KR20190041008A - 검사 장치, 검사 방법 및 프로그램 - Google Patents

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Abstract

검사 장치는, 면 광원 장치의 발광면을 촬영한 화상인 발광면 화상을 취득하는 화상 취득부와, 발광면 화상 내의 결함이 나타날 수 있는 위치에 검사 범위를 설정하고, 검사 범위 내에 있어서의 상기 제1 변을 따르는 휘도값의 변화를 나타내는 1차원의 휘도 프로파일을 생성하고, 휘도 프로파일의 극값을 검출하고, 인접하는 극값의 사이의 차분을 평가하는 평가값을 계산하고, 평가값에 기초하여 결함의 유무를 판정하는 검사부와, 검사부에 의해 얻어진 정보를 출력하는 출력부를 갖는다.

Description

검사 장치, 검사 방법 및 프로그램
본 발명은, 에지 라이트형 면 광원 장치의 결함을 검사하기 위한 기술에 관한 것이다.
액정 표시 장치의 백라이트로서, 에지 라이트형(Edge-lit) 면 광원 장치가 사용되고 있다. 에지 라이트형이란, 면 광원 장치의 발광면의 단부 테두리(에지)를 따라 LED(Light Emitting Diode) 등의 광원을 배치하고, 광원으로부터 출사된 광을 판형 라이트 가이드(도광판이라 불린다)에 의해 발광면으로 유도하는 구성이다. 에지 라이트형 면 광원 장치는, 소형화·박형화가 비교적 용이하다는 점에서, 예를 들어 스마트폰과 같은 소형 전자 기기에 있어서 널리 채용되고 있다.
에지 라이트형 면 광원 장치에서는, 도광판의 금형이나 성형의 불량, 조립 시의 어긋남 등의 다양한 원인에 의해, 휘도의 불균일에 관한 결함이 발생하는 경우가 있다. 그러한 결함 중 하나로, 발광면 내 광원이 배치된 측의 단부에 있어서, 광원에 근접하는 영역이 국소적으로 밝아져, 광원의 배치에 따른 명암이 드러난다는 것이 있다(본 명세서에서는 이 결함을 「핫 스폿(Hot spot)」이라 칭한다).
현재 상황에서, 이러한 종류의 결함의 검사는, 사람(검사원)의 눈으로 보는 관능 검사에 의존하고 있는 것이 실정이다. 그 때문에, 검사에 요구되는 수고 및 비용, 속인성의 높이 등의 과제가 있고, 검사의 자동화와 객관화(정량화)가 요구되고 있다.
또한, 면 광원 장치의 검사는 아니지만, 특허문헌 1에는, 종이, 천 등의 무지의 시트 형상물의 결함이나 액정 패널의 결함을 화상 처리에 의해 자동으로 검사하는 방법이 제안되어 있다. 그 방법은, 피검사물을 촬영한 화상에 대하여, 결함의 휘도 변화를 정의한 필터(동 문헌에서는 「결함 기준 화상」이라 칭하고 있다)를 주사하여 정규화 상관 계수를 산출하고, 화상 중의 결함 영역을 검출한다고 하는 것이다.
일본 특허 공개 평11-14554호 공보
면 광원 장치 특유의 결함인 핫 스폿에서는, 광원의 배치에 따른 휘도 변화(명암 패턴)가 드러난다. 이 명암 패턴과 일치하는 필터를 준비하면, 특허문헌 1의 방법을 핫 스폿의 검사에도 적용할 수 있을 지도 모른다.
그러나, 면 광원 장치의 형번(기종)별로, 발광면의 사이즈나, 광원의 수·피치·배치 등이 다양하기 때문에, 종래의 필터 방식의 경우는, 상정되는 명암 패턴에 맞춰서 다수의 필터를 미리 준비해야 한다는 과제가 있다. 반대로 말하면, 필터가 준비되어 있지 않은 명암 패턴은 검출할 수 없거나, 검출 정밀도가 현저하게 저하될 우려가 있다. 또한, 여러 가지 명암 패턴을 망라적으로 검사하기 위해서 다수의 필터에 의한 주사를 행하면, 검사에 요구되는 처리 시간이 장대해진다는 과제도 있다.
본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것이며, 에지 라이트형 면 광원 장치에 있어서 발생하는 휘도의 불균일에 관한 결함을 객관적이고 자동적으로 검사하기 위한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명의 다른 목적은, 여러 가지 형번의 면 광원 장치에 대하여 범용적으로 적용 가능한 핫 스폿의 검사 기술을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에서는, 핫 스폿의 발생 정도를 정량화하기 위한 신규의 평가값(평가 지표)을 도입한다. 그리고, 본 발명은, 면 광원 장치의 발광면을 촬영한 화상으로부터 평가값을 자동적으로 계산하고, 이 평가값에 기초하여 핫 스폿의 검사를 자동으로 행하는 알고리즘을 제안한다.
구체적으로는, 본 발명의 제1 형태는, 면 광원 장치의 발광 면 내의 휘도의 불균일에 관한 결함을 검사하는 검사 장치이며, 상기 면 광원 장치는, 상기 발광면의 제1 변을 따라서 배치된 복수의 광원과, 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 상기 발광면으로 유도하는 도광판을 갖는 에지 라이트형 면 광원 장치이며, 상기 결함은, 상기 발광면 내 상기 제1 변측 단부에, 상기 복수의 광원의 배치에 따른 명암 패턴이 나타나는 결함이고,
상기 검사 장치는, 상기 발광면을 촬영한 화상인 발광면 화상을 취득하는 화상 취득부와, 상기 발광면 화상 내의 상기 결함이 나타날 수 있는 위치에 검사 범위를 설정하고, 상기 검사 범위 내에 있어서의 상기 제1 변을 따르는 휘도값의 변화를 나타내는 1차원의 휘도 프로파일을 생성하고, 상기 휘도 프로파일의 극값을 검출하고, 인접하는 극값의 사이의 차분을 평가하는 평가값을 계산하고, 상기 평가값에 기초하여 상기 결함의 유무를 판정하는 검사부와, 상기 검사부에 의해 얻어진 정보를 출력하는 출력부를 갖는 검사 장치를 제공한다.
이 구성에 따르면, 면 광원 장치의 발광면을 촬영한 화상을 기초로, 핫 스폿의 발생 정도를 나타내는 평가값을 계산하고, 또한, 이 평가값에 기초하여 핫 스폿의 유무를 판정할 수 있다. 따라서, 핫 스폿을 객관적이고 자동적으로 검사하는 것이 가능해진다. 게다가, 본 발명은, 1차원의 휘도 프로파일에 있어서 인접하는 극값의 사이의 차분을 평가하는 평가값을 사용하므로, 명암 패턴의 주기(피치)에 의존하지 않는 평가가 가능하다. 따라서, 본 발명은, 발광면의 사이즈나, 광원의 수·피치·배치 등이 상이한, 여러 가지 형번의 면 광원 장치에 대하여 범용적으로 적용할 수 있다.
상기 검사부는, 주목하는 극값과, 상기 주목하는 극값의 양옆의 두 극값에 기초하여, 상기 주목하는 극값에 대한 상기 평가값을 계산해도 된다. 이에 의해, 암→명→암, 또는, 명→암→명이라는 휘도 변화가 나타나 있는 부분을 결함 후보로서 평가할 수 있다.
예를 들어, 상기 주목하는 극값을 val2, 상기 양옆의 두 극값을 val1, val3이라 했을 때, 상기 검사부는,
Figure pct00001
에 의해, 상기 주목하는 극값에 대한 상기 평가값 HS를 계산해도 된다. 단, abs()는 절댓값을 구하는 함수이다. 상기 식에 따르면, 휘도값 그 자체의 크기(DC 성분)에 의존하지 않고, 휘도값의 변화의 크기(AC 성분)에 의존하는 평가값을 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명은, 밝기가 상이한 여러 가지 형번의 면 광원 장치에 대하여 범용적으로 적용할 수 있다.
상기 검사부는, 인접하는 극값의 사이의 거리가 상한 역치보다도 큰 경우에, 당해 극값에 대한 상기 평가값의 계산을 행하지 않거나, 또는, 당해 극값의 위치에 상기 결함은 발생하지 않았다고 판정해도 된다. 극값간의 거리가 충분히 크면, 휘도의 변화가 완만하기 때문에, 결함으로서 지각되기 어렵기 때문이다. 또한, 가령 휘도의 변화가 두드러지는 것이라고 해도, 극값의 사이의 거리가, 상정되는 광원의 피치에 비하여 현저하게 큰 경우에는, 핫 스폿과는 다른 원인으로부터 발생한 결함이라고 판정해야 하기 때문이다.
상기 검사부는, 인접하는 극값의 사이의 거리가 하한 역치보다도 작은 경우에, 당해 극값에 대한 상기 평가값의 계산을 행하지 않거나, 또는, 당해 극값의 위치에 상기 결함은 발생하지 않았다고 판정해도 된다. 극값간의 거리가 매우 작은 경우(예를 들어, 극값간의 거리가, 상정되는 광원의 피치에 비하여 명백하게 작은 경우)는, 핫 스폿과는 다른 원인으로부터 발생한 불량이거나, 단순한 측정상의 노이즈일 가능성이 높기 때문이다.
상기 출력부는, 상기 평가값과, 상기 결함 유무의 판정 결과를 출력해도 된다. 판정 결과의 출력에 의해, 핫 스폿의 유무나 면 광원 장치의 양호/불량을 바로 판단할 수 있다. 또한, 평가값도 출력되므로, 판정 결과의 근거를 확인할 수 있어, 판정 결과의 납득성·객관성이 향상된다.
상기 출력부는, 상기 발광면 화상 또는 상기 발광면 화상을 가공한 화상 위에 상기 결함이 나타나 있는 위치를 나타내는 정보를 중첩한 화상을, 출력해도 된다. 이러한 중첩 화상을 출력함으로써, 핫 스폿이 나타나 있는 문제 개소를 직관적이고 간이하게 파악할 수 있고, 현물의 확인 작업에도 유용하다.
상기 출력부는, 상기 검사 범위의 휘도 프로파일을 출력해도 된다. 휘도 프로파일을 출력함으로써, 명암 패턴의 상태나 극값간의 휘도 차 등을 파악할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 구성 내지 기능 중 적어도 일부를 갖는 검사 장치 또는 핫 스폿 정량화 장치로서 파악할 수 있다. 또한, 본 발명은, 상기 처리 중 적어도 일부를 포함하는, 검사 방법, 검사 장치의 제어 방법, 핫 스폿 정량화 방법이나, 이들 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램, 또는, 그러한 프로그램을 비일시적으로 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 파악할 수도 있다. 상기 구성 및 처리 각각은 기술적인 모순이 발생하지 않는 한 서로 조합하여 본 발명을 구성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 에지 라이트형 면 광원 장치에 있어서 발생하는 휘도의 불균일에 관한 결함을 자동적이고 객관적으로 검사할 수 있다. 또한 본 발명은, 여러 가지 형번의 면 광원 장치에 있어서의 핫 스폿 검사에 대하여 범용적으로 적용할 수 있다.
도 1은, 면 광원 장치의 기본적인 구성을 예시하는 사시도이다.
도 2는, 핫 스폿의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은, 검사 장치의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는, 검사 장치의 핫 스폿 검사 처리에 관계되는 기능을 나타내는 블록도이다.
도 5는, 검사 장치에 있어서의 핫 스폿 검사 처리의 흐름도이다.
도 6의 (A)는 입력 화상의 일례를 나타내는 도면이고, 도 6의 (B)는 입력 화상으로부터 추출된 발광면 화상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7의 (A)는 검사 범위 내의 화상의 일례를 나타내는 도면이고, 도 7의 (B)는 1차원의 휘도 데이터의 일례를 나타내는 도면이고, 도 7의 (C)는 평활화 후의 휘도 데이터(1차원의 휘도 프로파일)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은, 검사 결과의 출력 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는, 제2 실시 형태에 있어서의 핫 스폿 검사 처리의 흐름도이다.
도 10은, 제2 실시 형태에 있어서의 1차원의 휘도 프로파일의 일례를 나타내는 도면이다.
본 발명은, 에지 라이트형 면 광원 장치에 있어서 핫 스폿이라 불리는 결함이 발생하였는지 여부를 객관적(정량적)인 평가값에 의해 평가하고, 핫 스폿의 유무를 자동으로 검사하기 위한 검사 기술에 관한 것이다. 이 검사 기술은, 예를 들어 면 광원 장치의 제조 라인에 있어서의 최종 공정에서의 인라인 검사나, 면 광원 장치를 내장한 제품을 제조하는 메이커에 있어서의 부품(면 광원 장치)의 수입검사 등에 바람직하게 적용할 수 있다. 또한, 이하의 실시 형태에서는, 액정 표시 장치의 백라이트로서 사용되는 면 광원 장치의 예를 설명하지만, 본 발명의 검사 기술은, 조명 장치나 디지털 사이니지 등, 다른 용도에 사용되는 면 광원 장치의 검사에도 응용할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 바람직한 형태의 일례를 설명한다. 단, 이하의 실시 형태에 기재되어 있는 장치의 구성이나 동작은 일례이며, 본 발명의 범위를 그것들에만 한정하는 취지인 것은 아니다.
<제1 실시 형태>
(면 광원 장치)
도 1은, 면 광원 장치(1)의 기본적인 구성을 예시하는 사시도이다. 면 광원 장치(1)는, 도광판(라이트 가이드)(10), 복수의 광원(11), 플렉시블 프린트 기판(이하, 「FPC」라고도 표기한다)(12), 프레임(13) 및 고정 부재(14)를 구비한다. 또한, 면 광원 장치(1)는, 도광판(10)의 하면측에 배치되는 반사 시트(15)를 구비한다. 또한, 면 광원 장치(1)는, 도광판(10)의 상면측에 순서대로 적층되는 확산 시트(16), 프리즘 시트(17a, 17b) 및 차광 시트(18)를 구비한다.
도광판(10)은, 개략 판형이고, 폴리카르보네이트 수지나 폴리메틸메타크릴레이트 수지 등의 투광성의 소재로 성형된다. 도광판(10)의 상측의 면은, 광이 출사하는 발광면(광 출사면이라고도 칭한다)으로 되어 있다. 도광판(10)은, 광원(11)으로부터 도광판(10) 내로 도입된 광을, 전반사를 이용하여 발광면으로 유도하여, 발광면의 전체가 대략 균일하게 빛나도록 한 것이다.
광원(11)은, 예를 들어 백색광을 출사하는 LED 광원이다. 단, 백색 이외의 LED 광원이나 LED 광원 이외의 광원이 사용되어도 되고, 복수 색(예를 들어 RGB)의 광원이 사용되어도 된다. 광원(11)은 FPC(12)에 실장되어 있고, FPC(12)로부터의 급전을 받아서 구동된다. 본 실시 형태에서는, 도광판(10)의 발광면의 한 짧은 변(「제1 변」이라 칭한다)을 따라서 8개의 광원(11)이 등간격으로 일렬로 배치되어 있다.
프레임(13)은, 개구를 갖고, 4변으로 이루어지는 프레임형의 부재이다. 프레임(13)은, 산화티타늄을 함유한 폴리카르보네이트 수지 등에 의해 성형된다. 프레임(13)에는, 도광판(10)이 끼워 넣어지고, 프레임(13)의 내주면이 도광판(10)의 외주면을 형성하는 측면을 둘러싼다. 프레임(13)은, 높은 반사율을 갖고 있으며, 도광판(10) 내의 광이 도광판(10)의 외주면으로부터 새지 않도록 광을 반사한다. 프레임(13)의 1변에는, 광원(11)을 수용하는 수용부가 마련되고, 수용부에는, 광원(11)으로부터의 광을 반사하는 반사벽이 마련된다.
고정 부재(14)는, FPC(12)의 하면 등에 배치되고, FPC(12)와 프레임(13)과 도광판(10)을 고정한다. 고정 부재(14)는, 예를 들어 상하면이 점착면으로 된 양면 점착 테이프이지만, 양면 점착 테이프로 한정되는 것은 아니다. 반사 시트(15)는, 반사율이 높은 백색 수지 시트나 금속박 등으로 이루어지는 평활한 시트이고, 도광판(10) 내의 광이 도광판(10)의 하측면으로부터 새지 않도록 광을 반사한다. 확산 시트(16)는, 반투명한 수지 필름이고, 도광판(10)의 발광면으로부터 발해진 광을 확산시켜서 광의 지향 특성을 펼친다. 프리즘 시트(17a) 및 프리즘 시트(17b)는, 상면에 삼각 프리즘형의 미세한 패턴이 형성된 투명한 수지 필름이고, 확산 시트(16)에 의해 확산된 광을 집광하고, 면 광원 장치(1)를 상면측으로부터 본 경우의 휘도를 상승시킨다. 차광 시트(18)는, 상하 양면이 점착면으로 된 흑색의 점착 시트이다. 차광 시트(18)는 프레임형으로 되어 있어, 광이 누출되는 것을 억제한다.
(핫 스폿)
도 1에 예시한 에지 라이트형 면 광원 장치에서는, 도광판(10)의 금형이나 성형의 불량, 각종 부재의 조립 시의 어긋남, 각종 시트(15 내지 18)의 접합 시의 어긋남 등의 다양한 원인에 의해, 휘도의 불균일에 관한 결함이 발생하는 경우가 있다. 그러한 결함 중 하나로, 발광면 내의 제1 변의 측(광원(11)이 배치된 측)의 단부에, 복수의 광원(11)의 배치에 따른 명암 패턴이 나타나는 「핫 스폿」이라 불리는 결함이 있다. 도 2에 핫 스폿의 일례를 모식적으로 나타낸다. 핫 스폿(20)은, 도광판(10)의 불비에 의해, 광원(11)으로부터 입사한 광이 바로 발광면측으로 빠져버리는 것이 원인이 되어 발생하는 것이고, 발생 빈도가 가장 높은 결함 중 하나이다.
본 발명자는, 종래의 관능 검사의 수순 및 검사 결과를 분석하여, 다음과 같은 지견을 얻는 데 이르렀다.
(1) 핫 스폿에서는, 광원(11)이 배치된 위치(광원(11)으로부터 도광판(10)으로 광이 입사하는 위치)의 근방이 상대적으로 밝고, 인접하는 두 광원(11)의 사이의 영역이 상대적으로 어두워진다.
(2) 복수의 광원(11)의 배열 방향(즉, 제1 변을 따르는 방향)을 따라서, 상대적으로 밝은 영역(명 영역)과 상대적으로 어두운 영역(암 영역)이 교대로 나타난다.
(3) 명 영역과 암 영역의 휘도 차가 클수록 휘도의 불균일이 두드러진다.
이상의 지견에 기초하여, 본 발명자는, 제1 변을 따르는 휘도값의 변화를 나타내는 1차원의 휘도 프로파일을 생성하고, 그 휘도 프로파일의 진폭을 평가하는 평가값(「핫 스폿 평가값」이라 칭한다)을 설계하여, 이 평가값에 의해 핫 스폿의 발생 정도를 정량화하였다. 이러한 평가값을 도입함으로써, 핫 스폿의 발생 정도를 정량적이고 객관적으로 파악 가능해지고, 종래 관능 검사에 의지하고 있던 핫 스폿 검사를 자동화할 수 있게 된다. 이하, 본 실시 형태의 핫 스폿 평가값과 그것을 사용한 검사 처리의 일 구체예를 상세하게 설명한다.
(검사 장치)
도 3을 사용하여, 본 발명의 실시 형태에 관한 검사 장치(3)의 구성을 설명한다. 도 3은 검사 장치(3)의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다. 이 검사 장치(3)는, 면 광원 장치(1)에 있어서의 핫 스폿의 발생 정도를 정량적으로 평가하고, 결함으로서 배제해야 할 핫 스폿의 유무를 자동으로 판정하는 장치이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 검사 장치(3)는, 개략, 정보 처리 장치(컴퓨터)(30)와, 촬상 장치(31)와, 스테이지(32)와, 정전류 전원(33)을 갖고 있다. 정보 처리 장치(30)는, 하드웨어 프로세서인 CPU(중앙 연산 처리 장치), 주기억인 메모리, 비일시적으로 프로그램이나 데이터를 기억하는 기억 장치(하드 디스크, 플래시 메모리 등), 입력 장치(마우스, 키보드, 터치 패널 등), 표시 장치, 촬상 장치(31)와의 인터페이스, 네트워크 인터페이스 등을 갖는 범용 또는 전용의 컴퓨터에 의해 구성된다.
촬상 장치(31)는, 스테이지(32) 상에 적재된 면 광원 장치(1)를 촬영하고, 디지털 화상을 출력하는 장치이다. 촬상 장치(31)로서는, 예를 들어 광학계, 촬상 소자, 정보 처리 장치(30)와의 인터페이스 등을 갖는 디지털 카메라를 사용할 수 있다. 면 광원 장치(1)의 휘도 계측의 목적을 위해서, 면 광원 장치(1)가 단색 광원이라면 모노크롬 카메라여도 상관없고, 면 광원 장치(1)가 복수 색의 광원이라면 컬러 카메라인 것이 바람직하다. 스테이지(32)는, 검사 대상이 되는 면 광원 장치(1)를 적재하는 대이다. 정전류 전원(33)은, 면 광원 장치(1)에 전력을 공급하는 장치이다. 도시하지 않지만, 촬상 장치(31) 및 스테이지(32)는, 클린 벤치 내에 마련되어 있어도 된다.
면 광원 장치(1)의 형번이 상이하면, 발광면의 크기(종횡의 치수)나 발광 휘도가 상이할 가능성이 있다. 따라서, 검사 대상의 발광면의 크기에 따라, 스테이지(32)와 촬상 장치(31)의 사이의 거리, 또는, 촬상 장치(31)의 줌을 조정함으로써, 촬상 장치(31)에서 얻어지는 화상의 1화소와 발광면 상의 실제 치수의 대응 관계의 캘리브레이션을 행하는 것도 바람직하다. 또한, 검사 대상의 발광 휘도에 따라, 촬상 장치(31)의 노광 시간을 조정함으로써, 촬상 장치(31)에서 얻어지는 화상의 평균 휘도의 캘리브레이션을 행하는 것도 바람직하다. 이들 캘리브레이션은, 정보 처리 장치(30)가 자동으로 실행해도 되고, 작업자가 수작업으로 행해도 된다.
도 4는, 검사 장치(3)의 핫 스폿 검사 처리에 관계되는 기능을 나타내는 블록도이다. 검사 장치(3)는, 화상 취득부(40)와, 검사부(41)와, 출력부(42)와, 기억부(43)를 갖는다. 화상 취득부(40)는, 검사 대상이 되는 면 광원 장치(1)를 촬영한 화상 데이터를 촬상 장치(31)로부터 취득하는 기능이다. 검사부(41)는, 화상 취득부(40)에 의해 취득된 화상 데이터를 해석함으로써, 핫 스폿의 유무를 검사하는 기능이다. 출력부(42)는, 화상 데이터나 검사 결과 등의 정보를 표시 장치에 출력하는 기능이다. 기억부(43)는, 검사 처리에 사용하는 역치 등의 설정 데이터를 기억하고 있는 기능이다. 이들 기능의 상세는 후술한다.
도 4에 나타내는 기능은, 기본적으로, 정보 처리 장치(30)의 CPU가 필요한 프로그램을 기억 장치로부터 로드하고, 실행함으로써 실현되는 것이다. 단, 이들 기능의 일부 또는 전부를, ASIC이나 FPGA 등의 회로로 대체해도 상관없다. 또한, 클라우드 컴퓨팅이나 분산 컴퓨팅의 기술을 이용함으로써, 이들 기능의 일부 또는 전부를 다른 컴퓨터에 의해 실행해도 상관없다.
(검사 처리)
도 5를 참조하여, 핫 스폿 검사 처리의 흐름을 설명한다. 도 5는 검사 장치(3)에 있어서의 핫 스폿 검사 처리의 흐름도이다.
먼저, 검사원이, 면 광원 장치(1)를 스테이지(32) 상의 소정의 위치에, 발광면을 촬상 장치(31)측을 향해서, 배치한다. 그리고, 면 광원 장치(1)를 정전류 전원(33)에 접속하여 광원(11)을 구동하고, 면 광원 장치(1)를 점등 상태로 한다. 또한, 본 실시 형태의 검사 장치(3)에서는 검사 대상의 설치를 수작업에 의해 행하지만, 검사 대상의 도입·위치 결정·전원과의 접속·배출 등을 자동화해도 된다.
스텝 S50에 있어서, 촬상 장치(31)가 점등 상태인 면 광원 장치(1)를 촬영하고, 화상 취득부(40)가 화상 데이터를 촬상 장치(31)로부터 도입한다. 화상의 해상도는 임의이지만, 본 실시 형태에서는, 1화소가 약 0.1mm(발광면 상의 실제 치수)인 해상도의 화상을 사용한다.
스텝 S51에 있어서, 화상 취득부(40)가, 스텝 S50에서 도입된 입력 화상으로부터 발광면의 영역만을 추출한다. 여기서 추출된 발광면의 영역의 화상을, 이후, 발광면 화상이라 칭한다. 도 6의 (A)는 입력 화상(60)의 일례이고, 도 6의 (B)는 입력 화상(60)으로부터 추출된 발광면 화상(61)의 일례이다. 본 실시 형태에서는, 발광면의 긴 변이 화상의 X축과 평행해지도록, 발광면 화상(61)을 생성한다.
발광면의 영역 추출은 어떤 방법을 사용해도 된다. 예를 들어, 화상 취득부(40)가, (1) 원 화상을 2치화하고, (2) 클로징 처리에 의해 배경 영역(발광면 이외의 영역)의 노이즈를 제거한 후, (3) 발광면의 윤곽을 추출해도 된다. 또한, 발광면의 윤곽이 화상 좌표계에 대하여 기울어 있는 경우에는, 기울기 보정(회전 보정)을 행해도 된다. 혹은, 검사 대상인 스테이지 상의 위치 결정 정밀도가 충분히 높은 경우에는, 원 화상 중의 소정의 범위를 잘라내기만 해도 된다.
다음으로, 검사부(41)가 발광면 화상(61)의 검사를 행한다. 먼저 스텝 S52에 있어서, 검사부(41)는, 발광면 화상(61)에 대하여 검사 범위(윈도우라고도 칭한다)를 설정한다. 검사 범위는, 결함의 검출 및 평가의 계산에 사용하는 국소 영역이고, 발광면 화상(61) 내의 결함이 나타날 수 있는 위치로 설정된다. 핫 스폿은 광원측의 단부에 나타나는 결함 때문에, 도 6의 (B)에 나타내는 바와 같이, 발광면 화상(61)의 좌측 단부를 따라 검사 범위(62)를 설정하면 좋다. 이하, 일례로서, X 방향 폭: 15화소(약 1.5mm에 상당), Y 방향 폭: 700화소(약 70mm에 상당)의 사각형의 검사 범위(62)를 사용하는 예를 설명한다. 단, 검사 범위(62)의 사이즈 및 형상은 임의이고, 검사 대상의 발광면의 크기나 핫 스폿의 출현 범위 등에 맞춰서 적절히 설계하면 된다.
스텝 S53에 있어서, 검사부(41)는, 검사 범위(62) 내의 화상에 기초하여, 검사 범위(62) 내에 있어서의 Y 방향의 휘도값의 변화를 나타내는 1차원의 휘도 프로파일을 생성한다. 예를 들어, 검사부(41)는, 검사 범위(62) 내의 화상의 각 행(행은 X 방향으로 배열되는 15화소를 가리킨다)에 대하여 휘도값(화소값)의 평균을 계산하고, 1차원의 휘도 데이터(700행분의 휘도 평균값의 데이터)를 얻는다. 도 7의 (A)는 검사 범위(62) 내의 화상의 예, 도 7의 (B)는 1차원의 휘도 데이터의 예를 나타낸다. 도 7의 (B)의 그래프의 종축은 검사 범위(62) 내의 Y 방향의 화소 위치를 나타내고, 횡축은 평균 휘도값을 나타내고 있다. 다음으로 검사부(41)는, 1차원의 휘도 데이터에 평활화 처리를 실시하여 노이즈를 저감시킨다. 도 7의 (C)는 평활화 후의 휘도 데이터의 예이다. 평활화에 의해 고주파 노이즈가 제거되어 있다는 것을 알 수 있다. 본 실시 형태에서는, 평활화 후의 휘도 데이터를 휘도 프로파일이라 칭한다.
스텝 S54에 있어서, 검사부(41)는, 휘도 프로파일의 극값(극대값 및 극소값)을 검출한다. 1차원의 데이터 열로부터 극값을 검출하는 알고리즘은 공지의 것을 이용할 수 있기 때문에, 상세한 설명을 생략한다. 본 예에서는, 도 7의 (C)에 나타내는 바와 같이, 15개의 극값 P1 내지 P15(8개의 극대값과 7개의 극소값)가 검출된 것으로 한다.
다음으로, 검출된 극값 각각에 대하여, 핫 스폿 평가값을 계산한다. 이후의 설명에 있어서, 검출된 극값의 총 수를 N, 주목하는 극값의 번호를 i라 표기한다. 먼저, 검사부(41)는, 스텝 S55에 있어서 i에 2를 대입하고, 스텝 S56에 있어서 극값 Pi에 대한 핫 스폿 평가값을 계산한다. 본 실시 형태에서는, 극값 Pi에 대한 핫 스폿 평가값 HSi를 하기 식에 의해 산출한다. 단, vali은 극값 Pi의 휘도값이고, abs()는 절댓값을 취하는 함수이다.
Figure pct00002
이 평가식에 따르면, 휘도값 그 자체의 크기(DC 성분)에 의존하지 않고, 휘도값의 변화의 크기(AC 성분)에 의존하는 평가값을 얻을 수 있다. 즉, 이 평가값 HSi에 의하면 휘도값의 상대적인 변화를 주로 평가할 수 있기 때문에, 기준이 되는 휘도값(휘도 불균일이 없는 상태의 휘도값)의 크기에 구애되지 않고, 핫 스폿의 발생 정도를 정량화하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 실시 형태의 평가 방법은, 기준이 되는 휘도값이 상이한 여러 가지 형번의 면 광원 장치에 대하여 범용적으로 적용할 수 있다.
스텝 S57에 있어서, 검사부(41)는, 핫 스폿 평가값 HSi를 판정 역치와 비교한다. 판정 역치는 핫 스폿의 유무를 판정하기 위한 역치이고, 관능 검사의 결과나 실험 결과 등에 기초하여 미리 정해 두면 된다. 검사부(41)는, 핫 스폿 평가값 HSi가 판정 역치보다 큰 경우는 「극값 Pi의 위치에 핫 스폿이 발생하였음」이라고 판정하고(스텝 S58), 그렇지 않은 경우는 「극값 Pi의 위치에 핫 스폿 없음」이라고 판정한다(스텝 S59).
검사부(41)는, i≥N-1이 될 때까지 i를 1씩 인크리먼트하면서(스텝 S60, S61), 스텝 S56 내지 S59의 평가를 반복한다. 이에 의해, 극값 P2 내지 P14의 각각의 위치에 대하여 핫 스폿의 유무가 검사된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 주목하는 극값 Pi와 그 양옆의 극값 Pi-1, Pi+1의 세 극값으로부터 핫 스폿 평가값을 계산하므로, 양단의 극값 P1과 P15에 대한 평가값은 구하지 않는다. 그러나, 예를 들어 주목하는 극값 Pi와 어느 한쪽의 극값 Pi-1 또는 Pi+1로부터 평가값의 계산을 행하게 해도 되고, 그 경우에는, 모든 극값 P1 내지 P15에 대하여 평가값을 계산해도 된다.
스텝 S62에 있어서, 출력부(42)는, 검사부(41)에 의해 얻어진 정보를 출력하는 화면을 생성하고, 표시 장치에 출력한다. 도 8은 검사 결과의 출력 화면의 일례이다. 이 출력 화면에서는, 촬상 장치(31)로부터 도입된 입력 화상(80)과, 입력 화상(80)으로부터 잘라내진 발광면 화상(81)과, 발광면 화상(81)에 대하여 휘도 불균일을 두드러지게 하기 위한 가공을 실시한 가공 화상(예를 들어 의사 컬러 화상 등)(82)이 표시되어 있다. 또한, 발광면 화상(81)의 상에 핫 스폿이 나타나 있는 위치를 나타내는 정보(예를 들어, 핫 스폿 평가값이 판정 역치를 초과한 극값의 위치를 나타내는 정보)(83)가 중첩 표시되어 있다. 또한, 핫 스폿 평가값의 최댓값(84)과 판정 결과(85) 및 휘도 프로파일(86)도 표시된다.
이상 설명한 본 실시 형태의 검사 장치(3)에 따르면, 면 광원 장치(1)의 발광면을 촬영한 화상을 기초로, 핫 스폿의 발생 정도를 나타내는 평가값을 계산하고, 또한, 이 평가값에 기초하여 핫 스폿의 유무를 판정할 수 있다. 따라서, 핫 스폿을 객관적이고 자동적으로 검사하는 것이 가능해진다. 게다가, 본 실시 형태의 검사 알고리즘은, 1차원의 휘도 프로파일에 있어서 인접하는 극값의 사이의 차분을 평가하는 평가값을 사용하므로, 명암 패턴의 주기(피치)에 의존하지 않는 평가가 가능하다. 따라서, 본 실시 형태의 검사 알고리즘은, 발광면의 사이즈나, 광원의 수·피치·배치 등이 상이한, 여러 가지 형번의 면 광원 장치에 대하여 범용적으로 적용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 검사 알고리즘에서는, 주목하는 극값과 그 양옆의 극값의 셋을 평가값의 계산에 사용하고 있다. 이에 의해, 암→명→암, 또는, 명→암→명이라는 휘도 변화가 나타나 있는 부분을 핫 스폿의 후보로서 평가할 수 있고, 핫 스폿의 발생 정도를 고정밀도로 평가할 수 있다.
또한, 도 8에 나타내는 검사 결과를 출력함으로써, 검사원은, 핫 스폿의 유무나 면 광원 장치(1)의 양호/불량을 바로 판단할 수 있다. 또한, 핫 스폿 평가값도 출력되므로, 판정 결과의 근거를 확인할 수 있고, 판정 결과의 납득성·객관성이 향상된다. 또한, 발광면 화상(81)의 상에 핫 스폿의 위치를 나타내는 정보(83)가 중첩 표시되므로, 핫 스폿이 나타나 있는 문제 개소를 직관적이고 간이하게 파악할 수 있고, 현물의 확인 작업에도 유용하다. 또한, 휘도 프로파일(86)도 표시되므로, 명암 패턴의 상태나 극값간의 휘도 차 등을 파악할 수 있다.
<제2 실시 형태>
다음으로, 도 9 및 도 10을 참조하여, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 제1 실시 형태와의 차이는, 핫 스폿의 평가를 행할 때, 인접하는 극값의 사이의 거리를 고려하는 점이다. 그 이외의 구성에 대해서는 제1 실시 형태의 것과 마찬가지이기 때문에, 이하에서는 제2 실시 형태의 특유의 구성 및 처리에 대해서만 설명한다.
도 9는, 제2 실시 형태에 있어서의 핫 스폿 검사 처리의 흐름도이다. 먼저, 스텝 S50 내지 S54의 처리에 의해 휘도 프로파일의 생성 및 극값의 검출이 행해진다. 여기까지의 처리는 제1 실시 형태(도 5)와 마찬가지이다. 도 10은, 휘도 프로파일 및 검출된 극값의 예이다. 본 예에서는, 13개의 극값 P1 내지 P13이 검출된 것으로 한다.
먼저, 검사부(41)는, 스텝 S55에 있어서 i에 초기값 2를 대입한다. 그리고, 스텝 S90에 있어서, 검사부(41)는, 극값 Pi와 극값 Pi-1의 사이의 거리 La 및 극값 Pi와 극값 Pi+1의 사이의 거리 Lb를 계산한다. 거리 La, Lb 중 적어도 한쪽이 하한 역치 TH1보다도 작은 경우(스텝 S91; "예"), 검사부(41)는, 극값 Pi에 대한 핫 스폿 평가값의 계산을 행하지 않고, 평가값 HSi에 제로(또는 값 없음)를 설정한다(스텝 S93). 또한, 거리 La, Lb 중 적어도 한쪽이 상한 역치 TH2보다도 큰 경우도(스텝 S92; "예"), 검사부(41)는, 극값 Pi에 대한 핫 스폿 평가값의 계산을 행하지 않고, 평가값 HSi에 제로(또는 값 없음)를 설정한다(스텝 S93).
하한 역치는, 핫 스폿과는 다른 원인으로부터 발생한 극값이나, 단순한 측정상의 노이즈에 의해 발생한 극값을, 핫 스폿 평가값의 계산으로부터 제외하기 위해서 마련된다. 따라서, 하한 역치는, 예를 들어 상정되는 광원 피치 중 최솟값보다도 작은 값(예를 들어 상정되는 최솟값의 50％ 내지 90％ 정도의 값)으로 설정하면 된다. 한편, 상한 역치는, 핫 스폿과는 다른 원인으로부터 발생한 극값을, 핫 스폿 평가값의 계산으로부터 제외하기 위해서 마련된다. 따라서, 상한 역치는, 예를 들어 상정되는 광원 피치 중 최댓값보다도 큰 값(예를 들어 상정되는 최댓값의 120％ 이상의 값)으로 설정하면 된다. 하한 역치 및 상한 역치는 미리 기억부(43)에 설정되어 있어도 되고, 유저(검사원)에 의해 입력되어도 된다.
예를 들어 도 10의 예에서는, 극값 P2 내지 P5의 사이의 거리는 광원 피치에 비하여 명백하게 좁고, 극값 P10 내지 P11의 사이의 거리는 광원 피치에 비하여 현저하게 넓기 때문에, 이들 극값에 대해서는 핫 스폿으로 판정해서는 안된다. 이 점, 본 실시 형태의 방법에 따르면, 극값의 휘도 차에 구애되지 않고, 이들 극값의 평가값은 제로(또는 값 없음)로 여겨지기 때문에, 핫 스폿이 아니라는 판정 결과가 얻어진다. 따라서, 상술한 제1 실시 형태보다도 더욱 판정 정밀도의 향상을 기대할 수 있다.
<기타>
상기 실시 형태의 설명은, 본 발명을 예시적으로 설명하는 것에 지나지 않는다. 본 발명은 상기의 구체적인 형태에 한정되지는 않고, 그 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 상기 실시 형태에서는 직사각형의 발광면을 가지는 면 광원 장치를 예시했지만, 발광면의 형상은 직사각형에 한정되지 않는다. 또한, 상술한 핫 스폿 평가값은 어디까지나 일례이고, 휘도 프로파일에 있어서의 극값간의 휘도 차를 평가 가능한 평가값이라면 어떻게 설계해도 된다.
1: 면 광원 장치
10: 도광판
11: 광원
20: 핫 스폿
3: 검사 장치
30: 정보 처리 장치
31: 촬상 장치
32: 스테이지
33: 정전류 전원
40: 화상 취득부
41: 검사부
42: 출력부
43: 기억부
60: 입력 화상
61: 발광면 화상
62: 검사 범위

Claims (10)

  1. 면 광원 장치의 발광 면 내의 휘도의 불균일에 관한 결함을 검사하는 검사 장치이며,
    상기 면 광원 장치는, 상기 발광면의 제1 변을 따라서 배치된 복수의 광원과, 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 상기 발광면으로 유도하는 도광판을 갖는 에지 라이트형 면 광원 장치이며,
    상기 결함은, 상기 발광면 내 상기 제1 변측 단부에, 상기 복수의 광원의 배치에 따른 명암 패턴이 나타나는 결함이고,
    상기 검사 장치는,
    상기 발광면을 촬영한 화상인 발광면 화상을 취득하는 화상 취득부와,
    상기 발광면 화상 내의 상기 결함이 나타날 수 있는 위치에 검사 범위를 설정하고, 상기 검사 범위 내에 있어서의 상기 제1 변을 따르는 휘도값의 변화를 나타내는 1차원의 휘도 프로파일을 생성하고, 상기 휘도 프로파일의 극값을 검출하고, 인접하는 극값의 사이의 차분을 평가하는 평가값을 계산하고, 상기 평가값에 기초하여 상기 결함의 유무를 판정하는 검사부와,
    상기 검사부에 의해 얻어진 정보를 출력하는 출력부를 갖는
    것을 특징으로 하는 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검사부는, 주목하는 극값과, 상기 주목하는 극값의 양옆의 두 극값에 기초하여, 상기 주목하는 극값에 대한 상기 평가값을 계산하는
    것을 특징으로 하는 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 주목하는 극값을 val2, 상기 양옆의 두 극값을 val1, val3이라 했을 때,
    상기 검사부는,
    Figure pct00003

    에 의해, 상기 주목하는 극값에 대한 상기 평가값 HS를 계산하는
    것을 특징으로 하는 검사 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검사부는, 인접하는 극값의 사이의 거리가 상한 역치보다도 큰 경우에, 당해 극값에 대한 상기 평가값의 계산을 행하지 않거나, 또는, 당해 극값의 위치에 상기 결함은 발생하지 않았다고 판정하는
    것을 특징으로 하는 검사 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검사부는, 인접하는 극값의 사이의 거리가 하한 역치보다도 작은 경우에, 당해 극값에 대한 상기 평가값의 계산을 행하지 않거나, 또는, 당해 극값의 위치에 상기 결함은 발생하지 않았다고 판정하는
    것을 특징으로 하는 검사 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력부는, 상기 평가값과, 상기 결함 유무의 판정 결과를 출력하는
    것을 특징으로 하는 검사 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력부는, 상기 발광면 화상 또는 상기 발광면 화상을 가공한 화상 위에 상기 결함이 나타나 있는 위치를 나타내는 정보를 중첩한 화상을, 출력하는
    것을 특징으로 하는 검사 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력부는, 상기 검사 범위의 휘도 프로파일을 출력하는
    것을 특징으로 하는 검사 장치.
  9. 면 광원 장치의 발광 면 내의 휘도의 불균일에 관한 결함을 검사하는 검사 방법이며,
    상기 면 광원 장치는, 상기 발광면의 제1 변을 따라서 배치된 복수의 광원과, 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 상기 발광면으로 유도하는 도광판을 갖는 에지 라이트형 면 광원 장치이며,
    상기 결함은, 상기 발광면 내 상기 제1 변측 단부에, 상기 복수의 광원의 배치에 따른 명암 패턴이 나타나는 결함이고,
    상기 검사 방법은,
    상기 발광면을 촬영한 화상인 발광면 화상을 취득하는 스텝과,
    상기 발광면 화상 내의 상기 결함이 나타날 수 있는 위치에 검사 범위를 설정하는 스텝과,
    상기 검사 범위 내에 있어서의 상기 제1 변을 따르는 휘도값의 변화를 나타내는 1차원의 휘도 프로파일을 생성하는 스텝과,
    상기 휘도 프로파일의 극값을 검출하는 스텝과,
    인접하는 극값의 사이의 차분을 평가하는 평가값을 계산하는 스텝과,
    상기 평가값에 기초하여 상기 결함의 유무를 판정하는 스텝과,
    판정의 결과를 출력하는 스텝을 포함하는
    것을 특징으로 하는 검사 방법.
  10. 제9항에 기재된 검사 방법의 각 스텝을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램.
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