JP2008102818A - 撮像手段の出力値補正方法、シェーディング補正方法、欠陥検出方法、欠陥検出プログラムおよび欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子の感度特性を適切に評価して入力値を高精度に算出することができる撮像手段の出力値補正方法、シェーディング補正方法、欠陥検出方法、欠陥検出プログラムおよび欠陥検出装置を提供すること。
【解決手段】欠陥検出装置は、背景画像補正工程ＳＴ３にて撮像手段の感度特性に基づいて背景画像の出力輝度値を補正することで、露光時間を長くして輝度値が極端に低い背景用画像を撮像した場合でも、その出力輝度値を入力値に近似させることができ、背景画像の補正が実行できる。そして、背景画像を撮像手段の感度特性に基づいて補正することで、背景画像と検査画像とのシェーディングカーブを精度よく合致させることができ、シェーディング補正を高精度に実行することができ、液晶パネルにおける表示欠陥の検出精度を向上させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、撮像手段の出力値補正方法、シェーディング補正方法、欠陥検出方法、欠陥検出プログラムおよび欠陥検出装置に関し、詳しくは、液晶パネル等の画像表示デバイスやその応用製品であるプロジェクタ等の製造における検査工程において、画像表示デバイスの表示欠陥を精度よく検出するためにシェーディングを除去するシェーディング補正方法、欠陥検出方法、欠陥検出プログラムおよび欠陥検出装置に関する。

従来、ＴＦＴ(Thin Film Transistor)等の液晶パネル（画像表示デバイス）の表示外観検査において、液晶パネルに表示される画像に現れる表示欠陥（例えば、シミ、ムラ、スジなど）を画像処理で検出する場合、ＣＣＤカメラ等の撮像装置（撮像手段）で画像表示デバイスやその表示画像を撮像して画像データを取得し、その画像データに基づいて表示欠陥を検出している。
ＣＣＤカメラで取得した画像データには、液晶パネルに照射される光束の照明ムラやレンズ等による画像の周辺光量の低下等に起因するシェーディングが含まれている。このため、表示欠陥の検出精度を向上させるには、画像データ中の欠陥成分以外の成分（シェーディング）の除去（シェーディング補正）が必要である。
そして、画像処理を用いてシェーディング補正を行う方法として、以下の技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１に記載の技術では、検査対象となる液晶パネルに表示された画像をＣＣＤカメラで撮像することで取得した画像データ（検査画像データ）から、予め作成しておいた背景画像データとの差をとるシェーディング補正を採用している。ここで、背景画像データは、できるだけ欠陥の少ない検査対象ではない液晶パネルに表示される画像をＣＣＤカメラで撮像することで画像データを複数取得し、複数の画像データを平均化したものである。
一方、特許文献２に記載の技術では、検査画像データと、検査画像データから生成したシェーディング補正パターン（背景画像データ）との差をとるシェーディング補正を採用している。ここでは、シェーディングのゲインを求めるとともに、適宜な演算によってシェーディング補正パターンを生成し、このシェーディング補正パターンに基づいてシェーディング補正を行う方法が用いられている。

特開２００３−１６８１０３号公報 特開２００４−２７２０７７号公報

しかしながら、特許文献１、２のいずれに記載された技術においても、検査画像データに対して背景画像データの輝度値が極端に低くなることから、背景画像データを撮像装置で撮像する際の露光時間を長くする必要がある。そして、このように露光時間を長くした場合には、撮像装置（撮像素子）の光量に対する感度特性の違いにより、背景画像データに影響を与えるため、検査画像データと背景画像データの背景成分が適合せず、シェーディング補正の精度を低下させ、欠陥検出が困難になってしまうという問題がある。
なお、以上のような問題は、画像表示デバイス等の検査工程における背景画像データ生成時に限らず、ＣＣＤ等の撮像素子を用いた画像取得時においても同様であり、輝度値が極端に低い撮像対象を露光時間を長くして撮像した場合に、撮像素子の入力値と出力値とが適合しなくなるという問題がある。

本発明の目的は、撮像素子の感度特性を適切に評価して入力値を高精度に算出することができる撮像手段の出力値補正方法を提供するとともに、表示デバイスの表示欠陥検出工程においてシェーディング除去の精度を高め、表示欠陥を高精度に検出できるシェーディング補正方法、欠陥検出方法、欠陥検出プログラムおよび欠陥検出装置を提供することにある。

本発明の撮像手段の出力値補正方法は、対象からの入力光を撮像して輝度値を出力する撮像手段の出力値補正方法であって、所定光量の入力値に対する出力値を露光時間ごとに算出するとともに、前記入力値と前記出力値との差分を前記撮像手段における感度特性として予め設定しておき、前記対象を撮像した出力輝度値を前記感度特性に基づいて補正して前記対象からの入力光の光量を算出することを特徴とする。

本発明では、撮像手段における露光時間ごとの感度特性を予め設定しておき、この感度特性に基づいて出力輝度値を補正することで、露光時間を長く（例えば、数秒〜数十秒）して輝度値が極端に低い対象を撮像した場合でも、対象からの入力光の光量を正確に算出することができ、低輝度の対象を撮像した場合の出力値補正や、画像表示デバイス等の検査工程における背景画像データを精度よく生成してシェーディング補正を高精度に実行することができる。

本発明において、前記感度特性（ｙ_t ）は、前記対象の照度をｘとし、露光時間に基づく補正係数をｍ_t とした場合に、ｙ_t＝ｍ_tｘⁿ （式１）の算定式として設定され、前記出力輝度値から感度特性（ｙ_t ）を差し引くことで前記対象からの入力光の光量を算出することが好ましい。
この際、前記補正係数（ｍ_t ）は、露光時間（ｔ）に関する二次関数（ｍ_t＝ａｔ²＋ｂｔ＋ｃ）で設定されていることが好ましい。
このような構成によれば、露光時間に基づく補正係数（ｍ_t ）と対象の照度（ｘ）のｎ乗（ｘⁿ ）との関係式として感度特性を設定したことで、露光時間と対象の照度とに基づいて即座に感度特性を決定して補正が実行できる。
また、補正係数（ｍ_t ）を露光時間（ｔ）に関する二次関数として設定すれば、露光時間ごとの感度特性をより高精度に設定することができ、補正の精度を向上させることができる。
ここで、対象の照度としては、撮像手段の画素ごとの出力輝度値であってもよく、また出力輝度値を全画素分だけ積分して算出した撮像画像全体の輝度値に基づいて算出したものであってもよい。また、対象の照度にかかる指数部分（ｎ）は、個々の撮像手段ごとの入力値と出力値との関係から任意に設定され、一般的にはマイナスの値として設定されるものである。つまり、極端な低輝度（低照度）領域において、入力値よりも出力値が大きな値となり、その差分としての感度特性の値が増大することから、指数部分（ｎ）がマイナスの値となるような関係式によって感度特性が設定されるようになっている。

一方、本発明のシェーディング補正方法は、検査対象の表示デバイスの表示画像を撮像手段で撮像して取得した撮像画像と、背景用表示画像を前記撮像手段で撮像して生成した背景画像と、の差分をとることで前記撮像画像からシェーディングを除去するシェーディング補正方法であって、前記撮像手段における所定光量の入力値に対する出力値を露光時間ごとに算出するとともに、前記入力値と前記出力値との差分を感度特性として予め設定しておき、前記背景用表示画像を撮像した際に、前記撮像手段からの出力輝度値を前記感度特性に基づいて補正する背景画像補正工程を備えることを特徴とする。
ここで、背景用表示画像としては、できるだけ欠陥の少ない検査対象ではない液晶パネルに表示される画像であってもよく、また表示デバイスを介さずに所定の照明光のみで形成される画像であってもよく、検査対象の欠陥検出に適合した背景画像を生成するものであればよい。

また、本発明の欠陥検出方法は、検査対象の表示デバイスの表示画像を撮像手段で撮像して取得した撮像画像と、背景用表示画像を前記撮像手段で撮像して生成した背景画像と、の差分をとることで前記表示デバイスの表示欠陥を検出する欠陥検出方法であって、前記表示デバイスの表示画像を撮像して撮像画像を取得する撮像画像取得工程と、前記背景用表示画像を撮像して背景画像を取得する背景画像取得工程と、前記撮像画像と前記背景画像との差分をとることで前記撮像画像からシェーディングを除去した差分画像を生成するシェーディング補正工程と、前記差分画像に基づいて前記表示デバイスの表示欠陥を検出する欠陥検出工程とを備え、前記背景画像取得工程は、前記撮像手段における所定光量の入力値に対する出力値を露光時間ごとに算出するとともに、前記入力値と前記出力値との差分に基づいて予め設定した感度特性に基づき、前記背景用表示画像を撮像した際の前記撮像手段からの出力輝度値を補正することを特徴とする。
さらに、本発明の欠陥検出プログラムは、前記欠陥検出方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

また、本発明の欠陥検出装置は、検査対象の表示デバイスの表示画像を撮像して取得した撮像画像と、背景用表示画像を撮像して生成した背景画像と、の差分をとることで前記表示デバイスの表示欠陥を検出する欠陥検出装置であって、前記表示デバイスに光束を照射する光源装置と、前記表示デバイスの表示画像を撮像する撮像装置と、前記表示デバイスおよび前記撮像装置を駆動制御する制御装置とを備え、前記撮像装置における所定光量の入力値に対する出力値を露光時間ごとに算出するとともに、前記入力値と前記出力値との差分に基づいて予め設定した前記撮像装置の感度特性が前記制御装置に記憶され、前記背景用表示画像を撮像した際に前記撮像装置からの出力輝度値を前記感度特性に基づいて補正することを特徴とする。

以上のような本発明のシェーディング補正方法、欠陥検出方法、欠陥検出プログラムおよび欠陥検出装置によれば、前述の撮像手段の出力値補正方法と同様に、輝度値が極端に低い背景画像を取得する場合でも、背景用表示画像の光量を正確に算出して背景画像データを生成することができ、表示デバイス等の検査工程におけるシェーディング補正を高精度に実行することができる。従って、検査対象の表示デバイスにおける表示欠陥の検出精度を向上させることができる。そして、ＣＰＵを備えたコンピュータを用いて欠陥検出プログラムが実行されるようにすれば、各工程の処理速度を高めて欠陥検出処理全体を迅速に実行することができる。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔欠陥検出装置の構成〕
図１は、欠陥検出装置１の構成を示す図である。
欠陥検出装置１は、検査対象である画像表示デバイスとしての液晶パネル１０の表示外観検査を行い液晶パネル１０の表示欠陥を検出する装置である。この欠陥検出装置１は、図１に示すように、光学系２と、スクリーン３と、撮像装置としてのＣＣＤカメラ４と、パネル制御装置５と、制御装置６とを備える。

ここで、検査対象となる液晶パネル１０は、透過型の液晶パネルであり、例えば、ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶分子が密閉封入された構成を有し、光学系２からの光束を透過させる画像表示部１１と、この画像表示部１１の外周を囲んで設けられ光束を透過させない外周フレーム部１２とを有して構成されている。そして、液晶パネル１０は、例えば、欠陥検出装置１内のパネル設置部（図示略）に設置した状態でパネル制御装置５と電気的に接続し、パネル制御装置５によりＴＦＴ基板と対向基板との間に所定の電圧値（０Ｖも含む）の電圧が印加されることで液晶分子の配設状態を変化させ、入射光束を透過若しくは遮断することにより所定の光学像を形成する。なお、本実施形態では、液晶パネル１０は、電圧を印加しない（電圧値が０Ｖ）状態において、入射光束を全て透過して白表示を実施するノーマリーホワイトモードで構成されている。また、液晶パネル１０としては、電圧を印加しない状態において、入射光束を遮断して黒表示を実施するノーマリーブラックモードで構成しても構わない。

光学系２は、光源から射出された光束を液晶パネル１０に照射し、液晶パネル１０を介した光束をスクリーン３に向けて拡大投射する光学系である。この光学系２は、図１に示すように、光源装置２１と、光源装置２１から射出された光束を集光して液晶パネル１０に照射する集光レンズ２２と、液晶パネル１０にて形成された光学像をスクリーン３に向けて拡大投射する投射レンズ２３とを備える。
これらのうち、光源装置２１は、具体的な図示は省略するが、放電発光を実施する光源ランプと、光源ランプから射出された光束を反射するリフレクタとを備える。そして、光源ランプから放射された光束は、リフレクタにて集光レンズ２２に向けて射出される。
なお、光源装置２１としては、放電発光型の光源装置に限らず、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)素子、レーザダイオード、有機ＥＬ(Electro Luminescence)素子、シリコン発光素子等の各種固体発光素子を採用してもよい。

スクリーン３は、投射レンズ２３により拡大投射された光学像（表示画像）を反射して投影する反射型スクリーンとして構成されている。なお、スクリーン３としては、反射型スクリーンに限らず、入射した光学像を透過して投影する透過型スクリーンとして構成してもよい。

ＣＣＤカメラ４は、制御装置６による制御の下、スクリーン３の投射面を撮像し、撮像した画像に応じた信号を制御装置６に出力する。このＣＣＤカメラ４は、具体的な図示は省略するが、エリアセンサであるＣＣＤと、光束を集光してＣＣＤに照射する集光レンズと、制御装置６による制御の下、ＣＣＤによる入射光束の受光時間を変更可能とするシャッター等を備える。
なお、ＣＣＤカメラ４のＣＣＤは、液晶パネル１０の解像度以上の解像度を有しているものが好ましい。
パネル制御装置５は、制御装置６による制御の下、液晶パネル１０に所定の電圧値の電圧を印加し、液晶パネル１０に所定の光学像を形成させる。

図２は、欠陥検出装置１における制御装置６の概略構成を示すブロック図である。
制御装置６は、例えば、所定のプログラムを読み込んで実行するＣＰＵ(Central Processing Unit)等を備えたコンピュータで構成され、欠陥検出装置１全体を制御する。この制御装置６は、図２に示すように、制御部６１と、メモリ６２とを備える。
制御部６１は、メモリ６２に記憶された制御プログラムにしたがって所定の処理（欠陥検出処理）を実行する部分であり、画像表示制御部６１１と、画像データ取得部６１２と、背景画像取得部６１３と、シェーディング補正部６１４と、欠陥検出部６１５等を備えて構成されている。また、メモリ６２には、後述するＣＣＤカメラの感度特性６２１が記憶されている。

画像表示制御部６１１は、メモリ６２に記憶された液晶パネル１０に印加する電圧値に関する電圧値情報を読み出し、電圧値情報に基づく検査用電圧値で液晶パネル１０を駆動させるための所定の制御信号をパネル制御装置５に出力する。そして、パネル制御装置５は、画像表示制御部６１１から出力された制御信号にしたがって、検査用電圧値で液晶パネル１０を駆動し、液晶パネル１０に検査画像を形成させる。

画像データ取得部６１２は、液晶パネル１０にて検査画像が形成されている際に、ＣＣＤカメラ４に所定の制御信号を出力してＣＣＤカメラ４にスクリーン３の投射面（検査画像を含む）を撮像させる。また、画像データ取得部６１２は、ＣＣＤカメラ４から出力される電気信号を入力してコンピュータにて読取可能な信号（デジタル信号）に変換し、画素毎に画素値（輝度値）に関する情報を含んだ検査画像データ（撮像画像データ）Ｐを取得する。そして、画像データ取得部６１２は、取得した検査画像データＰをメモリ６２に記憶させる。

背景画像取得部６１３は、検査対象の液晶パネル１０に替えて欠陥のない（あるいは欠陥ができるだけ少ない）液晶パネル１０をセットして所定の背景用画像を形成させた状態か、あるいは液晶パネル１０を取り外して光源装置２１を所定の光量で発光させた状態において、ＣＣＤカメラ４に所定の制御信号を出力してＣＣＤカメラ４にスクリーン３の投射面（検査画像を含む）を撮像させる。また、背景画像取得部６１３は、ＣＣＤカメラ４から出力される電気信号を入力してコンピュータにて読取可能な信号（デジタル信号）に変換し、画素毎に画素値（輝度値）に関する情報を含んだ背景画像データＰ’を取得し、取得した背景画像データＰ’をメモリ６２に記憶させる。

背景画像取得部６１３は、メモリ６２に記憶した背景画像データＰ’を補正する背景画像補正部６１３Ａを備えている。背景画像補正部６１３Ａは、メモリ６２に記憶されたＣＣＤカメラの感度特性６２１に基づいて背景画像データＰ’を補正し、補正した背景画像データＰ’を再びメモリ６２に記憶させる。
ここで、ＣＣＤカメラの感度特性６２１は、ＣＣＤカメラ４における所定光量の入力値に対する出力値を露光時間（ｔ）ごとに算出し、この入力値と出力値との差分を以下の式１として予め設定し、メモリ６２に記憶したものである。
ｙ_t＝ｍ_tｘⁿ …（式１）
ここで、ｙ_t は、ＣＣＤカメラ４の感度特性であり、ｘは、ＣＣＤカメラ４で撮像した補正前の背景画像データＰ’の照度であり、ｎは、任意の係数（例えば、-0.73011などのマイナスの値）であり、ｍ_t は、露光時間（ｔ）に関する補正係数である。この補正係数ｍ_t は、以下の式２のように露光時間（ｔ）に関する二次関数で設定されている。
ｍ_t＝ａｔ²＋ｂｔ＋ｃ …（式２）
ここで、ａ，ｂ，ｃは、それぞれＣＣＤカメラ４によって異なる任意の係数であり、例えば、ａ＝-0.02505、ｂ＝2.437261、c=-0.11570などのような値に設定されている。

すなわち、図４に示すように、ＣＣＤカメラ４で撮像した補正前の背景画像データＰ’の出力値（図４中、実線Ａで示す）は、輝度が低い領域（図４の左側原点に近い領域）において、入力値（図４中、二点鎖線Ａ’で示す）よりも大きくなってしまい、線形な入力値と適合しないという非線形性を有している。この出力値と入力値との差分である感度特性（ｙ_t ）は、図５に示すように、露光時間（ｔ）ごとに異なる複数の曲線Ｂ（式１の曲線）として表され、背景画像データＰ’の照度ｘがゼロに近づくほど無限大になるような特性を有している。また、感度特性（ｙ_t ）の補正係数（ｍ_t ）は、図６に示すような曲線Ｃ（式２の曲線）として表され、本実施例の露光時間（例えば、１秒以上６０秒以下）の範囲では、露光時間（ｔ）の増加に伴って補正係数（ｍ_t ）が大きくなるような特性を有している。

以上のようなＣＣＤカメラの感度特性６２１に基づいて背景画像補正部６１３Ａは、ＣＣＤカメラ４で撮像した背景画像データＰ’の照度ｘと、背景画像データＰ’を撮像した際の露光時間（ｔ）とから式１によって感度特性（ｙ_t ）を算出する。さらに、背景画像補正部６１３Ａは、算出した感度特性（ｙ_t ）を背景画像データＰ’の出力輝度値から差し引く補正を実行することで、ＣＣＤカメラ４に入力した背景用画像の入力値に近似した補正後の背景画像データＰ’を算出し、算出した背景画像データＰ’をメモリ６２に記憶させる。

次に、図２に示すシェーディング補正部６１４は、補正した背景画像データＰ’と検査画像データＰとを対応する画素毎に差分をとる（シェーディング補正）。そして、シェーディング補正部６１４は、シェーディング補正を実施することで、光源装置２１から射出された光束の照明ムラや光学系２を構成する各レンズ２２，２３による画像の周辺光量の低下等に起因するシェーディング（表示欠陥成分以外の成分）を除去した差分画像データを生成する差分画像データ生成部６１４Ａを備える。
差分画像データ生成部６１４Ａは、メモリ６２に記憶された背景画像データＰ’と検査画像データＰとにおける互いに対応する画素毎に各画素値の差分をとり、差分画像データＲを生成し、生成した差分画像データＲをメモリ６２に記憶させる。

欠陥検出部６１５は、メモリ６２に記憶された差分画像データＲを読み出し、差分画像データＲに基づいて、表示欠陥を強調する一般的な欠陥強調処理を実施し、シミ、ムラ、スジなどの表示欠陥に相当する画素位置を特定する。
メモリ６２は、所定の制御プログラム、制御部６１にて処理を実行するための情報、および制御部６１にて処理されたデータ等の他に、ＣＣＤカメラの感度特性６２１を記憶する。

〔欠陥検出方法〕
次に、上述した欠陥検出装置１による欠陥検出方法を図面に基づいて説明する。
図３は、欠陥検出方法を説明するフローチャートである。
なお、以下では、液晶パネル１０を欠陥検出装置１におけるパネル設置部（図示略）に設置した状態とし、液晶パネル１０とパネル制御装置５とが電気的に接続されているものとする。
作業者は、制御装置６の操作部（図示略）を操作し、液晶パネル１０の欠陥検出を実行する旨の設定入力を実施する。そして、制御装置６の制御部６１は、操作部から出力される操作信号に応じて、メモリ６２に記憶された制御プログラムを読み出し、制御プログラムにしたがって、以下に示すように、液晶パネル１０の欠陥検出処理を実行する。

先ず、制御部６１は、光源装置２１を点灯させ、光源装置２１から射出された光束を液晶パネル１０に導入し、制御部６１の画像表示制御部６１１は、液晶パネル１０に検査画像を表示させる制御信号をパネル制御装置５に出力する。この処理によってスクリーン３には、液晶パネル１０を透過した検査画像が投影表示される。この状態において、制御部６１の画像データ取得部６１２は、ＣＣＤカメラ４に所定の制御信号を出力してＣＣＤカメラ４にスクリーン３の投射面を撮像させ検査画像データＰを取得する（処理ＳＴ１：検査画像取得工程）。そして、画像データ取得部６１２は、取得した検査画像データＰをメモリ６２に記憶させる。

次に、液晶パネル１０をパネル設置部から取り外して欠陥のない液晶パネル１０を設置した状態で、制御部６１は、背景用の光量で光源装置２１を点灯させ、光源装置２１から射出された光束を液晶パネル１０に導入し、制御部６１の画像表示制御部６１１は、液晶パネル１０に背景用画像を表示させる制御信号をパネル制御装置５に出力する。この処理によってスクリーン３には、液晶パネル１０を透過した背景用画像が投影表示される。この状態において、制御部６１の背景画像取得部６１３は、ＣＣＤカメラ４に所定の制御信号を出力してＣＣＤカメラ４にスクリーン３の投射面を撮像させ背景画像データＰ’を取得する（処理ＳＴ２：背景画像取得工程）。そして、背景画像取得部６１３は、取得した背景画像データＰ’をメモリ６２に記憶させる。

次に、制御部６１の背景画像補正部６１３Ａは、取得した背景画像データＰ’およびＣＣＤカメラの感度特性６２１をメモリ６２から読み出し、感度特性（ｙ_t ）を背景画像データＰ’の出力輝度値から差し引く補正を実行して、補正した背景画像データＰ’を生成する（処理ＳＴ３：背景画像補正工程）。そして、背景画像補正部６１３Ａは、補正した背景画像データＰ’をメモリ６２に記憶させる。

以上のような処理ＳＴ３の後、制御部６１のシェーディング補正部６１４は、補正した背景画像データＰ’と検査画像データＰとを対応する画素毎に差分をとる（シェーディング補正）処理を実施する（処理ＳＴ４：背景除去工程）。具体的には、処理ＳＴ１において画像データ取得部６１２にて取得した検査画像データＰと、処理ＳＴ３において背景画像補正部６１３Ａで補正した背景画像データＰ’とに基づいて、差分画像データ生成部６１４Ａは、検査画像データＰの各画素値から背景画像データＰ’の各画素値の差分をとり、差分画像データを生成する。そして、差分画像データ生成部６１４Ａは、生成した差分画像データをメモリ６２に記憶させる。

処理ＳＴ４の後、制御部６１の欠陥検出部６１５は、メモリ６２に記憶された差分画像データを読み出し、差分画像データに基づいて、表示欠陥成分を強調する一般的な欠陥強調処理を実施し、表示欠陥である画素位置を特定する（処理ＳＴ５：欠陥検出工程）。
例えば、欠陥検出部６１５は、所定のフィルタを用い、差分画像データにおける画素毎に、注目する画素に対して水平方向および垂直方向に位置する各画素の画素値を積算する。そして、欠陥検出部６１５は、画素毎に積算された各積算値を予め設定された閾値と比較することで、表示欠陥成分である画素位置を特定する。

上述した第１実施形態によれば、以下の効果がある。
本実施形態では、背景画像補正工程ＳＴ３にて感度特性（ｙ_t ）を背景画像データＰ’の出力輝度値から差し引くことで、露光時間（ｔ）を長く（例えば、数秒〜数十秒）して輝度値が極端に低い背景用画像を撮像した場合でも、その出力輝度値を入力値に近似させる補正が実行できる。そして、背景画像データＰ’をＣＣＤカメラ４の感度特性に基づいて補正したことで、背景画像データＰ’と検査画像データＰとのシェーディングカーブを精度よく合致させることができ、シェーディング補正を高精度に実行することができる。従って、液晶パネル１０の表示外観検査において、シェーディング補正を高精度に実行して、液晶パネル１０における表示欠陥の検出精度を向上させることができる。

また、ＣＣＤカメラ４の感度特性（ｙ_t ）を、露光時間（ｔ）に基づく補正係数（ｍ_t ）と背景画像データＰ’の照度ｘのｎ乗（ｘⁿ ）との関係式（式１）として設定し、この感度特性（ｙ_t ）をメモリ６２に記憶させておいたことで、背景画像補正工程ＳＴ３において、背景画像データＰ’を撮像する際の露光時間とその照度とに基づいて即座に感度特性を算出して撮像した背景画像データＰ’の補正が実行できる。
また、補正係数（ｍ_t ）を露光時間（ｔ）に関する二次関数として設定したので、露光時間ごとの感度特性（ｙ_t ）をより高精度に設定することができ、補正の精度を向上させることができる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、画像表示デバイスとして液晶パネル１０の表示外観検査を実施する欠陥検出装置１について説明したが、本発明の画像表示デバイスは、バックライトの光を透過させる液晶パネルに限らず、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネルやプラズマパネル等の各種自己発光型の画像表示デバイスであってもよい。
また、前記実施形態では、画像表示デバイスである液晶パネル１０の表示外観検査において、ＣＣＤカメラの感度特性に基づく背景画像データの補正（背景画像補正工程ＳＴ３）を実行し、この補正した背景画像データＰ’に基づいてシェーディング補正を実行する場合を説明したが、本発明の撮像手段の出力値補正方法を、画像表示デバイスの表示外観検査に限らず、ＣＣＤ等の撮像素子を用いた画像取得時の光量補正に適用されてもよい。すなわち、輝度値が極端に低い撮像対象を露光時間を長くして撮像した場合に、撮像素子の出力値を補正して入力値に近似させるような用途にも本発明の撮像手段の出力値補正方法が適用可能である。

また、前記実施形態では、検査画像取得工程ＳＴ１に続いて背景画像取得工程ＳＴ２を実施し、これに続いて背景画像補正工程ＳＴ３を実施する検査方法を説明したが、これらの手順は特に限定されず、背景画像取得工程ＳＴ２および背景画像補正工程ＳＴ３に続いて検査画像取得工程ＳＴ１を実施してもよい。さらには、背景画像取得工程ＳＴ２および背景画像補正工程ＳＴ３を実施して補正した背景画像データＰ’を生成しておいてから、検査画像取得工程ＳＴ１、背景除去工程ＳＴ４および欠陥検出工程ＳＴ５を、複数の異なる検査対象である液晶パネルごとに繰り返し実行してもよい。

本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明の欠陥検出装置の構成を示す図。 前記欠陥検出装置における制御装置の概略構成を示すブロック図。 前記欠陥検出装置における欠陥検出方法を説明するフローチャート。 撮像手段における入力値と出力値との差を示すグラフ。 撮像手段における露光時間ごと感度特性を示すグラフ。 露光時間に関する感度特性の補正係数を示すグラフ。

符号の説明

１…欠陥検出装置、１０…液晶パネル（表示デバイス）、２１…光源装置、４…ＣＣＤカメラ（撮像装置、撮像手段）、６…制御装置、Ｐ…検査画像データ（撮像画像）、Ｐ’…背景画像データ（背景画像）、ＳＴ１…検査画像取得工程（撮像画像取得工程）、ＳＴ２…背景画像取得工程、ＳＴ３…背景画像補正工程、ＳＴ４…背景除去工程（シェーディング補正工程）、ＳＴ５…欠陥検出工程。

Claims (7)

1. 対象からの入力光を撮像して輝度値を出力する撮像手段の出力値補正方法であって、
   所定光量の入力値に対する出力値を露光時間ごとに算出するとともに、前記入力値と前記出力値との差分を前記撮像手段における感度特性として予め設定しておき、前記対象を撮像した出力輝度値を前記感度特性に基づいて補正して前記対象からの入力光の光量を算出することを特徴とする撮像手段の出力値補正方法。
2. 請求項１に記載の撮像手段の出力値補正方法において、
   前記感度特性（ｙ_t ）は、前記対象の照度をｘとし、露光時間に基づく補正係数をｍ_t とした場合に、ｙ_t＝ｍ_tｘⁿ （式１）の算定式として設定され、前記出力輝度値から感度特性（ｙ_t ）を差し引くことで前記対象からの入力光の光量を算出することを特徴とする撮像手段の出力値補正方法。
3. 請求項２に記載の撮像手段の出力値補正方法において、
   前記補正係数（ｍ_t ）は、露光時間（ｔ）に関する二次関数（ｍ_t＝ａｔ²＋ｂｔ＋ｃ）で設定されていることを特徴とする撮像手段の出力値補正方法。
4. 検査対象の表示デバイスの表示画像を撮像手段で撮像して取得した撮像画像と、背景用表示画像を前記撮像手段で撮像して生成した背景画像と、の差分をとることで前記撮像画像からシェーディングを除去するシェーディング補正方法であって、
   前記撮像手段における所定光量の入力値に対する出力値を露光時間ごとに算出するとともに、前記入力値と前記出力値との差分を感度特性として予め設定しておき、前記背景用表示画像を撮像した際に、前記撮像手段からの出力輝度値を前記感度特性に基づいて補正する背景画像補正工程を備えることを特徴とするシェーディング補正方法。
5. 検査対象の表示デバイスの表示画像を撮像手段で撮像して取得した撮像画像と、背景用表示画像を前記撮像手段で撮像して生成した背景画像と、の差分をとることで前記表示デバイスの表示欠陥を検出する欠陥検出方法であって、
   前記表示デバイスの表示画像を撮像して撮像画像を取得する撮像画像取得工程と、
   前記背景用表示画像を撮像して背景画像を取得する背景画像取得工程と、
   前記撮像画像と前記背景画像との差分をとることで前記撮像画像からシェーディングを除去した差分画像を生成するシェーディング補正工程と、
   前記差分画像に基づいて前記表示デバイスの表示欠陥を検出する欠陥検出工程とを備え、
   前記背景画像取得工程は、
   前記撮像手段における所定光量の入力値に対する出力値を露光時間ごとに算出するとともに、前記入力値と前記出力値との差分に基づいて予め設定した感度特性に基づき、前記背景用表示画像を撮像した際の前記撮像手段からの出力輝度値を補正することを特徴とする欠陥検出方法。
6. 請求項５に記載の欠陥検出方法をコンピュータに実行させる欠陥検出プログラム。
7. 検査対象の表示デバイスの表示画像を撮像して取得した撮像画像と、背景用表示画像を撮像して生成した背景画像と、の差分をとることで前記表示デバイスの表示欠陥を検出する欠陥検出装置であって、
   前記表示デバイスに光束を照射する光源装置と、
   前記表示デバイスの表示画像を撮像する撮像装置と、
   前記表示デバイスおよび前記撮像装置を駆動制御する制御装置とを備え、
   前記撮像装置における所定光量の入力値に対する出力値を露光時間ごとに算出するとともに、前記入力値と前記出力値との差分に基づいて予め設定した前記撮像装置の感度特性が前記制御装置に記憶され、
   前記背景用表示画像を撮像した際に前記撮像装置からの出力輝度値を前記感度特性に基づいて補正することを特徴とする欠陥検出装置。

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