JP2002195911A - 画像濃淡ムラ領域検出方法及びこの装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】濃度ムラ検出処理の感度を向上させること、特
にモヤを持つカラーフィルターにおいてもモヤ部分を誤
検出すること無く、目的とするムラのみを検出させるこ
とが可能なムラ領域検出装置を提供する。 【解決手段】検査対象物を照射する光源５０と、検査対
象物を撮像する撮像部５１と、この撮像部で得られた受
光光量値を記憶するメモリ６２と、該受光光量値の標準
偏差を算出する標準偏差算出手段６３と、該標準偏差か
ら閾値を算出する閾値算出部６４と、近傍メモリアドレ
スに記憶している受光光量値の平均を算出する受光光量
平均化手段６５と、受光光量平均値と受光光量の差の絶
対値が、閾値より大きい場合には１（黒）、小さい場合
には０（白）にする２値化手段６６と、該２値化データ
を表示するディスプレイ７０と、を具備するムラ領域検
出装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は検査領域内全域にお
いて一定濃度であることが期待される検査対象物に生じ
た部分的な濃淡を撮影画像から解析、検出する画像処理
方法に関するものであり、特にカラーフィルターなどの
ムラ検査において用いられる画像処理方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】カラー液晶表示装置の色表示用のカラー
フィルターやカラービデオカメラの色分解用カラーフィ
ルターの製品検査として画像解析装置を用いたムラの検
査が行われている。この画像解析装置は通常、画像入力
装置、コンピュータ、照明および付属装置類からなり、
カラーフィルターを透過光撮影することによって画像デ
ータを得た後、コンピュータによって画像処理を行い、
ムラ領域を特定している。これに用いられる画像処理方
法としては、画像データの１画素（ピクセル）毎にデジ
タルフィルタ、２次微分処理等を施した後、別途設定し
た閾値と比較して閾値を越えた部分をムラ領域として特
定するというものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、製造プ
ロセス上の避けられない要因からカラーフィルターには
全面に対してモヤモヤとした薄いムラ（モヤ）が生じる
ことがありこれを皆無にすることは現状では不可能であ
る。また、この種のムラは人間の視覚特性上全面に同様
に広がっている場合や一端では濃く、他端に向かうに従
って徐々に薄くなって行くような場合には認識されづら
いという特性を持つことが判っている。

【０００４】そのため濃度の小さいムラは同じ濃度であ
ってもモヤと重なっている場合には認識されないが、モ
ヤの少ない場合には認識されるという特徴を持つ。従来
の方法では濃度の小さいムラを検出するため閾値を低め
に設定するとモヤ部分を誤検出しがちであり、逆に誤検
出の発生しない閾値では明らかに認識できるムラをも見
逃してしまうという問題があった。本発明はこのような
従来の課題に鑑みなされたものであり、従来の技術で説
明した製品検査の画像処理部分に対する解決手段を提供
するものである。本発明の目的とするところは、カラー
フィルターなどの検査に適用して濃度ムラ検出処理の感
度を向上させること、特にモヤを持つカラーフィルター
においてもモヤ部分を誤検出すること無く、目的とする
ムラのみを検出させることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
なされた請求項１に記載の本発明は、検査対象物を撮影
して得られた２次元濃淡画像を解析し、部分的に濃度が
高いあるいは低い領域（ムラ領域）を特定する画像解析
において、画像内で複数のサンプル点を選んで画像の濃
淡に対応した受光光量値の標準偏差Vを求め、これと別
途入力する係数Ａを用いて求められる閾値Ｓ＝Ａ×Ｖを
用いて画像に対してアンシャープマスキング法による2
値化を行ないムラ領域を検出する検出方法である。

【０００６】また請求項２に記載の本発明は、請求項１
の検出方法で、画像を予め縦横の格子状に数個〜１０数
個の画像に分割した後、各分割画像に対して請求項1の
検出処理を施し、2値化された各分割画像を分割時の位
置に合わせて再度合成し、ムラ領域を検出する検出方法
である。

【０００７】また請求項３に記載の本発明は、少なくと
も２以上の口径の異なるアパチュアを切り換えることが
可能な機能を有し、検査対象物の濃淡画像に応じた光量
を受光する受光部と、検査対象物の測定点の座標を決定
するために、Ｘ，Ｙ方向に移動させるアクチュエータを
制御するＸＹ制御部と、アパチュアの切り換えに対応し
受光光量測定部を切り換えるスウィッチと、上記のＸＹ
制御部に対応した検出対象物の各測定点の１次受光光量
（小さな口径のアパチュアで得られた受光光量）をＡ／
Ｄコンバータでデジタル化し、該デジタル受光光量値か
ら標準偏差（Ｖ）を算出する標準偏差算出手段と、該標
準偏差（Ｖ）から、閾値（S＝A×Ｖ、係数Ａは別途入
力）を算出する閾値算出部と、上記のＸＹ制御部に対応
した検出対象物の各測定点の２次受光光量（大きな口径
のアパチュアで得られた受光光量）をＡ／Ｄコンバータ
でデジタル化し、該デジタル濃度値と１次受光光量のデ
ジタル濃度値との差の絶対値が、上記閾値（Ｓ）より大
きい場合には１（黒）、小さい場合には０（白）に２値
化する２値化手段と、２値化データをメモリに記憶さ
せ、この２値化データを表示するディスプレイと、を少
なくとも具備することを特徴とするムラ領域検出装置で
ある。

【０００８】また請求項４に記載の発明は、検査対象物
を照射する光源と、検査対象物を撮像する撮像部と、こ
の撮像部で得られた受光光量値をＡ／Ｄコンバータでピ
クセル単位でデジタル化し、この受光光量値のデジタル
データを記憶するメモリと、メモリアドレスを指定し
て、該メモリに記憶している受光光量値のデジタルデー
タを呼び出し、標準偏差（Ｖ）を算出する標準偏差算出
手段と、該標準偏差（Ｖ）から、閾値（S＝A×Ｖ、係数
Ａは別途入力）を算出する閾値算出部と、更に、前記メ
モリアドレスの近傍メモリアドレスに記憶している前記
受光光量値のデジタルデータを呼び出し平均値を算出す
る受光光量平均化手段と、受光光量平均値と受光光量と
の差の絶対値が上記閾値（Ｓ）より大きい場合には１
（黒）、小さい場合には０（白）に２値化する２値化手
段と、２値化データをメモリに記憶させ、この２値化デ
ータを表示するディスプレイと、を少なくとも具備する
ことを特徴とするムラ領域検出装置である。

【０００９】すなわち、本発明の要旨は、検査対象物を
照射し、検査対象物に形成されている各画像の濃淡に対
応した光量を受光部で受け光量（光強弱）を測定する。
受光光量値としては、一般的に人間の視感度とほぼ比例
する濃度値が用いられるが、本発明においては単に画像
の濃淡に対応した受光光量値が取得できればよく、特に
濃度値に限定する必要はなく輝度値のようなものであっ
も構わない。

【００１０】受光光量は、検査対象物の画像内で複数の
点、例えば数１０〜数１００点のサンプル点を選び、次
に画像の濃淡に応じた受光光量値の標準偏差（V）を求
める。サンプル点の点数は本発明が想定している画像デ
ータのサイズ（２００×２００ ｄｏｔ〜２０００×２
０００ ｄｏｔ程度）から最小限必要と思われる点数で
あり、画像データのサイズが大幅に異なる場合や時間
的、計算能力的制限が異なる場合にはこれ以外の値であ
ってもかまわない。この標準偏差（Ｖ）と別途入力する
係数Ａとを用いて閾値（Ｓ）＝Ａ×Ｖを求める。ついで
この閾値（Ｓ）を用いて画像に対してアンシャープマス
キング法による2値化を行ない、値が1となった部分をム
ラであると判定する。

【００１１】また、モヤが一端では濃く、他端に向かう
に従って徐々に薄くなって行くような場合には、画像を
予め縦横の格子状に数個〜１０数個の画像に分割した
後、各分割画像に対して上記の検出処理を施す。しかる
後に2値化された各分割画像を分割時の位置に合わせて
再度合成し、値が1となった部分をムラであると判定す
る。

【００１２】

【作用】上述の手段において各画像毎のムラやモヤの光
量に合わせて閾値（Ｓ）を変化させることにより、モヤ
部分を誤検出すること無く濃度の小さいムラを検出する
ことが可能となるという作用をもたらす。閾値（S）の
大小に依存して、検出されるムラ濃淡差が変わる。すな
わち、閾値を小さくするとムラの濃淡差が小さくともム
ラとして、反対に閾値を大きくするとムラの濃淡差が大
きいものが検出される。従って、要求される品質に応じ
て閾値を設定する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１４】図１は、検査対象物であるカラーフィルタ
ー（１０）にムラ（１１）が存在する場合をモデル化し
た平面図である。また、図２は、図１のカラーフィルタ
ーをアンシャープマスキング法によってムラ検出し表示
させた場合の平面図である。

【００１５】図３は、図１に示したカラーフィルターの
ムラを検出する方法を説明する図である。図３（Ｂ）
は、図３（Ａ）のＸ−Ｘ部に於ける受光光量値を口径
（ｄ）の小さいアパチュア（例えば口径ｄ＝０．４ｍ
ｍ）で測定し、受光光量値を縦軸に、測定点位置を横軸
にしてグラフ化したものである。次に図３（Ｂ）で得ら
れた受光光量値に下記の数１を適用し標準偏差（Ｖ）を
算出する。

【００１６】

【数１】

【００１７】この標準偏差値Ｖと、別途に検出するムラ
の品質レベルに応じて入力された係数Ａに基づいて、閾
値Ｓ＝Ａ×Ｖを算出する。

【００１８】図３（Ｃ）は、図３（Ａ）のＸ−Ｘ部に於
ける受光光量値を口径（ｄ）の大きな（例えば口径ｄ＝
２．０ｍｍ）アパチュアで測定し、受光光量値を縦軸
に、測定点位置を横軸にしてグラフ化したものである。
このように大きな口径を有するアパチュアで取り込む方
法を、画像がぼけることからアンシャープマスキング法
と称されている。

【００１９】図３（Ｃ）で得られた受光光量値と図３
（Ｂ）の受光光量値の差の絶対値が、前記閾値Ｓ以上の
場合には１（黒画像）、前記閾値Ｓ未満の場合は０（白
画像、画像が無い）と２値化すると図３（Ｄ）に示すよ
うなグラフが得られ、この２値化で１となった領域を黒
画像と表示させると前記図２に示すようなムラ領域が検
出される。

【００２０】このような方法に基づいて、ムラを検出す
る装置が図４及び図５に示すものである。

【００２１】図４において、図示しない保持枠に検査対
象物（１０）であるカラーフィルターが保持され、下方
に設けられた光源（２１）より光を照射し上方に設置さ
れてフォトマル等の光電素子で構成されている受光部
（２２）で受光光量を測定する。検査対象物の各光量測
定点はＸＹ制御部（３５）で制御され、Ｘ方向，Ｙ方向
に移動するアクチュエータ（２４）で移動され、検査対
象物の測定点に対応した受光光量が得られるようになっ
ている。

【００２２】第１ステップとして、受光部（２２）にお
いて口径（ｄ）の小さいアパチュア（例えばｄ＝０．４
ｍｍ）で測定し、この受光光量を１次受光光量（Ｄ１）
測定部（３１）に送信するようにＳＷ（２３）で切り換
える。１次受光光量（Ｄ１）測定部（３１）で得られた
データをＡ／Ｄコンバータ（３２）でデジタル化し、上
記数１に基づいた標準偏差（Ｖ）算出手段（３３）で標
準偏差（Ｖ）を算出する。この標準偏差（Ｖ）を基準と
して閾値（Ｓ）を閾値算出部（３４）で決定する。この
閾値は、Ｓ＝Ａ×Ｖで算出し、係数Ａは受光光量値、及
び検査対象物の要求品質レベルの応じて適宜決定される
ものである。例えば検査対象物がカラーフィルターであ
り、カラーフィルターの濃淡を２５６階調の輝度値で常
光光量を測定した場合において、Ａ＝３にすると濃度ム
ラを過不足なく検出できる。

【００２３】第２ステップとして、受光部（２２）にお
いて口径（ｄ）の大きなアパチュア（例えばｄ＝２．０
ｍｍ）で測定し、この受光光量を２次受光光量（Ｄ２）
測定部（３６）に送信するようにＳＷ（２３）で切り換
える。２次受光光量（Ｄ２）測定部（３６）で得られた
データをＡ／Ｄコンバータ（３７）でデジタル化し、上
記２次受光光量（Ｄ２）測定部で得られた受光光量値と
１次受光光量（Ｄ１）で得られた受光光量の差の絶対値
が、上記閾値（Ｓ）より大きい場合には１（黒）に、閾
値（Ｓ）より小さい場合には０（白）と２値化してメモ
リに記憶させ、この２値化データをディスプレイ（４
０）に表示するすると図２に示すようなムラが表示され
る。

【００２４】図５に示すムラ検出装置は、図４に於ける
ムラ検出装置に於いて検査対象物をＣＣＤカメラ等の撮
像部（５１）で撮影して得られた受光光量値を演算処理
コンピュータのメモリ（６２）に格納し、このメモリア
ドレスに基づいてアンシャープマスキング法の画像処理
を施して、上記の口径の大きなアパチュアで測定したこ
とと同等なことが得られるように、測定点のメモリアド
レスの受光光量値データと近傍メモリアドレスの受光光
量値データとを平均化することで実現させる。すなわ
ち、測定点のメモリアドレスの受光光量値データと近傍
メモリアドレスの受光光量値データとを平均化すること
は、図３（Ｃ）に示すグラフが得られることと同等な処
理である。

【００２５】このＣＣＤカメラ等の撮像部（５１）で撮
影された測定点の位置とメモリアドレスとを対応させる
ことで検査対象物の測定点に対応した受光光量値データ
がメモリアドレスに格納される。

【００２６】上記の如く、ＣＣＤカメラ等で検査対象物
を撮影し、測定点の位置座標と受光光量値データとメモ
リアドレスとを関連付けることで、受光光量の測定は１
回で済み且つ、ＸＹ軸の移動制御も不要となる。

【００２７】

【実施例】以下に、 本発明の実施例を説明する。

【００２８】［実施例１］図６は検査対象物となる８０
０×６００ ｄｏｔ、２５６階調の単色濃淡画像であ
る。上記濃淡画像に対して測定点（サンプル点）１００
点（Ｘは８Ｄｏｔ、Ｙは６Dｏｔ間隔）を等間隔の格子
状に設定し、画像に対する輝度値の標準偏差Vを前述の
数１より算出した。上式により標準偏差Ｖ＝８と求まっ
た。また、係数Ａ＝３と設定したので閾値Ｓ＝２４とな
る。ついでこれを用いて画像に対してアンシャープマス
キング法による2値化を行なう。マスクサイズをK×L Do
t（K＝5、L＝5）として処理した結果が図７であり、黒
く表示された部分がムラであると判定されたことにな
る。

【００２９】［実施例２］また以下に、 本発明の別の
実施例を説明する。図８は検査対象となる８００×６０
０ ｄｏｔ、２５６階調の単色濃淡画像である。上記濃
淡画像を４００×３００ ｄｏｔの画像4枚に分割した状
態を示したのが図９である。以下、各分割画像に対して
実施例１のごとき処理を行ない、４枚の２値画像を得た
（図１０)。これを分割画像の位置関係を保つようにし
て張り合わせた結果が図１１である。

【００３０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の処
理によれば、各画像毎のモヤの光量を基に閾値を変化さ
せることにより、モヤ部分を誤検出すること無く濃度の
小さいムラを検出することが可能となるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】検査対象物に濃淡ムラが存在する場合を模式化
した平面図である。

【図２】図１の濃淡ムラを検出し表示させた場合の平面
図である。

【図３】本発明のムラ検出方法を説明するものであり、
（Ａ）は検査対象物の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ
部を小さな口径のアパチュアで得られた受光光量を縦軸
に、測定点位置を横軸にして得られたグラフ、（Ｃ）は
（Ａ）のＸ−Ｘ部を大きな口径のアパチュアで得られた
受光光量を縦軸に、測定点位置を横軸にして得られたグ
ラフ、（Ｄ）は（Ｃ）の受光光量値と（Ｂ）の受光光量
値との差の絶対値を閾値Ｓで２値化した場合を示すグラ
フをそれぞれ示す。

【図４】本発明の濃淡ムラ領域検出装置を説明するブロ
ック図である。

【図５】他の本発明の濃淡ムラ領域検出装置を説明する
ブロック図である

【図６】実施例１の検査対象となる８００×６００ ｄ
ｏｔ、２５６階調の単色濃淡画像を示す説明図である。

【図７】図６の画像に本発明の処理を施してムラ部分を
検出した状態を示す説明図である。

【図８】実施例２の検査対象となる８００×６００ ｄ
ｏｔ、２５６階調の単色濃淡画像を示す説明図である。

【図９】図８の画像を４分割した分割画像を示す説明図
である。

【図１０】図９の各部分画像に本発明の処理を施した状
態を示す説明図である。

【図１１】図１０の画像に張り合わせを施して図８に対
応するムラ部分を検出した状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…検査対象物 １１…濃淡ムラ ２１…光源 ２２…受光部 ２３…スウィッチ ２４…アクチュエータ ３０…演算処理コンピュータ ３１…１次受光光量測定部 ３２…Ａ／Ｄコンバータ ３３…標準偏差算出手段 ３４…閾値算出部 ３５…ＸＹ制御部 ３６…２次受光光量測定部 ３７…Ａ／Ｄコンバータ ３８…２値化手段 ３９…メモリ ４０…ディスプレイ ５１…光源 ５２…撮像部 ６０…演算処理コンピュータ ６１…Ａ／Ｄコンバータ ６２…メモリ ６３…標準偏差算出手段 ６４…閾値算出部 ６５…受光光量平均化手段 ６６…２値化手段 ６７…メモリ ７０…ディスプレイ ＡＰ…アパチュア

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検査対象物を撮影して得られた２次元濃淡
   画像を解析し、部分的に濃度が高いあるいは低い領域
   （ムラ領域）を特定する画像解析において、画像内で複
   数のサンプル点を選んで画像の濃淡に対応した受光光量
   値の標準偏差Vを求め、これと別途入力する係数Ａを用
   いて求められる閾値Ｓ＝Ａ×Ｖを用いて画像に対してア
   ンシャープマスキング法による2値化を行ないムラ領域
   を検出する検出方法。
2. 【請求項２】請求項１の検出方法で、画像を予め縦横の
   格子状に数個〜１０数個の画像に分割した後、各分割画
   像に対して請求項1の検出処理を施し、2値化された各分
   割画像を分割時の位置に合わせて再度合成し、ムラ領域
   を検出する検出方法。
3. 【請求項３】検査対象物を照射する光源と、少なくとも
   ２以上の口径の異なるアパチュアを切り換えることが可
   能な機能を有し、検査対象物の濃淡画像に応じた光量を
   受光する受光部と、検査対象物の測定点の座標を決定す
   るために、Ｘ，Ｙ方向に移動させるアクチュエータを制
   御するＸＹ制御部と、アパチュアの切り換えに対応し受
   光光量測定部を切り換えるスウィッチと、上記のＸＹ制
   御部に対応した検出対象物の各測定点の１次受光光量
   （小さな口径のアパチュアで得られた受光光量）をＡ／
   Ｄコンバータでデジタル化し、該デジタル受光光量値か
   ら標準偏差（Ｖ）を算出する標準偏差算出手段と、該標
   準偏差（Ｖ）から、閾値（S＝A×Ｖ、係数Ａは別途入
   力）を算出する閾値算出部と、上記のＸＹ制御部に対応
   した検出対象物の各測定点の２次受光光量（大きな口径
   のアパチュアで得られた受光光量）をＡ／Ｄコンバータ
   でデジタル化し、該デジタル濃度値と１次受光光量のデ
   ジタル値との差の絶対値が上記閾値（Ｓ）より大きい場
   合には１（黒）、小さい場合には０（白）に２値化する
   ２値化手段と、２値化データをメモリに記憶させ、この
   ２値化データを表示するディスプレイと、を少なくとも
   具備することを特徴とするムラ領域検出装置。
4. 【請求項４】検査対象物を照射する光源と、検査対象物
   を撮像する撮像部と、この撮像部で得られた受光光量値
   をＡ／Ｄコンバータでピクセル単位でデジタル化し、こ
   の受光光量値のデジタルデータを記憶するメモリと、メ
   モリアドレスを指定して、該メモリに記憶している受光
   光量値のデジタルデータを呼び出し、標準偏差（Ｖ）を
   算出する標準偏差算出手段と、該標準偏差（Ｖ）から、
   閾値（S＝A×Ｖ、係数Ａは別途入力）を算出する閾値算
   出部と、更に、前記メモリアドレスの近傍メモリアドレ
   スに記憶している前記受光光量値のデジタルデータを呼
   び出し平均値を算出する受光光量平均化手段と、受光光
   量平均値と受光光量値との差の絶対値が上記閾値（Ｓ）
   より大きい場合には１（黒）、小さい場合には０（白）
   に２値化する２値化手段と、２値化データをメモリに記
   憶させ、この２値化データを表示するディスプレイと、
   を少なくとも具備することを特徴とするムラ領域検出装
   置。