JP2005513448A - ディスプレイ・スクリーンをチェックするための低取得解像度方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ディスプレイ・スクリーンのための装置及び制御方法に関する。該装置は、スクリーン上にテスト・パターンを表示するようにディスプレイ・スクリーン（Ｅ）をチェックする手段（１４）と、ディスプレイ・スクリーンの解像度よりも小さい解像度を有する電子カメラ（１２）上にテスト・パターンの画像を形成する手段（１８）と、カメラ上でテスト・パターンの画像をオフセットさせる手段（１０、２０、２２）と、ディスプレイ・スクリーン上の欠陥ピクセルの場所を見付けるためにカメラによって出力された幾つかのオフセット画像を分析する手段（１４）とを備える。

Description

本発明は、ディスプレイ・スクリーンをチェックするための装置及び方法に関する。本発明は、スクリーンをチェックするために、特に、欠陥ピクセルの数を決定しそして可能的にはこれらピクセルの場所を見つけることを意図している。本発明は、テスト・パターンもしくは一組の周期的または擬似周期的テスト・パターンを表示することができる任意の型のスクリーンに応用可能である。

本発明は、特に、品質管理の応用に用いられる。ディスプレイ・スクリーンの目的もしくは商業的価値は、ディスプレイ・スクリーン上の欠陥ピクセルに関する知識に基づいて決定される。欠陥ピクセルを見つけることは、また、或る場合にはスクリーンを修理する対策となり、またはスクリーンの製造方法を修正する対策ともなる。

当該技術の現状は、特許文献１、特許文献２、特許文献３、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３及び非特許文献４に示されている。

上述したように、ディスプレイ・スクリーンのための１つの重要なチェック・パラメータは、何らかの欠陥ピクセルが存在するか否かであり、そしてそれらのスクリーン上の場所である。空中監視または医療画像のような幾つかの特定の分野にとってディスプレイ・スクリーンに何らかの欠陥が存在すると、それらスクリーンを使い物にならなくし得る。さらに、順番に製造される一連のスクリーン上の系統的な欠陥の検出は、シルク・スクリーンの印刷マスクもしくはフォトリソフラフィのマスクのような工具に影響を与える不完全性の徴候である。

最後に、幾つかのスクリーンには冗長チェック回路が設けられており、欠陥はある程度まで修正され得る。しかしながら、欠陥の正確な場所が分からない限り欠陥を修正することができない。

ディスプレイ・スクリーンに影響を与え得る幾つかの欠陥は、通常、「異常オン」及び「異常オフ」欠陥を含んでいる。異常オン欠陥とは、ピクセルに照明指令が与えられないときでさえ、「オン」表示状態にあるスクリーン上のピクセルである。異常オフ欠陥とは、ピクセルが制御信号によって付勢されているという事実にもかかわらず、「オフ」表示状態にあるスクリーン上のピクセルである。

幾つかのスクリーンにとっては、異常オン欠陥を異常オフ欠陥に変換することが補助的に可能である。というのは、異常オフ欠陥は、通常、それほど迷惑なものではないと考えられているからである。

スクリーン欠陥の場所を見つけることは、一般に、与えられた表示状態をスクリーン上に課し、実際に得られた表示状態を必要な表示状態と比較することにより行われ得る。この動作は、電子カメラによって出力された一つまたは幾つかのスクリーン画像を自動的に分析することによって行われ得る。電子カメラは、ピクセルによって受信された光の関数として電子信号を出力する光感度ピクセルの組を有するカメラである。電子信号は、次に、計算設備において用いられ得る。例えば、カメラは、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラであって良い。

与えられた解像度を有するスクリーンをチェックするために、少なくとも同じもしくはそれより良好の解像度を有するカメラを持つことが有利であるということを理解するのは容易である。この条件は、スクリーン画像における欠陥の場所を正確に見つけるために必要である。

しかしながら、スクリーンの解像度は連続的に段々良くなり、従って検査カメラもまた良好な解像度を有することが必要であるという事実を考慮すると、テスト設備の価格も非常に高いものになっている。

低い解像度のプレートから一層高い定義画像を得るための幾つかの研究が行われてきた。例えば、上述した非特許文献１乃至３はこの点に関する情報を提供する。これらの技術は、「多チャンネル超解像度」と呼ばれ、特に、ノイズ感度の問題及び／または結果の精度の損傷に対する動作条件を有する問題を解決することを試みてきている。さらに、処理のエラーに強い改良が複雑さと困難性を増してきている。従って、これらの技術は、ディスプレイ・スクリーンをチェックするためには、特に、それらを連続的にチェックするためには実際適切なものではない。

特許文献１は、カメラの鮮明度もしくは解像度が１．５の係数だけチェックされるべきスクリーンの鮮明度よりも小さいように選択され得るチェック装置もしくは検査装置を記載しているが、チェックされるべきスクリーンのピクセルとカメラのピクセルとの間には固定の寸法比がなければならない。この固定の寸法比は、スクリーンの位置付けにおいて非常に制約的なものであり、また、比較的に高い鮮明度のカメラ及び卓越した品質の光学素子（非常に低いひずみ）の使用が課される。

特許文献２は、単一の取得からスクリーンを検査するために多くの数の検査パターンが表示される補間検査装置を記載している。表示されるべき検査パターンの数が大きい（２５から４９）ということに起因して分析時間が非常に長くなるという事実を別にしても、該装置は、異常オン欠陥を検出することができず、これらの欠陥によって乱され得るという不利益を有している。

特許文献３は、検査されるスクリーンの鮮明度よりも高い鮮明度を有するカメラを用いた検査装置を記載している。このような設備の価格は非常に高い。

米国特許第５，７６４，２０９号（ＷＯ−９３１９４５３）、「フラット・パネル・ディスプレイの検査」Ｐｈｏｔｏｎ ＤＹＮＡＭＩＣＳ、１９９８年９月 米国特許第５，７７１，０６８号「ディスプレイ・パネルのための装置及び方法」Ｏｒｂｏｔｅｃｈ、１９９５年 ＪＰ−７０８３７９９／ＪＰ−４０１６８９５、「表示素子検査システム」ＭＩＮＡＴＯ ＥＬＥＣＴＲＮ ＫＫ、１９９５年３月３１日 Ｎｉｃｅの大学におけるテーマ「コンピュータ・ビジョンにおける超解像度」、ＳＨＥＫＡＲＦＯＲＯＵＳＨ Ｈａｓｓａｎ Ｓｅａｎ Ｂｏｒｍａｎ、Ｒｏｂｅｒｔ Ｌ． Ｓｔｅｖｅｎｓｏｎの研究報告、１９９８年７月 「マルチフレーム画像の回復及び重ね合わせ」Ｔｓａｉ及びＨｕａｎｇ、コンピュータ・ビジョン及び画像処理における進歩、巻１、ｊａｉ ｐｒｅｓｓ、１９８４年 「サンプリング、エイリアシング及び日付けの正確性」、Ｇｅｒａｌｄ Ｃ． Ｈｏｌｓｔ、ＪＣＤ発行、ＳＰＩＥ Ｐｒｅｓｓ、ＣＨ８．、１９９−２１８頁

本発明の目的は、上述した方法及び装置の困難や制限を持たないディスプレイ・スクリーンをチェックするための方法及び装置を提案することである。

１つの特定の目的は、検査されるスクリーンの解像度よりも相当に低い解像度を有するカメラを用いるための方法及び装置を提案することである。

もう１つの目的は、スクリーンの特性を評価するために、製造段階の出口においてスクリーンを連続的かつ自動的に検査するのを可能とすることである。

さらにもう1つの目的は、異常オン欠陥は勿論、異常オフ欠陥の場所をも迅速かつ正確に見つけるのを可能とすることである。

もう１つの目的は、非常に安定な、従って動作状態に対して非常に敏感でない方法を提案することである。

より詳細には、これらの目的を達成するために、本発明によれば、ディスプレイ・スクリーンをチェックするための方法であって、
ａ）少なくとも１つの空間周期Ｐで少なくとも１つのテスト・パターンを表示するように、チェックされるべきスクリーンを制御する段階と、
ｂ）チェックされるべきスクリーンの鮮明度よりも低い鮮明度を有する電子カメラを用いてテスト・パターンの単純画像のシーケンスを取得する段階であって、連続する単純画像は互いにオフセットされている前記段階と、
ｃ）単純画像から始めてテスト・パターンの過サンプリングされた画像（Ｓ）を構成する段階と、
ｄ）第１のフーリエ変換を用いて過サンプリングされた画像の幾つかのスペクトル成分を計算する段階と、
ｅ）スペクトル成分の削除及び／または重み付けによって前出の段階から生じたスペクトル修正を補償する段階と、
ｆ）段階ｅ）から生じたスペクトル成分の第２のフーリエ変換を用いてテスト・パターンの新しい画像の空間成分を計算する段階と、
ｇ）新しい画像を分析する段階と、
を含むディスプレイ・スクリーンをチェックするための方法が提供される。

分析するために用いられる新しい画像は、次に、単純画像の解像度よりも良好な解像度を有する。

上述したように、電子カメラとは、コンピュータによって処理され得る電子信号を出力するＣＣＤカメラのようなカメラを意味する。上記方法における段階ｃ）からｇ）まではコンピュータによって実行されるのが好ましく、例えばマイクロコンピュータで実行されるプログラムによって実行されるのが好ましいことに留意されたい。

本発明による方法は、ディスプレイ・スクリーンを評価するために用いられ得るカメラの解像度よりも良好な解像度を有する最終画像を供給することができるだけでなく、取得情報のいずれが表示されたテスト・パターンに適用されるか、そしていずれが寄生現象の結果かを分類することもできる。

テスト・パターンの過サンプリングされた画像は、単純画像をインターレーシングすることにより構成され得る。それは、カメラにより最初に獲得された各単純画像よりも一層多い情報を含む過サンプリングされた画像を形成するために用いられる。双方の場合において、過サンプリングされた画像は、単独で取られた単一画像よりも多いピクセルから形成される。

過サンプリングされた画像の空間サンプリング・ピッチτ_ｓは、カメラ・ピクセルのサンプリング・ピッチよりも実際にきめが細かい。単純化のために方形であると仮定されているピクセルを有するカメラの相対サンプリング・ピッチは、本明細書では以後、τ_ＣＤＤと表す。

カメラ・ピクセルの大きさ（Ｔ_Ｒ）は、２つのピクセル間の距離（τ_ＣＣＤで示されるＣＤＤ周期（period）もしくはＣＣＤサンプリング・ピッチ）と必ずしも同じではないということは言っておかなければならない。このことは、ピクセル充填比が１００％よりも小さい場合、換言すれば、カメラのピクセル間に光感度がないデッド領域がある場合に生じる。このようなケースは、特に、非ブルーミング・デバイスを有したＣＣＤカメラの場合に生じる。

インターレーシングとは、互いの間に及び互いに隣接してカメラを用いて取得された異なった連続する画像からのピクセルを単に置くことから成る。他方、単純ピクセルの画像から過サンプリングされた画像を構成することは一層複雑であり得る。過サンプリングされた画像における各ピクセルは、決定された重み付けで、単純画像の１つまたは幾つかのピクセルから構築され得る。例えば、当該方法の終わりで得られた最終画像の精度を改善するために、過サンプリングされた画像の空間ピッチτ_ｓは、積Ｎτ_ｓがスクリーン上に表示されたテスト・パターンの空間周期の倍数（τ_ｓＮ＝ｋＰ）であるように、段階ｃ）の間の計算により調整され得る。換言すれば、空間ピッチτ_ｓは、スペクトル周期が、整数のポイントの数によってサンプリングされるように調整される。値Ｎは、第１のフーリエ変換を為すために、過サンプリングされた画像で選択された空間サンプルの数に対応する。ここでは単一の空間ピッチが考慮されるけれども、空間の異なった方向に対して異なったピッチが存在し得る。

１つの特別のインターレーシングの場合において、空間ピッチτ_ｓは、（考慮された方向における）カメラ・ピクセルの周期（τ_ＣＣＤ）の、（同じ方向における）画像のシーケンスにおける単純画像の数に対する比であるとして定義され得る。

インターレーシングのために選択された初期画像におけるピクセルの選択、及び過サンプリングされた画像のピクセルの計算の重み付けもまた、過サンプリングされた画像のサンプリング・ピッチ（τ_ｓ）の変更、回転及び／またはオフセットを導入するために適合され得る。従って、例えば、重み付けは、過サンプリングされた画像の空間サンプリング・ピッチτ_ｓを修正する手段、またはカメラ上に形成されたスクリーンの画像のセンタリングもしくは平行位置関係の欠陥を修正する手段である。

従って、過サンプリングされた画像の重ね合わせは、チェックされるべきスクリーンとカメラとの間の何らかの整列欠陥を修正することができる。より詳細には、計算された修正は、チェックされるべきスクリーン上の画面の中心をカメラの中心に実質的に整列させるように、及び／または画像の少なくとも一つのエッジをカメラのエッジに整列させるように、及び／またはカメラと共に用いられる光学システムの光学ひずみを修正もしくは補償するように行われ得る。上述の動作は、重ね合わせ（registration）システムまたは重ね合わせマークを形成するようにスクリーン上の既知の座標で幾つかの欠陥ピクセルを計画的に摸擬することによって容易にされ得る。例えば、異常オフ欠陥がテスト・パターンに追加され得る。重ね合わせシステムは、また、計画的に表示されている異常オン・ピクセルから出発して形成され得る。

正確な重ね合わせ（registration）及び整列は、本明細書の以降の部分で述べる他の動作と同様、極めて重要な動作であり、欠陥の位置を正確に決定するための一層良好な品質の最終画像を得るのを助ける。

並進運動による重ね合わせは、過サンプリングされた画像の計算の間だけではなく、画像のスペクトル成分からも起こり得ることに留意されたい。この場合、当該方法は、テスト・パターンにおける行及び／または列上の欠陥を摸擬するために、そして前記行及び／または列に対する記録されたスペクトルの位相を値１／２Ｐの回りで対称にするようにスペクトル成分の位相を修正するために、スクリーン上のピクセルの制御を含む。

上述した重ね合わせ動作は、当該方法の使用に対して重要ではないということに留意されたい。しかしながら、重ね合わせは、当該方法における段階ｆ）の後に得られる新しい画像上の欠陥の空間的範囲を減少し得る。

新しい画像上の欠陥の場所の精度を改善するために、他の対策が取られ得る。例えば、テスト・パターンの空間周期（spatial period）Ｐの関数としてスペクトルのサンプリング・ピッチを調整することにより、第１または第２のフーリエ変換のいずれかが、適合された態様で行われ得る。スペクトルのサンプリング・ピッチは、スペクトル周期（spectral period）がスペクトルのサンプリング・ピッチの倍数であるように調整される。この改良は、スペクトル・ピッチが過サンプリングされた画像の構成中にτ_ｓの調整によって既に適合されてしまっているならば、不必要である。

情報の最小の拡散は、オンであっても無くても良いピクセルと一致し得るスクリーンの点に対して、第２のフーリエ変換、好ましく逆フーリエ変換のサンプルを計算することによって得られる。

好ましくは、スペクトル・ピッチ（τ_ｆ＝１／［Ｎτ_ｓ］）は、τ_ｓが過サンプリングされた画像の空間サンプリング・ピッチである場合に、積Ｎτ_ｓがテスト・パターンの空間周期Ｐの正確な倍数であるように調整される。

過サンプリングされた画像が、カメラによって取得された単純画像におけるすべてのピクセルを考慮したインターレーシングの結果であるという特別の場合において、過サンプリングされた画像の空間解像度は、単に、カメラ・ピクセルの周期の、画像のシーケンスにおける画像数の比として定義される。

この明細書において、カメラ・ピクセルは正方形であるものと考慮する。もしピクセルが矩形もしくは別の形状であるならば、次に、連続画像のオフセット方向におけるピクセルの寸法が考慮され得る。

段階ｆ）の後に得られた新しい画像の鮮明度を改善するために選択され得るもう１つの対策は、この段階の前にスペクトルの高次高調波を人工的に創成することから成る。これは、段階ｅ）の終わりで得られたスペクトル成分を複製することにより行われ得る。周期Ｐを有するテスト・パターンに対しては、スペクトル成分は、好ましくはＰに等しい回数複製される。

最適な情報処理に対して、スクリーン上に表示されるテスト・パターンの空間周期は、また、カメラ・ピクセルの大きさの関数として決定され得る。例えば、テスト・パターンは、２つの方向ｘ及びｙに沿った周期Ｐ_ｘ及びＰ_ｙで、
１／Ｔ_Ｒｘ−ε_ｘ＞１／（２Ｐｘ）
１／Ｔ_Ｒｙ−ε_ｙ＞１／（２Ｐｙ）
となるようにスクリーン上に表示され得る。

これらの式中、項Ｔ_Ｒｘ及びＴ_Ｒｙは、カメラ・ピクセルに対する統一（integration）ウインドウの寸法を表し、ε_ｘ及びε_ｙは小さい安全率である。

テスト・パターンが、ピクセルをオンに周期的に切り換えることにより表示されるとき、そしてテスト・パターンの空間周期の関数としてスペクトル・サンプルの計算を適合させるために必要とされる条件が上述のように満足されるとき、そして重ね合わせが正確に補償されるとき、当該方法の終わりで得られた新しい画像における異常オフ欠陥の再生は、最高の鮮明度を与える。異常オフ欠陥は、オン・ピクセルによって形成されたテスト・パターンの行または列上で検出される。従って、これらの欠陥の場所を見付けることは、計算、特にフーリエ変換の計算が最適化される周期もしくは期間内で行われる。異常オフ欠陥は、新しく得られた画像内で最高の可能な鮮明度でもってこのように再生される。

さらに、テスト・パターンの周期もしくは期間においてスペクトル・サンプルの計算が適合されることを仮定すると、テスト・パターンからオフセットされた異常オン欠陥に対して適用された処理は、最適なものではない。異常オン欠陥はまた、異常オフ欠陥に対する空間拡散よりも大きい空間拡散を新しい画像において有する。

空間拡散は、ピクセルが欠陥を生じていると考慮される閾値をピクセルの輝度が越える、新しい画像における２つ以上の隣接ピクセルの重心の組合せから異常オン欠陥の正確な位置を再計算することにより減少され得る。

もしサンプルの計算がテスト・パターンの周期もしくは期間に適合されていない及び／または他の重ね合わせ動作が行われないもしくは最適化されていない場合には、重心の計算は、また、異常オフ・ピクセルに対しても行われ得る。この場合、それらの空間拡散は、輝度がより小さい値だけ決定された閾値を越えているピクセルを考慮した計算により減少される。

新しい画像における欠陥の空間拡散を減少させることは、また、これら欠陥に対応するスペクトル成分の位相を変えることによっても得られ得る。次に、当該方法は、特に異常オン・ピクセルに対して、以下の追加の動作を含み得る：

ｉ）欠陥ピクセルを取り巻く新しい画像における領域を選択することと、
ｉｉ）フーリエ変換を用いてこの領域におけるスペクトル成分を計算することと、
ｉｉｉ）選択された領域に対して位相を対称にするのに役立つ位相補正項を追加することによりスペクトル成分を調整することと、
ｉｖ）該領域の新しい画像を形成するために、フーリエ変換、好ましくは逆変換を用いて新しい空間成分を計算することと、
ｖ）該領域の新しい画像から始めて欠陥の座標を創成することと、
を含む。

上述した段階ｉｉｉ）は、特に、ｋが自然整数である場合に、値ｕ＝ｋπ／Ｐによって位相を調整すること、並びに欠陥ピクセルの空間における範囲が該領域の新しい画像において最小とされるまで段階ｉ）乃至ｉｖ）を反復することを含み得る。

本発明は、また、上述した方法が用いられ得る検査もしくはチェック装置にも関する。該装置は、
スクリーン上にテスト・パターンを表示するようにディスプレイ・スクリーンを制御する手段と、
ディスプレイ・スクリーンの解像度よりも低い解像度を有する電子カメラ上にテスト・パターンの画像を形成する手段と、
カメラ上でテスト・パターンの画像をオフセットさせる手段と、
ディスプレイ・スクリーン上の欠陥ピクセルの場所を見付けるためにカメラによって出力された幾つかのオフセット画像を分析する手段と、
を備える。

本発明の他の利点及び特異性は、添付図面を参照して為される以下の説明から一層明瞭に理解されるであろう。以下の説明は、説明の目的で与えられるもので、制限的なものではない。

以下の説明において、図面間の比較を容易にするために、異なった図面での同一、類似もしくは等価の部品は同じ参照符号を付してある。さらに、図面を読取り易くするために、すべての素子は同じ寸法では示されていない。

図１は、本発明による装置を示す。実質的に、この装置は、表示スクリーンＥのための受容テーブル１０、カメラ１２、及びカメラによって供給された画像を読取るためにカメラに接続されたマイクロコンピュータ１４を備えている。例えば、カメラ１２は、ノイズを制限するために冷却されたＣＣＤ型カメラであって良い。該カメラの解像度は、スクリーンＥの解像度よりも小さくて良く、このことは、ピクセルの全数がスクリーンのピクセルの数より小さくて良いということを意味する。カメラは、カメラからスクリーンまでの距離の調節を可能とするように垂直レール１６に沿って移動自由に設置される。また、カメラには、焦点及び可能的にはスクリーン上の画像の拡大比を調節するために用いられる対物レンズ１８が設けられる。対物レンズ１８は、カメラ上にスクリーン画像を、もしくはスクリーン上に表示されるテスト・パターンを形成するように用いられる。

該装置は、スクリーンＥの僅かにオフセットした一連の視野を撮影するのを可能とするための１つまたは幾つかの別々の手段を備えている。これらの手段は、カメラの光学軸と直角の平面内でテーブルを並進運動させる手段であって良く、これにより、各映像間でテーブルとカメラとの相対移動を可能とする。ｘ軸及びｙ軸に沿ったテーブル１０のオフセット及び移動は、コンピュータ１４によって制御される制御ジャック２０によって制御され得る。より大きい振幅の移動も手動で行われ得る。

このように、ｘ及びｙ軸に沿った連続する映像間のオフセットは、カメラの視野内で自由に枢軸運動するように設置された平行な両面を有する透明ストリップもしくは透明プレート２２によって生成され得る。ストリップの回転は、カメラ上にスクリーン画像のオフセットを生じさせる。ストリップ２２は、コンピュータ１４によって制御される、図示しないモータ駆動手段によって、２つの軸ｘ及びｙの少なくとも一方の回りに回転される。各々が異なった回転軸の回りに自由に移動する２つの別々のストリップを用いることも可能である。

上述したように、スクリーンは、例えば「オン」ピクセルの周期表示によって、該スクリーン上に周期的なテスト・パターンを表示するよう制御される。スクリーンは、コンピュータ１４によって、もしくはモニタに一体化されていてもされていなくても良い任意の他の装置によって制御され得る。本発明は、白黒すなわちモノクローム・スクリーン、もしくは「バンド」型以外のアーキテクチャを有するカラー・スクリーンに完全に適用可能であるが、図２乃至図４の各々は、バンド構造を有するカラー・スクリーンの部分を示している。赤、緑及び青色に対応するピクセル３０は、それぞれ文字Ｒ、Ｇ及びＢによって示されている。

ピクセル３０は、図中、矢印ｘ及びｙで印された2つの方向に沿って異なった寸法を有している。さらに、赤、緑及び青ピクセルは、ｙ方向に沿って対応の列内に配列されているのが分かる。しかしながら、この配列は、必須のものではないことに留意すべきである。スクリーンが少なくとも１つの周期的もしくは擬似周期的なテスト・パターンの表示を可能とするならば、ピクセルの任意の他の直交もしくは他の配列がチェックされ得る。

また、ピクセルの形状も、矩形、正方形、三角もしくは他のものであって良いことに留意されたい。

図中のピクセルの影部は、「オン」に表示され得るように付勢されているピクセルの識別を可能とする。以後、この明細書では、付勢されているピクセルを単に「オン・ピクセル」と示し、それと反対を「オフ・ピクセル」と示す。このことは、オン・ピクセルの中に幾つかの「異常オフ」ピクセルが存在するか否かを予め判断するものではない。同じ方法で、オフ・ピクセル、換言すれば、付勢されていないピクセルの中に、「異常オン」ピクセルが付随的に存在し得る。

さらに、図２乃至図４中の方形３２は、カメラ・ピクセルによって見られるスクリーンの領域の例を示す。間違った名称であるが、以後、この明細書を通して、この型の領域をカメラ・ピクセルと称す。簡単にする理由で、唯１つのピクセル３２だけを示す。

図２は、スクリーン上に表示されたテスト・パターンが、ｘ軸に沿って周期Ｐｘ＝２を有し、ｙ軸に沿って周期Ｐｙ＝１を有する状況を示す。スクリーン画像とカメラ・ピクセルとの相対的な大きさは、カメラ・ピクセル３２が、幾つかのスクリーン・ピクセル３０から発する光情報を統合するようなものである。これは、カメラの解像度がスクリーンの解像度よりも小さいという事実に起因している。図２に示された例において、各カメラ・ピクセル３２は、約３つのスクリーン・ピクセルを「見る」。カメラ・ピクセルは、必ずしも隣接していないことに留意されたい。それらは、光に敏感でない境界によって分離されても良い。境界に起因する情報の損失は、スクリーン映像の数における増加によって完全に補償され得る。

図３は、スクリーン上に表示されたテスト・パターンの周期が、Ｐｘ＝３及びＰｙ＝１であるもう１つの状況を示す。各カメラ・ピクセル３２は、１２のスクリーン・ピクセルからの光のすべてもしくは幾つかを含む。図３からは、カメラ・ピクセルの大きさは、必ずしもスクリーン・ピクセルの大きさの倍数に一致しないということが観察され得る。このように、個々のスクリーン・ピクセルの貢献度は、可変であり得る。

最後の例は図４で与えられており、これにおいて、テスト・パターンの周期は、それぞれＰｘ＝４及びＰｙ＝２であり、各カメラ・ピクセルは、２４のスクリーン・ピクセルを「見る」。

スクリーン解析のために用いられる最後の画像の最適な構成は、カメラ・ピクセル３２によって見られるピクセル３０の数が４を超えないときに起こる。これは、示された例の各々におけるケースである。しかしながら、当該方法は、大きい数のオン・ピクセルと共に用いられ得る。

バンド構造を有するカラー・スクリーンにとって特に適切である本発明の１つの好適な実施形態において、選択されたテスト・パターンは図３に示されるようなものである。周期Ｐｘ＝３及びＰｙ＝１は、単に、すべての赤ピクセルを制御することによって、そして次にすべての緑ピクセル及び次にすべての青ピクセルを順次に制御することによって、得られる。

異常オン及び異常オフであるピクセルのマーキングのために、各スクリーン・ピクセルが２つの状態（オン及びオフ）の各々において少なくとも一度検査され得るように、当該方法を異なったテスト・パターンで数回反復することが有用であり得る。このように、テスト・パターンの周期が与えられた方向に２以上であるとき、各ピクセルは、そのオン状態において一度、そしてそのオフ状態において（Ｐ−１）回検査される。

上述のように、当該方法は、各々オフセットを有した幾つかの画像の取得を含む。オフセットは、カメラ・ピクセルの大きさよりも大きくても良いが、特に引き続くインターレーシング段階を容易にするために、カメラ・ピクセルの大きさ以下の小さいオフセットを為すことが好ましい。より一般的には、オフセットは、２つのカメラ・ピクセル間の相対距離とは異なっているように選択され得る。引き続く画像間のオフセットは、任意の方向に沿って為され得る。しかしながら、再度、スクリーン・ピクセルの配列と平行のｘまたはｙ方向に沿ってオフセットを用いることが好ましい。以下に説明する図５乃至図９は、幾つかの画像の取得を示す。前出の図とは違って幾つかのカメラ・ピクセル３２がこれらの図には示されている。

図５及び図６は、カメラによって取得された２つの引き続く画像間の、ほぼｘ軸に沿ったオフセットを示す。画像は、図３と一致するテスト・パターンが表示されるスクリーンに対して取られる。スクリーン・ピクセルもしくはより正確にはスクリーン画像の関数として表現されるカメラ・ピクセル３２のピッチは、τ_ＣＣＤ＝５．５である。２つの引き続く画像間のオフセットは、カメラ・ピクセルのピッチ寸法の半分に等しいように選択され、それ故、τ_ｓ、ｘ＝５．５／２＝２．７５に等しい最大空間ピッチτ_ｓ、ｘは、ｘ方向において得られ得る。

この場合、過サンプリング比は２に等しいものと考慮される。

図７、８及び９は、ピクセルのピッチが５．５に等しく、過サンプリング比が３に等しい第２の例を与えるものである。ｘ方向に沿った空間ピッチは、次に、τ_ｓ、ｘ＝１．８３である。

単純な画像取得動作の後に、過サンプリングされた画像を構成するための動作が続けられる。これは、基本的には、互いに隣接した先に取得した単純画像からのピクセルを単に挿入することから成る。インターレーシングは一層複雑であり得、過サンプリングされた画像における各ピクセルは、単純画像からの単一のピクセルまたは幾つかのピクセルから出発して再構築され得る。従って、回転、オフセット、寸法比もしくは他の修正が過サンプリングされた画像に対して追加され得る。特に、過サンプリングされた画像の空間ピッチτ_ｓが変更され得る。空間ピッチは、必ずしもｘ方向に沿っていないので、この場合にはインデックスｘは削除される。

インターレーシングの特に簡単な例が図１０に示されている。ｘ方向に沿って３つのオフセット及びｙ方向に沿って１つのオフセットを用いることにより作られた利用可能な８つのスクリーン画像があるということが考慮される。画像は、形態Ｉ（Ｔ_ｓ、ｘ；Ｔ_ｓ、ｙ）で行及び列を示す参照でもってマーキングされ、ここに、Ｔ_ｓ、ｘ及びＴ_ｓ、ｙは、それぞれｘ軸及びｙ軸に沿ったオフセットを示す。数Ｔ_ｓ、ｘ及びＴ_ｓ、ｙは、各方向に沿って作られたオフセットの数を示す。１つの特別の場合においては、Ｔ_ｓ、ｘ＝４及びＴ_ｓ、ｙ＝２である。８つの画像の各々は、４×３ピクセルの低い鮮明度を有する。

より高い解像度を有する過サンプリングされた画像は、１６×６ピクセルで創成される。この例において、過サンプリングされた画像におけるピクセル（０、０）は、画像Ｉ（０、０）のピクセル（０、０）によって与えられ、過サンプリングされた画像におけるピクセル（０、１）は、画像Ｉ（０、１）のピクセル（０、０１）によって与えられ、過サンプリングされた画像のピクセル（１、０）は、画像Ｉ（１、０）のピクセル（０、０）によって与えられ、過サンプリングされた画像におけるピクセル（Ｔ_ｓ、ｙ、０）は、画像Ｉ（０、０）のピクセル（１、０）によって与えられ、過サンプリングされた画像のピクセル（０、Ｔ_ｓ、ｘ）は、画像Ｉ（０、０）のピクセル（０、１）によって与えられる。

過サンプリングされた画像はまた、重み付けされたインターレーシングを用いて構成されても良い。例えば、過サンプリングされた画像Ｓにおけるピクセル（０、０）は、初期画像Ｉ（０、０）、Ｉ（０、１）及びＩ（１、０）のピクセル（０、０）の貢献度の線形的な組合せから導出され得る。

過サンプリングされた画像は、フーリエ変換によってスペクトルを生成するために用いられる。計算は、過サンプリングされた画像のピクセルに対応する離散値に関する離散計算であるが、図１１は、０における軸の回りで対称性を有する連続スペクトルの単純化された表示で示す。

一層正確には、図１１は、何等の欠陥無しでスクリーン上に表示された周期的なテスト・パターンに対応する理想的な連続スペクトルＦを示す。スペクトルＦは、主に支配的なスパイクの周期的なシーケンス、周期画像の変換の特性を示す。しかしながら、図１１に合致するスペクトルは、スクリーンの実際の画像のフーリエ変換によっては得られない。スペクトルは、多数の寄生現象により影響される。

それ自体知られている第１の寄生現象は、テスト・パターンの周期的性質及び取得システム（カメラ）に起因するスペクトルのたたみ込みである。それは、１／τ_ｓの基本もしくは高調波周波数にセンタリングされたスペクトルにおける寄生光線の現出により特徴付けられる鼓動現象に帰結する。明瞭さのために図示されていない寄生光線は、適応型選択フィルタリングによって除去され得る。寄生光線の位置は表示されたテスト・パターンのピッチによって指示されるので、それらの発生は予測可能であり、それらを除去することが容易である。寄生光線は、実際、次式のような周波数ｆに対応する。
ｆ＝ｋ／τ_ｓ−ｎ／ｐ

この式において、ｋ及びｎは自然整数を示し、ｐはテスト・パターンの空間周波数を示す。空間周波数は、図示を簡単にするために単一の方向に沿ってのみ考慮されている。

スペクトルに影響を与えるもう1つの現象は、表示スクリーン・ピクセルの必然的にゼロでない幅に起因するスペクトルの変調である。この現象は、図１１に参照符号Ｂで示されるカーディナル正弦型の伝達関数によって特徴付けられ得る。同様にカーディナル正弦の形態（sin x /x）にあるもう１つの伝達関数Ｃは、同様にゼロでない寸法のピクセルを有するカメラによって誘導される低域フィルタ関数を示す。図示しない他の伝達関数は、特に光学設備を含め、取得システム全体としてのスペクトルへの影響を特徴付ける。取得システムの影響は、特にスペクトルの高周波成分に対して目立っている。

実際に得られるスペクトルは、完全なスペクトルＦと異なった伝達関数（特にＣ及びＢ）とを乗算した結果である。

変更は、既知のもしくは取得システムに対して前以て決定されていて良い伝達関数から補償され得る。関数Ｆは、次に、フーリエ変換を用いて得られる実際のスペクトルを、伝達関数（図１１の例におけるＢ及びＣ）の対応の値で割ることによって、少なくとも部分的に再生される。

補償は全スペクトルに対して行われないが、０（ゼロ）にセンタリングされるテスト・パターンの最小のスペクトル周期に対応するスペクトルの成分に制限されるのが好ましい。劣化の程度が最も少ないスペクトルのこの部分は、ウインドウ（windowing）動作によって選択され得る。ウインドウとは、上述した割り算の間の寄生現象の増幅を避けるために、伝達関数の最初のゼロの前に位置付けられているのが好ましい、図１１に示したスペクトルの部分Ｉ_ｐを選択する手段である。例えば、選択された部分は、ゼロにセンタリングされたスペクトル周期に対応する。

空間領域における新しい画像は、上述の変更の補償の後に行われる第２のフーリエ変換によって得られる。第２のフーリエ変換は、ウインドウ動作によって選択されたスペクトルの部分に行われ得るか、もしくは可能的にはウインドウに対応するパターンの複製によって再構築されたスペクトルに行われ得る。複製は、スペクトルの調波を創成することから成る。複製の数は、テスト・パターンのピッチＰに等しいのが好ましい。

新しい画像は、次に、スクリーン上の欠陥ピクセルを識別するために用いられ得る。

第１のフーリエ変換は、予め構築された過サンプリングされた画像に依存するサンプル数Ｎ上に行われる。過サンプリングされた画像の過サンプリング・ピッチτ_ｓは、実質的に、少なくとも１つのオフセット方向において取られた画像の数ｎ及びカメラ・ピクセルのピッチτ_ＣＣＤに依存する。その結果は、従って、τ_ｓ＝τ_ＣＣＤ／ｎである。

離散フーリエ変換は、０から１／τ_ｓまでの周波数で配分されたスペクトルのサンプルの数Ｎを与える。スペクトルのピッチは、次に、τ_ｆ＝１／（Ｎτ_ｓ）である。画像に含まれている情報は、第１及び第２のフーリエ変換の一方がテスト・パターンの周期のサンプリング・ピッチに適合したサンプリング・ピッチで行われるとき最適に、換言すれば、最小の空間（もしくはスペクトル）拡散でもって回復される。

例えば、このことは、ｋが自然整数である場合にτ_ｆ＝１／（ｋＰ）であるように、適合されたスペクトル・ピッチで第２のフーリエ変換を行うことと等価である。スペクトル・ピッチの適合は、１／（Ｎτ_ｓ）＝１／（ｋＰ）であるように、Ｎとτ_ｓを選択することと等価である。

この条件が満足されない場合には、フーリエ変換の係数は、フーリエ変換におけるＮの値を、条件を考慮した修正された値によって置き換えることによって修正され得る。画像「ピッチ」の値τ_ｓもまた空間領域において修正され得る。この修正は、過サンプリングされた画像の計算を修正することによって非常に簡単に行われ得る。

画像分析は、初期画像が取得されたときにスクリーンがカメラに対して決定された位置にある場合に最適化され得る。理想的には、スクリーンとカメラの相対位置は、スクリーンの中心の画像がカメラ・ピクセルのマトリクスの中心にほぼ一致するように選択される。さらに、該位置は、スクリーン画像のエッジとカメラ・マトリクスのエッジとを平行にするように選択されるのも理想的である。スクリーンの位置付けにおける異なった欠陥が図１２に示されている。図１２は、カメラの感度表面４０と、該感度表面上に形成されたスクリーン画像４２とを示している。参照符号ｄ_１は、画像の中心と、カメラの感度表面との間のオフセットを示す。参照符号ｄ_２は、スクリーン画像の第１のコーナーのピクセル３０と、カメラ・ピクセル３２との間のオフセットを示す。用語αは、平行関係の欠陥を印したフレーム内回転角を示す。図を簡単にするために、スクリーン画像上の２、３のピクセル３０と１つのカメラ・ピクセル３２とだけしか示されていない。そしてさらに、これらのピクセルの寸法は誇張されている。最後に、図１２は、光学系に起因してバレル形状の変形を提起する、画像の再構成におけるもう1つの欠陥を示している。これは点線で示されている。

位置付け欠陥は、スクリーンが検査されるのを妨げないけれども、それらは、得られた最終画像の品質に影響を与え得る。スクリーンがカメラの下で移動する受容テーブル上に配置されるとき、位置調整は、図1を参照して説明したジャック２０を用いて直接行われ得る。

しかしながら、カメラの下でのスクリーン位置付け動作は、多数のスクリーンを調べなければならない製造システムからの出口部において、検査を行うために莫大な量の時間がかかる。

次に、画像の処理中に自動修正が行われ得る。フレーム内回転角、画像ひずみ並びに起こり得るオフセットｄ_１及びｄ_２は、過サンプリングされた画像の構成中に修正され得る。オフセットは、過サンプリングされた画像のピクセルを計算するために用いられる単純画像におけるピクセルの対応のオフセットによって補償され得る。修正は、スクリーン上の幾つかの異常オフもしくは異常オン欠陥の計画的な表示によって容易にされる。次に、これらは位置付けシステムまたは位置付けマークを形成する。

スペクトル領域における重ね合わせ（registration）に対する修正のために、スクリーンの行列上に故意にオン欠陥を配分すること、並びにこの行及びこの列に対応するスペクトル上に位相修正を導入することも必要であるかも知れない。位相修正項は、スクリーン上に表示されたテスト・パターンの半周期Ｐの回りでスペクトルの位相を対称的にするよう調整される。

上述したように、最終画像は次に、オフ・ピクセルの中で異常オン・ピクセルを検出するように、もしくはオン・ピクセルの中で異常オフ・ピクセルを検出するように用いられ得る。これは、図１に示されたコンピュータ１４を用いて行われ得る。それ以下またはそれ以上ではピクセルが欠陥として考慮され得るルミノシティ閾値（光度閾値）が次に固定される。従来も、ピクセルのルミノシティ（光度）の標準化は、スクリーンの広範な部分に影響を与える変動を修正するために行われた。

欠陥ピクセルは、簡単に計算され得るか、もしくは最終画像におけるそれらの座標を記録することによってそれらの場所を見付けることができる。

本発明による装置の簡単化した図式図である。 画像獲得カメラにおけるピクセルの大きさと、スクリーン上に表示されるテスト・パターンの周期との間の異なった比率を示すために、チェックされるべきスクリーンの部分を示す図式図である。 画像獲得カメラにおけるピクセルの大きさと、スクリーン上に表示されるテスト・パターンの周期との間の異なった比率を示すために、チェックされるべきスクリーンの部分を示す図式図である。 画像獲得カメラにおけるピクセルの大きさと、スクリーン上に表示されるテスト・パターンの周期との間の異なった比率を示すために、チェックされるべきスクリーンの部分を示す図式図である。 映像のオフセットを示すために、チェックされるべきスクリーンの部分を示す図式図である。 映像のオフセットを示すために、チェックされるべきスクリーンの部分を示す図式図である。 映像のオフセットを示すために、チェックされるべきスクリーンの部分を示す図式図である。 映像のオフセットを示すために、チェックされるべきスクリーンの部分を示す図式図である。 映像のオフセットを示すために、チェックされるべきスクリーンの部分を示す図式図である。 単純画像から始まって過サンプリングされた画像の構成を示す図である。 周期的なテスト・パターンに対応するスペクトルを任意のスケールで示す図である。 カメラに対するスクリーン画像の重ね合わせ及び整列のための制約を示す図式図である。

Claims (19)

1. ディスプレイ・スクリーンをチェックするための方法であって、
   ａ）少なくとも１つの空間周期Ｐで少なくとも１つのテスト・パターンを表示するように、チェックされるべきスクリーン（Ｅ）を制御する段階と、
   ｂ）チェックされるべきスクリーンの鮮明度よりも低い鮮明度を有する電子カメラ（１２）を用いてテスト・パターンの単純画像（Ｉ）のシーケンスを取得する段階であって、連続する単純画像は互いにオフセットされている前記段階と、
   ｃ）単純画像から始めてテスト・パターンの過サンプリングされた画像（Ｓ）を構成する段階と、
   ｄ）第１のフーリエ変換を用いて過サンプリングされた画像のスペクトル成分を計算する段階と、
   ｅ）スペクトル成分の削除及び／または重み付けによって前出の段階から生じたスペクトル修正を補償する段階と、
   ｆ）段階ｅ）から生じたスペクトル成分の第２のフーリエ変換を用いてテスト・パターンの新しい画像の空間成分を計算する段階と、
   ｇ）新しい画像を分析する段階と、
   を含むディスプレイ・スクリーンをチェックするための方法。
2. 第１及び第２のフーリエ変換の一方は、テスト・パターンの空間周期Ｐの関数としてスペクトルのサンプリング・ピッチを調整することにより、適合された態様で行われる請求項１に記載の方法。
3. スペクトルのサンプル数は、積Ｎτ_ｓがテスト・パターンの空間周期Ｐの倍数であり、ここに、τ_ｓは過サンプリングされた画像の空間解像度である請求項２に記載の方法。
4. 過サンプリングされた画像のサンプリング・ピッチτ_ｓは、Ｎが第１のフーリエ変換の計算に関与する過サンプリングされた画像におけるサンプル数である場合に、Ｎτ_ｓがテスト・パターンの空間周期の倍数であるように、段階ｃ）の間に調整される請求項１に記載の方法。
5. チェックされるべきスクリーンの画像の中心をカメラの中心と実質的に整列されるように、及び／または画像の少なくとも１つのエッジをカメラのエッジと平行にするように、及び／またはカメラ（１２）と関連した光学システム（１８）の光学ひずみを補償するように、登録が為される請求項１に記載の方法。
6. 欠陥を摸擬するように、そして重ね合わせシステムを形成するように、テスト・パターンにおける既知の座標を用いて幾つかのピクセルを計画的に表示することを含む請求項５に記載の方法。
7. 重ね合わせは、過サンプリングされた画像の構成中に、段階ｃ）における計算によって行われる請求項５に記載の方法。
8. 周期Ｐを有するテスト・パターンの行及び／または列上の欠陥を摸擬するスクリーン・ピクセルが制御され、スペクトル成分の位相は、前記行及び／または列に対して記録されたスペクトルの位相を値１／２Ｐの回りで対称とするように修正される請求項５に記載の方法。
9. 当該方法の段階ｂ）で取得された連続する単純画像間のオフセットは、２つのカメラ・ピクセル間の相対距離の倍数ではない請求項１に記載の方法。
10. テスト・パターンはスクリーン上に表示され、２つの方向ｘ及びｙにおいて周期Ｐ_ｘ及びＰ_ｙで、
    １／Ｔ_Ｒｘ−ε_ｘ＞１／（２Ｐｘ）
    １／Ｔ_Ｒｙ−ε_ｙ＞１／（２Ｐｙ）
    となるように与えられ、ここに、Ｔ_Ｒｘ及びＴ_Ｒｙは、カメラ・ピクセルに対する統一（integration）ウインドウの寸法を表し、ε_ｘ及びε_ｙは安全率である請求項１に記載の方法。
11. 段階ｇ）は、新しい画像における欠陥ピクセルの場所を見付けることを含む請求項１に記載の方法。
12. 段階ｇ）は、異常オン及び／または異常オフのピクセルの場所を見付けるために、新しい画像のピクセルの輝度を、閾値と比較することを含む請求項１１に記載の方法。
13. 段階ｇ）は、
    ｉ）欠陥ピクセルを取り巻く新しい画像における領域を選択することと、
    ｉｉ）フーリエ変換を用いてこの領域におけるスペクトル成分を計算することと、
    ｉｉｉ）選択された領域に対して位相を対称にするのに役立つ位相補正項を追加することによりスペクトル成分を調整することと、
    ｉｖ）該領域の新しい画像を形成するために、フーリエ変換を用いて新しい空間成分を計算することと、
    ｖ）該領域の新しい画像から始めて欠陥の座標を創成することと、
    を含む請求項１１に記載の方法。
14. 段階ｇ）は、ｋが自然整数である場合に、値ｕ＝ｋｎπ／Ｐによって位相を調整すること、並びに欠陥ピクセルの空間における範囲が該領域の新しい画像において最小とされるまで段階ｉ）乃至ｉｖ）を反復することとを含む請求項１２に記載の方法。
15. 欠陥ピクセルの座標は、所定の光度閾値以上または以下の隣接のピクセルに関する重心の計算により創設される請求項１１に記載の方法。
16. スペクトル調波は、段階ｆ）の前にスペクトル成分を複製することにより創成される請求項１に記載の方法。
17. ディスプレイ・スクリーンをチェックするための装置であって、
    スクリーン上にテスト・パターンを表示するようにディスプレイ・スクリーン（Ｅ）を制御する手段（１４）と、
    ディスプレイ・スクリーンの解像度よりも小さい解像度を有する電子カメラ（１２）上にテスト・パターンの画像を形成する手段（１８）と、
    カメラ上でテスト・パターンの画像をオフセットさせる手段（１０、２０ ２２）と、
    ディスプレイ・スクリーン上の欠陥ピクセルの場所を見付けるためにカメラによって出力された幾つかのオフセット画像を分析する手段（１４）と、
    を備えたディスプレイ・スクリーンをチェックするための装置。
18. オフセット手段は、チェックされるべきスクリーン（Ｅ）が置かれるであろう位置付けテーブル（１０）と、テーブルとカメラとの間で相対移動を行わせる手段（２０）とを備えた請求項１７に記載の装置。
19. オフセット手段は、画像形成手段と関連した自由に旋回するように設置された平行な両面を有する少なくとも１つの透明なストリップ（２２）を備えている請求項１７に記載の装置。
    
    
    
    
    

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