JP2005207808A - 欠陥検査装置及び欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】確実かつ再現性よく検査でき、品質の管理及び向上に寄与する技術の提供。
【解決手段】欠陥検査装置は、発光面５ａと光軸１１ａとが略垂直になる第１の方向から当該発光面を撮像し、前記第１の方向と交差する第２の方向から発光面５ａを撮像する撮像手段１１，１２と、第１の方向からの撮像画像から、第１の閾値より輝度が低い黒点部分を検出する黒点検出手段１５Ａと、第２の方向からの撮像画像から、第２の閾値より輝度が高い白点部分を検出する白点検出手段１５Ｂとを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば、液晶表示装置に面光源として用いられるバックライトなどの発光面の欠陥を検査する技術に関する。

上記バックライトなどの発光面を検査員が目視により検査する場合、下記のいくつかの問題点が指摘されており、改善が望まれている。即ち、
（１）欠陥の見落としや欠陥でないものを欠陥と見誤る。
（２）判定に客観性を見出すことが難しく、検査員間の判定基準の違いや体調などにより検査結果にバラツキが生じる。
（３）欠陥が微小かつコントラストが低いために、検査精度を高めることが難しい。

また、特許文献１には、目視又はカメラを用いてバックライトユニットの異物や傷を検出する方法が提案されている。
特開２００２−３４１３４５公報

ところが、上記特許文献１記載の方法では、バックライトを非点灯とし、その正面方向に対して斜め方向から斜光照明を行ないつつ、目視で正面方向のみを観察して異物や傷を検出するため、上述した目視検査での問題点の解決にはならず、特に、目視では高輝度の白点部分が見え難いという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、上述した目視検査の問題点を解決し、検査員の主観的な判断に依らずに検査できるので、確実かつ再現性よく検査でき、品質の管理及び向上に寄与する技術を提供することである。

上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る照明装置の発光面の検査装置は、照明装置の発光面の欠陥を検査する装置であって、前記発光面と光軸とが略垂直になる第１の方向から当該発光面を撮像し、前記第１の方向と交差する第２の方向から前記発光面を撮像する撮像手段１１，１２と、前記第１の方向からの撮像画像から、第１の閾値より輝度が低い黒点部分を検出する黒点検出手段１５Ａと、前記第２の方向からの撮像画像から、第２の閾値より輝度が高い白点部分を検出する白点検出手段１５Ｂとを具備する。

また、上記装置において、前記各検出手段による検出結果において、前記黒点部分も白点部分も検出されない場合に、その照明装置は良品であると判定する判定手段を更に具備する。

また、また、上記装置において、前記撮像手段は、前記発光面と光軸とが略垂直になる第１の方向から当該発光面を撮像する第１の撮像手段と、前記第１の方向と交差する第２の方向から前記発光面を撮像する第２の撮像手段とを有する。

また、上記装置において、前記撮像手段に対する前記発光面の向きを、前記第１の方向から第２の方向に変更する変更手段を更に具備する。

また、上記いずれかの装置において、前記第２の方向から撮像する場合、前記撮像手段の被写界深度を前記照明装置の傾斜した姿勢での奥行きより大きくする。

また、上記いずれかの装置において、前記第２の方向から撮像する場合、前記撮像手段が有する光学レンズの焦点位置を正規の焦点位置に対して傾ける。

また、上記いずれかの装置において、前記第２の方向から撮像する場合、前記撮像手段を前記照明装置に対して前後に移動して、当該照明装置の異なる箇所を異なる焦点位置で撮影し、前記各検出手段は、各撮影箇所の画像を用いて黒点部分及び白点部分を検出する。

また、上記いずれかの装置において、前記撮像手段は、複数のＣＣＤが線状に配置されたラインセンサを有する。

また、本発明に係る照明装置の発光面の検査方法は、照明装置の発光面の欠陥を検査する方法であって、前記発光面と光軸とが略垂直になる第１の方向から当該発光面を撮像し、前記第１の方向と交差する第２の方向から前記発光面を撮像する撮像工程と、前記第１の方向からの撮像画像から、第１の閾値より輝度が低い黒点部分を検出する黒点検出工程と、前記第２の方向からの撮像画像から、第２の閾値より輝度が高い白点部分を検出する白点検出工程と、前記各検出工程における検出結果において、前記黒点部分も白点部分も検出されない場合に、その照明装置は良品であると判定する判定工程とを備える。

なお、上記欠陥検査手順を実行するプログラムを作成して記録媒体などに記録しておき、必要なときに記録媒体から読み出してコンピュータに実行させることもできる。

以上説明したように、本発明によれば、従来の目視検査の問題点を解決し、検査員の主観的な判断に依らずに検査できるので、確実かつ再現性よく検査でき、品質の管理及び向上に寄与する効果がある。

以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。
［バックライトユニット］
図１は、本発明に係る実施形態として例示するバックライトユニットを含む液晶表示装置の断面図である。

本発明の実施形態として例示する照明装置は、電気光学式（液晶、ＬＣＤ）パネルを背面から照明するバックライトユニットである。

バックライトユニットＵは、光源１、導光板２、反射板３、拡散シート４、プリズムシート５を備え、複数の画素がマトリクス状に形成された透過型又は半透過型のＬＣＤパネル６の背面に面光源装置として配置される。

上記ＬＣＤパネル６、バックライトユニットＵ及び光源１からなる液晶表示装置は、例えば、携帯電話や小型電子機器などのディスプレイとして搭載される。

導光板２は、例えば、透明なポリカーボネイト樹脂などの透光性の材料からなる板状の光学部品で、複数の点状光源（白色ＬＥＤなど）１から光線を入射し、この入射された光線を散乱反射させてＬＣＤパネル６に向けて出射するサイドライト型の部材である。

導光板２から出射した光線は、拡散シート４及びプリズムシート５を通過してＬＣＤパネル６を背面から照明する。
［欠陥検査装置］
本実施形態の欠陥検査装置は、上記導光板２、反射板３、拡散シート４、プリズムシート５などの各部材自体に存する傷やバックライトユニットＵの製造時に各部材２〜５間に混入した異物などに起因するバックライトユニットの発光面の欠陥を検査する。

詳しくは、図２に示すように、欠陥検査装置は、上記バックライトユニットＵを発光させた状態で、その発光面５ａ全体を第１の方向（発光面５ａと光軸１１ａとが略垂直になる方向）から撮像する第１のＣＣＤカメラ１１（第１の撮像手段）と、上記発光面５ａに対して光軸１２ａが３０°〜４５°程度傾斜した第２の方向（第１の方向である光軸１１ａと交差する方向）から撮像する第２のＣＣＤカメラ１２（第２の撮像手段）と、上記第１及び第２の各ＣＣＤカメラに通信ケーブル１３を介して接続されて撮像画像をＡＤ変換してデジタル画像データを生成し、補正処理などの必要な画像処理を施す画像処理機能１４と、デジタル画像データ中の黒点部分及び白点部分の有無を検出する検出機能１５Ａ（黒点検出手段、白点検出手段）と、各検出結果を総合して、バックライトユニットＵが良品か欠陥品であるかを判定する判定機能１５Ｂ（判定手段）とを有するコンピュータ１６を備える。

コンピュータ１６は、キーボード、マウス、補助記憶装置（ＲＯＭやハードディスクなど）、ＣＰＵや主記憶装置（ＲＡＭ）などのプログラムを実行する手段と、ＣＲＴ、プリンター、ＣＤ−ＲＯＭ装置などの外部記憶装置、磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭディスクなどの記録媒体とを備える。

第１及び第２のＣＣＤカメラ１１，１２は、例えば、発光面全体の撮像が可能なように２０００画素程度のＣＣＤ（撮像素子）が面状又は線状に配置されたセンサを有する。なお、上記ＣＣＤカメラに上記画像処理機能を設けてもよい。

上記コンピュータ１６は、上記画像処理機能を画像処理回路（ハードウェア）及び画像処理プログラム（ソフトウェア）により実行し、第１及び第２の各ＣＣＤ（撮像素子）に蓄積された電荷を画素ごとに１バイト（０〜２５５の値）の輝度データ（画素値）に変換してデジタル画像データを生成する。

また、上記コンピュータ１６は、上記検出機能１５Ａを検出回路（ハードウェア）及び検出プログラム（ソフトウェア）により実行し、図３（ａ）に示す正面視での発光面５ａの実効領域Ｒ１での画像データの各画素について、輝度データが第１の閾値（例えば、画素値が２００）より低い部分を黒点部分として検出し、同様に、図３（ｂ）に示す斜め方向からの画像データの各画素について、第２の閾値（例えば、画素値が５０）より高い部分を白点部分として検出する。そして、各検出結果を総合し、黒点部分も白点部分も検出されない、或いは検出箇所や大きさが所定値より小さい場合には、その発光面に欠陥はなく、バックライトユニットＵは良品であると判定する。

一方で、上記コンピュータ１６は、上記判定機能１５Ｂを判定回路（ハードウェア）及び判定プログラム（ソフトウェア）により実行し、上記検出結果から黒点部分と白点部分の少なくともいずれかが検出された場合には、その画素位置や大きさを欠陥情報としてＣＲＴなどの表示装置１７に表示すると共に、ハードディスクやＣＤ−Ｒなどの記録装置１８などに保存しておく。

なお、上記コンピュータは１台に限らず、ＣＣＤカメラごとに設置して並行処理することもでき、この場合には処理時間を短縮できる効果がある。

上記黒点部分（低輝度部分）が発生する原因としては、上記導光板２、反射板３、拡散シート４、プリズムシート５などの各部材自体に存する傷やバックライトユニットの製造時に各部材間に混入した異物などによって光線の出射が遮られ、本来高輝度である正面視において低輝度部分ができてしまうことが考えられる。

また、白点部分（高輝度部分）が発生する原因としては、上記導光板２、反射板３、拡散シート４、プリズムシート５などの各部材自体に存する傷などによって光線の出射方向が法線方向から傾斜してしまい、本来低輝度である斜め方向から見た状態で高輝度部分ができてしまうことが考えられる。
［欠陥検出処理］
図４は、上記欠陥検査装置によるバックライトユニットの欠陥検出処理を示すフローチャートである。

図４において、ステップＳ１では、コンピュータ１６は、各ＣＣＤカメラ１１，１２から撮像画像に関する情報を取得する。

ステップＳ３では、上記取得した画像情報に対して画像処理を実行する。

ステップＳ５では、上記画像処理された画像データに基づいて黒点部分及び白点部分の有無を検出する。

ステップＳ７で、黒点部分と白点部分の少なくともいずれかが検出された場合には、ステップＳ９でその画素位置や大きさを欠陥情報として表示装置に表示すると共に、記録装置などに記録しておく。

また、ステップＳ７で、黒点部分と白点部分がいずれも検出されない場合には、ステップＳ１１でバックライトユニットは良品であると判定し、その結果を表示装置に表示する。

次に、図５を参照して上記ステップＳ３での画像処理手順について説明する。

図５において、ステップＳ２１では各ＣＣＤカメラから取得した撮像画像を２値化する。

ステップＳ２３、Ｓ２５では、画素ごとに収縮処理及び膨張処理を実行する。

ステップＳ２７では、画素の塊として認識する。

ステップＳ２９では、上記認識した画素の塊から小さい塊を除去する。

ステップＳ３１では、上記除去後の塊の個数を計数する。

上記実施形態によれば、従来の目視検査の問題点を解決し、検査員の主観的な判断に依らずに検査できるので、確実かつ再現性よく検査でき、品質の管理及び向上に寄与する効果がある。

なお、上記欠陥検出処理を実行するためのプログラムには、上記フローチャートの各ステップに対応するコードからなるプログラムモジュールが組み込まれており、電子的、電磁的、或いは光学的な方法によって電子計算機としてのコンピュータが読み取り可能なコードでハードディスク装置や記録媒体に記録されている。
［変形例］
図６は、本実施形態の変形例の欠陥検査装置を示す図である。

図６において、上記実施形態と異なるのは、ＣＣＤカメラ１１を１台とする代りに、ＣＤＤカメラ１１の光軸１１ａに対する発光面５ａの向きを、第１の方向から第２の方向に変更する回転機構２１（変更手段）を設けた点にある。この回転機構２１は、バックライトユニットＵを保持し、発光面５ａと光軸１１ａとの交点Ａを中心にバックライトユニットＵを回転させる機能を持つ。

本変形例では、先ず、バックライトユニットＵの発光面５ａをＣＣＤカメラ１１の光軸１１ａに対して略垂直（第１の方向）になるように設置した状態で、発光面５ａを撮像することによってコンピュータが黒点部分を検出する。

次に、制御ユニット２５がモータＭを制御して回転機構２１を駆動し、バックライトユニットＵをＣＣＤカメラ１１に対して斜め（発光面５ａがカメラの光軸１１ａと交差する第２の方向）に所定角度だけ回転させ、この状態で発光面を撮像することによってコンピュータが白点部分を検出する。

そして、上述した欠陥検出手順により各検出結果を総合して欠陥の有無を判定する。

上記変形例では、バックライトユニットＵをＣＣＤカメラ１１に対して回転させる回転機構２１を設けることにより、１台のＣＣＤカメラで上記実施形態と同様の効果が得られると同時に、装置コストを低減できる。
［その他の態様］
第１及び第２のＣＣＤカメラ１１，１２は、被検査対象物の欠陥検出に最適な解像度のものを使用し、カメラに搭載された光学レンズとバックライトユニットの発光面の角度とが均一になるように、レンズと発光面との間の距離を充分にとる。

なお、ＣＣＤカメラによる斜め方向の撮影時に下記（１）〜（４）のいずれかを行なうことによって、撮影時の焦点位置のずれを防止する効果がある。即ち、
（１）図７に示すように、発光面とＣＣＤカメラとの間の距離を離して絞り込み、第２のＣＣＤカメラの被写界深度ｄをバックライトユニットＵの傾斜した姿勢での奥行きＤよりも大きくする（ｄ＞Ｄ）。
（２）ＣＣＤカメラの光学レンズの姿勢を変化させるあおり機構を設け、当該レンズの焦点位置を正規の焦点位置に対して２°程度傾けることで、結像面が光軸に垂直であるにもかかわらず焦点が合う。
（３）特に、ｄ≦Ｄの場合、ＣＣＤカメラをバックライトユニットに対して前後に移動して、発光面の異なる箇所を異なる焦点位置で撮影し、各撮影箇所の画像を用いて黒点部分及び白点部分の有無を検出する。
（４）ＣＣＤが線状に配置されたラインセンサを使用し、発光面とＣＣＤとの距離が同じになるようにラインセンサの姿勢を決めて走査する。

本発明に係る実施形態として例示するバックライトユニットを含む液晶表示装置の断面図である。 本発明に係る実施形態の欠陥検査装置のブロック図である。 本実施形態の欠陥検出方法を説明する図である。 本実施形態の欠陥検出処理を示すフローチャートである。 本実施形態の欠陥検出処理における画像処理手順を示すフローチャートである。 本実施形態の変形例の欠陥検査装置を示す図である。 本実施形態のその他の態様を示す図である。

符号の説明

１ 光源
２ 導光板
３ 反射板
４ 拡散シート
５ プリズムシート
６ ＬＣＤパネル
１１，１２ ＣＣＤカメラ
１１ａ，１２ａ 光軸
１３ 通信ケーブル
１４ 画像処理機能ブロック
１５ 判定処理機能ブロック
１６ コンピュータ
１７ 表示装置
１８ 記録装置
２１ 回転機構
２５ 制御ユニット

Claims (9)

1. 照明装置の発光面の欠陥を検査する装置であって、
   前記発光面と光軸とが略垂直になる第１の方向から当該発光面を撮像し、前記第１の方向と交差する第２の方向から前記発光面を撮像する撮像手段と、
   前記第１の方向からの撮像画像から、第１の閾値より輝度が低い黒点部分を検出する黒点検出手段と、
   前記第２の方向からの撮像画像から、第２の閾値より輝度が高い白点部分を検出する白点検出手段とを具備することを特徴とする装置。
2. 前記各検出手段による検出結果において、前記黒点部分も白点部分も検出されない場合に、その照明装置は良品であると判定する判定手段を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記撮像手段は、前記発光面と光軸とが略垂直になる第１の方向から当該発光面を撮像する第１の撮像手段と、前記第１の方向と交差する第２の方向から前記発光面を撮像する第２の撮像手段とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記撮像手段に対する前記発光面の向きを、前記第１の方向から第２の方向に変更する変更手段を更に具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
5. 前記第２の方向から撮像する場合、前記撮像手段の被写界深度を前記照明装置の傾斜した姿勢での奥行きより大きくすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記第２の方向から撮像する場合、前記撮像手段が有する光学レンズの焦点位置を正規の焦点位置に対して傾けることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記第２の方向から撮像する場合、前記撮像手段を前記照明装置に対して前後に移動して、当該照明装置の異なる箇所を異なる焦点位置で撮影し、
   前記各検出手段は、各撮影箇所の画像を用いて黒点部分及び白点部分を検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記撮像手段は、複数のＣＣＤが線状に配置されたラインセンサを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
9. 照明装置の発光面の欠陥を検査する方法であって、
   前記発光面と光軸とが略垂直になる第１の方向から当該発光面を撮像し、前記第１の方向と交差する第２の方向から前記発光面を撮像する撮像工程と、
   前記第１の方向からの撮像画像から、第１の閾値より輝度が低い黒点部分を検出する黒点検出工程と、
   前記第２の方向からの撮像画像から、第２の閾値より輝度が高い白点部分を検出する白点検出工程と、
   前記各検出工程における検出結果において、前記黒点部分も白点部分も検出されない場合に、その照明装置は良品であると判定する判定工程とを備えることを特徴とする検査方法。

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