 1, the distance from the surface of each transparent body 1 a, 1 b, 1 c to the solid-state imaging device 41. Will be different. Since the imaging device 4 has a shallow depth of field due to the solid-state imaging device 41 as described above, linear brightening at points P, Q, R, and S as shown in FIG. It is possible to focus on only an arbitrary linear bright part among the parts P, Q, R, and S and to image the linear bright part. At this time, the linear bright part in focus is imaged so that the outline is sharp. In addition, a linear bright portion that is not in focus is captured so that the outline is blurred or is not captured as an image. In addition, when a linear bright part that is not in focus is imaged so that its outline is blurred, the image data processing means 5 is provided with a function for imaging only the sharp linear bright part that is in focus. Just do it.
[0042]
Arbitrary linear bright parts imaged in this way are stored as image data in a predetermined area of the RAM built in the image data processing means 5. As the LCD 1 is transferred by the transfer device 2, the transmission position of the LCD 1 by the laser light 3a is sequentially displaced, and the LCD 1 is moved by a predetermined distance, so that an image of an arbitrary linear bright portion is taken over the entire LCD 1. Is called. For example, when the line width of the laser beam 3a is 30 μm, if one image is taken by the imaging device 4 every time the LCD 1 is moved by 30 μm, an arbitrary linear bright part is imaged over the entire LCD 1. become. By repeating the same procedure for each of the other linear bright portions, image data for all of the linear bright portions P, Q, R, and S can be accumulated.
[0043]
Therefore, the data accumulated in the RAM of the image data processing means 5 is accumulated for each of the linear bright portions B, C, D, E by the CPU built in the image data processing means 5, thereby Image of boundary surface with first transparent body 1a (that is, surface of LCD 1), image of boundary surface between first transparent body 1a and second transparent body 1b (surface of second transparent body 1b), second transparent body 1b An image of the boundary surface between the first transparent body 1c and the third transparent body 1c (the surface of the third transparent body 1c) and an image of the boundary surface between the third transparent body 1c and the air layer (the back surface of the LCD 1) are individually generated. Images can be individually displayed on the monitor screen 6 a of the monitor device 6. As a result, when a foreign object exists on any boundary surface, the foreign object is displayed only on the image of the boundary surface. In addition, since the irregular reflection by a foreign material is sufficiently larger than the irregular reflection by a boundary surface without a foreign material, the foreign material can be recognized by an image.
[0044]
In addition, since the solid-state imaging device 41a can capture an image so that the edge of the subject is sharp, the imaging device 4 can detect even a foreign object having a minute size. Therefore, a highly accurate inspection can be performed.
[0045]
For example, as shown in FIG. 12, when the foreign material 11 exists on the boundary surface between the second transparent body 1b and the third transparent body 1c, an image of the boundary surface between the second transparent body 1b and the third transparent body 1c is displayed. If the image is displayed on the monitor screen 6a of the monitor device 6, the foreign object 11 is displayed as shown in FIG. Therefore, the shape of the foreign matter 11 can be determined, for example, the foreign matter 11 is fibrous. In FIG. 13, R₁, R_nR in FIG.₁Point, R_nAn image of a boundary surface between the second transparent body 1b and the third transparent body 1c is formed by a set of the linear bright portions at the point by the laser light 3a.
[0046]
As described above, since the images on the respective boundary surfaces of the LCD 1 can be individually displayed, the appearance inspection of the LCD 1 can be accurately performed. That is, if foreign matter exists in the image of the boundary surface between the air layer and the first transparent body 1a, or the image of the boundary surface between the third transparent body 1c and the air layer, the foreign matter can be removed by cleaning, It can be determined that the LCD 1 is a non-defective product. If there is a foreign substance in the image of the boundary surface between the second transparent body 1b and the third transparent body 1c, it is a foreign substance inside the LCD 1 and cannot be removed by cleaning, so the LCD 1 is defective. It can be judged that there is. In other words, only the image of the boundary surface between the second transparent body 1b and the third transparent body 1c is visually inspected, and if there is a foreign object, it can be determined as a defective product, and if there is no foreign material, it can be determined as a non-defective product.
[0047]
In addition, as a solid-state image sensor, instead of the solid-state image sensor 41, each of the photoelectric conversion cells 41a has an overall aperture ratio with respect to the surface of the solid-state image sensor of preferably 30 to 45%, more preferably 35 to 40% A solid-state imaging device 41B configured to receive light through each of the plurality of microlenses formed as described above can be used. This is because the solid-state imaging device 41B can achieve the effects described below. That is, as shown in FIGS. 7 and 8, the solid-state imaging device 41B is equipped with the microlens 44, but the aperture ratio of the microlens is smaller than the conventional aperture ratio (50%). Therefore, similarly to the solid-state imaging device 41 described above, the edge of the subject image captured by the imaging device 4 can be sharpened, and the depth of field of the imaging device 4 can be reduced.
[0048]
Next, a second embodiment of the transparent laminate inspection apparatus according to the present invention will be described. In the following, the same reference numerals are given to the members, parts, and the like shown in FIGS. 1 to 8 showing the inspection apparatus A described above.
[0049]
This inspection apparatus B uses the imaging apparatus 4B (or 4C) and the image data processing means 5B described below instead of the imaging apparatus 4 and the image data processing means 5 described above. Is different.
[0050]
That is, as shown in FIG. 9, the imaging device 4B is configured such that the solid-state imaging device 41 (or 41B) described above tilts in accordance with the predetermined angle θ (tilt of the laser beam 3a). Yes.
[0051]
Further, as shown in FIG. 10, the imaging device 4C is configured such that the condenser lens body 42B tilts corresponding to the predetermined angle θ. In this imaging device 4C, it is preferable that the condenser lens body 42B is formed from a single imaging optical system lens so that a mechanism for tilting the condenser lens body 42B is facilitated.
[0052]
The imaging device 4B and the imaging device 4C are provided with a mechanism capable of performing so-called “rotation tilt”. Thereby, in these imaging devices 4B and 4C, as shown in FIGS. 9 and 10, the focusing surface (that is, the laser beam 3a) for focusing on the subject, the main plane 42a of the condensing lens body 42, and the solid body By setting so that each extension line of the light receiving surface of the image sensor 41 intersects at one point, each of the transparent bodies 1a, 1b, The bright line portions P, Q, R, and S due to the irregular reflection of the laser beam 3a on the surfaces 1 and 1c can be imaged. In the imaging device 4B (4C), the inclination angle of the solid-state imaging element 41 (condensing lens body 42) is fixed in the angular relationship between the condensing lens body 42 (solid-state imaging element 41) and the laser light 3a. Therefore, it is determined by the inclination angle θ of the laser beam 3.
[0053]
The image data processing means 5B separates and accumulates image data on the surface of any of the transparent bodies 1a, 1b, and 1c from the image data obtained by the imaging device 4B or the imaging device 4C. The above-described arbitrary transparent body surface image can be generated.
[0054]
Next, the operation of the inspection apparatus B configured as described above will be described.
[0055]
The LCD 1 that is transferred by the transfer device 2 in the direction of the arrow y at a predetermined speed is irradiated with a laser beam 3 a by the irradiation device 3. The laser light 3a passes through the LCD 1, and the light due to the irregular reflection at this time is picked up by the image pickup device 4 and stored as image data in a RAM built in the image data processing means 5B. At this time, the linear bright portions P, Q, R, and S due to the irregular reflection of the laser light 3a on the surfaces of the transparent pairs a, 1b, and 1c are imaged in a state in which they are all in focus.
[0056]
As the LCD 1 is transferred by the transfer device 2, the transmission position of the LCD 1 by the laser light 3 a is sequentially displaced, and the LCD 1 is transferred by a predetermined distance, whereby the entire image of the LCD 1 is taken by the image pickup device 4B (or 4C).
[0057]
The data stored in the RAM of the image data processing means 5B is processed by a CPU built in the image data processing means 5, and the images of the linear bright portions P, Q, R, and S are individually generated. That is, among the image data for one frame, the image data of the linear bright portions P, Q, R, and S are extracted individually, and these image data are individually stored in a predetermined area of the RAM. At this time, for each frame, the positions of the linear bright portions P and S are determined by the CPU based on the image data. With these positions as the reference positions, the linear bright portions Q and the lines are determined based on the amount of displacement from the reference position. The position of the feature portion R can be determined.
[0058]
More specifically, in this inspection apparatus B, it is assumed that the laser beam 3 a forms an angle of 45 degrees with respect to the stacking direction of the LCD 1. At this time, as shown in FIGS. 9 and 10, the thicknesses of the first transparent body 1a, the second transparent body 1b, and the third transparent body 1c are set to t, respectively.₁, T₂, T_ThreeThen, the horizontal distance between the point P and the point Q, that is, the separation distance in the direction orthogonal to the stacking direction of the LCD 1 is t₁The horizontal distance between point Q and point R is t₂, The horizontal distance between point R and point S is t_ThreeIt is. Therefore, as shown in FIG. 11, when a telecentric optical system is used, the distance L between the linear bright portion B and the linear bright portion C on the monitor screen 6 a of the monitor device 6.₁And the distance L between the linear bright part C and the linear bright part D₂And the distance L between the linear bright part D and the linear bright part E_ThreeThe ratio to is t₁And t₂And t_ThreeIs equal to the ratio. In the case of a macro optical system, correction is performed according to the distance. That is, calibration is performed. By doing so, the positions of the linear bright part Q and the linear bright part R can be known with reference to the linear bright part P and the linear bright part S. At this time, each linear bright part P, Q, R, and S is imaged in a state where all of them are in focus as described above.₁, L₂, And L_ThreeCan be measured accurately. Therefore, the positions of the respective linear bright portions P, Q, R, and S can be accurately known.
[0059]
As described above, the image data of the linear bright portions P, Q, R, and S is separately separated and integrated for each frame, thereby the image of the boundary surface between the air layer and the first transparent body 1a, that is, the surface of the LCD 1 The image of the boundary surface between the first transparent body 1a and the second transparent body 1b, the image of the boundary surface between the second transparent body 1b and the third transparent body 1c, and the boundary surface between the third transparent body 1c and the air layer That is, the image on the back surface of the LCD 1 can be individually displayed on the monitor screen 6 a of the monitor device 6. As a result, when a foreign object exists on any boundary surface, the foreign object is displayed only on the boundary surface.
[0060]
As described above, since the images on the respective boundary surfaces of the LCD 1 can be individually displayed, the appearance inspection of the LCD 1 can be accurately performed. That is, if foreign matter exists in the image of the boundary surface between the air layer and the first transparent body 1a, or the image of the boundary surface between the third transparent body 1c and the air layer, the foreign matter can be removed by cleaning, It can be determined that the LCD 1 is a non-defective product. If there is a foreign substance in the image of the boundary surface between the second transparent body 1b and the third transparent body 1c, it is a foreign substance inside the LCD 1 and cannot be removed by cleaning, so the LCD 1 is defective. It can be judged that there is.
[0061]
Further, in this inspection apparatus B, since the imaging apparatuses 4B and 4C include the solid-state imaging element 41 (or 41B) described above, the contour of the foreign matter can be sharpened in the captured image. Therefore, even if the foreign matter is of a minute size, it can be detected. As a result, a highly accurate inspection can be performed.
[0062]
Further, in this inspection apparatus B, the positions of the linear bright portions Q and R are determined with reference to the positions of the linear bright portions P and S. Therefore, the LCD 1 irregularly and slightly displaces during the transfer, and the imaging device Even if the linear light portions P, Q, R, and S are slightly displaced integrally on the 4B (or 4C) solid-state imaging device 41, the linear light portions Q and the linear shapes are avoided to avoid the influence of the minute displacement. The position of the bright part R can be accurately determined. In this way, not only the influence due to the transfer of the LCD 1 but also the influence due to the minute undulation of the LCD 1 itself can be reduced as much as possible.
[0063]
In this inspection apparatus B, the inclination angle θ of the laser beam 3a is set to 45 degrees, but the inclination angle θ is arbitrary and is preferably about 45 to 60 degrees.
[0064]
As described above, according to the present invention, it is possible to know between which layers of a plurality of transparent bodies constituting a transparent laminate a foreign substance exists and to perform a highly accurate inspection. .
[0065]
Of course, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in each of the above-described embodiments, the LCD 1 is transferred by the transfer device 2, but the LCD 1 is fixed. The irradiation device 3 and the imaging device 4 (or 4B) may be moved.
[0066]
Further, in each of the above embodiments, only one set of the irradiation device 3 and the imaging device 4 (or 4B) is provided, but two such sets are provided, and the two irradiation devices are transparent bodies. The laser beam may be configured to emit laser beams that are inclined in directions opposite to each other with respect to the stacking direction and are transmitted through the transparent stack. According to such a configuration, if there is a foreign object on any one of the boundary surfaces of the LCD 1, even if a laser beam is blocked by the foreign object and a blind spot is formed on the lower boundary surface of the foreign object, The laser beam can be transmitted through the blind spot portion by the laser beam from the other irradiation device.
[0067]
In each of the above embodiments, an example of performing an appearance inspection of the LCD 1 has been described. However, the transparent laminate inspection apparatus of the present invention is not limited to the LCD 1, and a completely transparent or translucent transparent body is laminated. Automatic visual inspection can be performed on any transparent laminate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a transparent laminate inspection apparatus according to the present invention.
2A and 2B are schematic views showing an LCD, in which FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.
3 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the imaging apparatus in FIG.
4 is a schematic plan view showing an example of the solid-state imaging device in FIG. 3. FIG.
5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
6 is an explanatory diagram of a linear bright portion imaged by the imaging device of FIG. 3;
7 is a schematic plan view showing another example of the solid-state imaging device in FIG. 3. FIG.
8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
9 is a schematic cross-sectional view showing another example of the imaging device in FIG. 1. FIG.
10 is a schematic cross-sectional view showing still another example of the imaging apparatus in FIG.
11 is an explanatory diagram of a linear bright part imaged by the imaging device of FIG. 9;
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of an LCD in a state where foreign matter exists on a boundary surface.
FIG. 13 is an enlarged explanatory diagram of a state in which a boundary surface where a foreign object exists is displayed on a display screen.
FIG. 14 is a schematic plan view showing an example of a conventional solid-state imaging device.
15 is a cross-sectional view taken along line XV-XV in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Transparent laminate (LCD)
1a, 1b, 1c transparent body
2 Transfer device
3 Irradiation device
3a Laser light
4, 4B, 4C Imaging device
5, 5B Image data processing means
41 Solid-state image sensor
41a Photoelectric conversion cell
42 Condensing lens body
44 Micro lens

Claims

An irradiation device for irradiating light to a transparent laminate in which a plurality of sheet-like transparent bodies are laminated, and an imaging device for imaging reflected light from each boundary surface of the transparent laminate from the front of the transparent laminate A transfer device that relatively moves the irradiation device and the imaging device and the transparent laminate, and an image data processing means for processing image data obtained by the imaging device , the transparent laminate An inspection device for a transparent laminate for inspecting foreign matter between body layers ,
The irradiation apparatus irradiates the transparent laminated body with a laser beam passing through the surface from the front surface to the back surface while traveling in a plane having a predetermined angle with respect to the lamination direction of the transparent body,
The imaging apparatus includes a solid-state imaging device having a plurality of photoelectric conversion cells arranged in a matrix, and a condensing lens body that can collect the reflected light from the transparent laminate on the solid-state imaging device. ,
In the solid-state imaging device, each photoelectric conversion cell receives light via each of a plurality of microlenses formed so that an aperture ratio with respect to the surface of the solid-state imaging device is 30 to 45% as a whole. An inspection apparatus for a transparent laminate, characterized in that it is configured as follows.

In the solid-state imaging device, each photoelectric conversion cell receives light via each of a plurality of microlenses formed so that the aperture ratio with respect to the surface of the solid-state imaging device is 35 to 40% as a whole. is configured, the inspection apparatus of the transparent laminate according to claim 1.

The imaging device is configured so that a light receiving surface of the solid-state imaging device and a main plane of the condenser lens body are parallel to the transparent laminate, and focus on each position in the thickness direction of the transparent laminate. Can be combined ,
The image data processing means, by integrating the image data obtained by the imaging device, allowing generate any image of the transparent layer of the transparent body, a transparent according to claim 1 or 2 Laminate inspection equipment.

The imaging device is configured such that the solid-state imaging element or the condenser lens body is tilted corresponding to the predetermined angle,
The image data processing means can generate an image of the surface of the arbitrary transparent body by separating and accumulating the image data of the surface of the transparent body of the transparent body from the image data obtained by the imaging device. The inspection device for a transparent laminate according to claim 1 or 2 .

The image data processing means includes: a linear bright portion due to irregular reflection of the laser beam on the surface of the transparent laminate and an image of the laser beam on the back surface of the transparent laminate in the image obtained by the imaging device. a reference position and a linear bright portion by irregular reflection, the displacement distance from the reference position to determine the position of the linear bright portion due to diffuse reflection of the laser light at the other transparent surface, according to claim 4 Inspection device for transparent laminates.

The photoelectric conversion cell, a photodiode, a solid-state image capturing device is a CCD type imaging device, the inspection device of the transparent laminate according to any one of claims 1 to 5.