JP5846100B2

JP5846100B2 - 表示装置の欠陥検査方法

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Publication number: JP5846100B2
Application number: JP2012241917A
Authority: JP
Inventors: 祐一池田; 祐輝蘆田; 忠道白石; 一広武内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2032-11-01
Also published as: JP2014092402A

Description

この発明は、撮像光学装置を用いて表示装置の表示領域の欠陥を検出する表示装置の欠陥検査方法に関するものである。

カメラなどの撮像光学装置で、液晶表示装置などの複数の画素が略均一な画素間隔を介して規則的に配置された表示装置の表示領域を撮像し、得られた撮像データの輝度から欠陥を検出する表示装置の欠陥検査方法が知られている。

撮像光学装置を用いて撮像された画像は、撮像光学レンズの歪曲収差の影響を受けるため、撮像画像に写される表示領域の画像は歪曲している。つまり、撮像データが示す表示領域は歪曲しており、撮像データが示す画像においては表示領域の画素間隔は均一でなくなる。撮像光学装置によって得られた撮像データを歪曲補正する方法としては、撮像データの補間処理を伴って歪曲補正を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１８４４７号公報

従来方法の撮像光学装置によって得られる撮像データの歪曲補正を行うと、撮像データが示す表示領域は歪曲しなくなり、撮像データが示す画像における表示領域の画素間隔は実際の表示領域の画素間隔と等しく均一に分布する。撮像光学装置を用いた表示装置の欠陥検査方法として、撮像データのうちのある座標に位置する画像データを検査対象とし、画素間隔を介した座標に位置する画像データとの輝度を比較するという方法が挙げられるが、撮像データ上の画素間隔が均一であると、撮像データのうちのいずれの画像データを検査対象としても均一な画素間隔を介した座標に位置する画像データ同士の輝度を比較することができる。

しかしながら、このような欠陥検査方法を用いるために補間処理を伴う歪曲補正を行うと、補間前に撮像データが持っている情報が失われることになる。このとき、欠陥についても補間処理の影響を受けて元の欠陥情報が失われる。このように、補間処理を行った撮像データを用いて欠陥検査を行うと、補間前の撮像データが持っている情報が失われて表示装置の欠陥検出精度が低下するという問題があった。

この発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、欠陥検出の精度を向上できる表示装置の欠陥検査方法を提供することを目的とする。

この発明に係る表示装置の欠陥検査方法においては、撮像光学装置によって得られる撮像データの歪曲情報に基づいて、表示装置の検査点である第１の画像データにおける第１の輝度と、画素間隔と歪曲情報に基づいて求めた比較画素間隔を介して分布する第２の画像データにおける第２の輝度との比較を行うことによって欠陥情報を得ることを特徴としたものである。

この発明に係る欠陥検査方法では、歪曲情報に基づいて第２の画像データの座標を求め、補間処理を伴う歪曲補正を行わずに輝度を比較しているため、元の欠陥情報を失わずに撮像データ上の表示装置の比較画素間隔に対応する輝度の比較が行えるので、補間処理後に欠陥検出を行う場合に比べて欠陥検出精度を向上できる。

この発明の実施の形態１における液晶表示装置の欠陥検査装置のブロック図である。この発明の実施の形態１における液晶表示装置の欠陥検査方法の工程を示すフローチャートである。この発明の実施の形態１における液晶表示装置の画面の全面に同色を出力した状態を撮像したカメラの撮像写真の一例である。この発明の実施の形態１における液晶表示装置の画面の画像のエッジ上の点群座標を抽出する工程と、カメラの撮像データのうちのある座標における歪み量を求める工程を説明する図である。この発明の実施の形態１における液晶表示装置の画面を撮像したカメラの撮像写真において縦方向と横方向の輝度平均プロファイルを求めた一例である。この発明の実施の形態１における第１の画像データが撮像データ上の画素の位置に該当する場合の、第２の画像データの位置を説明する一例である。この発明の実施の形態１における第１の画像データが撮像データ上の画素の位置に該当しない場合の、第２の画像データの位置を説明する一例である。この発明の実施の形態１における液晶表示装置の画面の撮像写真を示す一例である。この発明の実施の形態１における液晶表示装置の画面において、画素欠陥が存在している場合の撮像写真である。この発明の実施の形態２における第２の画像データが複数点である場合を説明する一例である。この発明の実施の形態２における第２の画像データを含む画素のうち、１つの画素が画素欠陥に位置する場合の撮像写真を示す。この発明の実施の形態２における液晶表示装置の撮像写真において、第２の画像データを含む画素が２４点である場合を示す一例である。この発明の実施の形態３における第１の画像データを含む画素が液晶表示装置の画面のエッジ付近に位置する場合の第２の画像データを含む画素を説明する液晶表示装置の撮像写真である。この発明の実施の形態３における第１の画像データを含む画素が液晶表示装置の画面のエッジ付近に位置する場合の第２の画像データを含む画素を説明する液晶表示装置の撮像写真の別の例である。この発明の実施の形態３における第１の画像データを含む画素が液晶表示装置の画面のエッジ付近に位置する場合の第２の画像データを含む画素を説明する液晶表示装置の撮像写真の別の例である。

実施の形態１．
まず、この発明の実施の形態１における欠陥検査方法の工程を説明する。図１は、この発明の実施の形態１における欠陥検査装置を示すブロック図である。図２は、本発明の実施の形態１における欠陥検査方法の工程を示すフローチャートである。ここでは、欠陥検査対象である複数の画素が略均一な画素間隔を介して規則的に配置された表示装置の一例として液晶表示装置を、また撮像光学装置の一例としてカメラを用いた場合について説明する。従って本実施の形態では、表示領域は液晶表示装置の画面であり、画素は液晶画素に相当する。また、画素間隔は本実施の形態では液晶画素間隔のことである。

図１において、欠陥検査装置１３０は、カメラ１２０によって液晶表示装置１１０の表示領域である画面１１１が撮像された撮像写真の撮像データを取得する。欠陥検査装置１３０は、この撮像データをメモリ１３１に記録することによって入力した後、この撮像データを用いて、歪曲計測手段１３５および輝度計測手段１３６によって歪曲収差の情報である歪曲情報と輝度分布の輝度情報を生成し、欠陥抽出手段１３２において歪曲情報及び輝度情報を使用しつつ撮像データから欠陥候補を抽出して、判定手段１３３により欠陥であるかどうかを判定し、出力手段１３４により結果を出力するものである。

液晶表示装置１１０は、正面にＴＦＴ液晶あるいはＳＴＮ液晶とバックライトによる画面１１１を搭載しているものである。

カメラ１２０としてはＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなど撮像した撮像写真を電気信号（撮像データ）に変換する機能のあるものを使用し、画像入力ボードやＵＳＢ通信機器などの撮像データ伝達手段１２４を通して、半導体素子やハードディスクドライブなどの記憶媒体で実現する画像メモリ１３１に撮像データを電気信号として記録する。

カメラレンズ１２１の光軸中心１２２は液晶表示装置１１０の画面１１１に対して法線上に存在するよう位置決めしており、カメラレンズ１２１のフォーカスと絞りは液晶表示装置１１０の画面１１１を撮影できるように適切に調整されていることとする。

ここで、液晶表示装置１１０として、８インチ、１０インチ、１２インチなど異なる画面サイズのものを検査可能であり、画面１１１の中央とカメラレンズ１２１の光軸中心１２２は一致させなくてもよいとする。

図２のステップＳ１の撮像データ入力工程では、複数の画素が略均一の画素間隔を介して規則的に配置された表示領域、つまり本実施の形態では液晶画素が略均一の液晶画素間隔を介してマトリクス状に分布した画面１１１の全面に同色を出力した状態をカメラ１２０で撮影し、カメラ１２０からの撮像データをメモリ１３１に取り込む。

このとき画面１１１に出力する色は白、黒、灰色、赤、青、緑のいずれかが望ましいが、それ以外の色でも良い。

ステップＳ２ではメモリ１３１内の撮像データに対してノイズを除去するため平滑化処理を行う。

ステップＳ３では歪曲計測手段１３５による歪曲計測、つまり歪曲情報の取得を行う。

図３に画面１１１の全面に同色を出力した状態を撮像した撮像写真を示す。図３のうち、樽型に歪んで示される画面１１１の周囲の黒色の領域は、画面１１１の背景部分であり、つまり、撮像データのうち画面１１１の領域外である部分である。内側に縦縞状の模様が表れている４辺が樽型に歪んだ領域が、撮像データとして得られる液晶表示装置１１０の画面１１１、つまり撮像写真上の画面１１１である。

図４に、液晶表示装置１１０の画面１１１の画像のエッジ上の点群座標３１２を抽出する工程と、カメラ１２０の撮像データのうちの１つのデータである画像データが撮像データ内で位置する座標における歪み量を求める工程を説明する図を示す。

ここで、画像データとは撮像写真を電気信号に変換して得られる１つ１つのデータであり、カメラ１２０の撮像画素の各々に対応したデータである。従って、画像データが集合して撮像データとなり、撮像データが撮像写真全体を表示する。また、撮像データを２次元配置した際に、ある画像データがどこに位置するかが座標によって示される。

歪曲計測手段１３５は、図３のように画面１１１の全面に同色を出力した状態で撮像された撮像データから、図４のように撮像データで示される画面１１１のエッジ上の点群座標３１２を抽出して、カメラレンズ１２１の放射状歪みを近似する多項式近似関数の係数を求める。

ここで、図３から図４で示されるエッジ上の点群座標３１２の抽出を行うには、各種の輪郭抽出アルゴリズムを適用することができ、例えば簡単には撮像データの各行列を走査して輝度変化が画面１１１内の平均輝度の５０％以上となる点を抽出するなどによって実現できる。つまり、このようにして求められた座標を画面１１１のエッジ上の点群座標３１２と定義する。

カメラレンズ１２１の収差としては放射状歪みと接線歪みが含まれるが、市販のカメラとカメラレンズを使用する場合には接線歪みの原因となる光学系の光軸ずれやレンズ加工の不具合が十分小さく無視できることから、放射状歪みのみを考慮すればよい。

放射状歪みδｒは図４のようにレンズの光軸中心点３１１から半径ｒ離れた位置ｐにおいて、以下の式（１）で表される。

歪曲計測手段１３５は、式（１）を歪曲の近似に必要な次数の項まで使用して第１の多項式近似関数とし、その係数ａ_ｎを図３で検出したエッジ上の点群座標３１２を用いて最小二乗法により求める。

例えば、大きな歪曲を想定しないことで高速に処理したい場合は、式（１）における第一項のみで近似すればよく、ｘ、ｙ方向の歪み量であるδｘ及びδｙの近似式は式（２）及び式（３）で表される。

上記式（２）及び式（３）の係数ａ_１は式（１）における係数ａ_１であり、図４で示されるエッジ上の点群座標３１２からｒを求めて式（１）に用いることで、係数ａ_１を最小二乗法により求めることができる。

このようにして係数ａ_１が得られた式（２）、式（３）から、歪曲情報である座標（ｘ、ｙ）における歪み量δｘ、δｙが求められる。

次に、図２のステップＳ４及びステップＳ５では、それぞれ輝度計測手段１３６による輝度計測及び輝度補正を行う。

本実施の形態では液晶表示装置１１０を検査対象としているが、液晶表示装置１１０の画面１１１には、バックライトの輝度の不均一性の影響を受けて輝度ムラが発生しやすい。このように、液晶表示装置１１０の画面１１１に輝度ムラがある場合や、カメラ１２０のレンズ１２１のシェーディング特性により、撮像データ上で輝度の不均一性が生じる場合には、図２のステップＳ５の輝度補正を行うことが望ましい。以下にステップＳ５の輝度補正の方法の一例を示す。ただし、輝度ムラや輝度の不均一性が問題とならない程度の場合や検査時間が限られる場合は、ステップＳ５を飛ばして、ステップＳ４から直接ステップＳ６を行っても良い。

輝度計測手段１３６は、図３の画面１１１の領域に内接し、かつ面積が最大となる矩形（内接矩形）に対して縦方向と横方向の輝度平均プロファイルを求める。図３中で、画面１１１の領域に内接し、かつ面積が最大となる内接矩形を点線で示している。

図５に、図３中の点線で囲まれた内接矩形における縦方向と横方向の輝度平均プロファイルを求めた例を示している。図５中、右下の数値は輝度を示す。液晶表示装置１１０の輝度平均プロファイルには、カメラレンズ１２１のシェーディング特性、液晶表示装置１１０の視野角特性やバックライトの輝度の不均一性の影響を受けて図５のように画面１１１の中央付近の輝度が高く、周辺の輝度が低くなるといった特徴が現れる。

ここで、画面１１１の中央付近では歪曲が小さいため、撮像データで示される画面１１１内の画素が縦横方向に比較的均等に配列されている、つまり、撮像データ上で示される画素間隔が比較的均一であることから、図５のように輝度平均プロファイルが中央付近で波状となる場合があるが、以降で説明する輝度補正を行うために近似関数を求める上では特に問題とならない。

ここで、輝度平均プロファイルを近似するための第２の多項式近似関数ｐ（ｘ、ｙ）は式（４）で表される。

ここで式（４）中のｈ（ｘ）及びｖ（ｙ）は、それぞれ縦方向、横方向の輝度平均プロファイルを示す多項式近似関数であり、式（５）及び式（６）で表わされる。

式（５）及び式（６）を高速処理のために簡単化して、２次関数での近似とすると式（７）及び式（８）で表わされる。

図５で得られる縦方向と横方向の輝度平均プロファイルに対して最小二乗法によるカーブフィッティングを行い、式（７）のｈ（ｘ）の係数ｈ_０、ｈ_１及びｈ_２と、式（８）のｖ（ｙ）の係数ｖ_０、ｖ_１、及びｖ_２を求めて式（４）に代入すると、輝度分布の第２の多項式近似関数としてｐ（ｘ、ｙ）を得る。

ここでは図３で示す画面１１１の内接矩形に対して縦方向と横方向の輝度平均プロファイルを取得して、これらから輝度分布の近似関数を求める例を提示したが、プロファイルを取得する対象は内接矩形内の少なくとも２方向としてそれらの輝度分布の近似関数を求めてもよい。

２方向の輝度平均プロファイルとする場合、直交した２方向であることが望ましいが、直交していなくてもよい。

撮像データのうち座標（ｘ、ｙ）に位置する画像データの補正前の輝度をｓ（ｘ、ｙ）とし、画面１１１内の輝度プロファイルの平均値をｐ_ａｖｅとすると、補正後の輝度ｔ（ｘ、ｙ）は式（９）で表わされる。

このようにして、表示領域に輝度ムラがある場合や、撮像光学装置の影響で輝度不均一がある場合には、輝度補正を行うことができる。

輝度補正を行うと、輝度分布を補正しつつ欠陥を強調することが可能になり、後述する閾値処理によって欠陥の位置する画像データを抽出する際の輝度ムラの影響による誤検出や未検出を抑制できる。

また撮像データの領域を分割してそれぞれの領域において輝度分布を補正するような方法に比べて、上記の方法では不連続箇所の発生がないので本実施の形態における欠陥抽出手段においては誤検出を抑えることができる。

次に、図２のステップＳ６で、欠陥抽出手段１３２により画像データ同士の輝度比較を行う。輝度比較方法としては、例えば差分処理を行ったり、輝度比を求めるといった演算手段があるが、本実施の形態では差分処理を用いる方法について説明する。

差分処理として具体的には、撮像データのうちの検査対象の画像データである第１の画像データの座標における第１の輝度と、比較対象の画像データである第２の画像データの座標における第２の輝度との輝度の差分処理を行う。

ここで、第１の画像データの第１の輝度と第２の画像データの第２の輝度は、式（９）で得られた補正後の値を用いてもよいし、ステップＳ５を経ずに補正をしない値を用いてもよい。

第１の画像データと第２の画像データとの座標の位置関係は、撮像データ上で示される液晶表示装置１１０の画面１１１の画素の座標に対応した関係とする。つまり、第１の画像データが画素の位置する座標であるときは、第２の画像データも画素の位置する座標であり、第１の画像データが画素の位置しない座標であるときは、第２の画像データも画素の位置しない座標とする。以下に、第１の画像データの座標に対して第２の画像データの座標を求める方法について詳細を述べる。

図６に、第１の画像データの座標が撮像データのうち画面１１１の画素の位置に該当する場合の、第２の画像データの座標を説明する一例を示す。図６は、液晶表示装置１１０の画面１１１を撮影して得られた撮像データの一部を２次元的に表示した図であり、図６でマトリクス状に並んでいる最も小さい矩形は画像データに相当する。画像データがマトリクス状に並んで撮像データの一部を構成しており、画素の位置する画像データは斜線領域で示されている。図６で示されるように通常、複数の画像データが１つの画素に対応し、図６では９つの画像データが１つの画素に対応している。実際には画素が均一な画素間隔で分布している画面１１１の撮像データは、歪曲の影響を受けて、例えば図６のように画素が斜めに分布して表わされる。

ここで例えば第１の画像データが画素の位置する画像データであり、図６の点ａで示される座標に位置するとする。このとき、撮像データの座標上において画面１１１が歪曲していないとすると画素は均一な画素間隔ｄ_０を介して規則的に分布するので、点ａを左上に含む画素の右隣りに配置された画素の位置は、図６中に示すように点ｂを左上に含む点線で囲まれる領域となる。つまり、歪曲がない場合では画面１１１上の画素の配置と同様に、撮像データで示される画素は各行列が均一な画素間隔ｄ_０で格子状に直交して分布しているので、点ｂが画素の位置する点ａに対応する座標となる。ところが、図６で示されるように撮像データで示される画面１１１は実際には歪曲しているので、撮像データとして得られる画素同士の間隔及び位置は歪曲の影響を受け、撮像データ上の画素間隔は歪曲画素間隔ｄとなり、点ａに対応する画素の座標は点ｂの下に位置する点ｃにずれていることとなる。

ここで、歪曲画素間隔ｄとは、始点を画素の位置する点ａとすると、画面１１１の画素の規則的な配置に対応してある画素から画素間隔ｄ_０を介して配置される隣りの画素の位置する点ｂにｘ方向、ｙ方向の歪み量を加算した終点ｃまでの距離成分と方向成分を含むベクトルである。つまり、歪曲画素間隔ｄは距離情報と方向情報を含む。

たとえば、撮像データで示される画面１１１の画素が均一な画素間隔ｄ_０で規則的に分布しているとして第１の画像データと第２の画像データの輝度の差分を取ると、図６で示した例のように、点ａと点ｂの差分をとってしまい、第１の画像データに対して、比較したい撮像データ上で歪曲画素間隔ｄを介して位置する比較対象画像データである点ｃとの輝度比較が行えない。

そこで、第１の画像データである点ａに対して、比較したい第２の画像データである比較対象画像データ点ｃの座標を求める方法を以下で説明する。

第１の画像データを、座標（ｘ_１、ｙ_１）に位置する画像データとする。ステップＳ３で得られる歪曲情報から、第１の画像データにおける歪み量δｘ_１、δｙ_１が求められる。この歪み量δｘ_１及びδｙ_１を画素間隔ｄ_０に加算することで、第１の画像データと比較すべき第２の画像データとの歪曲画素間隔ｄが求められ、第１の画像データの座標（ｘ_１、ｙ_１）と、この歪曲画素間隔ｄから第２の画像データの座標を求めることができる。

歪曲画素間隔ｄは距離及び方向成分を含むので、図６の場合、実際には（ｘ_１、ｙ_１）のｘ成分にｄ_０を加算した座標に位置する点ｂの座標（ｘ_１＋ｄ_０、ｙ_１）に、ｘ方向及びｙ方向の歪み量をそれぞれ加算等して点ｃの座標（ｘ_１＋ｄ_０＋δｘ_１、ｙ_１＋δｙ_１）とすればよい。

または、（ｘ_１、ｙ_１）に直接、歪曲画素間隔ｄのベクトル成分を加算して点ｃの座標を求めてもよい。

第２の画像データの座標をステップＳ３で得られた歪み量により求めると、座標値として少数点以下数桁までの座標が得られる場合も生じる。この場合、四捨五入あるいは小数点以下の切り捨てによって撮像データの座標に変換した座標とすることができる。また、少数点まで考慮した座標位置の画像データの輝度を、サブピクセル補間として少数点以下を切り上げ及び切り捨てした座標に位置する画像データの輝度から補間することによって求めることもできる。

以下、本実施の形態では簡単のために、第２の画像データの座標は撮像データの座標に対応した座標で得られるとして説明する。つまり、ステップＳ６で得られる第２の画像データの座標は、小数点以下にならないとする。

このようにして求めた第２の画像データは、撮像データとして得られる液晶表示装置１１０の画面１１１の歪曲情報に基づいている。つまり、第１の画像データを中心として、撮像データ上で歪曲した座標に位置する画素に対応した歪曲画素間隔ｄを介して分布している比較対象画像データのうちの１点を、第２の画像データの座標として求めている。

図７に、図６と同じ液晶表示装置１１０の画面１１１を撮影して得られた撮像データの一部を２次元的に表示した図で、第１の画像データを画素の位置しない座標とした場合を示す。

上述したように図７において、第１の画像データである点ａには画素が位置していない。この場合に、歪曲を考慮しないで均一な画素間隔ｄ_０で画素が規則的に分布しているとすると、点ａに対応する点は点ｂとなる。しかしながら、撮像データ上では歪曲の影響を受けて点ｂの位置には画素が位置していることが分かる。

本実施の形態でステップＳ３で得られた歪み量から歪曲画素間隔ｄを介した座標を求めると、第１の画像データである点ａに対応した比較対象画像データ点ｃが第２の画像データとして得られ、画素が位置していない第１の画像データである点ａに対し、画素が位置していない点ｃを第２の画像データとして得ることができる。

以上のようにして歪曲情報に基づいた歪曲画素間隔ｄを介して分布する座標に位置する比較対象画像データを求めて第２の画像データとすると、第１の画像データが画素の位置する座標であるときは、第２の画像データも画素の位置する座標であり、第１の画像データが画素の位置しない座標であるときは、第２の画像データも画素の位置しない座標とすることができる。

図６及び図７では、第１の画像データの右側に位置する画像データを第２の画像データとしたが、左側、上側、下側等に位置する比較対象画像データを第２の画像データとしてもよい。つまり、画素の分布の仕方に対応した配置で、かつ歪曲画素間隔を介した分布をする比較対象画像データのうちの一点を第２の画像データとすればよい。画素の分布の仕方は例えば格子状や千鳥配置などが考えられる。

図８に画素が格子状に規則的に分布した液晶表示装置１１０の画面１１１を撮像した写真を示す。例えば、図８の点線で囲った画素を、図６中で第１の画像データとする点ａを含む画素であるとすると、その周囲に分布する実線で囲った画素のうちの一つを、第２の画像データとする点ｂを含む画素としてもよい。

ステップＳ６において歪曲情報を用いて第２の画像データの座標を求めることにより、例えば画面１１１の領域のエッジ付近など歪曲の大きい領域においても撮像データ上で示される画面１１１の画素の配列に近い形として第１の画像データと第２の画像データの座標が得られる。

図６及び図７では、第２の画像データは第１の画像データから画素間隔ｄ_０に歪み量を加算した値を歪曲画素間隔ｄとしたが、第２の画像データは歪曲画素間隔ｄの２倍など、整数倍した比較画素間隔を介して分布する比較対象画像データであってもよい。画素欠陥が集中している場合などには、歪曲画素間隔を数倍した比較画素間隔を介した座標を第２の画像データとすることで、欠陥検出精度が高くなる。つまり、第１の画像データと第２の画像データが共に欠陥が位置する確率を低くできるという効果がある。

ステップＳ６では続いて、欠陥検出手段１３２により差分処理を行う。上述のようにして得られた第１の画像データにおける第１の輝度と第２の画像データにおける第２の輝度の差分を求める。

第１の画像データと第２の画像データとの輝度の差分処理により、液晶表示装置１１０の画面１１１の画素欠陥や、画面１１１の異物付着のある部位が強調される。

例えば、第１の画像データが画素に位置する場合、第１の画像データの位置する画素に画素欠陥や異物があって第１の輝度が小さくなっていると、比較対象画像データであり輝度が正常である第２の画像データの第２の輝度との差異が大きくなり、欠陥部として強調されることになる。

図９に本実施の形態で得られた液晶表示装置１１０の画面１１１において、画素欠陥が存在している場合の撮像写真を示す。図中点線で囲った部分に画素欠陥が存在し、輝度が低下している様子が分かる。

尚、本実施の形態では撮像データにおける画素の位置する座標は特定することなく欠陥検査を行うことができ、その場合には全ての撮像データ若しくは画面１１１のエッジ上の点群座標３１２に囲まれた範囲における画像データを順次第１の画像データとして欠陥検査を行うが、第１の画像データが画素の位置する座標である場合は、第２の画像データも画素の位置する座標となり、第１の画像データが画素の位置しない座標である場合は、第２の画像データも画素の位置しない座標となる。

つまり、画素の位置する座標を特定することなく検査すると、画素の有無にかかわらず、たとえば図４の画面１１１のエッジ上の点群座標３１２に囲まれた範囲における画像データの全てについて差分値が得られるが、ステップＳ６で得られる輝度差分値は、画素のある画像データ同士、若しくは画素のない画像データ同士の差分であるため、欠陥がなければ輝度差分の結果である差分値はいずれの場合も理想的には０に近い値が得られる。

次に、差分処理の結果から欠陥候補を抽出するために、ステップＳ７では、２値化処理として、予め設定してある第１の閾値よりも高い値を「１」、低い値を「０」として画像データを２値化し、ステップＳ８では、抽出された各欠陥候補について番号を付けるラベリング処理を行う。

ステップＳ９では、欠陥候補の特徴量として、欠陥の面積、縦幅、横幅など、欠陥の有無を判定するための数値を求める。

ステップＳ１０では、判定手段１３３として、欠陥候補の特徴量に対して、予め設定してある第２の閾値と比較を行なって、欠陥候補が欠陥としてみなされるかの判定を行う。このとき、第２の閾値の設定によって、画素欠陥以外の原因で得られた欠陥候補を排除する等、欠陥の判定が可能である。

ステップＳ１１では、検出した欠陥についての情報を出力手段１３４に出力する。出力手段１３４は、液晶モニタによる表示や記憶媒体へのデータ出力による。

以上の図２に示すステップＳ１からステップＳ１１の工程を経て、液晶表示装置１１０の画面１１１の欠陥検査が行える。

本実施の形態では、撮像データのうちの検査点である第１の画像データと輝度を比較する第２の画像データを、歪曲情報に基づいて得られた歪み量を考慮した比較画素間隔を用いて求めた座標に位置する画像データとしているので、歪曲補正をすることなく、撮像データ上の液晶表示装置１１０の画素間隔に対応した画像データ同士を比較できるので、欠陥の誤検出や未検出を抑制することができる。

また、本実施の形態で画素の位置する座標を特定することなく検査すると、画面１１１のエッジ上の点群座標３１２に囲まれた範囲において、カメラ１２０の画像データ全てについて差分値が得られるが、歪曲情報に基づいて、画素の位置する画像データ同士、若しくは画素の位置しない画像データ同士の差分処理を行うことができるので、欠陥がなければ差分値はいずれの場合も第１の閾値より低い値が得られ、欠陥がある場合には第１の閾値より大きい値が得られ、つまり画素の位置する画像データと画素の位置しない画像データとを比較することを抑制でき、欠陥の誤検出や未検出を防ぐことができる。

本実施の形態では歪曲補正のための補間処理をしていないので、液晶表示装置１１０の表示領域を撮像して得られるそのままの画像データの輝度を比較できるので、欠陥検出精度を向上することができる。

本実施の形態では歪曲補正を行っていないので、補間処理に要する手間と時間を省き、効率的に検査を実施することができる。

尚、表示装置である検査対象物が大きいと、撮像レンズの歪曲収差を抑制するには撮像光学装置と表示装置の間の距離を大きくする必要があって、検査装置等の設備が大型化する。設備を小さくするためには収差の大きい撮像レンズを使うことになるため、歪曲が大きくなるので本実施の形態の利用効果がより大きい。

本実施の形態では、表示装置として液晶表示装置１１０としたが、ブラウン管やプラズマディスプレイ等であってもよいし、略均一な画素間隔を介して配置された画素を有する表示装置であればよい。

実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２における第１の画像データに対して、第２の画像データが８点である場合を示す一例である。本実施の形態は、第２の画像データを複数点としたことを特徴とする。それ以外については、実施の形態１と同様である。第２の画像データの点数を増やしたので、さらに欠陥検出精度を向上することが可能となる。

図１０は図６と同様に画像データがマトリクス状に並んでおり、画素の位置する画像データは斜線領域で示されている。図１０では、第１の画像データを画素の位置する座標である図１０中で示される点ａを中心として、歪曲画素間隔ｄの２倍の比較画素間隔２ｄを介して分布する８点である点ｃを第２の画像データとしている例を示す。図１０では第２の画像データを８点とすると共に、例として比較画素間隔を歪曲画素間隔の２倍とした場合を示しているが、１倍であっても良い。

第２の画像データが８点であるので、ステップＳ６の第２の輝度は、第２の画像データ８点の輝度の平均値とし、ステップＳ６では第１の画像データの第１の輝度と８点の平均値として得られた第２の輝度の差分を求める。

第２の画像データを８点としたことにより、第２の画像データに欠陥が位置する場合の欠陥検出精度の低下を抑制することができる。

例えば、第２の画像データが実施の形態１の図６で示したように１点である場合、第１の画像データが画素欠陥であって、第２の画像データが正常部であるときには、差分値は第１の閾値より大きくなって第１の画像データに欠陥が位置することを正常に認識できるが、第２の画像データにも欠陥が位置する場合には差分値は第１の閾値より小さくなって、第１の画像データが正常部と判定される場合がある。

また、第１の画像データが画素の正常部であるが、第２の画像データに欠陥が位置する場合は、第２の画像データの第２の輝度と第１の画像データの第１の輝度の差分値が生じて強調されてしまい第１の画像データの位置に欠陥があるものとして誤検出する可能性がある。

第２の画像データを８点としたことによって、第２の画像データのうちの一部が画素欠陥を含む場合であっても、第２の輝度を８点の平均値とすることで欠陥が位置する画像データの影響を小さくすることができ、欠陥検出精度を向上できる。

図１１に、第２の画像データの８点のうち、１点が画素欠陥に位置する場合の撮像写真を示す。この場合、第１の画像データを含む点線で囲まれた画素の周囲の画素を実線で囲んでいるが、左上に位置する第２の画像データを含む画素に欠陥が位置する。その他の７つの画素は正常部なので、そこに位置する７つの第２の画像データの輝度は正常値となり、第２の輝度として平均値をとることで第１の輝度との差分が第１の閾値より小さくなるため、正常部である第１の画像データの欠陥判定が正常部であると出力することができる。

図１０及び図１１では第２の画像データを８点としたが、第１の画像データの上下左右４点であってもよいし、上下、若しくは左右等の２点であってもよい。

また、図１２のように、第１の画像データの比較画素間隔を介して分布する、第１の画像データの１周目及び２周目の比較対象画像データを第２の画像データとして、その平均値を第２の輝度としてもよい。図１２は液晶表示装置１１０の撮像写真において、第１の画像データが破線で囲まれた画素のある座標に位置し、第２の画像データが実線で囲まれた２４個の画素のある座標にそれぞれ位置する２４点である場合を示す一例である。

このように、比較画素間隔を介して分布する比較対象画像データのうち、第１の画像データの１からｎ周目に位置する４ｎ（ｎ＋１）点を第２の画像データとしてもよい。

整数である上記ｎの値が大きいほど、第２の画像データの平均値の精度が良くなり、欠陥検出精度が上がるが、大き過ぎると、第１の画像データから離れた第２の画像データの座標が歪曲の影響を受けて、第２の画像データの座標位置を求める比較画素間隔の精度が下がるため、欠陥検出精度が低下する要因ともなる。

さらに、第２の画像データに欠陥が位置する場合の誤検出を抑制するために、第２の画像データの平均値である第２の輝度を求める際には、複数の第２の画像データの内、輝度値の大きい方と小さい方の画像データから数個ずつ取り除いた後に残りの第２の画像データの輝度を用いて平均化した値を第２の輝度として求めることもできる。

このようにすることで、第２の画像データに欠陥が位置する場合の影響をより確実に除去できる。

例えば図１０のように第１の画像データ周辺の８点を第２の画像データとする場合は、第２の画像データの内、輝度が最大のものと最小のものを取り除いた残りの６点の輝度についての平均値を求めることとする。

尚、本発明の実施の形態２では本発明の実施の形態１と相違する部分について説明し、同一または対応する部分についての説明は省略した。

実施の形態３．
図１３、図１４及び図１５は、本発明の実施の形態３における第２の画像データを説明する液晶表示装置の撮像写真である。本実施の形態は、表示領域である画面１１１内に第２の画像データが位置するように、表示領域外の比較対象画像データの代わりに表示領域内の比較対象画像データを用いることを特徴とする。それ以外については、実施の形態１及び２と同様である。第１の画像データが画面１１１のエッジ付近にある場合も精度良く検査することが可能となる。

図１３は、画面１１１のエッジ付近ではあるが、そのエッジの内側よりに第１の画像データがある場合の液晶表示装置１１０の画面１１１の撮像写真である。第１の画像データを含む画素を点線で示し、第２の画像データを含む画素を一重実線で示している。第２の画像データは、第１の画像データを中心として分布する比較対象画像データのうち周囲８点としている。また、比較画素間隔は歪曲画素間隔の２倍としている。図１３の場合、第２の画像データを含む画素は画面１１１内にあるので、第１の画像データの検査は可能である。

これに対し、図１４又は図１５は第１の画像データがよりエッジに近づき、第２の画像データが画面１１１外の点となっていることが分かる。図１４及び図１５で画面１１１の領域外に位置する第２の画像データを二重実線で囲んで示す。

図１４や図１５のように第２の画像データが画面１１１の領域外に位置するときは、第１の画像データを中心に検査領域である画面１１１の内側へ、撮像データ上の液晶表示装置１１０の比較画素間隔の整数倍に相当する分だけ移動した位置の比較対象画像データを代替として使用する。

つまり、図１４や図１５で示すように、二重実線で囲まれた第２の画像データの代わりに、一点鎖線で囲んだ画素に含まれる比較対象画像データを第２の画像データとして用いる。

すなわち、第１の画像データを中心として比較画素間隔を介して規則的に分布する１からｎ周目の第２の画像データのうち、図１４や図１５中の二重実線で囲まれた第２の画像データのように、第２の画像データが撮像データで示される画像において画面１１１の領域外に位置するときは、比較対象画像データのうち、第１の画像データを中心として１から（ｎ＋ｍ）周目に位置する撮像データ上の画面１１１の領域内に位置する４ｎ（ｎ＋１）点を第２の画像データとして用いる。ここで、ｍは整数である。

本実施の形態を用いれば、画面１１１のエッジ付近の画像データも精度よく検査できるという効果が得られる。

尚、本発明の実施の形態３では本発明の実施の形態１及び２と相違する部分について説明し、同一または対応する部分についての説明は省略した。

１１０液晶表示装置、１１１画面、１２０カメラ、１２１カメラレンズ、１２２光軸中心、１２４撮像データ伝達手段、１３０欠陥検査装置、１３１メモリ、１３２欠陥抽出手段、１３３判定手段、１３４出力手段、１３５歪曲計測手段、１３６輝度計測手段、３１１レンズの光軸中心点、３１２エッジ上の点群座標

Claims

複数の画素が所定の画素間隔を介して規則的に配置された表示装置の表示領域を撮像して得られる撮像データを入力する工程と、
前記撮像データの歪曲情報を取得する工程と、
前記撮像データのうちの検査対象である第１の画像データの座標と前記画素間隔と前記歪曲情報とに基づいて求めた距離及び方向の情報を有する比較画素間隔から第２の画像データの座標を求める工程と、
前記第１の画像データの座標における第１の輝度と、前記第２の画像データの座標における第２の輝度との比較値を取得する工程と
を備えた表示装置の欠陥検査方法。
前記歪曲情報は、前記撮像データ上の前記表示領域のエッジ座標から求めた第１の多項式近似関数の係数から得られるｘ方向及びｙ方向の歪み量であること
を特徴とする請求項１に記載の表示装置の欠陥検査方法。
前記比較画素間隔は、前記画素間隔に前記歪み量を加算して求めた歪曲画素間隔を整数倍した間隔であること
を特徴とする請求項２に記載の表示装置の欠陥検査方法。
前記第２の画像データが複数であって当該第２の画像データが格子状に並んだ比較対象画像データのうち、前記第１の画像データを中心として１からｎ周目に分布する４ｎ（ｎ＋１）点であり、前記第２の輝度が前記４ｎ（ｎ＋１）点の第２の画像データの座標における輝度の平均値であること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置の欠陥検査方法。
前記第２の画像データが複数であって当該第２の画像データが格子状に並んだ比較対象画像データのうち、前記第１の画像データを中心として１からｎ周目に分布する４ｎ（ｎ＋１）点から、前記４ｎ（ｎ＋１）ｎ点の輝度の最大値及び最小値から少なくとも１点を排除された残りの点であり、前記第２の輝度が前記第２の画像データにおける座標の平均値であること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置の欠陥検査方法。
前記第２の画像データの座標が前記撮像データ上の前記表示領域外に位置するときは、前記比較対象画像データのうち、第１の画像データを中心として１から（ｎ＋ｍ）周目に位置する前記撮像データ上の前記表示領域内の４ｎ（ｎ＋１）点を前記第２の画像データとすること
を特徴とする請求項４又は５に記載の表示装置の欠陥検査方法。
前記比較値が前記第１の輝度と前記第２の輝度の差分値であること
を特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の表示装置の欠陥検査方法。
前記第１の輝度と前記第２の輝度は、前記撮像データ上の前記表示領域の少なくとも２方向の輝度分布から得られる第２の多項式近似関数に基づいて補正した輝度を用いたこと
を特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置の欠陥検査方法。
前記第１の輝度と前記第２の輝度とを比較して得られた比較値を、第１の閾値と比較することによって前記撮像データを２値化処理し、欠陥候補を抽出する工程と、
前記欠陥候補の特徴量を第２の閾値と比較することによって欠陥判定を行う工程と、
を備えた請求項１乃至８のいずれか１項に記載の表示装置の欠陥検査方法。