KR20190041009A - 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 범위로부터 하한 역치보다도 밝은 영역인 명 영역을 검출하고, 명 영역의 크기와 명 영역의 휘도 양쪽을 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 소형의 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, 광원이 배치된 부분을 제외한 단부에 기준의 휘도보다도 극단적으로 밝은 부분이 나타난다는 것이 있다(본 명세서에서는 이 결함을 「브라이트 에지(Bright edge)」라 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, 액정 패널의 휘도의 불균일(동 문헌에서는 「얼룩 결함」이라 칭하고 있다)을 화상 처리에 의해 자동으로 검사하는 방법이 제안되어 있다. 그러나, 본 발명자가 동 문헌의 방법을 브라이트 에지의 검사에 응용할 수 없는지 시험을 행했지만, 사람의 관능 검사에 가까운 결과를 얻을 수는 없었다.
일본 특허 공개 제2007-172397호 공보
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.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에서는, 브라이트 에지의 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 브라이트 에지의 검사를 자동으로 행하는 알고리즘을 제안한다.
구체적으로는, 본 발명의 제 일 형태는, 면 광원 장치의 발광 면 내의 휘도의 불균일에 관한 결함을 검사하는 검사 장치이며, 상기 면 광원 장치는, 상기 발광면의 한 변을 따라서 배치된 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광을 상기 발광면으로 유도하는 도광판을 갖는 에지 라이트형 면 광원 장치이며, 상기 결함은, 상기 발광면 내 상기 광원이 배치된 부분을 제외한 단부에, 기준 휘도보다도 밝은 부분이 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 범위로부터 하한 역치보다도 밝은 영역인 명 영역을 검출하고, 상기 명 영역의 크기와 상기 명 영역의 휘도 양쪽을 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, 브라이트 에지의 발생 정도를 나타내는 평가값을 계산하고, 또한, 이 평가값에 기초하여 브라이트 에지의 유무를 판정할 수 있다. 따라서, 브라이트 에지를 객관적이고 자동적으로 검사하는 것이 가능해진다. 게다가, 본 발명은, 명 영역의 크기와 명 영역의 휘도 양쪽을 평가하는 평가값을 사용하므로, 종래의 관능 검사(사람의 목시 검사)에 가까운 결과를 얻을 수 있다.
상기 검사부는, 상기 명 영역 내에 상한 역치보다도 밝은 부분이 포함되는 경우에, 상기 평가값의 계산에 있어서, 상기 상한 역치보다도 밝은 부분의 휘도를 실제보다도 작게 평가해도 된다. 예를 들어, 상기 검사부는, 상기 명 영역 내에 상한 역치보다도 밝은 부분이 포함되는 경우에, 상기 평가값의 계산에 있어서, 상기 상한 역치보다도 밝은 부분의 휘도를 상기 상한 역치와 같은 휘도라고 간주해도 된다.
브라이트 에지에서는 국소적으로 극단적으로 밝은 스폿이 나타나는 경우가 있다. 이러한 경우에, 그 스폿의 휘도를 그대로 평가값에 반영하면, 평가값이 과대해져 버려, 사람의 관능 검사의 결과와 괴리될 가능성이 있다. 그래서, 본 발명과 같이 상한 역치를 설정하고, 상한 역치보다도 밝은 부분의 휘도가 평가값에 끼치는 영향을 작게 함으로써, 극단적으로 밝은 스폿이 존재하는 경우에도 타당한(사람의 관능 검사에 가까운) 평가값을 얻을 수 있다.
상기 발광면 화상이 제1 방향에 평행한 변과 제2 방향에 평행한 변을 갖는 직사각형의 화상이고, 상기 결함이 제2 방향에 평행한 변을 따라서 나타나는 경우에, 상기 검사부는, 상기 검사 범위 내에 있어서의 제1 방향의 휘도값의 변화를 나타내는 1차원의 휘도 프로파일을 생성하고, 상기 휘도 프로파일에 있어서 휘도값이 상기 하한 역치를 초과하는 제1 방향의 범위를 상기 명 영역으로서 검출하고, 상기 명 영역 내의 상기 휘도 프로파일과, 상기 명 영역의 제1 방향의 범위를 나타내는 두 직선과, 기준 휘도를 나타내는 직선과, 상기 상한 역치를 나타내는 직선으로 둘러싸이는 폐쇄 영역의 면적을, 상기 평가값으로서 계산해도 된다.
여기서, 「명 영역의 제1 방향의 범위」가 명 영역의 크기에 상당하고, 「기준 휘도를 나타내는 직선」과 「휘도 프로파일」의 사이의 폭 및 「기준 휘도를 나타내는 직선」과 「상한 역치를 나타내는 직선」의 사이의 폭이 명 영역의 휘도(기준 휘도와의 휘도 차)에 상당한다. 따라서, 폐쇄 영역의 면적은, 명 영역의 크기와 명 영역의 휘도 양쪽을 평가하는 평가값 중 하나에 해당한다. 이러한 폐쇄 영역의 면적을 평가값으로서 사용함으로써, 간이한 계산으로 타당한 평가값을 얻을 수 있다.
상기 기준 휘도는, 상기 검사 범위의 상기 휘도 프로파일 내에서 가장 작은 휘도값이어도 된다. 사람은 국소적인 영역 내에서의 상대적인 휘도의 변동을 휘도의 불균일로서 감지하기 쉽다. 따라서, 검사 범위 내의 최소 휘도에 기초하여 기준 휘도를 설정함으로써, 국소적인(즉 검사 범위 내에서의) 휘도의 불균일의 타당한 평가가 가능해진다.
상기 하한 역치 및 상기 상한 역치는, 상기 기준 휘도에 기초하여 설정하면 된다. 예를 들어, 상기 하한 역치를 상기 기준 휘도의 약 1.025배의 값으로 설정하고, 상기 상한 역치를 상기 기준 휘도의 약 1.15배의 값으로 설정하면, 사람의 관능 검사에 매우 가까운 평가값을 얻을 수 있다.
상기 검사 범위의 제2 방향의 폭은, 상기 발광면 화상의 제2 방향의 폭보다도 작으면 된다. 발광면 화상의 제2 방향의 폭 일부분에만, 브라이트 에지가 나타나는 경우가 있기 때문이다.
상기 출력부는, 상기 평가값과, 상기 결함 유무의 판정 결과를 출력해도 된다. 판정 결과의 출력에 의해, 브라이트 에지의 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 나타난 위치를 나타내는 정보를 중첩한 화상을, 출력해도 된다. 이러한 중첩 화상을 출력함으로써, 브라이트 에지가 나타난 문제 개소를 직관적이고도 간이하게 파악할 수 있고, 현물의 확인 작업에도 유용하다.
상기 출력부는, 상기 검사 범위의 휘도 프로파일을 출력해도 된다. 휘도 프로파일을 출력함으로써, 명 영역의 크기나 기준 휘도에 대한 휘도 차 등을 파악할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 구성 내지 기능 중 적어도 일부를 갖는 검사 장치 또는 브라이트 에지 정량화 장치로서 파악할 수 있다. 또한, 본 발명은, 상기 처리 중 적어도 일부를 포함하는, 검사 방법, 검사 장치의 제어 방법, 브라이트 에지 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 조합하여서 본 발명을 구성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 에지 라이트형 면 광원 장치에 있어서 발생하는 휘도의 불균일에 관한 결함을 자동적이고 객관적으로 검사할 수 있다.
도 1은, 면 광원 장치의 기본적인 구성을 예시하는 사시도이다.
도 2의 (A) 및 도 2의 (B)는, 브라이트 에지의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은, 검사 장치의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는, 검사 장치의 브라이트 에지 검사 처리에 관계된 기능을 나타내는 블록도이다.
도 5는, 검사 장치에 있어서의 브라이트 에지 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 도면이다.
도 8의 (A)는, 정규화 후의 휘도 데이터(휘도 프로파일)의 일례를 나타내는 도면이고, 도 8의 (B)는 브라이트 에지 평가값을 설명하는 도면이다.
도 9는, 검사 결과의 출력 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
본 발명은, 에지 라이트형 면 광원 장치에 있어서 브라이트 에지라 불리는 결함이 발생하였는지 여부를 객관적(정량적)인 평가값에 의해 평가하고, 브라이트 에지의 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 수입 검사 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 일례이지, 본 발명의 범위를 그들에만 한정하는 취지인 것은 아니다.
(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 판형으로, 폴리카르보네이트 수지나 폴리메틸메타크릴레이트 수지 등의 투광성 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, 발광면 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 확장한다. 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 있으며, 광이 누출되는 것을 억제한다.
(브라이트 에지)
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, 광원(11)이 배치된 부분을 제외한 단부에 기준 휘도보다도 극단적으로 밝은 부분이 나타나는 「브라이트 에지」라 불리는 결함이 있다. 브라이트 에지는, 광원(11)으로부터 도광판(10)에 입사한 광이, 발광면측으로 채 빠져나가지 못하고, 도광판(10)의 단부까지 도달해 버리는 것이 원인이 되어 발생하는 것이고, 발생 빈도가 가장 높은 결함 중 하나이다. 도 2의 (A)와 같이, 광원(11)이 배치된 변(제1 변)(21)에 대향하는 변(22)을 따라서 브라이트 에지(20)가 나타나는 케이스나, 도 2의 (B)와 같이, 광원(11)이 배치된 변(21)에 직교하는 변(23, 24)을 따라서 브라이트 에지(20)가 나타나는 케이스도 있다. 또한, 도광판이 직사각형 이외의 형상(예를 들어, 원형, 타원형, 다각형, 비대칭 형상 등)을 갖는 경우도 있지만, 어떤 형상의 도광판이어도, 광원이 배치된 부분(즉, 광원으로부터의 광이 입사하는 부분)을 제외한 단부에 있어서 브라이트 에지가 발생할 우려가 있다.
본 발명자는, 브라이트 에지의 정량화 알고리즘의 구축과 검사의 자동화를 실현하는 데 있어서, 종래의 관능 검사의 수순 및 검사 결과를 분석하고, 다음과 같은 지견을 얻는 데 이르렀다.
(1) 검사원은, 주위에 비하여 유의미하게 밝은 영역(「명 영역」이라 칭한다)에 주목한다. 주위에 비하여 약간 밝은 정도라면, 휘도의 불균일은 두드러지지 않기 때문에 문제시하지 않는다.
(2) 검사원은, 명 영역의 면적이 넓을수록, 휘도의 불균일이 두드러진다고 판단한다.
(3) 검사원은, 명 영역과 그 주위의 휘도 차가 클수록, 휘도의 불균일이 두드러진다고 판단한다. 단, 휘도 차가 어느 레벨을 초과하면, 검사원이 느끼는 휘도의 불균일 정도는 거의 바뀌지 않는다.
이상의 지견에 기초하여, 본 발명자는, 명 영역의 크기와 명 영역의 휘도 양쪽을 평가하는 평가값(「브라이트 에지 평가값」이라 칭한다)을 설계하고, 이 평가값에 의해 브라이트 에지의 발생 정도를 정량화하였다. 명 영역의 크기와 명 영역의 휘도 양쪽을 평가하는 평가값이란, 예를 들어 평가값이 명 영역의 크기와 명 영역의 휘도 양쪽에 의존하는 것, 혹은, 평가값이 명 영역의 크기와 명 영역의 휘도 각각과 정의 상관을 가진다는 것을 의미한다. 이러한 평가값을 도입한 것에 의해, 브라이트 에지의 발생 정도를 정량적이고 객관적으로 파악 가능해지고, 종래 관능 검사에 의지하고 있었던 브라이트 에지 검사를 자동화 할 수 있게 된다. 이하, 본 실시 형태의 브라이트 에지 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 브라이트 에지의 발생 정도를 정량적으로 평가하고, 결함으로서 배제해야 할 브라이트 에지의 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 전용 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 브라이트 에지 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, 브라이트 에지의 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, ASIC나 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, 브라이트 에지 검사 처리의 흐름을 설명한다. 도 5는 검사 장치(3)에 있어서의 브라이트 에지 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. 본 실시 형태에서는, 도 6의 (B)와 같이 발광면 화상의 Y 방향에 평행한 변을 따라서 나타나는 브라이트 에지를 검사의 대상으로 한다(즉, X 방향이 본 발명의 「제1 방향」에 대응하고, Y 방향이 본 발명의 「제2 방향」에 대응한다.).
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. 도 6의 (B)의 예에서는, 광원이 발광면 화상(61)의 좌측에 배치되어 있기 때문에, 발광면 화상(61)의 우측 단부를 따라서 검사 범위(62)를 설정하면 된다. 이하, 일례로서, X 방향 폭: 100화소(약 10mm에 상당), Y 방향 폭: 200화소(약 20mm에 상당)의 사각형의 검사 범위(62)를 사용하는 예를 설명한다. 단, 검사 범위(62)의 사이즈 및 형상은 임의이고, 검사 대상의 발광면의 크기나 브라이트 에지의 출현 범위 등에 맞춰서 적절히 설계하면 된다.
스텝 S53에 있어서, 검사부(41)는, 검사 범위(62) 내의 화상에 기초하여, 검사 범위(62) 내에 있어서의 X 방향의 휘도값의 변화를 나타내는 1차원의 휘도 프로파일을 생성한다. 예를 들어, 검사부(41)는, 검사 범위(62) 내의 화상의 각 열(열은 Y 방향으로 배열되는 200화소를 가리킨다)에 대하여 휘도값(화소값)의 평균을 계산하고, 1차원의 휘도 데이터(100열분의 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 횡축은 검사 범위(62) 내의 X 방향의 화소 위치를 나타내고, 종축은 평균 휘도값을 나타내고 있다. 다음으로 검사부(41)는, 1차원의 휘도 데이터에 평활화 처리를 실시하여 노이즈를 저감시킨 후, 기준 휘도값으로 정규화한다. 기준 휘도값은, 브라이트 에지가 없는 영역의 휘도값(통상의 휘도값)이다. 본 실시 형태에서는, 1차원의 휘도 데이터의 내에서 가장 작은 휘도값을 기준 휘도값으로서 사용한다. 단, 기준 휘도값의 결정 방법은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 1차원의 휘도 데이터 중 좌측 단부(가장 광원측)의 휘도값을 기준 휘도값으로 선택해도 되고, 발광면 화상의 전체 또는 중앙 부분에 있어서의 휘도의 평균값이나 최빈값을 기준 휘도값으로 선택해도 된다. 혹은, 기억부(43)에 미리 설정된 고정값을 사용해도 된다. 도 8의 (A)는 정규화 후의 휘도 데이터의 예이다. 종축은, 기준 휘도값을 1.0으로 했을 때의 정규화 휘도값을 나타낸다. 본 실시 형태에서는, 정규화 후의 휘도 데이터를 휘도 프로파일(80)이라 칭한다.
스텝 S54에 있어서, 검사부(41)는, 휘도 프로파일로부터 명 영역을 검출한다. 명 영역이란, 검사 범위 중에서 하한 역치보다도 밝은 영역이다. 본 실시 형태에서는, 하한 역치를 기준 휘도값의 1.025배의 값으로 설정하고, 휘도 프로파일에 있어서 휘도값이 하한 역치를 초과하는 X 방향 범위를 명 영역으로서 검출한다(도 8의 (A)). 여기서 하한 역치를 마련한 것은, 기준 휘도값(즉 주위의 영역의 휘도값)과의 휘도 차가 약간(하한 역치 이하)이라면, 휘도의 불균일은 눈에 띄지 않기 때문에, 브라이트 에지의 평가에 있어서 고려할 필요가 없기 때문이다.
스텝 S54에 있어서 명 영역이 검출된 경우, 스텝 S55로 진행하고, 명 영역이 검출되지 않은 경우는, 스텝 S56으로 진행한다. 스텝 S55에서는, 검사부(41)가, 명 영역의 휘도 프로파일로부터 브라이트 에지 평가값을 계산한다. 구체적으로는, 도 8의 (B)에 나타내는 바와 같이, 검사부(41)는, 명 영역 내의 휘도 프로파일(80)과, 명 영역의 X 방향 범위를 나타내는 두 직선(81, 82)과, 기준 휘도값을 나타내는 직선(83)과, 상한 역치를 나타내는 직선(84)으로 둘러싸이는 폐쇄 영역(해칭한 영역)(85)의 면적을 계산하고, 이 면적값을 당해 검사 범위의 브라이트 에지 평가값으로 한다.
폐쇄 영역(85)의 가로 폭은 명 영역의 크기에 상당하고, 폐쇄 영역(85)의 세로 폭은 명 영역의 휘도(기준 휘도값과의 휘도 차)에 상당한다. 따라서, 폐쇄 영역(85)의 면적값은, 명 영역의 크기와 명 영역의 휘도 양쪽을 평가하는 평가값에 해당한다.
여기서 상한 역치를 마련한 것은 다음과 같은 이유 때문이다. 브라이트 에지에서는 국소적으로 극단적으로 밝은 스폿이 나타나는 경우가 있다. 이러한 경우에, 그 스폿의 휘도를 그대로 브라이트 에지 평가값의 계산에 사용하면, 평가값이 과대해져 버려, 사람의 관능 검사 결과와 괴리될 가능성이 있다. 사람의 관능 검사에서는, 휘도가 어느 레벨을 초과하면, 휘도의 불균일의 평가에는 거의 영향을 주지 않기(즉, 휘도가 어느 레벨을 초과하면, 사람은 실제의 휘도값에 구애되지 않고 동일 정도의 휘도의 불균일이라고 느끼는 경향이 있다.) 때문이다. 그래서, 본 실시 형태와 같이 상한 역치를 설정하고, 상한 역치보다도 밝은 부분의 휘도가 평가값에 끼치는 영향을 작게 함으로써, 극단적으로 밝은 스폿이 존재하는 경우에도 타당한(사람의 관능 검사에 가까운) 평가값을 얻을 수 있다. 상한 역치는 관능 검사의 결과나 실험 결과 등에 기초하여 적당한 값으로 설정하면 된다. 본 실시 형태에서는, 상한 역치를 기준 휘도값의 1.15배의 값으로 설정한다.
스텝 S56에서는, 검사부(41)가 모든 검사 범위에 대하여 평가값을 구했는지를 판단하여, 미처리의 검사 범위가 있는 경우는, 스텝 S52로 되돌아가고, 검사 범위를 Y 방향으로 소정 피치(예를 들어 5mm)만큼 어긋나게 하여, 휘도 프로파일의 생성 및 브라이트 에지 평가값의 계산(스텝 S53 내지 S55)을 반복한다. 스텝 S52 내지 S55의 처리를 모든 검사 범위에 대하여 실행한 후, 스텝 S57로 진행한다.
검사부(41)는, 모든 검사 범위의 브라이트 에지 평가값 중에서 최대인 것을 대표 평가값으로서 선택하여(스텝 S57), 대표 평가값을 판정 역치와 비교한다(스텝 S58). 판정 역치는 브라이트 에지의 유무를 판정하기 위한 역치이고, 관능 검사의 결과나 실험 결과 등에 기초하여 미리 정해 두면 된다. 검사부(41)는, 대표 평가값이 판정 역치보다 큰 경우는 「브라이트 에지 있음」이라고 판정하고(스텝 S59), 그렇지 않은 경우는 「브라이트 에지 없음」이라고 판정한다(스텝 S60).
스텝 S61에 있어서, 출력부(42)는, 검사부(41)에 의해 얻어진 정보를 출력하는 화면을 생성하고, 표시 장치에 출력한다. 도 9는 검사 결과의 출력 화면의 일례이다. 이 출력 화면에서는, 촬상 장치(31)로부터 도입된 입력 화상(90)과, 입력 화상(90)으로부터 잘라내진 발광면 화상(91)과, 발광면 화상(91)에 비하여 휘도의 불균일을 두드러지게 하기 위한 가공을 실시한 가공 화상(예를 들어 의사 컬러 화상 등)(92)이 표시되어 있다. 또한, 발광면 화상(91)의 상에 브라이트 에지가 나타난 위치를 나타내는 정보(예를 들어, 브라이트 에지 평가값이 판정 역치를 초과한 검사 범위를 나타내는 정보)(93)가 중첩 표시되어 있다. 또한, 브라이트 에지 평가값의 최댓값(대표 평가값)(94)과 판정 결과(95) 및 그 대표 평가값이 관측된 검사 범위의 휘도 프로파일(96)도 표시된다.
이상 설명한 본 실시 형태의 검사 장치(3)에 따르면, 면 광원 장치(1)의 발광면을 촬영한 화상을 기초로, 브라이트 에지의 발생 정도를 나타내는 평가값을 계산하고, 또한, 이 평가값에 기초하여 브라이트 에지의 유무를 판정할 수 있다. 따라서, 브라이트 에지를 객관적이고 자동적으로 검사하는 것이 가능해진다. 게다가, 명 영역의 크기와 명 영역의 휘도 양쪽을 평가하는 평가값을 사용하므로, 종래의 관능 검사(사람의 목시 검사)에 가까운 결과를 얻을 수 있다.
또한, 도 9에 나타내는 검사 결과를 출력함으로써, 검사원은, 브라이트 에지의 유무나 면 광원 장치(1)의 양호/불량을 바로 판단할 수 있다. 또한, 브라이트 에지 평가값도 출력되므로, 판정 결과의 근거를 확인할 수 있어, 판정 결과의 납득성·객관성이 향상된다. 또한, 발광면 화상(91) 상에 브라이트 에지의 위치를 나타내는 정보(93)가 중첩 표시되므로, 브라이트 에지가 나타난 문제 개소를 직관적이고도 간이하게 파악할 수 있고, 현물의 확인 작업에도 유용하다. 또한, 휘도 프로파일(96)도 표시되므로, 명 영역의 크기나 기준 휘도에 대한 휘도 차 등을 파악할 수 있다.
(기타)
상기 실시 형태의 설명은, 본 발명을 예시적으로 설명하는 것에 지나지 않는다. 본 발명은 상기의 구체적 형태에는 한정되지 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 브라이트 에지 평가값은 어디까지나 일례이고, 명 영역의 크기와 휘도 양쪽을 평가 가능한 평가값이라면 어떻게 설계해도 된다. 상술한 도 5의 검사 처리에서는, 발광면 화상의 Y 방향에 평행한 변을 따라서 나타나는 브라이트 에지만을 검사의 대상으로 했지만, 도 2의 (B)와 같이 X 방향에 평행한 변을 따라서 나타나는 브라이트 에지를 검사의 대상으로 해도 된다. 그 경우에는, 예를 들어 발광면 화상의 상단 및／또는 하단을 따라서 검사 범위를 설정하고, 검사 범위 내에 있어서의 Y 방향의 휘도 프로파일을 기초로 브라이트 에지 평가값을 구하면 된다. 물론, Y 방향에 평행한 변을 따라서 나타나는 브라이트 에지와 X 방향에 평행한 변을 따라서 나타나는 브라이트 에지 양쪽을 검사의 대상으로 해도 된다. 또한, 브라이트 에지가 나타나는 변이, X 방향과 Y 방향 중 어느 것과도 비평행인 경우나, 곡선적인 변인 경우에도, 그 변을 따르게 검사 범위를 설정하거나, 혹은, 그 근처가 X 방향 또는 Y 방향에 평행한 직선이 되도록 발광면 화상을 아핀 변환함으로써, 상기 실시 형태와 마찬가지의 방법으로 브라이트 에지의 검사를 행할 수 있다.
1: 면 광원 장치
10: 도광판
11: 광원
20: 브라이트 에지
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
80: 휘도 프로파일

Claims (13)

  1. 면 광원 장치의 발광 면 내의 휘도의 불균일에 관한 결함을 검사하는 검사 장치이며,
    상기 면 광원 장치는, 상기 발광면의 한 변을 따라서 배치된 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광을 상기 발광면으로 유도하는 도광판을 갖는 에지 라이트형 면 광원 장치이며,
    상기 결함은, 상기 발광면 내 상기 광원이 배치된 부분을 제외한 단부에, 기준 휘도보다도 밝은 부분이 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 범위로부터 하한 역치보다도 밝은 영역인 명 영역을 검출하고, 상기 명 영역의 크기와 상기 명 영역의 휘도 양쪽을 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, 상기 명 영역 내에 상한 역치보다도 밝은 부분이 포함되는 경우에, 상기 평가값의 계산에 있어서, 상기 상한 역치보다도 밝은 부분의 휘도를 실제보다도 작게 평가하는
    것을 특징으로 하는 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 검사부는, 상기 명 영역 내에 상한 역치보다도 밝은 부분이 포함되는 경우에, 상기 평가값의 계산에 있어서, 상기 상한 역치보다도 밝은 부분의 휘도를 상기 상한 역치와 같은 휘도라고 간주하는
    것을 특징으로 하는 검사 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 발광면 화상이 제1 방향에 평행한 변과 제2 방향에 평행한 변을 갖는 직사각형의 화상이고, 상기 결함이 제2 방향에 평행한 변을 따라서 나타나는 경우에,
    상기 검사부는,
    상기 검사 범위 내에 있어서의 제1 방향의 휘도값의 변화를 나타내는 1차원의 휘도 프로파일을 생성하고, 상기 휘도 프로파일에 있어서 휘도값이 상기 하한 역치를 초과하는 제1 방향의 범위를 상기 명 영역으로서 검출하고,
    상기 명 영역 내의 상기 휘도 프로파일과, 상기 명 영역의 제1 방향의 범위를 나타내는 두 직선과, 기준 휘도를 나타내는 직선과, 상기 상한 역치를 나타내는 직선으로 둘러싸이는 폐쇄 영역의 면적을, 상기 평가값으로서 계산하는
    것을 특징으로 하는 검사 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기준 휘도는, 상기 검사 범위의 상기 휘도 프로파일 내에서 가장 작은 휘도값인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 하한 역치는, 상기 기준 휘도의 약 1.025배의 값으로 설정되는
    것을 특징으로 하는 검사 장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상한 역치는, 상기 기준 휘도의 약 1.15배의 값으로 설정되는
    것을 특징으로 하는 검사 장치.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검사 범위의 제2 방향의 폭은, 상기 발광면 화상의 제2 방향의 폭보다도 작은
    것을 특징으로 하는 검사 장치.
  9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력부는, 상기 평가값과, 상기 결함 유무의 판정 결과를 출력하는
    것을 특징으로 하는 검사 장치.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력부는, 상기 발광면 화상 또는 상기 발광면 화상을 가공한 화상 위에 상기 결함이 나타난 위치를 나타내는 정보를 중첩한 화상을, 출력하는
    것을 특징으로 하는 검사 장치.
  11. 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력부는, 상기 검사 범위의 휘도 프로파일을 출력하는
    것을 특징으로 하는 검사 장치.
  12. 면 광원 장치의 발광 면 내의 휘도의 불균일에 관한 결함을 검사하는 검사 방법이며,
    상기 면 광원 장치는, 상기 발광면의 한 변을 따라서 배치된 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광을 상기 발광면으로 유도하는 도광판을 갖는 에지 라이트형 면 광원 장치이며,
    상기 결함은, 상기 발광면 내 상기 광원이 배치된 부분을 제외한 단부에, 기준 휘도보다도 밝은 부분이 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 범위로부터 하한 역치보다도 밝은 영역인 명 영역을 검출하는 스텝과,
    상기 명 영역의 크기와 상기 명 영역의 휘도 양쪽을 평가하는 평가값을 계산하는 스텝과,
    상기 평가값에 기초하여 상기 결함의 유무를 판정하는 스텝과,
    판정의 결과를 출력하는 스텝을 포함하는
    것을 특징으로 하는 검사 방법.
  13. 제12항에 기재된 검사 방법의 각 스텝을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램.
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