(57)【要約】【課題】  透明な平板状製品の欠陥を容易に検査する。【解決手段】  検査対象の平板状透明製品１５を挟んで配置される一対の偏光子１，２と、偏光子１，２の一方１を通して検査対象１５を照明する照明光源４と、一方の偏光子１と検査対象１５との間に配置される位相子３と、照明光源４から照明光が照射され一対の偏光子の他方の偏光子２から出射する透過光を検出する検出手段８と、検出手段８が検出した透過光データから評価値を算出し該評価値が増大する方向に偏光子１の光学軸の角度θ１と位相子３の光学軸の角度θ２とを独立に制御する演算手段１０とを備える。【選択図】  図１
2006250721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の平板状透明製品を挟んで配置される一対の偏光子と、該偏光子の一方を通して前記検査対象を照明する照明光源と、前記一方の偏光子と前記検査対象との間に配置される位相子と、前記照明光源から照明光が照射され前記一対の偏光子の他方の偏光子から出射する透過光を検出する検出手段と、該検出手段が検出した透過光データから評価値を算出し該評価値が所定の方向に向かう様に前記一方の偏光子の光学軸の角度と前記位相子の光学軸の角度とを独立に制御する演算手段とを備えることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記検査対象が透明基板と該透明基板に挟まれた液晶とでなることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記検査対象が光学フイルムであることを特徴とする請求項１に記載の透明物体の検査装置。
【請求項４】
前記制御が終了した時点における前記検出手段の検出値を利用して前記検査対象のランク付けを行う手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の検査装置。
【請求項５】
前記検出値は前記検査対象の画像データであることを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
【請求項６】
前記他方の偏光子から出射した透過光を集光するレンズと、該レンズの透過光を投影するスクリーンとを前記他方の偏光子と前記検出手段との間に配置し、該検出手段は前記スクリーンに投影された画像を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の検査装置。
【請求項７】
前記レンズは前記スクリーンへの投影画像を拡大縮小することができるレンズであることを特徴とする請求項６に記載の検査装置。
【請求項８】
前記評価値は、前記透過光のうちの高輝度部分と低輝度部分との間の輝度差であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の検査装置。
【請求項９】
前記演算手段は、前記輝度差を人間の視感度データに基づき人間の視感度で該輝度差が増大する方向に前記制御を進めることを特徴とする請求項８に記載の検査装置。
【請求項１０】
前記演算手段は、前記検査対象の平均輝度または前記低輝度部分の輝度が最小となるように前記制御を進めることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の検査装置。
【請求項１１】
前記演算手段は、前記検査対象の前記低輝度部分の輝度が指定輝度となるように、或いは、前記低輝度部分の輝度と指定輝度との差が最小となるように前記制御を進めることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１２】
前記演算手段は、前記検査対象の前記低輝度部分の三刺激値が指定三刺激値となるように、或いは、前記低輝度部分の三刺激値と指定三刺激値との差が最小となるように前記制御を進めることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１３】
検査対象の平板状透明製品を挟んで配置される一対の偏光子と、該偏光子の一方を通して前記検査対象を照明する照明光源と、前記一方の偏光子と前記検査対象との間に配置される位相子と、前記照明光源から照明光が照射され前記一対の偏光子の他方の偏光子から出射する透過光を検出する検出手段とを備える検査装置の検査方法において、前記検出手段が検出した透過光データから評価値を求め該評価値が所定の方向に向かう様に前記一方の偏光子の光学軸の角度と前記位相子の光学軸の角度とを独立に制御し、該制御が終了した時点における前記検出手段が検出した前記被検査対象の画像に基づいて該検査対象のランク付けを行うことを特徴とする検査方法。
【請求項１４】
検査対象の平板状透明製品を挟んで配置される一対の偏光子と、該偏光子の一方を通して前記検査対象を照明する照明光源と、前記一方の偏光子と前記検査対象との間に配置される位相子と、前記照明光源から照明光が照射され前記一対の偏光子の他方の偏光子から出射する透過光を検出する検出手段とを備える検査装置の検査方法において、前記検出手段が検出した透過光データから評価値を求め該評価値が所定の方向に向かう様に前記一方の偏光子の光学軸の角度と前記位相子の光学軸の角度とを独立に制御し、該制御が終了した時点における前記検出手段が検出した前記被検査対象の画像に基づいて該検査対象の欠陥の有無を判定することを特徴とする検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フイルムや液晶パネル等の透明な平板状製品の欠陥を検査する検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットディスプレイ装置の発展と共に様々な種類の光学フイルムが開発され、例えば、液晶ディスプレイの視野角を拡大するために液晶ディスプレイの表示画面に光学補償フイルムを貼り付けることが行われている。
【０００３】
この様な光学フイルムを製造する場合、フイルム全面を均一に製造しなければならず、このため、光学フイルムの出荷前に、光学フイルムに欠陥があるか否かを検査している。同様に、液晶パネル自体も２枚の透明基板間に液晶を封入した平板状透明製品であり、全面が均一に製造されている必要があるため、出荷前に検査を行う。
【０００４】
下記の特許文献１には、検査対象のフイルムと平行に配置される一対の偏光子と、一対の偏光子のうちの一方の偏光子の外側から偏光子を介して検査対象フイルムを照明する照明手段と、他方の偏光子の外側に配置され検査対象フイルムを透過した透過光を偏光子を介して受光する受光手段と、検査対象フイルムと一対の偏光子の一方との間に検査対象フイルムと平行に配置された光学補償フィルタとを備える欠陥検査装置が記載されており、受光手段が受光する検査対象フイルムの輝度信号から欠陥の有無を検出している。
【０００５】
また、下記の特許文献２には、検査対象フイルムのフイルム面の両側に平行に配置された一対の偏光子と、一方の偏光子を介して検査対象フイルムを照明する照明手段と、検査対象フイルムと他方の偏光子とを透過した透過光を受光する受光手段と、検査対象フイルムの光入射側に平行に挿入する補正フイルムとを備える欠陥検査装置が記載されており、受光手段が受光する検査対象フイルムの輝度信号から欠陥の有無を検出している。そして、この欠陥検査装置では、補正フイルムとして、その複屈折特性が、検査対象フイルムの光学的欠陥の無い部分の複屈折特性と略同一のものを用いている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１―５９７９５号公報
【特許文献２】特開２００１―３２４４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の欠陥検査装置では、光学補償フィルタとして、検査対象フイルムの見かけの光軸方向と略一致し、且つ、この光軸方向で検査対象フイルムと光学補償フィルタの複屈折位相差の合計が実質ゼロになるようなフイルムを準備する必要があり、欠陥検査が面倒であるという問題がある。特許文献２記載の欠陥検査装置でも、検査対象フイルム毎に、適切な補正フイルムを準備しなければならず、これも欠陥検査を面倒なものにしている。
【０００８】
また、液晶画面等に貼り付けて視野角を改善する光学補償フイルム等の光学フイルムや、液晶パネル自体も、これらを透過した光を人間が見るため、検査対象フイルム（光学フイルム）や液晶パネル等の平板状の透明製品を検査員が実際に目視により検査したいという要望も高い。
【０００９】
本発明の目的は、透明な平板状製品の欠陥検査を容易に行うことができる検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の検査装置は、検査対象の平板状透明製品を挟んで配置される一対の偏光子と、該偏光子の一方を通して前記検査対象を照明する照明光源と、前記一方の偏光子と前記検査対象との間に配置される位相子と、前記照明光源から照明光が照射され前記一対の偏光子の他方の偏光子から出射する透過光を検出する検出手段と、該検出手段が検出した透過光データから評価値を算出し該評価値が所定の方向に向かう様に前記一方の偏光子の光学軸の角度と前記位相子の光学軸の角度とを独立に制御する演算手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の検査装置は、前記検査対象が透明基板と該透明基板に挟まれた液晶とでなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の検査装置は、前記検査対象が光学フイルムであることを特徴とする。
【００１３】
本発明の検査装置は、前記制御が終了した時点における前記検出手段の検出値を利用して前記検査対象のランク付けを行う手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の検査装置は、前記検出値は前記検査対象の透過光画像データであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の検査装置は、前記他方の偏光子から出射した透過光を集光するレンズと、該レンズの透過光を投影するスクリーンとを前記他方の偏光子と前記検出手段との間に配置し、該検出手段は前記スクリーンに投影された画像を検出することを特徴とする。
【００１６】
本発明の検査装置は、前記レンズは前記スクリーンへの投影画像を拡大縮小することができるレンズであることを特徴とする。
【００１７】
本発明の検査装置の前記評価値は、前記透過光のうちの高輝度部分と低輝度部分との間の輝度差であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の検査装置の前記演算手段は、前記輝度差を人間の視感度データに基づき人間の視感度で該輝度差が増大する方向に前記制御を進めることを特徴とする。
【００１９】
本発明の検査装置の前記演算手段は、前記検査対象の平均輝度または前記低輝度部分の輝度が最小となるように前記制御を進めることを特徴とする。
【００２０】
本発明の検査装置の前記演算手段は、前記検査対象の前記低輝度部分の輝度が指定輝度となるように、或いは、前記低輝度部分の輝度と指定輝度との差が最小となるように前記制御を進めることを特徴とする。
【００２１】
本発明の検査装置の前記演算手段は、前記検査対象の前記低輝度部分の三刺激値が指定三刺激値となるように、或いは、前記低輝度部分の三刺激値と指定三刺激値との差が最小となるように前記制御を進めることを特徴とする。
【００２２】
本発明の検査方法は、検査対象の平板状透明製品を挟んで配置される一対の偏光子と、該偏光子の一方を通して前記検査対象を照明する照明光源と、前記一方の偏光子と前記検査対象との間に配置される位相子と、前記照明光源から照明光が照射され前記一対の偏光子の他方の偏光子から出射する透過光を検出する検出手段とを備える検査装置の検査方法において、前記検出手段が検出した透過光データから評価値を求め該評価値が所定の方向に向かう様に前記一方の偏光子の光学軸の角度と前記位相子の光学軸の角度とを独立に制御し、該制御が終了した時点における前記検出手段が検出した前記被検査対象の画像に基づいて該検査対象のランク付けを行うことを特徴とする。
【００２３】
本発明の検査方法は、検査対象の平板状透明製品を挟んで配置される一対の偏光子と、該偏光子の一方を通して前記検査対象を照明する照明光源と、前記一方の偏光子と前記検査対象との間に配置される位相子と、前記照明光源から照明光が照射され前記一対の偏光子の他方の偏光子から出射する透過光を検出する検出手段とを備える検査装置の検査方法において、前記検出手段が検出した透過光データから評価値を求め該評価値が所定の方向に向かう様に前記一方の偏光子の光学軸の角度と前記位相子の光学軸の角度とを独立に制御し、該制御が終了した時点における前記検出手段が検出した前記被検査対象の画像に基づいて該検査対象の欠陥の有無を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、透明な平板状製品の欠陥を容易且つ確実に検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る検査装置の構成図である。この実施形態の検査装置は、検査対象として光学補償フイルムを検査するが、これに限るものではなく、他の平板状の透明製品の欠陥検査も同様に行うことができる。
【００２７】
本実施形態の検査装置は、一対の偏光子１，２と、偏光子１，２と平行且つ偏光子１と偏光子２との間に置かれる広帯域λ／４フイルム（λ／４位相子）３と、偏光子１の外側に配置されたハロゲン光源４と、このハロゲン光源４からの光を平行光にして偏光子１に入射する平行光照射手段５と、ハロゲン光源４から偏光子１に入射され偏光子２から出射された光を集光するレンズ６と、レンズ６の透過光が投影されるスクリーン７とを備える。
【００２８】
本実施形態の検査装置は、更に、スクリーン７の背面に設置されスクリーン７に投影された像を検出する検出手段８と、人間の視感度データを格納したメモリ９と、検出手段８の検出値に基づいて後述する様に制御を進める演算装置１０と、演算装置１０の求めた評価値に基づいて偏光子１の光学軸の回転角θ１（照明光の光軸に垂直な面内での回転角）と広帯域λ／４フイルム３の光学軸の回転角θ２（照明光の光軸に垂直な面内での回転角）とを駆動する回転駆動装置１１とを備える。検出手段８としては、本実施形態では、二次元輝度計を用いるが、これに限定されるものではない。
【００２９】
本実施形態の検査装置では、被検査フイルム１５を広帯域λ／４フイルム３と偏光子２との間に挿入し、欠陥検査を行うが、被検査フイルム１５のフイルム面は、偏光子１，２や広帯域λ／４フイルム３の面と平行に配置する。また、被検査フイルム１５のフイルム面内光学軸は、偏光子２の透過軸と４５°で交わるようにし、レンズ６は、その透過光が被検査フイルム１５に観察焦点を合わせる様に位置調整される。
【００３０】
被検査フイルム１５のフイルム面は、任意の角度へ変更可能であり、任意の視角からフイルム１５を検査できる様になっている。また、偏光子１に入射される照明光がもともと直線偏光している場合には、照明される側に配置してある偏光子１をλ／２位相子で代用してもよい。照明光が被検査フイルム１５のフイルム面上で一様な偏光を持つためには、照明光は拡散光ではなく平行光であることが望ましく、本実施形態では、平行光照射手段５を用いて平行光にしているが、平行光にする具体的手段は何でもよい。このように、平行光を照明光として用いることで、検出手段８の配置位置に依存する視角依存性が少なくなり、照明領域内輝度信号を一様にすることができるという効果も得られる。
【００３１】
斯かる構成の検査装置では、被検査フイルム１５に対して偏光子１，位相子（広帯域λ／４フイルム）３を通して平行な照明光が入射され、被検査フイルム１５の透過光が偏光子２を透過し、レンズ６で集光され、スクリーン７に投影される。この投影画像を検出手段８が検出し、検出データを演算装置１０に出力する。
【００３２】
演算装置１０は、検出データを用いて評価値を算出する。本実施形態では、検出データのうちの高輝度部分と低輝度部分との輝度差を評価値として算出する。この輝度差は、偏光子１の光学軸の回転角θ１を変えると変化し、また、広帯域λ／４フイルム３の光学軸の回転角θ２を変えると変化する。このため、演算装置１０は、θ１とθ２とを独立に制御し、評価値（輝度差）が増大する方向にこの制御を進め、制御が終了した時点（これ以上、輝度差が大きくならなくなった時点）での評価値を、その被検査フイルム１５の評価値とする。
【００３３】
斯かる評価値を求めるために、演算装置１０は、背景輝度Ｙｂと、背景輝度Ｙｂと異なる輝度部分すなわち欠陥部位の輝度Ｙｏとを識別する。そして、△Ｙ＝｜Ｙｂ−Ｙｏ｜とし、△ＹｍｉｎをＹｂに対する輝度差弁別閾値としたとき、
Ｃ＝△Ｙ／Ｙｂ
が
Ｃｍｉｎ＝△Ｙｍｉｎ／Ｙｂ
より大きく、Ｃが最大値となるように、偏光子１の光学軸角θ１と、広帯域λ／４フイルム３の光学軸角θ２とを制御する。
【００３４】
演算装置１０は、このθ１，θ２を演算するとき、人間の視感度データを用いて演算を行う。本実施形態の演算装置１０が人間の視感度データを用いるのは、次の理由による。
【００３５】
検出手段８は、ＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサで構成されるが、これらのイメージセンサの感度は、人間が目視により検出できる感度とは異なる。人間の目は、例えば、「新編  色彩化学ハンドブック  第２版」東京大学出版会日本色彩学会編の第５４頁に記載されている様に、背景輝度に対して識別できる輝度差が背景輝度の大きさによって異なっている。このため、スクリーン７の背面側で投影画像すなわち被検査フイルム１５の輝度画像を検査員が目視したとき、欠陥が有るか否かを容易に判断できるθ１，θ２の値は、人間の目の感度に合わせた最適値に制御する必要があるからである。
【００３６】
次に、演算装置１０が行う演算処理の詳細について説明する。
【００３７】
（１）被検査フイルム１５がセットされ透過光が投影されたスクリーン７上の輝度が検出手段８により測定されると、演算装置１０は、高輝度部分（欠陥部分）を除いた低輝度部分の平均輝度を背景輝度Ｙｂ１とし、欠陥部分との輝度差ΔＹ１を求める。そして、偏光子１の角度θの原点をθ１とし、広帯域λ／４フイルム３の角度θの原点をθ２として、背景輝度Ｙｂ１と輝度差ΔＹ１とを求める。予めコンピュータ内のメモリ９に記憶されている人間の視感度データの背景輝度Ｙｂに対する輝度差ΔＹのデータより輝度差弁別閾値ΔＹ１ｍｉｎを求め、Ｚ１＝ΔＹ１−ΔＹ１ｍｉｎを計算する。
【００３８】
（２）次に、偏光子１の角度θを＋４°変更してθ1とし、広帯域λ／４フイルム３の角度θの原点をθ2として、背景輝度Ｙｂ２と輝度差ΔＹ２とを求める。その後、−２°変更して、上述の（１）の状態に戻す。（１）と同様に、予めコンピュータ内のメモリに記憶されている背景輝度Ｙｂ２に対するΔＹのデータより輝度差弁別閾値ΔＹ２ｍｉｎを求め、Ｚ２＝ΔＹ２−ΔＹ２ｍｉｎを計算する。
【００３９】
（３）次に、偏光子１の角度θ１を＋２°変更してθ1とし、広帯域λ／４フイルム３の角度θを＋４°変更してθ2とし、背景輝度Ｙｂ３と輝度差ΔＹ３とを求める。（１）と同様に予めコンピュータ内のメモリに記憶されている背景輝度Ｙｂ３に対するΔＹのデータより輝度差弁別閾値ΔＹ３ｍｉｎを求め、この後（１）の状態に戻し、Ｚ３＝ΔＹ３−ΔＹ３ｍｉｎを計算する。
【００４０】
（４）上記の（１）（２）（３）より、Ｘ軸をθ１、Ｙ軸をθ２、Ｚ軸にＺの３次元表記を考えると、次のようになる。（１）と（２）と（３）の条件を比較して、ｍａｘ｛Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３｝を求め、例えば最大値がＺ１ならば（２）と（３）のθ１，θ２の条件を対称に（１）のθ１，θ２の条件を折り返し、（４）の条件とする。
【００４１】
同様に（２）と（３）と（４）の条件を比較してｍａｘ｛Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４｝を求め、例えば最大値がＺ３ならば、（２）と（４）のθ１，θ２の条件を対称に（３）のθ１，θ２を折り返し、（５）の条件とする。これを模式的に示した図が図２である。以下同様の手順を返すことにより、背景輝度Ｙｂに対する輝度差弁別閾値ΔＹｍｉｎを計算し、ΔＹｍｉｎより大きな欠陥輝度と背景輝度の差｜Ｙｏ−Ｙｂ｜の最大値を探す。即ち、偏光子１と広帯域λ／４フイルム３の夫々の最適な角度θ１，θ２を決定する。
【００４２】
これにより、検査員が目視で検査対象フイルム１５を観察する場合、人間の視感度にあったθ１，θ２に制御されるため、検査員はスクリーン７を見ることで、フイルム１５の欠陥の有無を自身の目で確認することができる。
【００４３】
そして、演算装置１０も、｜Ｙｏ−Ｙｂ｜＞ΔＹｍｉｎなる輝度部分が存在すれば、その被検査フイルム１５は欠陥フイルムであると判定することができ、存在しなければ、良品フイルムと判定することができる。
【００４４】
尚、上記の例では、θの角度のステップを４°としたが、これに限定されるものではない。通常、大きな値で収束させ、繰り返し回数が増えるにつれステップを小さくする方法が望ましい。
【００４５】
このような最急降下法の一つであるシンプレックス法は、例えば、文献「“科学計測におけるデータ処理技法”南茂夫監修、河田聡偏著、Ｐ１３８〜１５１」に記述されている。
【００４６】
この例はシンプレックス法であるが、その他の最適化手法を使用してもよい。例えば、ニュートンラプソン法、モンテカルロ法、シミュレーテドアニーリング法、ヤコビ法などである。また、真の最適値を確実に求めたい場合は、多少最適化の時間が長くても全ての変数を変化させて最適値を求める方法がより望ましい。
【００４７】
例えば、偏光子の透過軸角度θ１，λ／４位相子３の遅相軸角度θ２に対して、反時計回りに４５°遅相軸の傾いている被検査フイルム１５の透過光量Ｉの関係は次の数１で示す様になる。
【００４８】
【数１】
2006250721.tif 000003
【００４９】
この数１より求まる被検査フイルム１５の平均の複屈折位相差（リタデーション）が光量Ｉ（数２）になり背景輝度Ｙｂとなる。
【００５０】
【数２】
2006250721.tif 000004
【００５１】
更に、被検査フイルム１５の欠陥部分のリタデーションの差により、光量Ｉが変化してその差がΔＹとなる。
【００５２】
この数２において、ａ，ｂに対して透過光量Ｉをプロットすると、図３に示す様に、光強度の極小点つまり背景輝度が最小になる軸角度が存在することが分かる。図３では、Δ＝２π（３０ｎｍ／５５０ｎｍ）としている。ａとｂの組み合わせで、図４に示す様に、ポアンカレ球上の偏光状態は網羅できる。
【００５３】
以上の様にして、本実施形態の検査装置では、検査対象フイルム１５毎の評価値（θ１，θ２の制御が終了した時点の評価値）が求まるが、演算装置１０は、その評価値の大きさによって検査対象フイルムのランク付けを行い、そのランクを出力するのが良く、検査員はこのランクを参考にして目視検査を行うことが可能となる。また、評価値が所定値の範囲から外れたとき、その検査対象フイルムを欠陥品と判定して判定結果を出力する構成とすることも可能である。また、制御後、改めて検出された二次元輝度データより、例えば特願２００４―２４９８３０号に記載されている様な方法（下記の第２実施形態の方法）を用いて定量値を算出し、その値の大小により被検査フイルムをランク付けすることもできる。
【００５４】
（第２の実施形態）
本実施形態の検査装置の基本構成は、図１の構成と同じであるのでその説明は省略するが、本実施形態では、検出手段８として、カラー画像撮像用のイメージセンサを用い、また、光源４として白色光光源を用いる。図５は、本実施形態の演算装置１０の機能ブロック図であり、この演算装置１０は、画像入力部１０ａと、画像データ変換部１０ｂと、視覚特性適合部１０ｃと、画像品質評価値算出部１０ｄとを備える。
【００５５】
画像入力部１０ａは、検出手段８から出力される検出データすなわちスクリーン７に投影された２次元カラー画像データを読み取り、画像データ変換部１０ｂは、２次元カラー画像データを反対色空間の刺激値データに変換し、視覚特性適合部１０ｃは、刺激値データをフーリエ変換してパワースペクトルを求めてこのパワースペクトルに人間の視覚特性を表す関数を重畳し更に逆フーリエ変換する。画像品質評価値算出部１０ｄは、刺激値データに基づき画像品質評価値を求めるよう動作する。
【００５６】
図６は、被検査フイルム１５が欠陥品の場合に観察されるスジやムラの例を示す図であり、図示の例では３例を示している。これらのスジやムラがスクリーン７の投影画像に現れたとき画像品質定量評価の対象となる。スジやムラとしては、図６（ａ）の一本スジ、図６（ｂ）の周期的ムラ、図６（ｃ）のランダムなムラなどがある。
【００５７】
図７は、本実施形態の画像品質定量評価の処理手順を示すフローチャートである。先ず、画像入力部１０ａは、検出手段８から出力される検出データ（二次元カラー画像データ）を取り込み（ステップＳ１１）、この二次元カラー画像データを画像データ変換部１０ｂに送る。スジやムラを含んだ二次元カラー画像データは、画像入力部１０ａによって読取られた後、Ａ／Ｄ変換により濃度レベルに数値化され、この濃度値と空間位置との情報からなるデジタル値の画像データ（赤色濃度値Ｒ，緑色濃度値Ｇ，青色濃度値Ｂ等）として、画像データ変換部１０ｂに送られる。
【００５８】
次に、画像データ変換部１０ｂは、デジタル化された画像データから、予め記憶されている特性パラメータに基づき、次の数３によってマトリクス変換が行われ、三刺激値に変換される（ステップＳ１２）。具体的には、画像データの色特性値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、これらを標準化した画面輝度との関係に基づいて、三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）へ変換する。ここで、数３中のＫは変換マトリクスである。
【００５９】
【数３】
2006250721.tif 000005
【００６０】
カラー画像の画像情報には濃淡情報と色度情報が存在する。スジやムラの画像評価では主に濃淡情報のみ用いるが、本実施形態の画像品質定量評価では、色度情報をも用いて画像を評価する。しかしながら、人間の視覚特性は各色毎に異なり、各色成分を一元的に評価することはできない。そのため、各色毎の人間の視覚特性を、画像の各色成分それぞれにフィルタリング補正して評価するようにしている。
【００６１】
また、本実施形態においては、反対色空間を用いて処理することで、人間の主観評価とよく対応のとれた結果が得られるようになる。具体的には、数３により得られた三刺激値（Ｘ ，Ｙ ，Ｚ）を、数４による行列演算により３組（White-Black(K), Red-Green, Blue-Yellow）の反対色空間の刺激値へ変換する（ステップＳ１３）。
【００６２】
【数４】
2006250721.tif 000006
【００６３】
次に、スジやムラの主な出現方向を設定する。図８は反対色刺激値データの空間位置におけるスジ，ムラの出現方向を決定する様子を模式的に示した説明図である。このスジ，ムラの出現方向を示す特定の方向は、次のようにして設定する。
【００６４】
まず、撮像した２次元画像データ２１を、図８に示すように、画像の任意の方向から所定角度ごとに設定した複数の方向に沿ってそれぞれ加算（投影）し、複数の１次元プロファイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，…を求める。そして、この１次元プロファイルの最大値と最小値との差δを最大とする方向を特定の方向として設定する。このような画素を投影する１次元平均化（ステップＳ１４）は、画像処理により高速に行われる。
【００６５】
つまり、検出手段８が撮像した２次元カラー画像データ２１を平面上で所定角度θで回転させる処理と、各画素値を所定方向に投影する処理がなされ、どの方向に現れるか不特定なスジ，ムラに対して、その出現方向が自動的に検出される。なお、この特定方向の設定は、２次元画像データ２１以外にも、反対色空間の刺激値を用いて求めても良い。
【００６６】
次に、数４により反対色空間の刺激値（Ｗ／Ｋ，Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｙ）に変換し、上記の特定方向に沿って加算（投影）した１次元刺激値データプロファイル２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，…（図９参照）のそれぞれを、１次元フーリエ変換し、このフーリエ変換結果のパワースペクトルを算出することにより空間周波数分布を求める。
【００６７】
図９は特定方向に投影した１次元刺激値データプロファイルを図６のスジ，ムラ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対応させて表した説明図である。以降の説明では、Ｗ／Ｋチャンネルのデータを代表として説明するが、Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｙチャンネルに対しても同様の処理を行うものとする。また、図１０は図９に示す１次元刺激値データプロファイルに対するフーリエ変換後のパワースペクトルを図６のスジ，ムラ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対応させて表した説明図である。
【００６８】
１次元刺激値データプロファイル２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，…に対してフーリエ変換を施すことにより、図１０に示すように周波数成分毎の強度分布を示すパワースペクトル２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，…が求められる（ステップＳ１５）。そして、ステップＳ１５で得られたパワースペクトルに対して、人間の視覚特性に適応した空間周波数特性（ＭＴＦ）によりフィルタリング補正を行う（ステップＳ１６）。なお、フーリエ変換には様々な手法があるが、ここでは計算の簡略化のためＦＦＴ(Fast Fourier Transform)を用いて行う。
【００６９】
図１１は視覚特性のＭＴＦであって、Ｗ／Ｋチャンネルのバンドパス形状を（ａ）、Ｒ／Ｇ、Ｂ／Ｙチャンネルのローパス形状を（ｂ）に表した説明図である。
【００７０】
即ち、視覚特性適合部１０ｃにて、前記観察条件に対応したＭＴＦ特性２９ａ，２９ｂ，…を、フーリエ変換して得られた被評価画像のパワースペクトルに重畳するフィルタリング補正を施す。これにより、図１１に示すように、人間が強く感応する周波数成分（Ｗ／Ｋ成分に対しては、約０．４cycle／ｍｍが強くなる）に対してはより強調する一方、感応の弱い周波数成分（特には高周波成分）に対しては減衰させる。このため、人間の視覚特性に合致した空間周波数成分の感度に変換できる。また、上記のようなＭＴＦ特性の情報を、各観察条件毎に予め用意しておくことで、実際の観察条件に対応した適切な視覚系のＭＴＦフィルタを適宜選択してフィルタリング補正でき、補正処理の効果と信頼性をより高めることができる。
【００７１】
図１２はフィルタリング後のフーリエスペクトルを図６のスジ，ムラ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対応させて表した説明図である。このようにして得られた図１２に示すフィルタリング処理後の空間周波数分布３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，…に対し、フーリエ逆変換することにより、図１３に示すように、反対色空間における刺激値３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，…を求める（ステップＳ１７）。図１３はフーリエ逆変換後の刺激値データプロファイルを図６のスジ，ムラ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対応させて表した説明図である。このようにして、反対色空間における（Ｗ／Ｋ，Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｙ）に対する各刺激値が再合成される。
【００７２】
その結果、フーリエ逆変換後の１次元プロファイルは、視覚特性に準じて、図１３（ａ）においては一本スジの急峻な形状が鈍化し、図１３（ｂ）の周期的ムラ、及び図１３（ｃ）のランダムムラにおいては、その振幅が減少する。
【００７３】
次いで、フーリエ逆変換によって得られた結果から画像品質評価値算出部１０ｄにて評価値を算出する（ステップＳ１８）。画像品質評価値算出部１０ｄは、概略的には、ステップＳ１７にて戻された各１次元刺激値データプロファイルの位置(i)における各刺激値（Ｗ／Ｋi，Ｒ／Ｇi，Ｂ／Ｙi）に対する、刺激値データプロファイル全体の平均値（Ｗ／ＫAV，Ｒ／ＧAV，Ｂ／ＹAV）からの距離を表す差分値を求め、１次元刺激値データプロファイルの全位置に対する前記差分値に基づく値の総和を画像品質評価値として求める。このようなスジ，ムラの定量評価値となる画像品質評価値Ｅvは、具体的には次の数５により算出できる。
【００７４】
【数５】
2006250721.tif 000007
【００７５】
画像品質評価値Ｅvは、重みｆiと｜ΔＸi｜（ｉは撮像画像の投影方向に直交する軸方向位置を表す指標）との積の総和として表される。なお、｜ΔＸi｜は数６で表され、ｆiは数７で表され、スジ，ムラの良し悪しを判定する際は、スジ，ムラの発生している領域のみを観察しているという仮説に基づいて定式化した重み係数である。
【００７６】
【数６】
2006250721.tif 000008
【００７７】
【数７】
2006250721.tif 000009
【００７８】
ここで、図１４を参照して説明する。前述のステップＳ１７で得られる１次元の位置ｉに対する反対色の刺激値は、（Ｗ／Ｋｉ，Ｒ／Ｇｉ，Ｂ／Ｙｉ）の３つの刺激値が存在する。これら３つの刺激値のそれぞれに対して平均値(Ｗ／ＫAV，Ｒ／ＧAV，Ｂ／ＹAV)を求め、各位置ｉにおける反対色刺激値（Ｗ／Ｋi，Ｒ／Ｇi，Ｂ／Ｙi）とこれに対応する平均値(Ｗ／ＫAV，Ｒ／ＧAV，Ｂ／ＹAV )との差分値(Ｗ／Ｋi −Ｗ／ＫAV)，(Ｒ／Ｇi−Ｒ／ＧAV)，(Ｂ／Ｙi−Ｂ／ＹAV)を、３つの刺激値に対してそれぞれ求め、これら差分値の自乗和の平方根を数６に基づいて求めることで｜ΔＸi｜が得られる。また、重みｆiは、数７に示すように、｜ΔＸi｜の平均値からの距離に比例した値で、Σｆi＝１となるように正規化したものである。
【００７９】
従って、評価値Ｅv は、３種類の各刺激値に対し、検出手段８が検出した二次元カラー画像データの明度情報（Ｗ／Ｋ）と色差情報（Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｙ）の全体の平均値からの距離をそれぞれ求め、これら距離に対する自乗和の平方根に、重みｆiを乗算して総和をとったものとなる。
【００８０】
従って、上記の画像品質定量評価によれば、反対色空間に変換して色差情報も考慮することで、人間の視覚特性に応じた変調処理がより正確に行われ、スジ，ムラを統一的に定量評価することができる。
【００８１】
また、検出手段８の撮像した二次元カラー画像データに対する投影処理を所定角度θ毎に回転させて実施するので、検査対象フイルム１５の不特定な方向に発生するスジ，ムラの方向を自動的に特定することができる。
【００８２】
さらに、検出手段８の撮像した二次元カラー画像データを反対色空間へ変換（画像データ変換ステップ）して、特定方向の投影処理を行った後に視覚特性適合化ステップを実施するので、視覚特性適合化処理をデータ量の削減された１次元の状態で処理でき、計算負担が軽減してより高速な処理が可能となる。
【００８３】
（第３の実施形態）
次に、第２の実施形態の画像品質定量評価の別の実施形態を第３の実施形態として説明する。この実施形態においては、検出手段８が撮像した二次元カラー画像データから反対色空間の刺激値を求め、２次元データのまま視覚特性適合化処理を実施し、その後に１次元への投影処理を行って画像品質評価値を求めている。
【００８４】
図１５は、本実施形態の画像品質定量評価手順を示すフローチャートであり、図１６は、２次元刺激値データに対する視覚特性適合化処理を概略的に表す説明図である。
【００８５】
本実施形態においては、検出手段８が撮像した二次元カラー画像データを画像入力部１０ａが読み取り（ステップＳ２１）、その２次元画像データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を、画像データ変換部１０ｂが三刺激値に変換し（ステップＳ２２）、図１６（ｂ）に示すように、反対色空間の刺激値データ（Ｗ／Ｋ，Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｙ）に変換する（ステップＳ２３）。
【００８６】
変換された反対色空間の刺激値データ（Ｗ／Ｋ，Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｙ）は、視覚特性適合部１０ｃによって、図１６（ｃ）に示すように、２次元フーリエ変換され、２次元のパワースペクトル４１ａ，４１ｂ，４１ｃが求められる（ステップＳ２４）。次いで、図１６（ｄ）に示すように、このパワースペクトル４１ａ，４１ｂ，４１ｃに対し、それぞれ人間の視覚特性を表すＭＴＦ４３ａ，４３ｂ，４３ｃを重畳し（ステップＳ２５）、さらに２次元フーリエ逆変換することで、図１６（ｅ）に示すように、スジ，ムラが視覚特性に準じて変調された反対色の刺激値データが得られる（ステップＳ２６）。
【００８７】
そして、本実施形態では、図１６（ｃ）〜（ｅ）の視覚特性適合化処理の後に図１６（ｆ）に示す１次元平均化処理がなされる（ステップＳ２７）。つまり、反対色空間における２次元刺激値データに対して、２次元のままスジ，ムラが視覚特性に準じて変調され、その後に１次元への投影処理が実施される。
【００８８】
以降の処理は第２の実施形態と同様であり、画像品質評価値算出部１０ｄによって、反対色空間の刺激値データの各位置における刺激値と、この刺激値データ全体の平均値との差分値をそれぞれ求め、これらの差分値に重み関数を乗じた値を全位置に対して求め、その総和を画像品質評価値Ｅvとする。
【００８９】
本実施形態の画像品質定量評価によれば、視覚特性適合化処理を２次元のデータのままで行うことにより、投影処理により１次元データ化してから行う場合と比較して、検出手段８が撮像した検査対象フイルム１５の二次元画像内に分布するスジ，ムラがより正確に強調されるため、スジ，ムラの検出精度が向上する。つまり、スジ，ムラが強調されてから投影処理するため、投影結果のＳＮ比が向上して縞とノイズとの分離が容易となる。
【００９０】
尚、上述した各実施形態により求められる画像品質評価値Ｅvの対数値をとり、これを定量評価値とすることで、人間の視覚評価との線形性を一層良好にすることが可能となる。
【００９１】
また、第２，第３の実施形態も第１の実施形態と同様に、求められた検査対象物の評価値の大きさによって検査対象物をランク付けしその結果を出力するのが好ましく、また、評価値が所定値の範囲を超えたとき欠陥品として結果を出力するのが良い。
【００９２】
更に、第２，第３の実施形態では、白色光を光源４として検査対象物の透過カラー画像データを演算処理に用いたが、単色光の光源４を用いて同じ演算処理を行っても良い。
【００９３】
また、第１の実施形態では、ハロゲン光源４からの照明光を平行光にしたが、液晶バックライトを平行光の光源とした場合、液晶パネルから部分偏光が発生していても、背景輝度Ｙｂの上昇と、Ｃ（＝ΔＹ／Ｙｂ）の低下に寄与するので、欠陥の見えやすい状態となるので問題はない。
【００９４】
更に、図１に示すレンズ６として、拡大縮小が可能なレンズを用いるのがより好ましい。拡大縮小可能なレンズを用いることで、被検査フイルムの二次元輝度分布から求めた空間周波数と、人間の視感度データとから、人間の目の感度が良い領域に対応してスクリーン７上の投影画像の拡大縮小ができるからである。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明に係る検査装置は、透明物体の欠陥を容易に検査できるため、位相差フイルムや視野角改善用の光学補償フイルム、液晶パネル等のディスプレイ製品などの検査に適用すると有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る検査装置の構成図である。
【図２】図１の検査装置で行う最適化手法の説明図である。
【図３】図１の検査装置での透過光量をプロットした図である。
【図４】ポアンカレ球上の偏光状態を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る検査装置で用いる演算装置の機能ブロック図である。
【図６】スジ，ムラの例を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に表した説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る画像品質定量評価手順を示すフローチャートである。
【図８】反対色刺激値データの空間位置におけるスジ，ムラの出現方向を決定する様子を模式的に示した説明図である。
【図９】特定方向に投影した１次元刺激値データプロファイルを図６のスジ，ムラ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対応させて表した説明図である。
【図１０】図９に示す１次元刺激値データプロファイルに対するフーリエ変換後のパワースペクトルを図６のスジ，ムラ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対応させて表した説明図である。
【図１１】視覚特性のＭＴＦであって、Ｗ／Ｋチャンネルのバンドパス形状を（ａ）、Ｒ／Ｇ、Ｂ／Ｙチャンネルのローパス形状を（ｂ）に表した説明図である。
【図１２】フィルタリング後のフーリエスペクトルを図６のスジ，ムラ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対応させて表した説明図である。
【図１３】フーリエ逆変換後の１次元刺激値データプロファイルを図６のスジ，ムラ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対応させて表した説明図である。
【図１４】刺激値（Ｗ／Ｋi，Ｒ／Ｇi，Ｂ／Ｙi）に対する、平均値（Ｗ／ＫAV，Ｒ／ＧAV，Ｂ／ＹAV）からの距離を示す説明図である。
【図１５】本発明の別実施形態に係る画像品質定量評価手順を表すフローチャートである。
【図１６】２次元刺激値データに対する視覚特性適合化処理を概略的に表す説明図である。
【符号の説明】
【００９７】
１，２  偏光子
３  広帯域λ／４フイルム（λ／４位相子）
４  光源
５  平行光照射手段
６  集光レンズ
７  スクリーン
８  検出手段
９  人間の視感度データ等を格納したメモリ
１０  演算装置
１１  回転駆動装置
【図１】
2006250721.tif 000010
【図２】
2006250721.tif 000011
【図３】
2006250721.tif 000012
【図４】
2006250721.tif 000013
【図５】
2006250721.tif 000014
【図６】
2006250721.tif 000015
【図７】
2006250721.tif 000016
【図８】
2006250721.tif 000017
【図９】
2006250721.tif 000018
【図１０】
2006250721.tif 000019
【図１１】
2006250721.tif 000020
【図１２】
2006250721.tif 000021
【図１３】
2006250721.tif 000022
【図１４】
2006250721.tif 000023
【図１５】
2006250721.tif 000024
【図１６】
2006250721.tif 000025