JP2007171029A - Inspection device, display simulation device and inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学フイルムや液晶パネル等の透明な平板状製品の欠陥を検査する検査装置、表示デバイスシミュレート装置及び検査方法に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus, a display device simulation apparatus, and an inspection method for inspecting defects in transparent flat products such as optical films and liquid crystal panels.
表示デバイスの一例である液晶パネルから出力される偏光は、液晶パネルに入射される光源からの光の偏光状態を示すストークスパラメータと、液晶パネルに固有のミューラ行列とによって決まる。液晶パネルでは、液晶相を挟む電極に印加する電圧を制御することにより、複数のミューラ行列を持たせることが可能である。 Polarized light output from a liquid crystal panel which is an example of a display device is determined by a Stokes parameter indicating a polarization state of light from a light source incident on the liquid crystal panel and a Mueller matrix unique to the liquid crystal panel. A liquid crystal panel can have a plurality of Mueller matrices by controlling a voltage applied to electrodes sandwiching a liquid crystal phase.
従来、試作した位相差フイルムをあるミューラ行列を持つ液晶パネルの表面に貼り付けた場合に、その位相差フイルムによってどのような出力が得られるかを知りたい場合は、液晶パネルの表面に位相差フイルムを貼り付け、この状態で、液晶パネルに印加する電圧を制御して液晶パネルに所望のミューラ行列を持たせてから、位相差フイルムから出力される光を観測するといったことが行われていた。 If you want to know what kind of output can be obtained by pasting a prototype phase difference film on the surface of a liquid crystal panel with a certain Mueller matrix, use the phase difference on the surface of the liquid crystal panel. In this state, the voltage applied to the liquid crystal panel is controlled to give the liquid crystal panel a desired Mueller matrix, and then the light output from the phase difference film is observed. .
しかしながら、液晶パネルが持つことのできるミューラ行列には限りがあり、全ての偏光を発生させることはできないため、様々な特性を持つ液晶パネルについて評価を行いたい場合には、その液晶パネルを全て用意しなければならず、評価にかかるコストが大きくなってしまう。一方、光学定盤にバビネソレイユ補償板やλ/4位相子及びλ/2位相子を配置しておき、これらにある偏光を入射し、バビネソレイユ補償板の水晶板の位置やλ/4位相子及びλ/2位相子の互いの位置を制御することにより、全ての偏光を出力させることが可能となっている。これを利用することにより、任意の偏光を出力させることができる。このため、任意の特性を持つ液晶パネルをシミュレートすることができ、様々な特性を持つ液晶パネルについて、実際の液晶パネルを用いることなく、位相差フイルムの評価を行うことができる。 However, the Mueller matrix that a liquid crystal panel can have is limited, and not all polarized light can be generated, so if you want to evaluate a liquid crystal panel with various characteristics, prepare all the liquid crystal panels. This will increase the cost of evaluation. On the other hand, a Babinet Soleil compensator, a λ / 4 phase shifter, and a λ / 2 phase shifter are arranged on the optical surface plate, and the polarized light is incident on them, and the position of the crystal plate of the Babinet Soleil compensation plate and the λ / 4 phase By controlling the positions of the child and the λ / 2 phase shifter, it is possible to output all polarized light. By utilizing this, it is possible to output arbitrary polarized light. Therefore, a liquid crystal panel having arbitrary characteristics can be simulated, and a phase difference film can be evaluated without using an actual liquid crystal panel for liquid crystal panels having various characteristics.
下記の特許文献1に記載の表示ディバイスシミュレート装置は、波長分散に対応するため、波長ごとに光路を分岐させ、各光路中で偏光状態を調整した後、再び光を合成させている。各光路中には、λ/2、λ/4位相子が挿入されており、それらの光学軸相対角度を操作することで任意の偏光状態に対応している。
The display device simulation apparatus described in
また、液晶モジュールを準備し、空間混色することで波長分散に対応可能とすることも行われている。 In addition, liquid crystal modules are prepared, and it is possible to cope with wavelength dispersion by spatially mixing colors.
しかし、特許文献1記載の表示ディバイスシミュレート装置では、位相子を光路ごとに準備する必要があるなどの光路を分岐・合成する煩雑さが生じるだけでなく、光の合成の伴う偏光状態の質が劣化する問題があった。また、液晶モジュールを準備して空間混色する場合には、液晶モジュールを準備しなければならない大変さがあった。
However, in the display device simulation apparatus described in
また、液晶画面等に貼り付けて視野角を改善する光学補償フイルム等の光学フイルムや、液晶パネル自体も、これらを透過した光を人間が見るため、検査対象フイルム(光学フイルム)や液晶パネル等の平板状の透明製品を検査員が実際に目視により検査したいという要望も高い。 In addition, optical films such as optical compensation films that are attached to liquid crystal screens and the like to improve the viewing angle, and the liquid crystal panel itself, the human being sees the light that has passed through them, so the film to be inspected (optical film), liquid crystal panel, etc. There is also a high demand that the inspector actually inspects the flat plate-shaped transparent product visually.
本発明の目的は、透明な平板状製品の欠陥検査を容易に行うことができる検査装置を提供することにある。 The objective of this invention is providing the inspection apparatus which can perform the defect inspection of a transparent flat plate product easily.
本発明の検査装置は、検査対象の平板状透明製品を挟んで配置される一対の偏光子と、該偏光子の一方を通して前記検査対象を照明する白色照明光源と、前記一方の偏光子と前記検査対象との間に配置される広帯域位相子と、前記白色照明光源から照明光が照射され前記一対の偏光子の他方の偏光子から出射する透過光を検出する検出手段と、前記他方の偏光子と前記検出手段との間に配置されたフィルタ手段と、前記フィルタ手段により波長分散されて前記検出手段が検出したそれぞれの透過光データから評価値を算出し該評価値が所定の方向に向かう様に前記一方の偏光子の光学軸の角度と前記広帯域位相子の光学軸の角度とを独立に制御する演算手段とを備えることを特徴とする。 The inspection apparatus of the present invention includes a pair of polarizers arranged with a flat transparent product to be inspected, a white illumination light source that illuminates the inspection object through one of the polarizers, the one polarizer, and the A broadband phaser arranged between the object to be inspected, a detection means for detecting transmitted light emitted from the other polarizer of the pair of polarizers when illuminated with illumination light from the white illumination light source, and the other polarized light An evaluation value is calculated from the filter means disposed between the detector and the detection means, and each transmitted light data that is wavelength-dispersed by the filter means and detected by the detection means, and the evaluation value is directed in a predetermined direction. In this manner, the optical system includes an arithmetic unit that independently controls an angle of an optical axis of the one polarizer and an angle of an optical axis of the broadband phaser.
本発明の検査装置は、前記検査対象が透明基板と該透明基板に挟まれた液晶とでなることを特徴とする。 The inspection apparatus according to the present invention is characterized in that the inspection object includes a transparent substrate and a liquid crystal sandwiched between the transparent substrates.
本発明の検査装置は、前記検査対象が光学フイルムであることを特徴とする。 The inspection apparatus according to the present invention is characterized in that the inspection object is an optical film.
本発明の検査装置は、前記制御が終了した時点における前記検出手段の検出値を利用して前記検査対象のランク付けを行う手段を備えることを特徴とする。 The inspection apparatus of the present invention includes means for ranking the inspection object using a detection value of the detection means when the control is completed.
本発明の検査装置は、前記検出値が、前記フィルタ手段により波長分散された前記検査対象の透過光画像データであることを特徴とする。 The inspection apparatus according to the present invention is characterized in that the detected value is transmitted light image data of the inspection object wavelength-dispersed by the filter means.
本発明の検査装置は、前記他方の偏光子から出射した透過光を集光するレンズと、該レンズの透過光を投影するスクリーンとを、前記他方の偏光子と前記フィルタ手段との間に配置し、該検出手段は前記スクリーンに投影された画像を前記フィルタ手段を介して検出することを特徴とする。 In the inspection apparatus of the present invention, a lens for collecting the transmitted light emitted from the other polarizer and a screen for projecting the transmitted light from the lens are arranged between the other polarizer and the filter means. The detecting means detects the image projected on the screen through the filter means.
本発明の検査装置は、前記レンズが、前記スクリーンへの投影画像を拡大縮小することができるレンズであることを特徴とする。 The inspection apparatus of the present invention is characterized in that the lens is a lens capable of enlarging / reducing a projected image on the screen.
本発明の検査装置の前記評価値は、前記透過光のうちの高輝度部分と低輝度部分との間の輝度差であることを特徴とする。 The evaluation value of the inspection apparatus of the present invention is a luminance difference between a high luminance part and a low luminance part of the transmitted light.
本発明の検査装置の前記演算手段は、前記輝度差を人間の視感度データに基づき人間の視感度で該輝度差が増大する方向に前記制御を進めることを特徴とする。 The arithmetic means of the inspection apparatus according to the present invention is characterized in that the control is advanced in a direction in which the luminance difference is increased by human visual sensitivity based on the human visual sensitivity data.
本発明の検査装置の前記演算手段は、前記検査対象の平均輝度または前記低輝度部分の輝度が最小となるように前記制御を進めることを特徴とする。 The calculation means of the inspection apparatus of the present invention is characterized in that the control is advanced so that the average luminance of the inspection object or the luminance of the low luminance portion is minimized.
本発明の検査装置の前記演算手段は、前記検査対象の前記低輝度部分の輝度が指定輝度となるように、或いは、前記低輝度部分の輝度と指定輝度との差が最小となるように前記制御を進めることを特徴とする。 The calculation means of the inspection apparatus of the present invention is configured so that the luminance of the low luminance part to be inspected becomes a specified luminance, or the difference between the luminance of the low luminance part and the specified luminance is minimized. Control is advanced.
本発明の検査装置の前記演算手段は、前記検査対象の前記低輝度部分の三刺激値が指定三刺激値となるように、或いは、前記低輝度部分の三刺激値と指定三刺激値との差が最小となるように前記制御を進めることを特徴とする。 The calculation means of the inspection apparatus according to the present invention is configured so that the tristimulus value of the low luminance part to be inspected becomes a specified tristimulus value, or between the tristimulus value of the low luminance part and the specified tristimulus value. The control is advanced so as to minimize the difference.
本発明の検査方法は、検査対象の平板状透明製品を挟んで配置される一対の偏光子と、該偏光子の一方を通して前記検査対象を照明する白色照明光源と、前記一方の偏光子と前記検査対象との間に配置される広帯域位相子と、前記白色照明光源から照明光が照射され前記一対の偏光子の他方の偏光子から出射する透過光を検出する検出手段と、前記他方の偏光子と前記検出手段との間に配置されたフィルタ手段と、を備える検査装置の検査方法において、前記フィルタ手段により波長分散されて前記検出手段が検出したそれぞれの透過光データから評価値を求め、該評価値が所定の方向に向かう様に前記一方の偏光子の光学軸の角度と前記広帯域位相子の光学軸の角度とを独立に制御し、該制御が終了した時点における前記検出手段が検出した前記被検査対象の画像に基づいて該検査対象のランク付けを行うことを特徴とする。 The inspection method of the present invention includes a pair of polarizers arranged with a flat transparent product to be inspected, a white illumination light source that illuminates the inspection object through one of the polarizers, the one polarizer, and the A broadband phaser arranged between the object to be inspected, a detection means for detecting transmitted light emitted from the other polarizer of the pair of polarizers when illuminated with illumination light from the white illumination light source, and the other polarized light In the inspection method of the inspection apparatus comprising a child and a filter means disposed between the detection means, an evaluation value is obtained from each transmitted light data that is wavelength-dispersed by the filter means and detected by the detection means, The angle of the optical axis of the one polarizer and the angle of the optical axis of the broadband retarder are independently controlled so that the evaluation value is directed in a predetermined direction, and the detection means detects when the control is completed. Shi Characterized in that said performing ranking of the test object on the basis of the inspection target image.
本発明の検査方法は、検査対象の平板状透明製品を挟んで配置される一対の偏光子と、該偏光子の一方を通して前記検査対象を照明する白色照明光源と、前記一方の偏光子と前記検査対象との間に配置される広帯域位相子と、前記白色照明光源から照明光が照射され前記一対の偏光子の他方の偏光子から出射する透過光を検出する検出手段と、前記他方の偏光子と前記検出手段との間に配置されたフィルタ手段と、を備える検査装置の検査方法において、前記フィルタ手段により波長分散されて前記検出手段が検出したそれぞれの透過光データから評価値を求め、該評価値が所定の方向に向かう様に前記一方の偏光子の光学軸の角度と前記広帯域位相子の光学軸の角度とを独立に制御し、該制御が終了した時点における前記検出手段が検出した前記被検査対象の画像に基づいて該検査対象の欠陥の有無を判定することを特徴とする。 The inspection method of the present invention includes a pair of polarizers arranged with a flat transparent product to be inspected, a white illumination light source that illuminates the inspection object through one of the polarizers, the one polarizer, and the A broadband phaser arranged between the object to be inspected, a detection means for detecting transmitted light emitted from the other polarizer of the pair of polarizers when illuminated with illumination light from the white illumination light source, and the other polarized light In the inspection method of the inspection apparatus comprising a child and a filter means disposed between the detection means, an evaluation value is obtained from each transmitted light data that is wavelength-dispersed by the filter means and detected by the detection means, The angle of the optical axis of the one polarizer and the angle of the optical axis of the broadband retarder are independently controlled so that the evaluation value is directed in a predetermined direction, and the detection means detects when the control is completed. Shi Characterized in that said determining the presence or absence of a defect of the inspection object based on the inspection target image.
また、本発明の表示デバイスシミュレート装置は、検査対象の平板状透明製品を挟んで配置される一対の偏光子と、該偏光子の一方を通して前記検査対象を照明する白色照明光源と、前記一方の偏光子と前記検査対象との間に配置される広帯域位相子と、前記白色照明光源から照明光が照射され前記一対の偏光子の他方の偏光子から出社する透過光を検出する検出手段と、前記他方の偏光子と前記検出手段との間に配置されたフィルタ手段と、前記フィルタ手段により波長分散されて前記検出手段が検出したそれぞれの透過光データの演算手段から成り、前記照明光源側の前記偏光子と前記広帯域位相子は照明光源の光路上で検出手段側の前記偏光子に対して自由に回転させて、所定の偏光状態を持つ表示デバイスをシミュレートする表示デバイスシミュレート装置であって、前記所定の偏光状態を持つ表示デバイスと、前記所定の偏光状態を得るための前記照明光源側の前記偏光子と前記広帯域位相子の検出手段側の前記偏光子に対する回転位置関係と対応付けたテーブルを記憶する記憶手段と、前記照明光源側の前記偏光子と前記広帯域位相子の回転位置制御を行う位置制御手段とを備え、前期位置制御手段が、前記テーブルに基づいて前記照明光源側の前記偏光子と前記広帯域位相子の回転位置を、任意の前記表示デバイスに対応する前記位置関係となるように制御することを特徴とするものである。 The display device simulating apparatus of the present invention includes a pair of polarizers arranged with a flat transparent product to be inspected, a white illumination light source that illuminates the inspection object through one of the polarizers, and the one A broadband phaser disposed between the polarizer and the inspection object; and a detection unit that detects transmitted light that is irradiated with illumination light from the white illumination light source and exits from the other polarizer of the pair of polarizers. A filter unit disposed between the other polarizer and the detection unit, and a calculation unit for each transmitted light data that is wavelength-dispersed by the filter unit and detected by the detection unit. The polarizer and the broadband phase shifter are freely rotated with respect to the polarizer on the detection means side in the optical path of the illumination light source to simulate a display device having a predetermined polarization state. A display device having the predetermined polarization state, the polarizer on the illumination light source side for obtaining the predetermined polarization state, and the polarizer on the detection means side of the broadband phase shifter Storage means for storing a table associated with the rotational positional relationship, and position control means for performing rotational position control of the polarizer and the broadband phase shifter on the illumination light source side. The rotation position of the polarizer and the broadband phase shifter on the illumination light source side is controlled based on the positional relationship corresponding to an arbitrary display device.
本発明によれば、透明な平板状製品の欠陥を容易且つ確実に検出することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to detect the defect of a transparent flat plate product easily and reliably.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る検査装置の構成図である。この実施形態の検査装置は、検査対象としての光学補償フイルムをフルカラーで検査するが、これに限るものではなく、他の平板状の透明製品の欠陥検査も同様に行うことができる。 FIG. 1 is a configuration diagram of an inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention. Although the inspection apparatus of this embodiment inspects the optical compensation film as an inspection object in full color, it is not limited to this, and the defect inspection of other flat transparent products can be similarly performed.
本実施形態の検査装置は、一対の偏光子1,2と、偏光子1,2と平行且つ偏光子1と偏光子2との間に置かれる広帯域λ/4フイルム(λ/4広帯域位相子)3と、偏光子1の外側に配置された白色照明光源であるハロゲンファイバー照明装置4と、このハロゲンファイバー照明装置4からの光を平行光にして偏光子1に入射する平行光照射手段5と、ハロゲンファイバー照明装置4から偏光子1に入射され偏光子2から出射された光を集光するレンズ6と、レンズ6の透過光が投影されるスクリーン7とを備える。
The inspection apparatus according to the present embodiment includes a pair of
本実施形態の検査装置は、更に、スクリーン7の背面に設置されてスクリーン7に投影された像を検出する検出手段8と、該スクリーン7と検出手段8との間に配置されたフィルタ手段の一例であるカラーフィルタ20と、人間の視感度データを格納したメモリ9と、検出手段8の検出値に基づいて後述する様に制御を進める演算装置10と、演算装置10の求めた評価値に基づいて偏光子1の光学軸の回転角θ1(照明光の光軸に垂直な面内での回転角)と広帯域λ/4フイルム(λ/4広帯域位相子)3の光学軸の回転角θ2(照明光の光軸に垂直な面内での回転角)とを駆動する回転駆動装置11とを備える。検出手段8としては、本実施形態では、二次元輝度計を用いるが、これに限定されるものではない。
The inspection apparatus according to the present embodiment further includes a detection unit 8 that is installed on the back surface of the screen 7 and detects an image projected on the screen 7, and a filter unit that is disposed between the screen 7 and the detection unit 8. The
λ/4広帯域位相子3は、波長が略400〜800nmの可視域の光に対して図2に示すような光学特性を有する。即ち、波長610nmの赤色光(R光)に対して位相差120nm、波長540nmの緑色光(G光)に対して位相差151nm、波長400nmの青色光(B光)に対して位相差159nmを持っている。
The λ / 4
カラーフィルタ20は、赤色光(R光)のみを透過させるR干渉フィルタ、緑色光(G光)のみを透過させるG干渉フィルタ、および青色光(B光)のみを透過させるB干渉フィルタの3枚のフィルタであり、スクリーン7に投影された投影画像が、検出手段8の前(偏光子2側)に配置されたカラーフィルタ20(R干渉フィルタ、G干渉フィルタ、またはB干渉フィルタ)に従って赤色、緑色、または青色が検出手段8で検出される。尚、カラーフィルタ20は、検出手段8に内蔵されたものであってもよい。
The
本実施形態の検査装置では、被検査フイルム15を広帯域λ/4フイルム3と偏光子2との間に挿入し、欠陥検査を行うが、被検査フイルム15のフイルム面は、偏光子1,2や広帯域λ/4フイルム3の面と平行に配置する。また、被検査フイルム15のフイルム面内光学軸は、偏光子2の透過軸と45°で交わるようにし、レンズ6は、その透過光が被検査フイルム15に観察焦点を合わせる様に位置調整される。
In the inspection apparatus of the present embodiment, the
被検査フイルム15のフイルム面は、任意の角度へ変更可能であり、任意の視角からフイルム15を検査できる様になっている。また、偏光子1に入射される照明光がもともと直線偏光している場合には、照明される側に配置してある偏光子1をλ/2広帯域位相子で代用してもよい。照明光が被検査フイルム15のフイルム面上で一様な偏光を持つためには、照明光は拡散光ではなく平行光であることが望ましく、本実施形態では、平行光照射手段5を用いて平行光にしているが、平行光にする具体的手段は何でもよい。このように、平行光を照明光として用いることで、検出手段8の配置位置に依存する視角依存性が少なくなり、照明領域内輝度信号を一様にすることができるという効果も得られる。
The film surface of the
本実施形態の検査装置では、被検査フイルム15に対して偏光子1,広帯域位相子(広帯域λ/4フイルム)3を通して平行な照明光が入射され、被検査フイルム15の透過光が偏光子2を透過し、レンズ6で集光され、スクリーン7に投影される。この投影画像は、カラーフィルタ20(R干渉フィルタ、G干渉フィルタ、またはB干渉フィルタ)を介して検出手段8で検出され、検出データが演算装置10に出力される。
In the inspection apparatus of the present embodiment, parallel illumination light is incident on the inspected
演算装置10は、検出データを用いて評価値を算出する。本実施形態では、検出データのうちの高輝度部分と低輝度部分との輝度差を評価値として算出する。この輝度差は、偏光子1の光学軸の回転角θ1を変えると変化し、また、広帯域λ/4フイルム3の光学軸の回転角θ2を変えると変化する。このため、演算装置10は、θ1とθ2とを独立に制御し、評価値(輝度差)が増大する方向にこの制御を進め、制御が終了した時点(これ以上、輝度差が大きくならなくなった時点)での評価値を、その被検査フイルム15の評価値とする。
The
かかる評価値を求めるために、演算装置10は、背景輝度Ybと、背景輝度Ybと異なる輝度部分すなわち欠陥部位の輝度Yoとを識別する。そして、△Y=|Yb−Yo|とし、△YminをYbに対する輝度差弁別閾値としたとき、C=△Y/Ybが、Cmin=△Ymin/Ybより大きく、Cが最大値となるように、偏光子1の光学軸角θ1と、広帯域λ/4フイルム3の光学軸角θ2とを制御する。
In order to obtain such an evaluation value, the
演算装置10は、このθ1,θ2を演算するとき、人間の視感度データを用いて演算を行う。本実施形態の演算装置10が人間の視感度データを用いるのは、次の理由による。
The
検出手段8は、CCD型イメージセンサやCMOS型イメージセンサで構成されるが、これらのイメージセンサの感度は、人間が目視により検出できる感度とは異なる。人間の目は、例えば、「新編 色彩化学ハンドブック 第2版」東京大学出版会日本色彩学会編の第54頁に記載されている様に、背景輝度に対して識別できる輝度差が背景輝度の大きさによって異なっている。このため、スクリーン7の背面側で投影画像すなわち被検査フイルム15の輝度画像を検査員が目視したとき、欠陥が有るか否かを容易に判断できるθ1,θ2の値は、人間の目の感度に合わせた最適値に制御する必要があるからである。 The detection means 8 is composed of a CCD type image sensor or a CMOS type image sensor. The sensitivity of these image sensors is different from the sensitivity that can be detected by human eyes. For example, as described on page 54 of “New Color Chemistry Handbook 2nd Edition” edited by the Japan Society of Color Science, the University of Tokyo, the human eye has a luminance difference that can be distinguished from the background luminance. It depends on the size. For this reason, when the inspector views the projected image, that is, the luminance image of the film to be inspected 15 on the back side of the screen 7, the values of θ1 and θ2 that can easily determine whether there is a defect are the sensitivity of the human eye. This is because it is necessary to control the optimum value in accordance with the above.
次に、演算装置10が行う演算処理の詳細について説明する。
(1)被検査フイルム15がセットされ透過光が投影されたスクリーン7上の輝度が検出手段8により測定されると、演算装置10は、高輝度部分(欠陥部分)を除いた低輝度部分の平均輝度を背景輝度Yb1とし、欠陥部分との輝度差ΔY1を求める。そして、偏光子1の角度θの原点をθ1とし、広帯域λ/4フイルム3の角度θの原点をθ2として、背景輝度Yb1と輝度差ΔY1とを求める。予めコンピュータ内のメモリ9に記憶されている人間の視感度データの背景輝度Ybに対する輝度差ΔYのデータより輝度差弁別閾値ΔY1minを求め、Z1=ΔY1−ΔY1minを計算する。
Next, details of the arithmetic processing performed by the
(1) When the brightness on the screen 7 on which the inspected
(2)次に、偏光子1の角度θを+4°変更してθ1とし、広帯域λ/4フイルム3の角度θの原点をθ2として、背景輝度Yb2と輝度差ΔY2とを求める。その後、−2°変更して、上述の(1)の状態に戻す。(1)と同様に、予めコンピュータ内のメモリに記憶されている背景輝度Yb2に対するΔYのデータより輝度差弁別閾値ΔY2minを求め、Z2=ΔY2−ΔY2minを計算する。
(2) Next, the angle θ of the
(3)次に、偏光子1の角度θ1を+2°変更してθ1とし、広帯域λ/4フイルム3の角度θを+4°変更してθ2とし、背景輝度Yb3と輝度差ΔY3とを求める。(1)と同様に予めコンピュータ内のメモリに記憶されている背景輝度Yb3に対するΔYのデータより輝度差弁別閾値ΔY3minを求め、この後(1)の状態に戻し、Z3=ΔY3−ΔY3minを計算する。
(3) Next, the angle θ1 of the
(4)上記の(1)(2)(3)より、X軸をθ1、Y軸をθ2、Z軸にZの3次元表記を考えると、次のようになる。(1)と(2)と(3)の条件を比較して、max{Z1,Z2,Z3}を求め、例えば最大値がZ1ならば(2)と(3)のθ1,θ2の条件を対称に(1)のθ1,θ2の条件を折り返し、(4)の条件とする。 (4) From the above (1), (2) and (3), considering the three-dimensional notation of θ1 for the X-axis, θ2 for the Y-axis, and Z for the Z-axis, it is as follows. The conditions (1), (2), and (3) are compared to obtain max {Z1, Z2, Z3}. For example, if the maximum value is Z1, the conditions of θ1 and θ2 in (2) and (3) are determined. Symmetrically, the conditions of θ1 and θ2 in (1) are turned back to be the condition of (4).
同様に(2)と(3)と(4)の条件を比較してmax{Z2,Z3,Z4}を求め、例えば最大値がZ3ならば、(2)と(4)のθ1,θ2の条件を対称に(3)のθ1,θ2を折り返し、(5)の条件とする。これを模式的に示した図が図3である。以下同様の手順を返すことにより、背景輝度Ybに対する輝度差弁別閾値ΔYminを計算し、ΔYminより大きな欠陥輝度と背景輝度の差|Yo−Yb|の最大値を探す。即ち、偏光子1と広帯域λ/4フイルム3の夫々の最適な角度θ1,θ2を決定する。
Similarly, the conditions of (2), (3), and (4) are compared to find max {Z2, Z3, Z4}. For example, if the maximum value is Z3, then θ1 and θ2 of (2) and (4) The conditions are symmetrical, and θ1 and θ2 in (3) are turned back to obtain condition (5). FIG. 3 schematically shows this. Thereafter, the same procedure is returned to calculate the luminance difference discrimination threshold ΔYmin with respect to the background luminance Yb, and the maximum value of the difference | Yo−Yb | between the defect luminance and the background luminance larger than ΔYmin is searched. That is, the optimum angles θ1 and θ2 of the
これにより、検査員が目視で検査対象フイルム15を観察する場合、人間の視感度にあったθ1,θ2に制御されるため、検査員はスクリーン7を見ることで、フイルム15の欠陥の有無を自身の目で確認することができる。
As a result, when the inspector visually observes the
そして、演算装置10も、|Yo−Yb|>ΔYminなる輝度部分が存在すれば、その被検査フイルム15は欠陥フイルムであると判定することができ、存在しなければ、良品フイルムと判定することができる。
The
尚、上記の例では、θの角度のステップを4°としたが、これに限定されるものではない。通常、大きな値で収束させ、繰り返し回数が増えるにつれステップを小さくする方法が望ましい。 In the above example, the angle step of θ is 4 °, but the present invention is not limited to this. Usually, a method of converging at a large value and reducing the step as the number of iterations increases is desirable.
このような最急降下法の一つであるシンプレックス法は、例えば、文献「“科学計測におけるデータ処理技法”南茂夫監修、河田聡偏著、P138〜151」に記述されている。 The simplex method, which is one of such steepest descent methods, is described, for example, in the document ““ Data Processing Techniques in Scientific Measurement ”, supervised by Shigeo Minami, written by Yutaka Kawada, P138-151”.
この例はシンプレックス法であるが、その他の最適化手法を使用してもよい。例えば、ニュートンラプソン法、モンテカルロ法、シミュレーテドアニーリング法、ヤコビ法などである。また、真の最適値を確実に求めたい場合は、多少最適化の時間が長くても全ての変数を変化させて最適値を求める方法がより望ましい。 An example of this is the simplex method, but other optimization techniques may be used. For example, Newton-Raphson method, Monte Carlo method, simulated annealing method, Jacobi method and the like. Further, when it is desired to reliably obtain the true optimum value, it is more desirable to obtain the optimum value by changing all the variables even if the optimization time is somewhat long.
例えば、偏光子と広帯域位相子の組合せで発生可能な偏光状態は、次の(数1)で計算できる。 For example, the polarization state that can be generated by a combination of a polarizer and a broadband phaser can be calculated by the following (Equation 1).
ここで、
α1;位相子進相軸の地面に対する傾き角度。
α2;偏光子透過軸の地面に対する傾き角度。
δ ;位相子の位相差。
具体的には、波長610nmの赤色光(R光)に対する位相差は120nmであるのでδred=2π×120/610、波長540nmの緑色光(G光)に対する位相差は151nmであるのでδgreen=2π×151/540、波長440nmの青色光(B光)に対する位相差は159nmであるのでδblue=2π×159/440となる。
here,
α1: inclination angle of the phase advance axis relative to the ground.
α2: inclination angle of the polarizer transmission axis with respect to the ground.
δ: Phase difference of phase shifter.
Specifically, since the phase difference with respect to red light (R light) with a wavelength of 610 nm is 120 nm, δred = 2π × 120/610, and the phase difference with respect to green light (G light) with a wavelength of 540 nm is 151 nm, so δgreen = 2π. Since the phase difference with respect to blue light (B light) with × 151/540 and wavelength of 440 nm is 159 nm, δblue = 2π × 159/440.
位相子の位相差δ(δred、δgreen、δblue)および入射偏光状態は固定なので、位相子進相軸の地面に対する傾き角度α1と偏光子透過軸の地面に対する傾き角度α2とを指定すれば、入射光の偏光状態を調整することができる。 Since the phase difference δ (δred, δgreen, δblue) of the phase shifter and the incident polarization state are fixed, if the tilt angle α1 with respect to the ground of the phase advance phase axis and the tilt angle α2 with respect to the ground of the polarizer transmission axis are designated, The polarization state of light can be adjusted.
偏光子透過後の直線偏光の方位角度と位相差進相軸との組合せで発生可能な偏光状態は、例えば、波長440nm(青色光(B光))に対して(数2)で表される。尚、波長610nm(赤色光(R光))および波長540nm(緑色光(G光))の偏光状態も、同様に表される。 The polarization state that can be generated by the combination of the azimuth angle of the linearly polarized light after passing through the polarizer and the phase difference fast axis is expressed by, for example, (Formula 2) for a wavelength of 440 nm (blue light (B light)). . The polarization states of the wavelength 610 nm (red light (R light)) and the wavelength 540 nm (green light (G light)) are also expressed in the same manner.
(数2)において、aとbとの組合せで再現可能な偏光状態は、図4に示すポアンカレ球として図示される。図4に示すように、円偏光領域以外では、任意の偏光が発生できる。図4に示すポアンカレ球において、極部の白い領域は高輝度領域を示している。検査対象フイルム15のムラ検査では、高輝度領域は必要ではなく、本発明では、実質的に必要とされるポアンカレ球の赤道部分付近の領域を偏光子1および広帯域位相子3を用いて偏光させる。
In (Expression 2), the polarization state reproducible by the combination of a and b is illustrated as a Poincare sphere shown in FIG. As shown in FIG. 4, any polarized light can be generated outside the circularly polarized region. In the Poincare sphere shown in FIG. 4, the white area at the extreme portion indicates a high luminance area. In the unevenness inspection of the
従って、予め液晶パネルより出射されるR、G、Bフィルタごとの偏光状態を測定しておき、(式2)に基づいて青色光(B光)の測定偏光状態を偏光子1、広帯域位相子3の光学軸を平行光垂直面内で回転させて再現する。この再現光を検査対象フイルム15に照射することで、検査対象フイルム15および偏光子2の透過光が、スクリーン7に投影されて画像を形成する。この画像は、B干渉フィルタ(カラーフィルタ20)を通して検出手段8により検出され、輝度分布が測定される。
Therefore, the polarization state for each of the R, G, and B filters emitted from the liquid crystal panel is measured in advance, and the measured polarization state of blue light (B light) is determined based on (Equation 2) as the
同様に、赤色光(R光)、緑色光(G光)についても輝度分布を測定する。得られた3つの輝度分布データ(R、G、B輝度分布データ)を、演算装置10で 下式
フルカラー輝度ムラ分布画像=A1×R輝度分布+A2×G輝度分布+A3×B輝度分布
に従って重み付けをして加算することにより検査対象フイルム15を使用した際の色をフルカラーで観察、評価することができる。但し、A1、A2、A3は、重み係数である。
Similarly, the luminance distribution is measured for red light (R light) and green light (G light). The obtained three luminance distribution data (R, G, B luminance distribution data) are weighted according to the following expression in the
以上の様にして、本実施形態の検査装置では、検査対象フイルム15毎の評価値(θ1,θ2の制御が終了した時点の評価値)が求まるが、演算装置10は、その評価値の大きさによって検査対象フイルムのランク付けを行い、そのランクを出力するのが良く、検査員はこのランクを参考にして目視検査を行うことが可能となる。また、評価値が所定値の範囲から外れたとき、その検査対象フイルムを欠陥品と判定して判定結果を出力する構成とすることも可能である。また、制御後、改めて検出された二次元輝度データより、例えば特願2004―249830号に記載されている様な方法(下記の第2実施形態の方法)を用いて定量値を算出し、その値の大小により被検査フイルムをランク付けすることもできる。
(第2の実施形態)
As described above, in the inspection apparatus according to the present embodiment, the evaluation value for each inspection target film 15 (evaluation value when the control of θ1 and θ2 is completed) is obtained. Accordingly, it is preferable to rank the inspection target film and output the rank, and the inspector can perform a visual inspection with reference to this rank. Further, when the evaluation value is out of the predetermined value range, the inspection target film may be determined as a defective product and a determination result may be output. Further, after the control, a quantitative value is calculated from the newly detected two-dimensional luminance data by using a method as described in Japanese Patent Application No. 2004-249830 (method of the second embodiment below), The film to be inspected can be ranked according to the magnitude of the value.
(Second Embodiment)
本実施形態の検査装置の基本構成は、図1の構成と同じであるのでその説明は省略するが、本実施形態では、検出手段8として、カラー画像撮像用のイメージセンサを用い、また、光源4として白色光光源を用いる。図5は、本実施形態の演算装置10の機能ブロック図であり、この演算装置10は、画像入力部10aと、画像データ変換部10bと、視覚特性適合部10cと、画像品質評価値算出部10dとを備える。
Since the basic configuration of the inspection apparatus of the present embodiment is the same as that of FIG. 1, description thereof is omitted. In the present embodiment, a color image capturing image sensor is used as the detection unit 8, and a light source is used. A white light source is used as 4. FIG. 5 is a functional block diagram of the
画像入力部10aは、検出手段8から出力される検出データすなわちスクリーン7に投影された2次元カラー画像データを読み取り、画像データ変換部10bは、2次元カラー画像データを反対色空間の刺激値データに変換し、視覚特性適合部10cは、刺激値データをフーリエ変換してパワースペクトルを求めてこのパワースペクトルに人間の視覚特性を表す関数を重畳し更に逆フーリエ変換する。画像品質評価値算出部10dは、刺激値データに基づき画像品質評価値を求めるよう動作する。
The
図6は、被検査フイルム15が欠陥品の場合に観察されるスジやムラの例を示す図であり、図示の例では3例を示している。これらのスジやムラがスクリーン7の投影画像に現れたとき画像品質定量評価の対象となる。スジやムラとしては、図6(a)の一本スジ、図6(b)の周期的ムラ、図6(c)のランダムなムラなどがある。
FIG. 6 is a diagram showing examples of streaks and unevenness observed when the inspected
図7は、本実施形態の画像品質定量評価の処理手順を示すフローチャートである。先ず、画像入力部10aは、検出手段8から出力される検出データ(二次元RGB画像データ)を取り込み(ステップS11)、この二次元RGB画像データを画像データ変換部10bに送る。スジやムラを含んだ二次元RGB画像データは、画像入力部10aによって読取られた後、A/D変換により濃度レベルに数値化され、この濃度値と空間位置との情報からなるデジタル値の画像データ(赤色濃度値R,緑色濃度値G,青色濃度値B等)として、画像データ変換部10bに送られる。
FIG. 7 is a flowchart illustrating a processing procedure of image quality quantitative evaluation according to the present embodiment. First, the
次に、画像データ変換部10bは、デジタル化された画像データから、予め記憶されている特性パラメータに基づき、次の(数3)によってマトリクス変換が行われ、三刺激値に変換される(ステップS12)。具体的には、画像データの色特性値(R,G,B)と、これらを標準化した画面輝度との関係に基づいて、三刺激値(X,Y,Z)へ変換する。ここで、(数3)中のKは変換マトリクスである。
Next, the image
カラー画像の画像情報には濃淡情報と色度情報が存在する。スジやムラの画像評価では主に濃淡情報のみ用いるが、本実施形態の画像品質定量評価では、色度情報をも用いて画像を評価する。しかし、人間の視覚特性は各色毎に異なり、各色成分を一元的に評価することはできない。そのため、各色毎の人間の視覚特性を、画像の各色成分それぞれにフィルタリング補正して評価するようにしている。 The image information of the color image includes density information and chromaticity information. In the image evaluation of streaks and unevenness, only the density information is mainly used, but in the image quality quantitative evaluation of the present embodiment, the image is evaluated also using the chromaticity information. However, human visual characteristics are different for each color, and it is not possible to evaluate each color component centrally. Therefore, human visual characteristics for each color are evaluated by filtering correction for each color component of the image.
また、本実施形態においては、反対色空間を用いて処理することで、人間の主観評価とよく対応のとれた結果が得られるようになる。具体的には、(数3)により得られた三刺激値(X ,Y ,Z)を、(数4)による行列演算により3組(White-Black(K), Red-Green, Blue-Yellow)の反対色空間の刺激値へ変換する(ステップS13)。
Further, in the present embodiment, by processing using the opposite color space, a result that corresponds well to human subjective evaluation can be obtained. Specifically, the tristimulus values (
次に、スジやムラの主な出現方向を設定する。図8は反対色刺激値データの空間位置におけるスジ,ムラの出現方向を決定する様子を模式的に示した説明図である。このスジ,ムラの出現方向を示す特定の方向は、次のようにして設定する。 Next, the main appearance direction of stripes and unevenness is set. FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing how the appearance direction of streaks and unevenness at the spatial position of the opposite color stimulus value data is determined. The specific direction indicating the appearance direction of the stripes and unevenness is set as follows.
まず、撮像した2次元画像データ21を、図8に示すように、画像の任意の方向から所定角度ごとに設定した複数の方向に沿ってそれぞれ加算(投影)し、複数の1次元プロファイル23a,23b,23c,…を求める。そして、この1次元プロファイルの最大値と最小値との差δを最大とする方向を特定の方向として設定する。このような画素を投影する1次元平均化(ステップS14)は、画像処理により高速に行われる。
First, as shown in FIG. 8, the captured two-
つまり、検出手段8が撮像した2次元RGB画像データ21を平面上で所定角度θで回転させる処理と、各画素値を所定方向に投影する処理がなされ、どの方向かに現れる不特定なスジ,ムラに対して、その出現方向が自動的に検出される。なお、この特定方向の設定は、2次元RGB画像データ21以外にも、反対色空間の刺激値を用いて求めてもよい。
That is, a process of rotating the two-dimensional
次に、(数4)により反対色空間の刺激値(W/K,R/G,B/Y)に変換し、上記の特定方向に沿って加算(投影)した1次元刺激値データプロファイル25a,25b,25c,…(図9参照)のそれぞれを、1次元フーリエ変換し、このフーリエ変換結果のパワースペクトルを算出することにより空間周波数分布を求める。
Next, the one-dimensional stimulus
図9は特定方向に投影した1次元刺激値データプロファイルを図6のスジ,ムラ(a)、(b)、(c)に対応させて表した説明図である。以降の説明では、W/Kチャンネルのデータを代表として説明するが、R/G,B/Yチャンネルに対しても同様の処理を行うものとする。また、図10は図9に示す1次元刺激値データプロファイルに対するフーリエ変換後のパワースペクトルを図6のスジ,ムラ(a)、(b)、(c)に対応させて表した説明図である。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing the one-dimensional stimulus value data profile projected in a specific direction corresponding to the streaks, irregularities (a), (b), and (c) of FIG. In the following description, the W / K channel data will be described as a representative, but the same processing is performed for the R / G and B / Y channels. FIG. 10 is an explanatory diagram showing the power spectrum after Fourier transform for the one-dimensional stimulus value data profile shown in FIG. 9 corresponding to the streaks, irregularities (a), (b), and (c) of FIG. .
1次元刺激値データプロファイル25a,25b,25c,…に対してフーリエ変換を施すことにより、図10に示すように周波数成分毎の強度分布を示すパワースペクトル27a,27b,27c,…が求められる(ステップS15)。そして、ステップS15で得られたパワースペクトルに対して、人間の視覚特性に適応した空間周波数特性(MTF)によりフィルタリング補正を行う(ステップS16)。なお、フーリエ変換には様々な手法があるが、ここでは計算の簡略化のためFFT(Fast Fourier Transform)を用いて行う。
By performing Fourier transform on the one-dimensional stimulus
図11は視覚特性のMTFであって、W/Kチャンネルのバンドパス形状を(a)、R/G、B/Yチャンネルのローパス形状を(b)に表した説明図である。 FIG. 11 is an explanatory view showing the MTF of visual characteristics, wherein the bandpass shape of the W / K channel is shown in (a), and the lowpass shapes of the R / G and B / Y channels are shown in (b).
即ち、視覚特性適合部10cにて、前記観察条件に対応したMTF特性29a,29b,…を、フーリエ変換して得られた被評価画像のパワースペクトルに重畳するフィルタリング補正を施す。これにより、図11に示すように、人間が強く感応する周波数成分(W/K成分に対しては、約0.4cycle/mmが強くなる)に対してはより強調する一方、感応の弱い周波数成分(特には高周波成分)に対しては減衰させる。このため、人間の視覚特性に合致した空間周波数成分の感度に変換できる。また、上記のようなMTF特性の情報を、各観察条件毎に予め用意しておくことで、実際の観察条件に対応した適切な視覚系のMTFフィルタを適宜選択してフィルタリング補正でき、補正処理の効果と信頼性をより高めることができる。
That is, the visual
図12はフィルタリング後のフーリエスペクトルを図6のスジ,ムラ(a)、(b)、(c)に対応させて表した説明図である。このようにして得られた図12に示すフィルタリング処理後の空間周波数分布31a,31b,31c,…に対し、フーリエ逆変換することにより、図13に示すように、反対色空間における刺激値33a,33b,33c,…を求める(ステップS17)。図13はフーリエ逆変換後の刺激値データプロファイルを図6のスジ,ムラ(a)、(b)、(c)に対応させて表した説明図である。このようにして、反対色空間における(W/K,R/G,B/Y)に対する各刺激値が再合成される。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the Fourier spectrum after filtering corresponding to the streaks, irregularities (a), (b), and (c) of FIG. The
その結果、フーリエ逆変換後の1次元プロファイルは、視覚特性に準じて、図13(a)においては一本スジの急峻な形状が鈍化し、図13(b)の周期的ムラ、及び図13(c)のランダムムラにおいては、その振幅が減少する。 As a result, in the one-dimensional profile after the inverse Fourier transform, the steep shape of one streak is dulled in FIG. 13A in accordance with the visual characteristics, and the periodic unevenness in FIG. In the random unevenness of (c), the amplitude decreases.
次いで、フーリエ逆変換によって得られた結果から画像品質評価値算出部10dにて評価値を算出する(ステップS18)。画像品質評価値算出部10dは、概略的には、ステップS17にて戻された各1次元刺激値データプロファイルの位置(i)における各刺激値(W/Ki,R/Gi,B/Yi)に対する、刺激値データプロファイル全体の平均値(W/KAV,R/GAV,B/YAV)からの距離を表す差分値を求め、1次元刺激値データプロファイルの全位置に対する前記差分値に基づく値の総和を画像品質評価値として求める。このようなスジ,ムラの定量評価値となる画像品質評価値Evは、具体的には次の(数5)により算出できる。
Next, an evaluation value is calculated by the image quality evaluation
画像品質評価値Evは、重みfiと|ΔXi|(iは撮像画像の投影方向に直交する軸方向位置を表す指標)との積の総和として表される。なお、|ΔXi|は(数6)で表され、fiは(数7)で表され、スジ,ムラの良し悪しを判定する際は、スジ,ムラの発生している領域のみを観察しているという仮説に基づいて定式化した重み係数である。 The image quality evaluation value Ev is expressed as the sum of products of the weights fi and | ΔXi | (i is an index representing an axial position orthogonal to the projection direction of the captured image). Note that | ΔXi | is expressed by (Equation 6), and fi is expressed by (Equation 7). When determining the quality of streaks and unevenness, observe only the region where the streaks and unevenness occur. It is a weighting coefficient formulated based on the hypothesis that
ここで、図14を参照して説明する。前述のステップS17で得られる1次元の位置iに対する反対色の刺激値は、(W/Ki,R/Gi,B/Yi)の3つの刺激値が存在する。これら3つの刺激値のそれぞれに対して平均値(W/KAV,R/GAV,B/YAV)を求め、各位置iにおける反対色刺激値(W/Ki,R/Gi,B/Yi)とこれに対応する平均値(W/KAV,R/GAV,B/YAV )との差分値(W/Ki −W/KAV),(R/Gi−R/GAV),(B/Yi−B/YAV)を、3つの刺激値に対してそれぞれ求め、これら差分値の自乗和の平方根を(数6)に基づいて求めることで|ΔXi|が得られる。また、重みfiは、(数7)に示すように、|ΔXi|の平均値からの距離に比例した値で、Σfi=1となるように正規化したものである。 Here, a description will be given with reference to FIG. There are three stimulus values (W / Ki, R / Gi, B / Yi) as the stimulus values of the opposite color for the one-dimensional position i obtained in step S17 described above. An average value (W / KAV, R / GAV, B / YAV) is obtained for each of these three stimulus values, and an opposite color stimulus value (W / Ki, R / Gi, B / Yi) at each position i is obtained. Difference values (W / Ki−W / KAV), (R / Gi−R / GAV), (B / Yi−B /) from the average values (W / KAV, R / GAV, B / YAV) corresponding thereto. YAV) is obtained for each of the three stimulus values, and | ΔXi | is obtained by obtaining the square root of the sum of squares of these difference values based on (Equation 6). Further, the weight fi is a value proportional to the distance from the average value of | ΔXi |, as shown in (Expression 7), and is normalized so that Σfi = 1.
従って、評価値Ev は、3種類の各刺激値に対し、検出手段8が検出した二次元カラー画像データの明度情報(W/K)と色差情報(R/G,B/Y)の全体の平均値からの距離をそれぞれ求め、これら距離に対する自乗和の平方根に、重みfiを乗算して総和をとったものとなる。 Therefore, the evaluation value Ev is the total of the brightness information (W / K) and the color difference information (R / G, B / Y) of the two-dimensional color image data detected by the detection means 8 for each of the three types of stimulus values. Each distance from the average value is obtained, and the square root of the sum of squares for these distances is multiplied by the weight fi to obtain the sum.
従って、上記の画像品質定量評価によれば、反対色空間に変換して色差情報も考慮することで、人間の視覚特性に応じた変調処理がより正確に行われ、スジ,ムラを統一的に定量評価することができる。 Therefore, according to the above-mentioned quantitative evaluation of the image quality, by converting into the opposite color space and considering the color difference information, the modulation processing according to the human visual characteristic is performed more accurately, and the streak and unevenness are unified. It can be quantitatively evaluated.
また、検出手段8の撮像した二次元カラー画像データに対する投影処理を所定角度θ毎に回転させて実施するので、検査対象フイルム15の不特定な方向に発生するスジ,ムラの方向を自動的に特定することができる。
Further, since the projection process for the two-dimensional color image data picked up by the detecting means 8 is carried out by rotating at a predetermined angle θ, the direction of streaks and unevenness occurring in an unspecified direction of the
さらに、検出手段8の撮像した二次元カラー画像データを反対色空間へ変換(画像データ変換ステップ)して、特定方向の投影処理を行った後に視覚特性適合化ステップを実施するので、視覚特性適合化処理をデータ量の削減された1次元の状態で処理でき、計算負担が軽減してより高速な処理が可能となる。
(第3の実施形態)
Furthermore, the two-dimensional color image data picked up by the detection means 8 is converted into the opposite color space (image data conversion step), and the visual characteristic adaptation step is performed after performing the projection processing in a specific direction. Can be processed in a one-dimensional state with a reduced amount of data, reducing the calculation burden and enabling higher-speed processing.
(Third embodiment)
次に、第2の実施形態の画像品質定量評価の別の実施形態を第3の実施形態として説明する。この実施形態においては、検出手段8が撮像した二次元RGB画像データから反対色空間の刺激値を求め、2次元データのまま視覚特性適合化処理を実施し、その後に1次元への投影処理を行って画像品質評価値を求めている。 Next, another embodiment of the image quality quantitative evaluation of the second embodiment will be described as a third embodiment. In this embodiment, the stimulus value in the opposite color space is obtained from the two-dimensional RGB image data imaged by the detection means 8, the visual characteristic adaptation process is performed with the two-dimensional data, and then the projection process to one dimension is performed. The image quality evaluation value is obtained.
図15は、本実施形態の画像品質定量評価手順を示すフローチャートであり、図16は、2次元刺激値データに対する視覚特性適合化処理を概略的に表す説明図である。 FIG. 15 is a flowchart showing an image quality quantitative evaluation procedure of the present embodiment, and FIG. 16 is an explanatory diagram schematically showing a visual characteristic adaptation process for two-dimensional stimulus value data.
本実施形態においては、検出手段8が撮像した二次元RGB画像データを画像入力部10aが読み取り(ステップS21)、その2次元画像データ(R,G,B)を、画像データ変換部10bが三刺激値に変換し(ステップS22)、図16(b)に示すように、反対色空間の刺激値データ(W/K,R/G,B/Y)に変換する(ステップS23)。
In the present embodiment, the
変換された反対色空間の刺激値データ(W/K,R/G,B/Y)は、視覚特性適合部10cによって、図16(c)に示すように、2次元フーリエ変換され、2次元のパワースペクトル41a,41b,41cが求められる(ステップS24)。次いで、図16(d)に示すように、このパワースペクトル41a,41b,41cに対し、それぞれ人間の視覚特性を表すMTF43a,43b,43cを重畳し(ステップS25)、さらに2次元フーリエ逆変換することで、図16(e)に示すように、スジ,ムラが視覚特性に準じて変調された反対色の刺激値データが得られる(ステップS26)。
The converted stimulus value data (W / K, R / G, B / Y) in the opposite color space is two-dimensionally Fourier transformed by the visual
そして、本実施形態では、図16(c)〜(e)の視覚特性適合化処理の後に図16(f)に示す1次元平均化処理がなされる(ステップS27)。つまり、反対色空間における2次元刺激値データに対して、2次元のままスジ,ムラが視覚特性に準じて変調され、その後に1次元への投影処理が実施される。 In this embodiment, the one-dimensional averaging process shown in FIG. 16F is performed after the visual characteristic adaptation process shown in FIGS. 16C to 16E (step S27). In other words, streaks and unevenness are modulated in accordance with the visual characteristics with respect to the two-dimensional stimulus value data in the opposite color space, and then the projection process to one dimension is performed.
以降の処理は第2の実施形態と同様であり、画像品質評価値算出部10dによって、反対色空間の刺激値データの各位置における刺激値と、この刺激値データ全体の平均値との差分値をそれぞれ求め、これらの差分値に重み関数を乗じた値を全位置に対して求め、その総和を画像品質評価値Evとする。
The subsequent processing is the same as in the second embodiment, and the image quality evaluation
本実施形態の画像品質定量評価によれば、視覚特性適合化処理を2次元のデータのままで行うことにより、投影処理により1次元データ化してから行う場合と比較して、検出手段8が撮像した検査対象フイルム15の二次元画像内に分布するスジ,ムラがより正確に強調されるため、スジ,ムラの検出精度が向上する。つまり、スジ,ムラが強調されてから投影処理するため、投影結果のSN比が向上して縞とノイズとの分離が容易となる。
According to the image quality quantitative evaluation of the present embodiment, the detection means 8 captures an image as compared with the case where the visual characteristic adaptation processing is performed as it is with the two-dimensional data, and compared with the case where it is performed after the conversion into the one-dimensional data by the projection processing. Since the streaks and unevenness distributed in the two-dimensional image of the inspected
尚、上述した各実施形態により求められる画像品質評価値Evの対数値をとり、これを定量評価値とすることで、人間の視覚評価との線形性を一層良好にすることが可能となる。 In addition, by taking the logarithmic value of the image quality evaluation value Ev obtained by each of the above-described embodiments and using this as a quantitative evaluation value, it becomes possible to further improve the linearity with human visual evaluation.
また、第2,第3の実施形態も第1の実施形態と同様に、求められた検査対象物の評価値の大きさによって検査対象物をランク付けしその結果を出力するのが好ましく、また、評価値が所定値の範囲を超えたとき欠陥品として結果を出力するのが良い。 Also, in the second and third embodiments, similarly to the first embodiment, it is preferable to rank the inspection objects according to the magnitude of the obtained evaluation value of the inspection object and output the result. When the evaluation value exceeds the predetermined value range, the result is preferably output as a defective product.
更に、第2,第3の実施形態では、白色光を光源4として検査対象物の透過カラー画像データを演算処理に用いたが、単色光の光源4を用いて同じ演算処理を行っても良い。 Furthermore, in the second and third embodiments, white light is used as the light source 4 and the transmission color image data of the inspection object is used in the calculation processing. However, the same calculation processing may be performed using the monochromatic light source 4. .
また、第1の実施形態では、ハロゲンファイバー照明装置4からの照明光を平行光にしたが、液晶バックライトを平行光の光源とした場合、液晶パネルから部分偏光が発生していても、背景輝度Ybの上昇と、C(=ΔY/Yb)の低下に寄与するので、欠陥の見えやすい状態となるので問題はない。 In the first embodiment, the illumination light from the halogen fiber illumination device 4 is parallel light. However, when the liquid crystal backlight is a parallel light source, even if partial polarization is generated from the liquid crystal panel, the background This contributes to an increase in luminance Yb and a decrease in C (= ΔY / Yb), so that there is no problem because defects are easily visible.
更に、図1に示すレンズ6として、拡大縮小が可能なレンズを用いるのがより好ましい。拡大縮小可能なレンズを用いることで、被検査フイルムの二次元輝度分布から求めた空間周波数と、人間の視感度データとから、人間の目の感度が良い領域に対応してスクリーン7上の投影画像の拡大縮小ができるからである。 Furthermore, it is more preferable to use a lens that can be enlarged or reduced as the lens 6 shown in FIG. By using a lens that can be enlarged or reduced, projection on the screen 7 corresponds to a region having good human eye sensitivity from the spatial frequency obtained from the two-dimensional luminance distribution of the film to be inspected and human visual sensitivity data. This is because the image can be enlarged or reduced.
(第4の実施形態)
次に、本発明にかかる第4の実施形態を説明する。図17は、本発明の第4の実施形態に係る検査装置(表示デバイスシミュレート装置)の構成図である。この実施形態の検査装置は、検査対象としての光学補償フイルムをフルカラーで検査するが、これに限るものではなく、他の平板状の透明製品の欠陥検査も同様に行うことができる。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described. FIG. 17 is a configuration diagram of an inspection apparatus (display device simulation apparatus) according to the fourth embodiment of the present invention. Although the inspection apparatus of this embodiment inspects the optical compensation film as an inspection object in full color, it is not limited to this, and the defect inspection of other flat transparent products can be similarly performed.
本実施形態の検査装置は、一対の偏光子1,2と、偏光子1,2と平行且つ偏光子1と偏光子2との間に置かれる広帯域λ/4フイルム(λ/4広帯域位相子)3と、偏光子1の外側に配置された白色照明光源であるハロゲンファイバー照明装置4と、このハロゲンファイバー照明装置4からの光を平行光にして偏光子1に入射する平行光照射手段5と、ハロゲンファイバー照明装置4から偏光子1に入射され偏光子2から出射された光を集光するレンズ6と、レンズ6の透過光が投影されるスクリーン7とを備える。
The inspection apparatus according to the present embodiment includes a pair of
本実施形態の検査装置は、更に、スクリーン7の背面に設置されてスクリーン7に投影された像を検出する検出手段8と、該スクリーン7と検出手段8との間に配置されたフィルタ手段の一例であるカラーフィルタ20と、所定の偏光状態を得るための偏光子1と広帯域位相子3の偏光子2に対する回転位置関係と対応付けたテーブルを記憶する記憶手段として機能する記憶部41と、フィルタ20により波長分散されて検出手段8が検出したそれぞれの透過光データを後述するように演算する演算装置10と、所定の偏光状態を指定すると記憶部49を参照して偏光子1の光学軸の回転角θ1(照明光の光軸に垂直な面内での回転角)と広帯域λ/4フイルム(λ/4広帯域位相子)3の光学軸の回転角θ2(照明光の光軸に垂直な面内での回転角)とを駆動する回転駆動装置11とを備える。検出手段8としては、本実施形態では、二次元輝度計を用いるが、これに限定されるものではない。また、検出手段8には、検出データを取り込み、演算処理を実行する演算部42が接続されている。
The inspection apparatus according to the present embodiment further includes a detection unit 8 that is installed on the back surface of the screen 7 and detects an image projected on the screen 7, and a filter unit that is disposed between the screen 7 and the detection unit 8. A
λ/4広帯域位相子3は、波長が略400〜800nmの可視域の光に対して図2に示すような光学特性を有する。即ち、波長610nmの赤色光(R光)に対して位相差120nm、波長540nmの緑色光(G光)に対して位相差151nm、波長400nmの青色光(B光)に対して位相差159nmを持っている。
The λ / 4
カラーフィルタ20は、赤色光(R光)のみを透過させるR干渉フィルタ、緑色光(G光)のみを透過させるG干渉フィルタ、および青色光(B光)のみを透過させるB干渉フィルタの3枚のフィルタであり、スクリーン7に投影された投影画像が、検出手段8の前(偏光子2側)に配置されたカラーフィルタ20(R干渉フィルタ、G干渉フィルタ、またはB干渉フィルタ)に従って赤色、緑色、または青色が検出手段8で検出される。尚、カラーフィルタ20は、検出手段8に内蔵されたものであってもよい。
The
本実施形態の検査装置では、被検査フイルム15を広帯域λ/4フイルム3と偏光子2との間に挿入し、欠陥検査を行うが、被検査フイルム15のフイルム面は、偏光子1,2や広帯域λ/4フイルム3の面と平行に配置する。また、被検査フイルム15のフイルム面内光学軸は、被検査フイルムの種類によって決まる。例えば、TN用WVフイルムの場合、WVフイルム光学軸と偏光子2の透過軸と一致、VA用2軸フイルムの場合、2軸フイルム光学軸と偏光子2の透過軸と一致、OCB用WVフイルムの場合、支持体の光学軸と偏光子2の透過軸と一致するようにし、レンズ6は、その透過光が被検査フイルム15に観察焦点を合わせる様に位置調整される。
In the inspection apparatus of the present embodiment, the
被検査フイルム15のフイルム面は、任意の角度へ変更可能であり、任意の視角からフイルム15を検査できる様になっている。照明光が被検査フイルム15のフイルム面上で一様な偏光を持つためには、照明光は拡散光ではなく平行光であることが望ましく、本実施形態では、平行光照射手段5を用いて平行光にしているが、平行光にする具体的手段は何でもよい。このように、平行光を照明光として用いることで、検出手段8の配置位置に依存する視角依存性が少なくなり、照明領域内輝度信号を一様にすることができるという効果も得られる。
The film surface of the
本実施形態の検査装置では、被検査フイルム15に対して偏光子1,広帯域位相子(広帯域λ/4フイルム)3を通して平行な照明光が入射され、被検査フイルム15の透過光が偏光子2を透過し、レンズ6で集光され、スクリーン7に投影される。この投影画像は、カラーフィルタ20(R干渉フィルタ、G干渉フィルタ、またはB干渉フィルタ)を介して検出手段8で検出され、検出データが演算装置42に出力される。
In the inspection apparatus of the present embodiment, parallel illumination light is incident on the inspected
演算部42は、R、G、B3つの干渉フィルタを介して検出された透過光データを統合して1つの透過光データを得る。
The
例えば、偏光子と広帯域位相子の組合せで発生可能な偏光状態は、次の(数1)で計算できる。 For example, the polarization state that can be generated by a combination of a polarizer and a broadband phaser can be calculated by the following (Equation 1).
ここで、
α1;位相子進相軸の地面に対する傾き角度。
α2;偏光子透過軸の地面に対する傾き角度。
δ ;位相子の位相差。
具体的には、波長610nmの赤色光(R光)に対する位相差は120nmであるのでδred=2π×120/610、波長540nmの緑色光(G光)に対する位相差は151nmであるのでδgreen=2π×151/540、波長440nmの青色光(B光)に対する位相差は159nmであるのでδblue=2π×159/440となる。
here,
α1: inclination angle of the phase advance axis relative to the ground.
α2: inclination angle of the polarizer transmission axis with respect to the ground.
δ: Phase difference of phase shifter.
Specifically, since the phase difference with respect to red light (R light) with a wavelength of 610 nm is 120 nm, δred = 2π × 120/610, and the phase difference with respect to green light (G light) with a wavelength of 540 nm is 151 nm, so δgreen = 2π. Since the phase difference with respect to blue light (B light) with × 151/540 and wavelength of 440 nm is 159 nm, δblue = 2π × 159/440.
位相子の位相差δ(δred、δgreen、δblue)および入射偏光状態は固定なので、位相子進相軸の地面に対する傾き角度α1と偏光子透過軸の地面に対する傾き角度α2とを指定すれば、入射光の偏光状態を調整することができる。 Since the phase difference δ (δred, δgreen, δblue) of the phase shifter and the incident polarization state are fixed, if the tilt angle α1 with respect to the ground of the phase advance phase axis and the tilt angle α2 with respect to the ground of the polarizer transmission axis are designated, The polarization state of light can be adjusted.
偏光子透過後の直線偏光の方位角度と位相差進相軸との組合せで発生可能な偏光状態は、例えば、波長440nm(青色光(B光))に対して(数2)で表される。尚、波長610nm(赤色光(R光))および波長540nm(緑色光(G光))の偏光状態も、同様に表される。 The polarization state that can be generated by the combination of the azimuth angle of the linearly polarized light after passing through the polarizer and the phase difference fast axis is expressed by, for example, (Formula 2) for a wavelength of 440 nm (blue light (B light)). . The polarization states of the wavelength 610 nm (red light (R light)) and the wavelength 540 nm (green light (G light)) are also expressed in the same manner.
(数2)において、aとbとの組合せで再現可能な偏光状態は、図4に示すポアンカレ球として図示される。図4に示すように、円偏光領域以外では、任意の偏光が発生できる。図4に示すポアンカレ球において、極部の白い領域は高輝度領域を示している。検査対象フイルム15のムラ検査では、高輝度領域は必要ではなく、本発明では、実質的に必要とされるポアンカレ球の赤道部分付近の領域を偏光子1および広帯域位相子3を用いて偏光させる。
In (Expression 2), the polarization state reproducible by the combination of a and b is illustrated as a Poincare sphere shown in FIG. As shown in FIG. 4, any polarized light can be generated outside the circularly polarized region. In the Poincare sphere shown in FIG. 4, the white area at the extreme portion indicates a high luminance area. In the unevenness inspection of the
従って、予め液晶パネルより出射されるR、G、Bフィルタごとの偏光状態を測定しておき、(式2)に基づいて青色光(B光)の測定偏光状態を偏光子1、広帯域位相子3の光学軸を平行光垂直面内で回転させて再現する。この再現光を検査対象フイルム15に照射することで、検査対象フイルム15および偏光子2の透過光が、スクリーン7に投影されて画像を形成する。この画像は、B干渉フィルタ(カラーフィルタ20)を通して検出手段8により検出され、輝度分布が測定される。
Therefore, the polarization state for each of the R, G, and B filters emitted from the liquid crystal panel is measured in advance, and the measured polarization state of blue light (B light) is determined based on (Equation 2) as the
同様に、赤色光(R光)、緑色光(G光)についても輝度分布を測定する。得られた3つの輝度分布データ(R、G、B輝度分布データ)を、演算部42において、下式
フルカラー輝度ムラ分布画像=A1×R輝度分布+A2×G輝度分布+A3×B輝度分布
に従って重み付けをして加算することにより検査対象フイルム15を使用した際の色をフルカラーで観察、評価することができる。但し、A1、A2、A3は、重み係数である。
Similarly, the luminance distribution is measured for red light (R light) and green light (G light). The obtained three luminance distribution data (R, G, B luminance distribution data) are weighted according to the following formula: full color luminance unevenness distribution image = A1 × R luminance distribution + A2 × G luminance distribution + A3 × B luminance distribution By adding the values, the color when the
以上の様にして、本実施形態の検査装置では、検査員は液晶パネルに光学フイルムを実装した状態を光学的にシミュレートした条件で光学フイルムを目視検査することが可能となる。液晶パネルの出射偏光状態は、白・グレー・黒といった0〜255の階調信号毎に異なるが、それぞれに対応した状態でのフイルム面状評価も可能になる。 As described above, in the inspection apparatus according to the present embodiment, the inspector can visually inspect the optical film under a condition that optically simulates the state in which the optical film is mounted on the liquid crystal panel. Although the output polarization state of the liquid crystal panel differs for each of gradation signals from 0 to 255 such as white, gray, and black, it is possible to evaluate the film surface state in a state corresponding to each.
本発明に係る検査装置は、透明物体の欠陥を容易に検査できるため、位相差フイルムや視野角改善用の光学補償フイルム、液晶パネル等のディスプレイ製品などをフルカラー検査する際に適用すると有用である。 Since the inspection apparatus according to the present invention can easily inspect defects in transparent objects, it is useful when applied to full-color inspection of retardation products, optical compensation films for improving viewing angle, display products such as liquid crystal panels, and the like. .
1,2 偏光子
3 広帯域λ/4フイルム(広帯域位相子)
4 ハロゲンファイバー照明装置(白色照明光源)
5 平行光照射手段
6 集光レンズ
7 スクリーン
8 検出手段
9 人間の視感度データ等を格納したメモリ
10 演算装置
11 回転駆動装置
15 検査対象(平板状透明製品)
20 カラーフィルタ(フィルタ手段)
41 記憶部
42 演算部
θ1 偏光子の光学軸の角度
θ2 広帯域位相子の光学軸の角度
1, 2
4 Halogen fiber illuminator (white illumination light source)
20 Color filter (filter means)
41
Claims (17)
該偏光子の一方を通して前記検査対象を照明する白色照明光源と、
前記一方の偏光子と前記検査対象との間に配置される広帯域位相子と、
前記白色照明光源から照明光が照射され前記一対の偏光子の他方の偏光子から出社する透過光を検出する検出手段と、
前記他方の偏光子と前記検出手段との間に配置されたフィルタ手段と、
前記フィルタ手段により波長分散されて前記検出手段が検出したそれぞれの透過光データの演算手段から成り、
前記照明光源側の前記偏光子と前記広帯域位相子は照明光源の光路上で検出手段側の前記偏光子に対して自由に回転させて、所定の偏光状態を持つ表示デバイスをシミュレートする表示デバイスシミュレート装置であって、
前記所定の偏光状態を持つ表示デバイスと、前記所定の偏光状態を得るための前記照明光源側の前記偏光子と前記広帯域位相子の検出手段側の前記偏光子に対する回転位置関係と対応付けたテーブルを記憶する記憶手段と、
前記照明光源側の前記偏光子と前記広帯域位相子の回転位置制御を行う位置制御手段とを備え、
前期位置制御手段が、前記テーブルに基づいて前記照明光源側の前記偏光子と前記広帯域位相子の回転位置を、任意の前記表示デバイスに対応する前記位置関係となるように制御することを特徴とする表示デバイスシミュレート装置。 A pair of polarizers arranged across a flat transparent product to be inspected;
A white illumination light source that illuminates the inspection object through one of the polarizers;
A broadband phaser disposed between the one polarizer and the inspection object;
Detecting means for detecting transmitted light irradiated from the white illumination light source and coming out of the other polarizer of the pair of polarizers;
Filter means disposed between the other polarizer and the detection means;
Each of the transmitted light data is wavelength-dispersed by the filter means and detected by the detection means,
The display device for simulating a display device having a predetermined polarization state by freely rotating the polarizer and the broadband phase shifter on the illumination light source side with respect to the polarizer on the detection means side on the optical path of the illumination light source A simulation device,
A table associated with the display device having the predetermined polarization state, and the rotational positional relationship with respect to the polarizer on the illumination light source side and the polarizer on the detection means side of the broadband phase shifter for obtaining the predetermined polarization state Storage means for storing
A position control means for performing rotational position control of the polarizer on the illumination light source side and the broadband phase shifter;
The first-position control means controls the rotational positions of the polarizer and the broadband phaser on the illumination light source side based on the table so as to be in the positional relationship corresponding to an arbitrary display device. Display device simulation device.
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