JP2002195910A

JP2002195910A - 光学部品の検査装置

Info

Publication number: JP2002195910A
Application number: JP2000395676A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Okayasu; 裕岡安; Shogo Nagasaka; 昭吾長坂; Tetsuya Onishi; 徹也大西; Hisayo Fujita; 尚代藤田
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の光学パターンが規則的かつ周期的に配
列された光学部品の内部及び外部の欠陥を検出する検査
装置において、欠陥検査を自動化すると共に高速かつ高
精度に処理できるようにする。【解決手段】１台の撮像装置から画像を取り込んだ
（ステップＳ１）後、この原画像をパターンのピッチの
整数倍だけずらせて仮想画像を作成し（ステップＳ
２）、原画像から仮想画像を減算することで差分画像を
得る（ステップＳ３）。ついで、仮想画像に本来の画像
データのない不定領域を差分画像から削除した（ステッ
プＳ４）後、明るさのレベルが一定以上の画像領域を欠
陥画像として抽出し（ステップＳ５）、さらに面積が一
定以上のものを欠陥画像として抽出し（ステップＳ
６）、特徴量を計測して（ステップＳ７）真の欠陥個所
を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズやプリズム
等の光学パターンを規則的かつ周期的に形成された光学
部品の検査装置に関する。

【０００２】

【背景技術】液晶表示パネルには、複数の微小なレンズ
が規則的かつ周期的に形成されたレンズアレイが用いら
れており、また面光源装置には、複数の微小なプリズム
が規則的かつ周期的に形成されたプリズムアレイが用い
られている。

【０００３】例えば、図１に示す液晶表示パネル１で
は、スペーサ２を介してレンズアレイ基板３と封止基板
４とを対向させ、両基板３、４の間に液晶材料５を封止
した構造となっている。レンズアレイ基板３は、図２に
示すように、ベース基板６とカバーガラス７との間に屈
折率の異なる透明な２層の光学用樹脂８、９を挟み込
み、両光学用樹脂８、９の界面にレンズ１０が規則的に
配列されたレンズアレイ１１を形成されている。さら
に、このレンズアレイ基板３の内面には、透明な全面電
極（ＩＴＯ）１２が形成されている。また、封止基板４
は、画素１３を構成する画素電極、画素電極とＩＴＯ１
２の間をオン、オフさせるための薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）を含む遮光部（ブラックマトリクス）１４等をガ
ラス基板１５の内面に形成したものである。

【０００４】前記遮光部１４は、画素１３間の領域を遮
光することによって各画素をくっきりとさせるものであ
る。レンズアレイ１１を構成する各レンズ１０は各画素
１３に対向するように規則的に配列されており、各レン
ズ１０の焦点距離はレンズ１０の主面と画素１３との距
離にほぼ等しくなるように設計されている。

【０００５】しかして、面光源装置（図示せず）から出
射された平行光が液晶表示パネル１のレンズアレイ基板
３側から入射すると、各レンズ１０を透過した光は対向
する画素位置に集光され、各画素１３を透過して前方へ
出射される。よって、液晶表示パネル１に入射した光が
封止基板４の遮光部１４によって遮ぎられる割合が少な
くなり、液晶表示パネル１の光利用効率を高め、液晶表
示パネル１の画面を明るくすることができる。

【０００６】しかし、このレンズアレイ基板３は、紫外
線硬化型樹脂などを用いた樹脂成形法（スタンパ法な
ど）によりベース基板６の表面に複数の微小なレンズ１
０を成形しているので、図３（ａ）（ｂ）に示すよう
に、レンズ１０の内部に気泡１６や異物１７が混入した
り、ベース基板６やカバーガラス７に傷１８がついてい
たり、表面にゴミやホコリ等の異物１９が付着したりす
ることがある。レンズアレイに、これらの気泡１６、異
物１７、１９、傷１８等の欠陥が存在すると、その欠陥
によって面光源装置からの入射光が拡散させられたり、
遮光されたりするので、レンズアレイ基板３の機能が低
下し、製品特性に影響を及ぼすことがある。また、レン
ズ１０の焦点距離は、レンズ１０と画素開口との設計距
離に応じて決定されるが、レンズアレイ基板３と封止基
板４との間の接合部分に異物等が挟まると、画素開口と
レンズ１０との距離が変化するので、レンズアレイ基板
３の性能を発揮できなくなる。

【０００７】そのため、レンズアレイ基板３の製造工程
においては、製品出荷前にレンズアレイ基板３の検査を
実施し、欠陥個所の抽出や良否判定を行っている。図４
は従来の検査装置２１の一例であって、光学顕微鏡にＣ
ＣＤモノクロカメラ２３を搭載し、光源２４から出た白
色光を光ファイバ束２５でレンズアレイ基板３に導いて
レンズアレイ基板３を照明している。そして、透過光に
よって照明されたレンズアレイ基板３の照明画像を顕微
鏡光学系２２を通してＣＣＤモノクロカメラ２３に取り
込み、その拡大画像をモニター２６に映し出す。検査者
は、そのモニター画面を見て目視で判定することによ
り、レンズアレイ基板３の検査を行っている。すなわ
ち、モニター画面に映し出される画像を観察し、周囲と
比べて明るく光っている箇所や暗い箇所を見つけ出し、
その大きさがある規定サイズより大きい場合には欠陥個
所であるとして、ボタンで結果入力する。入力された検
査結果は、結果保存媒体２７に記憶される。また、レン
ズアレイ基板３は自動ＸＹステージ（図示せず）で移動
させることができ、それぞれの検査箇所で検査者による
検査判定結果入力がなされると、順次検査箇所が移動し
てゆく。

【０００８】しかし、このような目視検査では、モニタ
ーの拡大画像を観察して検査者が目視で良否判定してい
るので、検査者によって判定基準が異なり、検査者間に
おける検査精度のばらつきが大きいという問題がある。
また、同一検査者の場合であっても、その体調、気分、
疲労度等により判定基準のずれ、欠陥個所の見逃し等が
生じ、繰り返し検査精度のばらつきが大きい。さらに、
検査結果は検査者により入力されていたので、結果入力
ミスが発生する恐れもある。また、検査者による目視検
査であるため、検査速度が遅く、かりに検査速度を速く
すると欠陥個所を見逃す恐れが高くなる。さらに、この
ような目視検査では、長時間継続すると、検査者に肉体
的、精神的苦痛を与える。

【０００９】次に、より高度に自動化された検査装置と
しては、特開平８−３２７５５７号公報に開示されたも
のがある。この検査装置３１では、図５に示すように、
レンズアレイ基板３に対向させて２台のＣＣＤカメラ３
２ａ、３２ｂを設置し、２本の光ファイバ３３で導かれ
た光源３４の光でレンズアレイ基板３を下面から照明し
ている。この検査装置３１では、検査対象物であるレン
ズアレイ基板３の検査箇所とそれとは別な箇所とを２台
のＣＣＤカメラ３２ａ、３２ｂで別々に取り込み、それ
ぞれの画像の差分画像を生成し、画像処理装置３５によ
り差分画像に基づいて欠陥の有無を判定し、判定結果を
モニター３６へ出力している。すなわち、両画像のいず
れにも欠陥が含まれていない場合には、差画像には何も
表れないが、いずれかの画像に欠陥が存在すると、差画
像にも欠陥が表れるので、差画像に基づいて欠陥の有無
を判断することができる。

【００１０】しかし、この検査装置３１では、差画像か
ら欠陥個所が検出されても、２つの画像のうちいずれの
画像が欠陥を含んだ画像であるのか判別することができ
ず、そのためいずれの画像（撮像箇所）が欠陥を含んで
いるか判別するための処理を再度行わなければならず、
検査アルゴリズムが複雑化し、検査処理速度も低下す
る。また、カメラを２台必要としているので、検査装置
の構成が複雑かつ高価になる問題もあった。さらに、差
画像を用いる方法では、２台のカメラのピント、明る
さ、レンズ収差、撮影角度や照明状態などの機差のため
に検査精度が低下する恐れがあり、これを小さくするた
めには２台のカメラの調整作業が難しくなったり、これ
を補正するための検査アルゴリズムが複雑になったり
し、検査速度が低下したり、装置コストが高価になった
りしていた。

【００１１】また、別な検査装置としては、特開平１０
−２５６３２６号公報に開示されたものがある。この検
査装置４１では、図６に示すように、予め記憶装置４２
に標準画像を記憶させておき、光源４３で照らされたレ
ンズアレイ基板３の画像をＣＣＤカメラ４４で取り込
み、画像処理装置４５で標準画像とＣＣＤカメラ４４か
ら取り込んだ検査画像とを比較することによって欠陥の
有無を判定すると共に欠陥個所を抽出し、検査結果をモ
ニター４６へ出力していている。

【００１２】しかし、この検査装置４１でも、標準画像
を撮影した際の条件と検査画像を撮影した際の条件を等
しくする必要があるから、検査画像と標準画像との間の
位置ずれや回転ずれによって検査精度が低下する恐れが
あり、また画像の明るさやピント調整具合も等しくする
必要があり、これを補正するための検査アルゴリズムが
複雑になったり、そのために検査速度が低下したりする
問題がある。

【００１３】

【発明の開示】本発明の目的とするところは、複数の光
学パターンが規則的かつ周期的に配列された光学部品の
内部及び外部の欠陥を検出する検査装置において、欠陥
検査を自動化すると共に高速かつ高精度に処理できるよ
うにすることにある。

【００１４】本発明にかかる第１の光学部品の検査装置
は、光学部品を照明する手段と、光学部品の画像を取り
込むための撮像手段と、当該撮像手段により取り込まれ
た画像を処理する手段とを備え、撮像手段により取り込
まれた画像に基づいて光学部品の欠陥を検出する検査装
置であって、前記撮像手段により取り込まれた光学部品
の第１の画像をそのパターンの周期の整数倍だけずらし
て第２の画像を作成し、第１の画像と第２の画像とを比
較して両画像の明るさのレベルの差が一定以上である領
域を欠陥個所として抽出することを特徴としている。

【００１５】本発明にかかる第１の光学部品の検査装置
によれば、欠陥のない個所では第１の画像と第２の画像
が一致するので、例えば第１の画像と第２の画像の差分
画像を生成して第１及び第２の画像を比較すれば、欠陥
のない個所では光学パターンの画像が消え、画像が無く
なる。一方、欠陥のある個所では、第１の画像と第２の
画像が同じでないので、例えば差分画像を生成しても、
光学パターンの画像を打ち消すことができず、欠陥と光
学パターンの画像が残る。この画像の明るさのレベルを
評価することにより、欠陥の有無を判定することができ
る。

【００１６】本発明にかかる第１の光学部品の検査装置
によれば、撮像手段で取得した画像から欠陥個所を抽出
する作業を機械化することができるので、光学パターン
が周期的かつ規則的に配列された光学部品の欠陥個所検
査判定に人的要因が入らず、高速で、正確に、かつ常に
安定にした繰り返し精度で光学部品の検査を行うことが
できる。

【００１７】また、画像処理や比較検査の対象となる画
像（第１の画像）は１つだけであるので、光学部品の画
像を取り込む撮像手段は１台だけでよく、２台のカメラ
を必要とした従来例に比べて製品コストを安価にするこ
とができる。また、１つの画像から出発するので、機器
による位置ずれの補正や明るさ補正も必要なく、検査ア
ルゴリズムも簡単にすることができる。よって、検査速
度の高速化、検査精度の向上、装置メンテナンス性の向
上を図ることができる。

【００１８】また、本発明にかかる実施態様において
は、前記第１の画像と第２の画像とから差分の画像を生
成し、該差分の画像において画像面積が所定の大きさ以
上のものをさらに欠陥個所として選別しているので、照
明のむら、第２の画像を得るために画像をずらす際の微
妙なずれなどによって差分の画像に現れた画像を除去す
ることができ、検査精度を向上させることができる。

【００１９】なお、本発明の検査装置は、例えばレンズ
を規則的かつ周期的に配列されたレンズアレイを検査す
るのに適している。

【００２０】また、本発明にかかるべつな光学部品の検
査装置は、光学部品を照明する手段と、光学部品の画像
を取り込むための撮像手段と、当該撮像手段により取り
込まれた画像を処理する手段とを備え、撮像手段により
取り込まれた画像に基づいて光学部品の欠陥を検出する
検査装置であって、前記撮像手段により光学部品の画像
を取り込み、当該画像を構成する各画素の明るさのレベ
ル値から、各画素を基準にして画像パターンの周期の所
定整数倍だけ変位した個所の画素の明るさのレベル値を
減算して差分画像を生成し、差分画像のレベル値が一定
以上である領域を欠陥個所として抽出することを特徴と
している。

【００２１】本発明にかかる第２の光学部品の検査装置
によっても、撮像手段で取得した画像から欠陥個所を抽
出する作業を機械化することができるので、光学パター
ンが周期的かつ規則的に配列された光学部品の欠陥個所
検査判定に人的要因が入らず、高速で、正確に、かつ常
に安定にした繰り返し精度で光学部品の検査を行うこと
ができる。

【００２２】また、画像処理や比較検査の対象となる画
像（第１の画像）は１つだけであるので、光学部品の画
像を取り込む撮像手段は１台だけでよく、２台のカメラ
を必要とした従来例に比べて製品コストを安価にするこ
とができる。また、１つの画像から出発するので、機器
による位置ずれの補正や明るさ補正も必要なく、検査ア
ルゴリズムも簡単にすることができる。よって、検査速
度の高速化、検査精度の向上、装置メンテナンス性の向
上を図ることができる。

【００２３】なお、この発明の以上説明した構成要素
は、可能な限り任意に組み合わせることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図７は本発明の一実施形態による
光学パターンアレイの検査装置５１を示す概略斜視図で
ある。以下においては、レンズアレイ基板６０の検査を
行っている場合について説明するが、この検査装置５１
は、プリズムアレイ等の光学パターンを規則的かつ周期
的に配列された光学パターンアレイを検査する用途にも
用いることができるものである。

【００２５】この検査装置５１は、照明装置５２、顕微
鏡光学系（又は、顕微鏡）５３、撮像装置５４、画像処
理装置５５、モニター５６、パーソナルコンピュータ５
９から構成されている。照明装置５２は、ハロゲンラン
プのような光源５７と光ファイバ束５８とからなり、光
源５７で発生した白色光を光ファイバ束５８の端面から
ほぼ均一に出射させるものである。なお、照明装置５２
から出射される光は、白色光に限らず、どのような色の
光であってもよく、たとえば赤色光、緑色光、青色光な
どであってもよい。撮像装置５４はモノクロ又はカラー
のＣＣＤカメラであって、例えばＸＣ−００３（ＳＯＮ
Ｙ製）が用いられる。撮像装置５４は、顕微鏡等に用い
られる光学系（顕微鏡光学系５３）の後方に設置しても
よく、顕微鏡に組み込んだものであってもよく、検査対
象物であるレンズアレイ基板６０に焦点を合わせられて
いる。画像処理装置５５は、欠陥判定の処理を行うもの
であって、例えばｉＺｏｏ（横河ＭＡＴ製）を用いる。
さらに、パーソナルコンピュータ５９は、全体動作制
御、良品判定、判定結果の記録を行う。

【００２６】しかして、レンズアレイ基板６０は、照明
装置５２によって下面からほぼ均一に照明される。レン
ズアレイ基板６０を透過した白色光による画像は、顕微
鏡光学系５３を通って撮像装置５４に取り込まれ、撮像
装置５４に取り込まれたレンズアレイ基板６０の検査画
像（原画像）は、画像データとして画像処理装置５５に
入力される。画像処理装置５５は画像データを保存し、
当該画像データに基づいて所定の演算処理を行い、レン
ズアレイ基板６０の欠陥の有無及び欠陥個所を判定す
る。画像処理装置５５で判定された検査結果はモニター
５６等の出力装置へ出力される。

【００２７】図８は上記検査装置５１のブロック図であ
って、画像処理装置５５及びパーソナルコンピュータ５
９によって、画像入力部６１、仮想画像作成部６２、差
分画像演算部６３、不定領域削除処理部６４、第１欠陥
個所抽出部６５、第２欠陥個所抽出部６６、特徴量計測
部６７、メモリ６８が構成されている。

【００２８】また、図９は当該検査装置５１において、
レンズアレイ基板６０の欠陥を検査するための手順を示
すフロー図であって、画像入力のプロセス（ステップＳ
１）、原画像から仮想画像を作成するプロセス（ステッ
プＳ２）、差分画像を演算するプロセス（ステップＳ
３）、不定領域を削減するプロセス（ステップＳ４）、
各画素の偏差強度が所定値を越えるものを欠陥個所画像
として抽出するプロセス（ステップＳ５）、欠陥個所の
面積（または、領域画素数）を算出し、その面積が所定
値を越えるものを欠陥画像として抽出するプロセス（ス
テップＳ６）、特徴量を計測するプロセス（ステップＳ
７）からなっている。以下、図８のブロック図と図９の
フロー図に従って、当該検査装置５１の各構成部分の働
きとその検査方法を詳細に説明する。

【００２９】まず、検査対象となるレンズアレイ基板６
０について説明する。レンズアレイ基板６０は、図１０
に示すように、ウエハ７１（カットされてベース基板と
なる。）上に複数枚一度に形成されている（このウエハ
をカットすることにより、例えば図２のような構造のレ
ンズアレイ基板が得られる）。例えば、１枚のウエハ７
１の上には１２チップのレンズアレイ基板６０が形成さ
れている。このウエハ７１上に形成された個々のレンズ
アレイ基板６０においては、図１１に示すように、例え
ば１１７万個程度のレンズ７２が規則的に、かつ周期的
に配列されている。例えば、図１２に示すレンズアレイ
基板６０では、円形のレンズ７２が正方格子状に配列さ
れており、図１３に示すレンズアレイ基板６０では、円
形のレンズ７２がハニカム状（又は、六方格子状）に配
列され、図１４に示すレンズアレイ基板６０では、正方
形のレンズ７２が正方格子状に配列され、図１５に示す
レンズアレイ基板６０では、六角形のレンズ７２が矩形
格子状に配列されている。ここには示さないが、これら
以外にも六角形のレンズをハニカム状に配列してもので
あってもよい。

【００３０】検査が開始すると、上記のようなウエハ７
１が所定位置にセットされ、照明装置５２によって下面
から照明される。透過光によって照明されたウエハ７１
のうち、顕微鏡光学系５３を通して１枚のレンズアレイ
基板６０の像が拡大画像として撮像装置５４に取り込ま
れる。

【００３１】レンズアレイ基板６０に対して透過光で照
明したとき、レンズアレイ基板６０に異物や傷、気泡等
が存在したり、レンズ形状自体に異常がある場合には、
その部分において、光が散乱して周囲より輝度が明るく
なったり、もしくは光が遮られて周囲より暗く見える。

【００３２】撮像装置５４によって取り込まれた図１６
のような検査画像７３は、画像処理装置５５内の画像入
力部６１に入力される（ステップＳ１）。画像入力部６
１は、入力された原画像に必要な処理を施すものであっ
て、入力された検査画像７３を所定の画像データに変換
し、原画像としてメモリ６８に記憶させると共にモニタ
ー５６に表示させる。なお、図１６の検査画像（以下、
原画像という）７３において、円形はレンズ７２を示
し、三角形（△）は欠陥７５を表している。

【００３３】仮想画像作成部６２は、メモリ６８から原
画像７３の画像データを読み出し、図１７（ａ）のよう
な原画像７３から図１７（ｂ）のような仮想画像７４を
作成し（ステップＳ２）、仮想画像７４をメモリ６８に
記憶させる。仮想画像７４とは、欠陥の無い原画像７３
をずらしたとき、元の原画像７３と一致するように原画
像７３の画像データを所定量だけ所定方向へずらしたも
のである。例えば、正方格子状に配列された図１２又は
図１４のレンズアレイ基板６０では、Ｘ方向又はＹ方向
にレンズピッチｐの整数（≠０）倍だけ原画像７３を移
動させたり、Ｘ方向に対して４５度の角度をなす方向に
（√２）ｐの整数倍だけ原画像７３を移動させたりする
ことによって仮想画像７４を得ることができる。また、
ハニカム状に配列された図１３のようなレンズアレイ基
板６０では、Ｘ方向のレンズピッチｐｘの整数倍だけＸ
方向に原画像７３を移動させたり、Ｙ方向のレンズピッ
チｐｙの整数倍だけＹ方向に原画像７３を移動させた
り、Ｕ方向（Ｘ方向に対して６０度の角度をなす方向）
のレンズピッチｐｕの整数倍だけＵ方向に原画像７３を
移動させたりすることによって仮想画像７４を得ること
ができる。同じように、矩形格子状に配列された図１４
のようなレンズアレイ基板６０では、Ｘ方向のレンズピ
ッチｐｘの整数倍だけＸ方向に原画像７３を移動させた
り、Ｙ方向のレンズピッチｐｙの整数倍だけＹ方向に原
画像７３を移動させたり、Ｖ方向のレンズピッチｐｖの
整数倍だけＶ方向に原画像７３を移動させたりすること
によって仮想画像７４を得ることができる。よって、仮
想画像７４の欠陥（仮想欠陥）７５ｂの位置も、原画像
７３の欠陥７５の位置からずれることになる。

【００３４】画素のサイズ（辺長）がレンズ７２のサイ
ズに比べて十分小さい場合には、仮想画像７４の作成に
は、上記のようにレンズ７２の周期だけを考慮すればよ
いが、画素のサイズがレンズ７２のサイズに比較して無
視することができない場合には、画素のピッチも考慮す
る必要がある。すなわち、画素のピッチを無視すること
ができない場合には、原画像７３を移動させようとする
方向における画素のピッチとレンズ７２のピッチとの最
小公倍数、又はその整数倍だけずらす必要がある。

【００３５】以下の説明では、図１７（ａ）（ｂ）に示
すように、正方格子状にレンズ７２を配列されたレンズ
アレイ基板６０の原画像７３を−Ｙ方向に１ピッチ分ｐ
（レンズ１個分）だけずらして仮想画像７４を作成した
ものとする。

【００３６】このようにしてレンズアレイ基板６０の原
画像７３全体をずらすと、原画像７３の一部が仮想画像
７４の画像枠からはみ出る一方、図１７（ｂ）に示すよ
うに、仮想画像７４には、画像データの不定領域７６が
生じる。この不定領域７６とは、充当されるべき原画像
７３の画像データが存在しない領域であって、仮想画像
７４のノイズというべき領域である。例えば、、図１７
（ａ）（ｂ）のように原画像７３を−Ｙ方向にレンズ１
個分だけ移動させて仮想画像７４を作成した場合には、
仮想画像７４におけるレンズ７２の最上段横一列分に不
定領域７６が生じる。

【００３７】差分画像演算部６３は、原画像７３と仮想
画像７４をメモリ６８から読み出し、図１８に示すよう
に、原画像７３の各画素における明るさのレベルを示す
数値（以下、画素のレベル値という。）から仮想画像７
４における各画素のレベル値を減算して（あるいは、仮
想画像７４における各画素のレベル値から原画像７３に
おける各画素のレベル値を減算して）差分画像７７を作
成する（ステップＳ３）。なお、原画像７３のレベル値
（データ）には、画素の明るさのレベルが例えば２５６
階調で記述されており、仮想画像７４で画像をずらすと
は、結局、このレベル値の分布をずらすことである。作
成された差分画像７７は、メモリ６８に記憶される。こ
うして作成された差分画像７７においては、レンズアレ
イ基板６０のように周期的に同じ明るさが現れてくる部
分の差分は全て０となるので、原画像７３にも仮想画像
７４にも欠陥のない領域では、各画素のレベル値は０と
なって差分画像７７で画像が消去される。これに対し、
原画像７３又は仮想画像７４のいずれかに欠陥７５又は
７５ｂがある領域では、図１８に示すように、差分画像
７７には欠陥７５又は７５ｂとレンズ７２の画像が重な
って欠陥個所７５ａが表れる。また、仮想画像７４の不
定領域に相当する領域では、差分画像７７にレンズ７２
やノイズの像が表れる。さらに、不定領域７６でなく、
原画像７３及び仮想画像７４に欠陥７５、７５ｂのない
領域でも、照明のむらやレンズの微細な歪み等によって
ノイズ成分７８が生じることがある。なお、一般にずら
す量は全画面の大きさに対して小さいので、画面上の中
央付近と周囲付近との間で差分演算が行われることはな
く、すなわち収差による問題は発生しない。

【００３８】不定領域削除処理部６４は、メモリ６８か
ら差分画像７７を読み出し、図１９（ａ）（ｂ）に示す
ように、差分画像７７から不定領域７６のデータを削除
する（ステップＳ４）。つまり、不定領域７６の画素に
おけるレベル値を全て０に置き換えて不定領域７６の画
像を消去する。不定領域７６を削除された差分画像７７
は、再びメモリ６８に記憶される。

【００３９】なお、不定領域の削除は、上記のように差
分画像を作成した後に削除してもよいが、差分画像を作
成する前の仮想画像及び原画像の段階でそれぞれ不定領
域となる領域の画像データを削除しておいてもよい。

【００４０】ついで、第１欠陥個所抽出部６５は、メモ
リ６８から差分画像７７を読み出し、図２０（ａ）
（ｂ）に示すように、不定領域７６削除後の差分画像７
７における各画素の明るさのレベルを示すレベル値の絶
対値（つまり、原画素のレベル値から仮想画像のレベル
値を引いた差分量の絶対値であって、これを偏差強度と
いう。）と所定値とを比較し、偏差強度が所定値を超え
る画素を有する領域を欠陥個所７５ａとして抽出する
（ステップＳ５）。すなわち、偏差強度が所定値を超え
る画素を有する領域以外で画素のレベル値を０に置き換
える。そして、偏差強度に基づいて欠陥個所７５ａを抽
出された差分画像７７は、メモリ６８に記憶されると共
にモニター５６に表示される。

【００４１】さらに、第２欠陥箇所抽出部６６は、第１
欠陥個所抽出部６５により欠陥個所７５ａを抽出された
差分画像７７をメモリ６８から読み出し、図２１（ａ）
のように各欠陥個所７５ａの面積（あるいは、欠陥箇所
７５ａの画素数）を演算し、図２１（ｂ）のように、そ
の面積が所定値を超えるものだけを欠陥個所７５ａとし
て２値抽出する（ステップＳ６）。すなわち、例えば図
２１（ａ）（ｂ）では面積が１００（画素）を超えるも
のを欠陥箇所７５ａとして抽出し、その領域のレベル値
を１とし、他の領域のレベル値を０にしている。こうし
て、領域画素数に基づいて欠陥個所７５ａを抽出された
差分画像７７は、メモリ６８に記憶されると共にモニタ
ー５６に表示される。

【００４２】特徴量計測部６７は、図２２（ａ）のよう
に第２欠陥個所抽出部６６により欠陥個所７５ａを抽出
された差分画像７７をメモリ６８から読み出し、図２２
（ｂ）のように各欠陥個所７５ａの特徴量、例えば重心
座標（あるいは、重心の画素位置）や面積（あるいは、
画素数）等を計測する（ステップＳ７）。このとき、特
徴量計測部６７は、計測した特徴量に基づいて（真の）
欠陥７５と仮想欠陥７５ｂとを判別する。そして、この
特徴量と欠陥７５の位置とをメモリ６８に記憶すると共
にモニター５６に表示する。

【００４３】真の欠陥７５と仮想欠陥７５ｂとを判別す
るためには、原画像７３をずらした方向とずらした量を
元にして判別すればよい。また、欠陥個所７５ａが不定
領域７６に隣接しているか否かを考慮し、欠陥個所７５
ａの個数と連続性（欠陥個所７５ａの画像領域が隣接し
ていること）に基づいて判別すればよい。例えば、図２
３（ａ）に示すように、欠陥個所７５ａが不定領域７６
に隣接し、個数が１個で、欠陥個所７５ａが連続してい
ない場合には、真の欠陥７５は原画像７３の端に位置し
ている。図２３（ｂ）に示すように、欠陥個所７５ａが
不定領域７６に隣接せず、個数が２個で、欠陥個所７５
ａが連続している場合には、画像をずらした際の移動元
側の欠陥個所７５ａが、原画像７３における真の欠陥７
５であると判断される。また、図２３（ｃ）に示すよう
に、欠陥個所７５ａが不定領域７６に隣接せず、個数が
３個で、欠陥個所７５ａが連続している場合には、画像
をずらした際の移動元側の２つの欠陥個所７５ａが、原
画像７３における真の欠陥７５であると判断される。ま
た、図２３（ｄ）に示すように、欠陥個所７５ａが不定
領域７６に隣接せず、個数が２個で、欠陥個所７５ａが
連続していない場合には、２つの欠陥７５が同形で、画
像をずらした際の移動元側の欠陥箇所７５ａと中間位置
とに真の欠陥７５があると判断される。

【００４４】このようにして欠陥検査を行った結果、欠
陥の発見されなかったレンズアレイ基板６０は良品とし
て出荷され、欠陥の発見されたレンズアレイ基板６０
は、メモリ６８に記憶されている欠陥７５を顕微鏡等を
用いて精密検査される。

【００４５】なお、上記実施形態では、原画像をずらし
て仮想画像を作成する際、その端に不定領域が形成され
たが、このような不定領域が生じないようにしてもよ
い。すなわち、不定領域と反対側では、原画像の一部が
仮想画像の画像枠からはみ出るので、このはみ出た画像
を不定領域となる領域に填め込むようにすれば、不定領
域が生じないようにすることができる。しかし、通常の
照明では、レンズアレイ基板の一端と他端とでは照明の
明るさに差があるのが普通であるので、原画像の一端の
部分画像を他端へ持ってくると、隣接する領域間で明る
さのレベルが急に変化する。その結果、差分画像を作成
した時に明るさのレベルの差によって欠陥個所として抽
出される恐れがある。そのため、上記実施形態では、不
定領域のまま残して処理している。

【００４６】また、照明装置５２としては、レンズアレ
イ基板６０を裏面から照射するものに限らない。例え
ば、同軸落射光を用いてレンズアレイ基板６０を照明す
れば、ピンホールの検査も行うことができる。

【００４７】また、別な検査装置８１の構成としては、
図２４に示すように、画像データの保存や画像データの
演算処理を行う画像処理装置５５にシーケンサ８２をつ
ないでもよい。また、顕微鏡ないし顕微鏡光学系を用い
ることなく、撮像装置５４自体によってレンズアレイ基
板６０を拡大撮影してもよい。さらに、この検査装置８
１では、撮像装置５４を昇降させてピントを合わせるた
めの調整機構８３を備えている。

【００４８】また、図２５に示す検査装置８４では、パ
ーソナルコンピュータ５９上で動作する画像処理ソフト
によって画像処理装置を構成している。

【００４９】また、図２６に示す検査装置８５のよう
に、ウエハ７１の計測箇所を動かすためのＸＹ動作ステ
ージ８６を設けたり、レンズアレイ基板６０を拡大縮小
表示するための光学レンズ８７を撮像装置５４に取り付
けてもよい。

【００５０】

【発明の効果】本発明にかかる光学部品の検査装置によ
れば、撮像手段で取得した画像から欠陥個所を抽出する
作業を機械化することができるので、光学パターンが周
期的かつ規則的に配列された光学部品の欠陥個所検査判
定に人的要因が入らず、高速で、正確に、かつ常に安定
にした繰り返し精度で光学部品の検査を行うことができ
る。

【００５１】また、画像処理や比較検査の対象となる画
像（第１の画像）は１つだけであるので、光学部品の画
像を取り込む撮像手段は１台だけでよく、２台のカメラ
を必要とした従来例に比べて製品コストを安価にするこ
とができる。また、１つの画像から出発するので、位置
ずれ補正や明るさ補正も必要なく、検査アルゴリズムも
簡単にすることができる。よって、検査速度の高速化、
検査精度の向上、装置メンテナンス性の向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶表示パネルの概略断面図である。

【図２】同上の液晶表示パネルに用いられているレンズ
アレイ基板の断面図である。

【図３】（ａ）（ｂ）は同上のレンズアレイ基板に発生
する種々の欠陥を説明する平面図及び断面図である。

【図４】レンズアレイ基板の欠陥を検査するための従来
の検査装置の構成を示す概略斜視図である。

【図５】レンズアレイ基板の欠陥を検査するための従来
の別な検査装置の構成を示す概略斜視図である。

【図６】レンズアレイ基板の欠陥を検査するための従来
のさらに別な検査装置の構成を示す概略斜視図である。

【図７】本発明の一実施形態による検査装置の構成を示
す概略斜視図である。

【図８】同上の検査装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図９】同上の検査装置による検査方法を説明するフロ
ー図である。

【図１０】検査対象となるレンズアレイ基板を複数形成
されたウエハの平面図である。

【図１１】同上のウエハに形成されている１枚のレンズ
アレイ基板を示す平面図である。

【図１２】レンズアレイ基板におけるレンズ配列の一例
を示す図である。

【図１３】レンズアレイ基板における異なるレンズ配列
を示す図である。

【図１４】レンズアレイ基板におけるさらに異なるレン
ズ配列を示す図である。

【図１５】レンズアレイ基板におけるさらに異なるレン
ズ配列を示す図である。

【図１６】撮像装置により撮影されたレンズアレイ基板
の原画像を示す図である。

【図１７】原画像をずらせて仮想画像を得る工程を示す
図である。

【図１８】原画像と仮想画像から差分画像を得る工程を
示す図である。

【図１９】差分画像から不定領域を削除する工程を示す
図である

【図２０】画素のデータ値が一定以上の画像領域を欠陥
領域として抽出する工程を示す図である。

【図２１】一定面積以上の画像を欠陥画像として抽出す
る工程を示す図である。

【図２２】特徴量から真の欠陥を抽出する工程を示す図
である。

【図２３】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は真の欠陥を判別
するためのルールを説明する図である。

【図２４】本発明にかかる別な構成の検査装置を示す斜
視図である。

【図２５】本発明にかかるさらに別な構成の検査装置を
示す斜視図である。

【図２６】本発明にかかるさらに別な構成の検査装置を
示す斜視図である。

【符号の説明】

５２照明装置５４撮像装置５５画像処理装置５６モニター５９パーソナルコンピュータ６０レンズアレイ基板７２レンズ７３原画像７４仮想画像７５欠陥７５ａ欠陥個所７５ｂ仮想欠陥７６不定領域７７差分画像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 9/00 ３５２Ｇ０９Ｆ 9/00 ３５２ // Ｇ０２Ｆ 1/13 １０１Ｇ０２Ｆ 1/13 １０１ 1/1335 1/1335 (72)発明者大西徹也京都府京都市下京区塩小路通堀川東入南不動堂町801番地オムロン株式会社内 (72)発明者藤田尚代京都府京都市下京区塩小路通堀川東入南不動堂町801番地オムロン株式会社内Ｆターム(参考） 2G051 AB01 AB02 AC04 CA04 CB02 EB02 ED12 GD06 2G086 EE08 EE10 FF05 2H088 FA12 HA23 HA24 HA25 MA03 MA20 2H091 FA26X FA29X LA30 5G435 AA17 AA19 BB12 CC09 KK07 KK10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学部品を照明する手段と、光学部品の
画像を取り込むための撮像手段と、当該撮像手段により
取り込まれた画像を処理する手段とを備え、撮像手段に
より取り込まれた画像に基づいて光学部品の欠陥を検出
する検査装置であって、前記撮像手段により取り込まれた光学部品の第１の画像
をそのパターンの周期の整数倍だけずらして第２の画像
を作成し、第１の画像と第２の画像とを比較して両画像
の明るさのレベルの差が一定以上である領域を欠陥個所
として抽出することを特徴とする光学部品の検査装置。
【請求項２】前記第１の画像と第２の画像とから差分
の画像を生成し、該差分の画像において画像面積が所定
の大きさ以上のものをさらに欠陥個所として選別するこ
とを特徴とする、請求項１に記載の光学部品の検査装
置。
【請求項３】検査対象物たる光学部品が、レンズを規
則的かつ周期的に配列されたレンズアレイである、請求
項１に記載の光学部品の検査装置。
【請求項４】光学部品を照明する手段と、光学部品の
画像を取り込むための撮像手段と、当該撮像手段により
取り込まれた画像を処理する手段とを備え、撮像手段に
より取り込まれた画像に基づいて光学部品の欠陥を検出
する検査装置であって、前記撮像手段により光学部品の画像を取り込み、当該画
像を構成する各画素の明るさのレベル値から、各画素を
基準にして画像パターンの周期の所定整数倍だけ変位し
た個所の画素の明るさのレベル値を減算して差分画像を
生成し、差分画像のレベル値が一定以上である領域を欠
陥個所として抽出することを特徴とする光学部品の検査
装置。