JP2008241607A - Apparatus and method for detecting optical unevenness - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学ムラを検出する光学ムラ検出装置及び光学ムラ検出方法に関し、特に、位相差フィルムを一対の偏光板によってクロスニコル状態で挟んだ被検査対象に用いて好適なものである。 The present invention relates to an optical unevenness detection device and an optical unevenness detection method for detecting optical unevenness, and is particularly suitable for use in an inspection target in which a retardation film is sandwiched between a pair of polarizing plates in a crossed Nicols state.
例えば液晶パネルには、位相差フィルムを一対の偏光板によってクロスニコル状態で挟んだものがある。この種の液晶パネルでは、位相差フィルムの材料自体に場所的な不均一性がありムラを生じることがあるため、製造過程において表示欠陥が生じていないか等を検査する画像表示検査が行われる。この画像表示検査は、液晶パネルの画像を撮像手段(CCDカメラ等)で撮像して行われたり、観測者が異なる位置から観察すること等により行われる。 For example, some liquid crystal panels have a retardation film sandwiched between a pair of polarizing plates in a crossed Nicols state. In this type of liquid crystal panel, the retardation film material itself has local non-uniformity and may cause unevenness. Therefore, an image display inspection is performed to inspect whether a display defect has occurred in the manufacturing process. . This image display inspection is performed by picking up an image of the liquid crystal panel with an image pickup means (CCD camera or the like), or by observing the observer from a different position.
図10は液晶パネルにおける従来の中央部のみからの輝度ムラ観察を(a)、それによって見えるムラの例を(b)に表した説明図である。
画像表示検査におけるムラ撮像評価は、例えば図10(a)に示すように液晶パネル1から所定の観察距離にある撮像点3による定点撮像で実施され、パネル画面(パネル実装、又は偏光板クロスニコル形態)の中央部のみ見込み角が0度で、中央部から端に近づくに従い見込み角が大きくなる条件での撮像となっていた。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing luminance unevenness observation from only the central portion of the liquid crystal panel (a), and an example of unevenness seen thereby (b).
For example, as shown in FIG. 10A, the uneven imaging evaluation in the image display inspection is performed by fixed-point imaging with an
一般的に観察距離は被検査パネルの高さHの3倍程度の距離に設定され、撮像視野範囲は光学的な制約から60mm角程度で行われた。そして、パネルを黒表示した際に、パネル周囲に発生する高輝度領域(光る領域)を観測することで、ムラ撮像評価がなされていた。目視の場合では、0.1cd程度の輝度差の検出でムラがあったとされた。 In general, the observation distance is set to a distance about three times the height H of the panel to be inspected, and the imaging field of view range is about 60 mm square due to optical restrictions. Then, when the panel is displayed in black, uneven imaging evaluation has been performed by observing a high-luminance region (light-emitting region) generated around the panel. In the case of visual observation, it was assumed that there was unevenness in detection of a luminance difference of about 0.1 cd.
しかしながら、従来のムラ撮像評価は、60mm角程度の撮像視野範囲で行われていたため、例えばスジムラに対しては、視野範囲が狭すぎ、ムラの有無が正確に判断できない問題があった。図11は従来行われた定点観察を(a)、観察者が移動する実際の観察を(b)に表した説明図である。
実際は図11(a)に示す定点観測だけでなく、図11(b)に示すように、観測者1が頭を横に動かして観察する場合、パネルのどの位置に対しても垂直或いは斜めの方向から同時に観察している。ところが、被検査対象の材料毎にムラの見えが角度に依存して異なるため、複数の角度、距離での画像を取得して評価することが必要となった。また、従来のムラ撮像評価は、目でムラの程度を判断しながら、ムラの見えの程度が最も悪い角度を試行錯誤して決めてから撮像する場合もあり、作業効率の悪い問題があった。さらに、材料単体のムラを評価するには、見込み角が被検査対象の任意の位置に対して一定角度である評価も合わせて評価する必要のあることが分かった。
図12に偏光板クロスニコル及び視野角調整フィルム付VAパネルの見込み角と輝度との相関を表したグラフを示した。特に、サンプル形態が実装パネルの場合でなく、偏光板2枚のクロスニコル形態で観察する場合には、図12に示すように、見込み角に相関して、撮像画像の位置による輝度変化が大きく、画像に輝度の勾配ができるためムラの検出を困難にする要因となっていた。
また、図13にテレセントリックレンズを使用した従来の光学ムラ検出方法の模式図を示した。CCDカメラ等の撮像手段を面走査する方法では、平行方向からの撮像のためにテレセントリックレンズ4を使用した光学系5が使用される。しかし、1ショットで撮像できる面積が、縦横幅Wで20mm程度と狭く、被写体となるTVパネルが60インチ以上であると、およそ1000ショット以上必要となり膨大な時間が必要となってしまう問題があった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、特に偏光板2枚に位相差フィルムを挟み込んだクロスニコル形態でのムラ撮像において、全面撮像の計測が容易、且つ短時間で、しかも、高精度で行える光学ムラ検出装置及び光学ムラ検出方法を提供することにある。
However, since the conventional uneven imaging evaluation was performed in an imaging field of view of about 60 mm square, for example, for a non-uniform stripe, there was a problem that the field of view was too narrow to accurately determine the presence or absence of unevenness. FIG. 11 is an explanatory view showing the fixed point observation performed conventionally (a) and the actual observation of the observer moving in (b).
Actually, in addition to the fixed point observation shown in FIG. 11A, as shown in FIG. 11B, when the
FIG. 12 shows a graph showing the correlation between the expected angle and the luminance of the polarizing plate crossed Nicol and the VA panel with viewing angle adjusting film. In particular, when the sample form is not a mounting panel but is observed in a crossed Nicols form of two polarizing plates, as shown in FIG. 12, the luminance change due to the position of the captured image is large in correlation with the prospective angle. Since the image has a luminance gradient, it has been a factor that makes it difficult to detect unevenness.
FIG. 13 shows a schematic diagram of a conventional optical unevenness detection method using a telecentric lens. In the method of surface scanning an imaging means such as a CCD camera, an
The present invention has been made in view of the above situation. In particular, in uneven imaging in a crossed Nicol configuration in which a retardation film is sandwiched between two polarizing plates, it is easy to measure the entire surface, in a short time, and with high accuracy. It is an object to provide an optical unevenness detection device and an optical unevenness detection method.
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
(1) 位相差フィルムの光学ムラを検出する光学ムラ検出装置であって、
被検査対象である位相差フィルムを挟んでクロスニコル状態で配置された一対の偏光板と、
前記位相差フィルムと前記偏光板とを一体に保持して所望の傾斜角度に設定するステージと、
前記位相差フィルムの一方の側から照明する照明手段と、
前記位相差フィルムの他方の側から前記偏光板を介して前記照明手段からの照明光の透過光画面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段から得られる撮像画像の輝度情報から輝度ムラ成分を検出するムラ検出手段と、を備え、
前記撮像手段が、前記位相差フィルムの所定の検査領域内における撮像方向の角度変動を2度以内となるように、前記位相差フィルムから離間配置された位置から望遠撮像する光学ムラ検出装置。
The above object of the present invention is achieved by the following configuration.
(1) An optical unevenness detection device for detecting optical unevenness of a retardation film,
A pair of polarizing plates arranged in a crossed Nicols state across the retardation film to be inspected;
A stage for integrally holding the retardation film and the polarizing plate and setting a desired inclination angle;
Illumination means for illuminating from one side of the retardation film;
Imaging means for imaging a transmitted light screen of illumination light from the illumination means via the polarizing plate from the other side of the retardation film,
Unevenness detection means for detecting a brightness unevenness component from brightness information of a captured image obtained from the imaging means,
An optical non-uniformity detection device that performs telephoto imaging from a position spaced from the retardation film so that the imaging means has an angle variation in an imaging direction within a predetermined inspection region of the retardation film within 2 degrees.
この光学ムラ検出装置によれば、従来、近接撮影時に同一撮影方向で被検査対象の各領域を撮影する際、被検査対象に対し撮像手段を走査する必要があったのに対し、撮像手段を走査することなく、撮像方向に対する角度差を抑えながら、被検査対象の全体を略同等の角度で撮影できる。これにより、被検査対象を傾けた場合であっても撮像焦点を合わせることができる。したがって、複数の定点だけでなく、被検査対象と平行な全ての位置からムラ計測が効率的に行えるようになる。 According to this optical unevenness detection device, when photographing each region of the inspection object in the same photographing direction at the time of close-up photographing, it has been necessary to scan the imaging means with respect to the inspection object. Without scanning, the entire object to be inspected can be imaged at substantially the same angle while suppressing the angle difference with respect to the imaging direction. Thereby, even if it is a case where a to-be-inspected object is inclined, an imaging focus can be adjusted. Therefore, unevenness measurement can be efficiently performed not only from a plurality of fixed points but also from all positions parallel to the inspection target.
(2) (1)記載の光学ムラ検出装置であって、
前記撮像手段は、前記位相差フィルムの1回分の撮像領域が少なくとも20cm角の領域を含む光学ムラ検出装置。
(2) The optical unevenness detecting device according to (1),
The said imaging means is an optical nonuniformity detection apparatus in which the imaging area for one time of the said retardation film contains an area | region of at least 20 cm square.
この光学ムラ検出装置によれば、従来の平行撮影のために行われていたテレセントリックレンズを使用した2cm程度の撮像面積に比べ、略平行撮影による撮像情報が大きな撮像面積で得られるようになり、撮像回数を低減させて、処理時間の大幅な短縮が可能となる。 According to this optical unevenness detection apparatus, compared with an imaging area of about 2 cm using a telecentric lens used for conventional parallel photography, imaging information by substantially parallel photography can be obtained with a large imaging area. By reducing the number of imaging operations, the processing time can be greatly shortened.
(3) (1)又は(2)記載の光学ムラ検出装置であって、
前記ステージを駆動して前記位相差フィルムを特定の複数方向からなる代表撮像方向に傾斜させ、前記撮像手段により各代表撮像方向で撮像させる制御手段と、
前記撮像した複数の撮像画像を記憶する記憶手段と、
前記ムラ検出手段が、各代表撮像方向の撮像画像の輝度値から、前記各代表撮像方向の中間の傾斜方向に対する輝度値を補間処理して求め、該補間処理で得られた輝度情報から前記輝度ムラ成分を検出する光学ムラ検出装置。
(3) The optical unevenness detecting device according to (1) or (2),
Control means for driving the stage to incline the retardation film in a representative imaging direction composed of a plurality of specific directions, and for imaging in each representative imaging direction by the imaging means;
Storage means for storing the plurality of captured images;
The unevenness detecting means interpolates a luminance value with respect to an inclination direction intermediate between the representative imaging directions from the luminance value of the captured image in each representative imaging direction, and the luminance information is obtained from the luminance information obtained by the interpolation processing. An optical unevenness detection device that detects unevenness components.
この光学ムラ検出装置によれば、ムラ検出手段が、各代表撮像方向で撮像して得た各代表撮像方向の輝度値から、中間の傾斜方向に対する輝度値を補間処理して求め、実際に撮像した画像と略同等の全体画像が得られる。すなわち、画像合成処理が実施されることにより、任意の見込み角で輝度画像が生成され、ムラ検出が効率的に行えるようになる。 According to this optical unevenness detection device, the unevenness detecting means obtains the brightness value for the intermediate tilt direction from the brightness value of each representative image capturing direction obtained by image capturing in each representative image capturing direction, and actually captures the image. An overall image substantially equivalent to the obtained image is obtained. That is, by performing the image composition processing, a luminance image is generated at an arbitrary prospective angle, and unevenness detection can be performed efficiently.
(4) (1)〜(3)のいずれか1項記載の光学ムラ検出装置であって、
前記ステージが、前記位相差フィルムの法線方向と前記観察方向とのなす角である傾斜角と、前記観察方向を前記位相差フィルム面に垂直投影したときの前記位相差フィルム面内における方位角と、を変更する回動機構を有する光学ムラ検出装置。
(4) The optical unevenness detection device according to any one of (1) to (3),
An inclination angle that is an angle between the normal direction of the retardation film and the observation direction, and an azimuth angle in the retardation film plane when the observation direction is vertically projected on the retardation film surface. And an optical non-uniformity detection device having a rotation mechanism for changing.
この光学ムラ検出装置によれば、望遠撮像により位相差フィルムの全体が略同等の角度で撮影されるのに加え、回動機構の駆動によって、傾斜角及び方位角が変更されることで、撮像手段を走査することなく、位相差フィルムのどの位置に対しても任意の傾斜角及び方位角での観察が可能となる。 According to this optical unevenness detection device, the entire retardation film is imaged at substantially the same angle by telephoto imaging, and the tilt angle and azimuth angle are changed by driving the rotation mechanism, thereby imaging. Observation at any tilt angle and azimuth angle is possible for any position of the retardation film without scanning the means.
(5) 位相差フィルムの光学ムラを検出する光学ムラ検出方法であって、
被検査対象である位相差フィルムをクロスニコル状態で配置された一対の偏光板に挟み込み、所望の傾斜角度に設定し、
前記位相差フィルムの一方の側から照明するとともに、前記位相差フィルムの他方の側から前記偏光板を介して前記照明光の透過光画面を、前記位相差フィルムの所定の検査領域に対して該検査領域内における撮像方向の角度変動を2度以内として望遠撮像し、
得られる撮像画像の輝度情報から輝度変動成分を検出する光学ムラ検出方法。
(5) An optical unevenness detection method for detecting optical unevenness of a retardation film,
The retardation film to be inspected is sandwiched between a pair of polarizing plates arranged in a crossed Nicol state, and set to a desired inclination angle,
Illuminating from one side of the retardation film, the transmitted light screen of the illumination light from the other side of the retardation film via the polarizing plate, the predetermined inspection region of the retardation film Telephoto imaging with the angle fluctuation in the imaging direction within the inspection area within 2 degrees,
An optical unevenness detection method for detecting a luminance fluctuation component from luminance information of a captured image obtained.
この光学ムラ検出方法によれば、被検査対象の全体が略同等の角度で撮影可能となり、被検査対象と平行な全ての位置からのムラ計測が効率的に行えるようになる。これにより、全面撮像の計測が容易、且つ短時間で可能となり、しかも、撮像手段の走査に伴う計測誤差が発生しないのでムラ検出精度も高まる。 According to this optical unevenness detection method, the entire object to be inspected can be photographed at substantially the same angle, and unevenness measurement from all positions parallel to the object to be inspected can be performed efficiently. As a result, it is possible to easily measure the entire surface imaging in a short time, and the measurement error associated with the scanning of the imaging means does not occur, so that the unevenness detection accuracy is increased.
(6) (5)記載の光学ムラ検出方法であって、
前記位相差フィルムを異なる複数の方向から撮像し、各撮像方向に対する撮像画像からそれぞれ輝度変動成分を検出する光学ムラ検出方法。
(6) The optical unevenness detection method according to (5),
An optical unevenness detection method in which the retardation film is imaged from a plurality of different directions, and a luminance variation component is detected from each captured image in each imaging direction.
この光学ムラ検出方法によれば、望遠撮像により位相差フィルムの全体が略同等の角度で撮影されるのに加え、異なる複数の方向からの撮像、すなわち、固定した撮像手段に対して位相差フィルムを変位させた撮像によって、撮像手段を走査することなく、位相差フィルムのどの位置に対しても任意の傾斜角及び方位角での輝度変動成分の検出が可能となる。 According to this optical unevenness detection method, the entire retardation film is photographed at substantially the same angle by telephoto imaging, and in addition, imaging from a plurality of different directions, that is, the retardation film with respect to a fixed imaging means Due to the imaging with the displacement, it is possible to detect a luminance fluctuation component at an arbitrary inclination angle and azimuth angle for any position of the retardation film without scanning the imaging means.
(7) (5)又は(6)記載の光学ムラ検出方法であって、
1回の撮像で前記位相差フィルムの少なくとも20cm角の領域を撮像する光学ムラ検出方法。
(7) The optical unevenness detection method according to (5) or (6),
An optical unevenness detection method for imaging at least a 20 cm square region of the retardation film by one imaging.
この光学ムラ検出方法によれば、従来の平行撮影のために行われていたテレセントリックレンズを使用した2cm程度の撮像面積に比べ、略平行撮影による撮像情報が大きな撮像面積で得られるようになり、撮像回数を低減させて、処理時間の大幅な短縮が可能となる。 According to this optical unevenness detection method, compared with an imaging area of about 2 cm using a telecentric lens that has been used for conventional parallel photography, imaging information by substantially parallel photography can be obtained with a large imaging area. By reducing the number of imaging operations, the processing time can be greatly shortened.
(8) (5)〜(6)又は(7)記載の光学ムラ検出方法であって、
前記位相差フィルムを特定の複数方向からなる代表撮像方向に傾斜させて撮像し、
各代表撮像方向の撮像画像の輝度値から、前記各代表撮像方向の中間の傾斜方向に対する輝度値を補間処理して求め、該補間処理で得られた輝度情報から前記輝度ムラ成分を検出する光学ムラ検出方法。
(8) The optical unevenness detection method according to (5) to (6) or (7),
Inclining the retardation film in a representative imaging direction consisting of a plurality of specific directions, and imaging,
An optical for detecting the luminance unevenness component from the luminance information obtained from the luminance information obtained by the interpolation processing from the luminance value of the captured image in each representative imaging direction to obtain a luminance value with respect to an intermediate inclination direction of each representative imaging direction. Unevenness detection method.
この光学ムラ検出方法によれば、ムラ検出手段が、各代表撮像方向で撮像して得た各代表撮像方向の撮像画像の輝度値から、中間の傾斜方向に対する輝度値を補間処理し、未知の傾斜角における輝度ムラ成分が実際の撮像に依らずに推測可能となる。 According to this optical unevenness detection method, the unevenness detection means interpolates the brightness value for the intermediate tilt direction from the brightness value of the captured image in each representative imaging direction obtained by imaging in each representative imaging direction, and the unknown The luminance unevenness component at the tilt angle can be estimated without depending on actual imaging.
(9) (8)記載の光学ムラ検出方法であって、
前記位相差フィルムに対面する任意の位置で観察される前記照明光の透過光画面を、前記補間処理して得られた輝度情報から合成して作成し、この透過光画面の合成画像の輝度情報から前記輝度ムラ成分を検出する光学ムラ検出方法。
(9) The optical unevenness detection method according to (8),
The transmission light screen of the illumination light observed at an arbitrary position facing the retardation film is synthesized from the luminance information obtained by the interpolation process, and the luminance information of the composite image of the transmission light screen An optical unevenness detecting method for detecting the luminance unevenness component from
この光学ムラ検出方法によれば、中間の傾斜方向に対する輝度値を補間処理して得られた未知の傾斜角における輝度ムラ成分に基づき、画像合成処理が実施されることで、実際に撮像した画像と略同等の全体画像から輝度ムラ成分が短時間で効率的に検出可能となる。 According to this optical unevenness detection method, an image that is actually captured is obtained by performing an image composition process based on a brightness unevenness component at an unknown inclination angle obtained by interpolating a brightness value with respect to an intermediate inclination direction. The luminance unevenness component can be efficiently detected in a short time from the substantially equivalent whole image.
本発明に係る光学ムラ検出装置によれば、被検査対象を所望の傾斜角度に設定するステージと、照明手段からの照明光の透過光画面を撮像する撮像手段と、撮像画像の輝度情報から輝度ムラ成分を検出するムラ検出手段とを備え、撮像手段が、被検査対象の所定の検査領域内における撮像方向の角度変動を2度以内とするように、被検査対象から離間して望遠撮像するので、従来の近接撮影のように同一撮影方向で被検査対象の各領域を撮影する際に、被検査対象に対し撮像手段を走査する必要があったのに比べ、撮像手段を走査することなく、撮像方向に対する角度差を抑えながら、被検査対象の全体を略同等の角度で撮影でき、被検査対象を傾けた場合であっても撮像焦点を安定して合わせることができる。したがって、複数の定点だけでなく、被検査対象の全ての観察方向からのムラ計測を簡単にしかも短時間で行うことができる。また、撮像手段の走査に伴う計測誤差が発生しないのでムラ検出精度も向上させることができる。特に、偏光板2枚に位相差フィルムを挟み込んだクロスニコル形態でのムラ撮像では、光の方向に依存して大きく輝度が変化するため顕著な効果を得ることができる。 According to the optical unevenness detection apparatus according to the present invention, the stage for setting the inspection target to a desired inclination angle, the imaging unit for imaging the transmitted light screen of the illumination light from the illumination unit, and the luminance from the luminance information of the captured image A non-uniformity detection unit that detects a non-uniformity component, and the imaging unit performs telephoto imaging at a distance from the inspection target so that the angle variation in the imaging direction within a predetermined inspection region of the inspection target is within 2 degrees. Therefore, when each region of the inspection object is imaged in the same imaging direction as in the case of the conventional close-up imaging, the imaging means need not be scanned with respect to the inspection object without scanning the imaging means. The entire object to be inspected can be imaged at substantially the same angle while suppressing the angle difference with respect to the image capturing direction, and the imaging focus can be stably adjusted even when the object to be inspected is tilted. Accordingly, not only a plurality of fixed points, but also unevenness measurement from all observation directions of the object to be inspected can be performed easily and in a short time. In addition, since no measurement error due to scanning of the image pickup means occurs, the unevenness detection accuracy can be improved. In particular, in uneven imaging in a crossed Nicol configuration in which a retardation film is sandwiched between two polarizing plates, a significant effect can be obtained because the luminance changes greatly depending on the direction of light.
本発明に係る光学ムラ検出方法によれば、被検査対象を所望の傾斜角度に設定し、被検査対象を一方の側から照明し、他方の側からの照明光の透過光画面を、所定の検査領域に対し、撮像方向の角度変動を2度以内として望遠撮像し、得られる撮像画像の輝度情報から輝度変動成分を検出するので、上記したように、被検査対象の全体を略同等の角度で撮影でき、被検査対象の全ての観察方向からのムラ計測を効率的に行うことができる。これにより、全面撮像の計測が容易、且つ短時間で可能となり、しかも、撮像手段の走査に伴う計測誤差が発生しないのでムラ検出精度も向上させることができる。 According to the optical unevenness detection method according to the present invention, the inspection target is set to a desired inclination angle, the inspection target is illuminated from one side, and the transmitted light screen of the illumination light from the other side is set to a predetermined level. Telescopic imaging is performed with respect to the inspection area with the angle variation in the imaging direction within 2 degrees, and the luminance variation component is detected from the luminance information of the obtained captured image. And unevenness measurement from all the observation directions of the inspection object can be efficiently performed. As a result, it is possible to measure the entire surface image easily and in a short time, and the measurement error associated with the scanning of the image pickup means does not occur, so that the unevenness detection accuracy can be improved.
以下、本発明に係る光学ムラ検出装置及び光学ムラ検出方法の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明に係る光学ムラ検出装置の概略の構成を表すブロック図、図2は被検査対象である位相差フィルムを挟んでクロスニコル状態で配置された一対の偏光板の分解斜視図、図3は被検査対象に対する傾斜角及び方位角を例示した説明図である。
本実施の形態の図1に示す光学ムラ検出装置100は、光学パネル19の表示面に設けられた図2の位相差フィルム21の光学ムラを検出するに際し、好適に用いることができる。位相差フィルム21は、クロスニコル状態で配置された一対の偏光板23a,23bとに挟まれて成る。この偏光板23a,23bに挟まれた状態の位相差フィルム21が被検査対象20となって、光学パネル19の表示面に設けられている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an optical unevenness detection apparatus and an optical unevenness detection method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an optical unevenness detection apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of a pair of polarizing plates arranged in a crossed Nicols state with a retardation film to be inspected interposed therebetween, FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an inclination angle and an azimuth angle with respect to the object to be inspected.
The optical
光学パネル19は、背面から光が照射されて表示面に画像が表示される。
光学ムラ検出装置100は、ステージ25と、照明手段27と、撮像手段29と、ムラ検出手段であるムラ評価部31と、制御手段である制御部33と、記憶手段である記憶部35とを、主要な構成として有している。
The
The optical
ステージ25には回動機構としての回動移動機構39が設けられ、回動移動機構39は位相差フィルム21と偏光板23a,23bとを一体に(つまり、被検査対象20を設けた光学パネル19を)保持して所望の姿勢に設定可能とする。すなわち、回動移動機構39は、図3に示すように、位相差フィルム21の法線N方向と観察方向Pとのなす角である傾斜角θと、観察方向を位相差フィルム21面に垂直投影したときの位相差フィルム21面内における方位角φとを変更可能とする。
The
また、回動移動機構39は、光学パネル19を水平方向と垂直方向に移動する機能を有する。この回動移動機構39は、制御部33から制御信号が入力されるステージ駆動部41によって駆動制御される。
The
光学パネル19の背面には照明手段27が設けられ、照明手段27は位相差フィルム21の一方の側(背面側)から照明する。照明手段27は、制御部33から制御信号がバックライト制御部37に送出され、このバックライト制御部37から出力される照明制御信号によって点灯制御される。この照明光が光学パネル19、被検査対象20を透過して光学パネル19の表面側となる表示面から観測される。照明手段27には例えば線状光源が用いられる。線状光源としては特に限定されないが、冷陰極管、熱陰極管、線状に配列したLED、LEDと導光体の組合せ等を使用することができる。
An
撮像手段29は、光学パネル19からの距離を調整可能とする機能を有する。撮像手段29としては、CCDカメラ(例えばRadiant imaging社Prometric1400)を用いることができる。この撮像手段29に望遠光学系(望遠レンズ)29aを取り付け、光学パネル19を望遠撮像する。望遠光学系29aは、光学パネル19から15〜30mの距離で、CCDカメラの画角領域が、被検査対象20の全領域より狭い範囲に設定可能とする。
The imaging means 29 has a function that allows the distance from the
すなわち、撮像手段29は、位相差フィルム21の他方の側から偏光板23a,23bを介して照明手段27からの照明光を透過光画面として撮像するとともに、位相差フィルム21の所定の検査領域内における撮像方向の角度変動を2度以内となるように、位相差フィルム21から離間配置された位置から望遠撮像する。撮像手段29は、撮像方向の角度差を1〜2度に抑えることで、検査領域内に対する撮像が高精度に行える。角度変動が2度より大きくなると、評価の誤差が大きくなり、ムラ検出精度が低下する。
That is, the
このように光学ムラ検出装置100では、望遠撮像により位相差フィルム21の全体が略同等の角度で撮影されるのに加え、回動移動機構39の駆動によって、傾斜角θ及び方位角φが変更されることで、撮像手段29を走査することなく、位相差フィルム21のどの位置に対しても任意の傾斜角θ及び方位角φでの観察が可能となっている。
As described above, in the optical
より具体的には、撮像手段29は、位相差フィルム21の1回分の撮像領域が、位相差フィルム21の全面積から、少なくとも20cm角の撮像領域を含む領域になるように設定されている。現実的にはA4サイズ(297×210mm)で評価を行うことが好ましい。このようなA4サイズ程度での撮像を行うことで、従来の平行撮影のために行われていたテレセントリックレンズ4(図13参照)を使用した2cm角程度の撮像面積に比べ、略平行撮影による撮像情報が大きな撮像面積で得られるようになり、撮像回数を低減させて、処理時間の大幅な短縮が可能となる。
More specifically, the
制御部33は、ステージ25を駆動して、位相差フィルム21を特定の複数方向からなる代表撮像方向に傾斜させ、撮像手段29により各代表撮像方向での撮像制御を可能とする。この制御部33としては例えばパーソナルコンピュータを使用することができる。記憶部35は、撮像手段29によって撮像され制御部33へと転送された複数の撮像画像情報を記憶する。この記憶部35としては、パーソナルコンピュータの内部メモリ又は外部記憶装置を使用することができる。
The control unit 33 drives the
ムラ評価部31は、各代表撮像方向の撮像画像の輝度値から、各代表撮像方向の中間の傾斜方向に対する輝度値を補間処理して求める。また、ムラ評価部31は、この補間処理で得られた輝度情報から輝度ムラ成分を検出可能とする。ムラ評価部31は、パーソナルコンピュータに格納されたソフトウエアとすることができる。ムラ評価部31は、各代表撮像方向の輝度値から、中間の傾斜方向に対する輝度値を補間処理して求め、実際に撮像した画像と略同等の全体画像を得る。すなわち、画像合成処理を実施することにより、任意の見込み角(θ、φ)で輝度画像を生成し、ムラ検出を効率的に行えるようにしている。
The
図4はステージ制御によって代表撮像方向に傾斜して撮像される被検査対象の模式図、図5は撮像方向が異なる角度ごとに揃って撮像される被検査対象の一部拡大図である。
制御部33は、撮像手段29、及びステージ25へ撮像制御信号、駆動制御信号を送出することにより、光学パネル19を代表撮像方向に傾斜させて撮像を行う。例えば、図4(a)に示すように、光学パネル19を傾斜させず、撮像方向との傾斜角θ0が0度の撮像と、図4(b)に示すように、光学パネル19をα1傾斜させて、撮像方向との角度が傾斜角θ1となる撮像と、図4(c)に示すように、光学パネル19をα2傾斜させて、撮像方向との角度が傾斜角θ2となる撮像等を連続して行う。
FIG. 4 is a schematic diagram of an object to be inspected that is tilted in the representative imaging direction by stage control, and FIG. 5 is a partially enlarged view of the object to be inspected that is imaged at different angles with different imaging directions.
The control unit 33 sends an image pickup control signal and a drive control signal to the
そして、光学パネル19が撮像手段29によって望遠撮像されることにより、図4(a)に示した光学パネル19を傾斜させない場合、或いは図4(b),(c)に示すように、光学パネル19を傾斜させた撮像においても、図5(a)(b)に示すように、被検査対象20のどの位置でも傾斜角θ0、θaが揃って、同一方向からの撮像が可能となる。
When the
このように、光学ムラ検出装置100では、従来、近接撮影時に同一撮影方向で被検査対象20の各領域を撮影する際、被検査対象20に対し撮像手段29を走査する必要があったのに対し、撮像手段29を走査することなく、撮像方向に対する角度差を抑えながら、被検査対象20の全体を略同じの角度で撮影できる。また、被検査対象20を傾けた場合であっても被写界焦点深度が深いため、撮像領域全体を合焦させることができる。したがって、複数の定点だけでなく、任意の被検査対象20の位置に対して、任意の方向からムラ計測のための撮像が良好に行えるようになっている。
As described above, in the optical
次に、上記の光学ムラ検出装置100による光学ムラ検出方法を説明する。
図6に本発明に係る光学ムラ検出方法の基本的な手順を表すフローチャートを示した。
ここでは、被検査対象20の一部分に対して評価することを例に説明するが、これに限らず、被検査対象20の全面を評価したり、全面を複数の代表領域(例えば四隅と中央など)で複数回評価することとしてもよい。
Next, an optical unevenness detection method using the optical
FIG. 6 is a flowchart showing the basic procedure of the optical unevenness detection method according to the present invention.
Here, a case where a part of the
まず、被検査対象20である位相差フィルム21をクロスニコル状態で配置された一対の偏光板23a,23bの間に挟み込み、ステージ25にセットする(S1)。そして、制御部33が送出する駆動制御信号がステージ駆動部41を介してステージ25へ送出され、被検査対象20が所望の傾斜角θ、方位角φに設定される。
First, the
次いで、制御部33が送出する制御信号がバックライト制御部37を介して照明手段27へ入力され、位相差フィルム21の裏面側から照明がなされるとともに、位相差フィルム21の表示面側から偏光板23a,23bを介して照明光の透過光画面が撮像手段29により望遠撮像される(S2)。この際、位相差フィルム21の所定の検査領域に対し、検査領域内における撮像方向の角度変動が2度以内として望遠撮像がなされる。1回の撮像では位相差フィルム21の少なくとも20cm角の領域、より具体的にはA4サイズの領域が撮像される。この望遠撮像が、予め設定された傾斜角θ及び方位角φの全方向で繰り返される(S3)。
Next, a control signal sent out by the control unit 33 is input to the
次いで、得られる撮像画像の輝度情報から輝度変動成分を検出する。撮像画像の輝度情報は、記憶部35に保存される。すなわち、位相差フィルム21を異なる複数の方向である傾斜角θ(0°,30°,40°,50°,…)、方位角φ(0°,45°,90°,…)から撮像した撮像画像データ(例えば256階調)は、図7に示すように、各テーブルに格納される。例えば、方位角φ=45°、傾斜角θ=30°における撮像画像データは、図8のように保存される。
Next, a luminance fluctuation component is detected from the luminance information of the obtained captured image. The brightness information of the captured image is stored in the
そして、位相差フィルム21を特定の複数方向からなる代表撮像方向に傾斜させて撮像し、各代表撮像方向の撮像画像データから、各代表撮像方向の中間の傾斜方向に対する輝度値を補間処理して求める(S4)。
Then, the
具体的には、離散的な傾斜角θ、方位角φに対する撮像画像データの各画素に対して、他の傾斜角θ、方位角φの撮像画像データの輝度値を用いて補間処理し、任意の傾斜角θ、方位角φの画像データを解析的に求める。補間処理は、同一位置の画素に対して傾斜角θの変化、あるいは方位角φの変化から線形補間して求めてもよいが、特定の画素とその周辺の画素の平均的な輝度値に対して傾斜角θ、方位角φの変化による輝度変化を線形補間して求めてもよい。また、線形補間以外にも、適宜な曲線に近似する等して補間処理することであってもよい。 Specifically, for each pixel of the captured image data with respect to the discrete tilt angle θ and azimuth angle φ, interpolation processing is performed using the brightness values of the captured image data with other tilt angles θ and azimuth angles φ, and any The image data of the inclination angle θ and the azimuth angle φ is analytically obtained. The interpolation process may be obtained by linear interpolation from the change in the tilt angle θ or the change in the azimuth angle φ for the pixels at the same position, but for the average luminance value of the specific pixel and the surrounding pixels. Then, the luminance change due to the change in the inclination angle θ and the azimuth angle φ may be obtained by linear interpolation. In addition to linear interpolation, interpolation processing may be performed by approximating an appropriate curve.
次いで、位相差フィルム21に対面する任意の位置で観察される照明光の透過光画面を、補間処理して得られた輝度情報から合成して作成する。この透過光画面の合成画像の輝度情報に基づき、ムラ評価部31が輝度ムラ成分を検出する。つまり、位相差フィルム21の観察方向全てに対する輝度情報を用いてムラの定量評価がなされる(S5)。このときの評価方法としては、ムラの見えの程度が最大になる観察位置を探索し、その観察位置におけるムラの程度、例えば、ウェーバー フェヒナーの法則に基づけば、輝度差/背景輝度をムラの定量評価値として求めることができる。
Next, a transmitted light screen of illumination light observed at an arbitrary position facing the
ここで、上記のように任意の観察方向に対する輝度情報を解析的に求めることにより、任意の一定観察方向に対するムラを評価することができる。
また、図9(a)に示す光学パネル19の傾斜角を0度(真正面を法線方向に一致させる方向)とした場合や、図9(b)に示すように任意の角度θpとした場合でも、光学パネル19の観察方向を表す傾斜角θ0,θL1,θL2,θR1,θR2それぞれに対して輝度情報が解析的に求められているので、それらを合成することで、あたかもその観察位置にいるかのような観察画像が合成できる。したがって、その合成された観察画像を用いれば、任意観察位置におけるムラの評価が可能となる。
Here, unevenness with respect to an arbitrary fixed observation direction can be evaluated by analytically obtaining luminance information with respect to an arbitrary observation direction as described above.
Further, when the inclination angle of the
ムラは、その検出を容易にするために画像処理によってコントラストを強調する。その際、従来法では、コントラストを強調すると、中央部のムラが強調されるものの、見込み角が大きい領域は白くつぶれた画像になってしまいムラが見えなくなるが、本手法では、画像全面に渡ってムラが強調されて、ムラの検知が一層容易となる。このようにして、全方向に対する観察画像データに対してムラの定量評価がなされた後、被検査対象20である位相差フィルム単体のムラのレベルが出力され、光学ムラの検出を終了する。
In order to facilitate the detection of unevenness, the contrast is enhanced by image processing. At that time, when the contrast is enhanced in the conventional method, the unevenness in the center is enhanced, but the region with a large prospective angle becomes a white-crushed image and the unevenness becomes invisible. As a result, unevenness is emphasized, and detection of unevenness becomes easier. In this way, after the unevenness is quantitatively evaluated for the observation image data in all directions, the level of unevenness of the single retardation film that is the
この光学ムラ検出方法では、被検査対象20の全体が略同等の角度で撮影可能となり、しかも、被検査対象20を観察する全ての方向の輝度情報を実測することなく、離散的な代表撮像方向から測定した結果から解析的に求めることにより、ムラ計測が短時間で容易に行えるようになる。また、撮像手段29の走査に伴う計測誤差が発生しないのでムラ検出精度も高まる。
In this optical unevenness detection method, the
そして、被写体深度の深い望遠撮像を行うことで、位相差フィルム21の全体が安定して合焦した状態で撮影でき、撮像手段29をきめ細かに調整・設定する必要もない。また、従来の平行撮影のために行われていたテレセントリックレンズを使用した2cm程度の撮像面積に比べ、略平行撮影による撮像情報が大きな撮像面積で得られるようになる。このため、撮像回数を低減させて、処理時間の短縮が可能となる。
Further, by performing telephoto imaging with a deep subject depth, the
したがって、光学ムラ検出装置100によれば、従来の近接撮影のように同一撮影方向で被検査対象20の各領域を撮影する際に、被検査対象20に対して撮像手段29を走査する必要があったのに比べ、撮像手段29を走査することなく、撮像方向に対する角度差を抑えながら、被検査対象20の全体を略同等の角度で撮影でき、被検査対象20を傾けた場合であっても撮像焦点を確実に合わせることができる。このような構成により、例えば輝度差0.1cd/m2 を精度良く検出することが可能となる。
Therefore, according to the optical
また、特に偏光板2枚に位相差フィルム21を挟み込んだクロスニコル形態でのムラ撮像では、光の方向に依存して大きく輝度が変化するため上記のムラ検出方法によれば、顕著な効果を得ることができる。
In particular, in the uneven imaging in the crossed Nicol configuration in which the
なお、上記した実施の形態では、被検査対象が光学パネル19に設けられる場合を例に説明したが、本発明に係る光学ムラ検出装置及び光学ムラ検出方法は、この他、液晶パネル(前述の光学パネル19の偏光板23a,23bとの間に液晶セルを介在させた構成)、あるいは、屋外に設置される大型ディスプレイの輝度ムラを計測する場合に対しても適用でき、上記と同様の優れた効果を得ることができる。
In the above-described embodiment, the case where the object to be inspected is provided on the
19 光学パネル
20 被検査対象
21 位相差フィルム
23a,23b 偏光板
25 ステージ
27 照明手段
29 撮像手段
31 ムラ評価部(ムラ検出手段)
33 制御部(制御手段)
35 記憶部(記憶手段)
39 回動移動機構
100 光学ムラ検出装置
φ 方位角
θ 傾斜角
DESCRIPTION OF
33 Control unit (control means)
35 storage unit (storage means)
39 Rotating and moving
Claims (9)
被検査対象である位相差フィルムを挟んでクロスニコル状態で配置された一対の偏光板と、
前記位相差フィルムと前記偏光板とを一体に保持して所望の傾斜角度に設定するステージと、
前記位相差フィルムの一方の側から照明する照明手段と、
前記位相差フィルムの他方の側から前記偏光板を介して前記照明手段からの照明光の透過光画面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段から得られる撮像画像の輝度情報から輝度ムラ成分を検出するムラ検出手段と、を備え、
前記撮像手段が、前記位相差フィルムの所定の検査領域内における撮像方向の角度変動を2度以内となるように、前記位相差フィルムから離間配置された位置から望遠撮像する光学ムラ検出装置。 An optical unevenness detection device for detecting optical unevenness of a retardation film,
A pair of polarizing plates arranged in a crossed Nicols state across the retardation film to be inspected;
A stage for integrally holding the retardation film and the polarizing plate and setting a desired inclination angle;
Illumination means for illuminating from one side of the retardation film;
Imaging means for imaging a transmitted light screen of illumination light from the illumination means via the polarizing plate from the other side of the retardation film,
Unevenness detection means for detecting a brightness unevenness component from brightness information of a captured image obtained from the imaging means,
An optical non-uniformity detection device that performs telephoto imaging from a position spaced from the retardation film so that the imaging means has an angle variation in an imaging direction within a predetermined inspection region of the retardation film within 2 degrees.
前記撮像手段が、前記位相差フィルムの1回分の撮像領域が少なくとも20cm角の領域を含む光学ムラ検出装置。 The optical unevenness detection device according to claim 1,
An optical unevenness detection apparatus, wherein the imaging means includes an area of at least 20 cm square for one imaging area of the retardation film.
前記ステージを駆動して前記位相差フィルムを特定の複数方向からなる代表撮像方向に傾斜させ、前記撮像手段により各代表撮像方向で撮像させる制御手段と、
前記撮像した複数の撮像画像を記憶する記憶手段と、
前記ムラ検出手段が、各代表撮像方向の撮像画像の輝度値から、前記各代表撮像方向の中間の傾斜方向に対する輝度値を補間処理して求め、該補間処理で得られた輝度情報から前記輝度ムラ成分を検出する光学ムラ検出装置。 The optical unevenness detection device according to claim 1 or 2,
Control means for driving the stage to incline the retardation film in a representative imaging direction composed of a plurality of specific directions, and for imaging in each representative imaging direction by the imaging means;
Storage means for storing the plurality of captured images;
The unevenness detecting means interpolates a luminance value with respect to an inclination direction intermediate between the representative imaging directions from the luminance value of the captured image in each representative imaging direction, and the luminance information is obtained from the luminance information obtained by the interpolation processing. An optical unevenness detection device that detects unevenness components.
前記ステージが、前記位相差フィルムの法線方向と前記観察方向とのなす角である傾斜角と、前記観察方向を前記位相差フィルム面に垂直投影したときの前記位相差フィルム面内における方位角と、を変更する回動機構を有する光学ムラ検出装置。 The optical unevenness detection device according to any one of claims 1 to 3,
An inclination angle that is an angle between the normal direction of the retardation film and the observation direction, and an azimuth angle in the retardation film plane when the observation direction is vertically projected on the retardation film surface. And an optical non-uniformity detection device having a rotation mechanism for changing.
被検査対象である位相差フィルムをクロスニコル状態で配置された一対の偏光板に挟み込み、所望の傾斜角度に設定し、
前記位相差フィルムの一方の側から照明するとともに、前記位相差フィルムの他方の側から前記偏光板を介して前記照明光の透過光画面を、前記位相差フィルムの所定の検査領域に対して該検査領域内における撮像方向の角度変動を2度以内として望遠撮像し、
得られる撮像画像の輝度情報から輝度変動成分を検出する光学ムラ検出方法。 An optical unevenness detection method for detecting optical unevenness of a retardation film,
The retardation film to be inspected is sandwiched between a pair of polarizing plates arranged in a crossed Nicol state, and set to a desired inclination angle,
Illuminating from one side of the retardation film, the transmitted light screen of the illumination light from the other side of the retardation film via the polarizing plate, the predetermined inspection region of the retardation film Telephoto imaging with the angle fluctuation in the imaging direction within the inspection area within 2 degrees,
An optical unevenness detection method for detecting a luminance fluctuation component from luminance information of a captured image obtained.
前記位相差フィルムを異なる複数の方向から撮像し、各撮像方向に対する撮像画像からそれぞれ輝度変動成分を検出する光学ムラ検出方法。 An optical unevenness detection method according to claim 5,
An optical unevenness detection method in which the retardation film is imaged from a plurality of different directions, and a luminance variation component is detected from each captured image in each imaging direction.
1回の撮像で前記位相差フィルムの少なくとも20cm角の領域を撮像する光学ムラ検出方法。 The optical unevenness detection method according to claim 5 or 6,
An optical unevenness detection method for imaging at least a 20 cm square region of the retardation film by one imaging.
前記位相差フィルムを特定の複数方向からなる代表撮像方向に傾斜させて撮像し、
各代表撮像方向の撮像画像の輝度値から、前記各代表撮像方向の中間の傾斜方向に対する輝度値を補間処理して求め、該補間処理で得られた輝度情報から前記輝度ムラ成分を検出する光学ムラ検出方法。 An optical unevenness detection method according to claim 5-6 or claim 7,
Inclining the retardation film in a representative imaging direction consisting of a plurality of specific directions, and imaging,
An optical for detecting the luminance unevenness component from the luminance information obtained from the luminance information obtained by the interpolation processing from the luminance value of the captured image in each representative imaging direction to obtain a luminance value with respect to an intermediate inclination direction of each representative imaging direction. Unevenness detection method.
前記位相差フィルムに対面する任意の位置で観察される前記照明光の透過光画面を、前記補間処理して得られた輝度情報から合成して作成し、この透過光画面の合成画像の輝度情報から前記輝度ムラ成分を検出する光学ムラ検出方法。 An optical unevenness detection method according to claim 8,
The transmission light screen of the illumination light observed at an arbitrary position facing the retardation film is synthesized from the luminance information obtained by the interpolation process, and the luminance information of the composite image of the transmission light screen An optical unevenness detecting method for detecting the luminance unevenness component from
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JP2010230368A (en) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Toppan Printing Co Ltd | Device for inspecting color filter substrate and method for inspecting defect |
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WO2016141723A1 (en) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | 中国海洋大学 | Apparatus and method for detecting target image of large non-uniform light field |
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