(57)【要約】【課題】  液晶素子のシュリーレン欠陥を含む光学的欠陥を検出可能な液晶検査装置を提供すること。【解決手段】  被検物４に略平行光を照射する照明光学系１、２、３と、前記被検物４からの透過光を受光する受光手段５と、前記被検物４の画像のコントラストを強調して前記被検物４中の光学的欠陥を検出可能にする画像処理手段６とを有する液晶検査装置。【選択図】  図１
2006058235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物に略平行光を照射する照明光学系と、
前記被検物からの透過光を受光する受光手段と、
前記被検物の画像のコントラストを強調して前記被検物中の光学的欠陥を検出可能にする画像処理手段と、
を有することを特徴とする液晶検査装置。
【請求項２】
前記照明光学系は、光源光をピンホールを介して前記被検物に照射することを特徴とする請求項１に記載の液晶検査装置。
【請求項３】
前記受光手段は、前記被検物に中間物を介して密着して配置することを特徴とする請求項１に記載の液晶検査装置。
【請求項４】
前記画像処置手段は、前記画像のコントラスト信号強度の平均値から−α％値を強度０％に、＋β％値を強度１００％に補正してコントラストを強調し、
前記αと前記βは、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の液晶検査装置。
５＜α＜１５、
５＜β＜１５、
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶素子の光学的欠陥、特にシュリーレン欠陥を検出可能にする液晶検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、液晶素子としてＴＦＴ液晶素子やＤＳＮ液晶素子が広く利用され、これら液晶素子の組立てや検査のための評価装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−６８６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示された液晶素子評価装置は、液晶ピッチ、透過率及び電圧特性等を評価する装置であり、液晶素子内の光学的欠陥、特に屈折率むらによる欠陥（以後、シュリーレン欠陥と記す）の検出には適していなかった。これまで液晶素子のシュリーレン欠陥の検査には偏光顕微鏡などが用いられているが、偏光顕微鏡では微小なシュリーレン欠陥の要因である液晶素子の配向膜の欠陥や配向不良などを検出するのが難しいと言う問題がある。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、液晶素子のシュリーレン欠陥を含む光学的欠陥を検出可能な液晶検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、被検物に略平行光を照射する照明光学系と、前記被検物からの透過光を受光する受光手段と、前記被検物の画像のコントラストを強調して前記被検物中の光学的欠陥を検出可能にする画像処理手段とを有することを特徴とする液晶検査装置を提供する。
【０００６】
また、本発明にかかる液晶検査装置では、前記照明光学系は、光源光をピンホールを介して前記被検物に照射することが好ましい。
【０００７】
また、本発明にかかる液晶検査装置では、前記受光手段は、前記被検物に中間物を介して密着して配置することが好ましい。
【０００８】
また、本発明にかかる液晶検査装置では、前記画像処置手段は、前記画像のコントラスト信号強度の平均値から−α％値を強度０％に、＋β％値を強度１００％に補正してコントラストを強調し、前記αと前記βは、以下の条件式（１）、（２）を満たすことが好ましい。
（１）  ５＜α＜１５、
（２）  ５＜β＜１５
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、液晶素子のシュリーレン欠陥を含む光学的欠陥を検出可能な液晶検査装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態に関し図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１実施の形態にかかる液晶検査装置の概略構成図を示す。図２は、画像のコントラスト信号強度の補正に付いて模式的に説明する図であり、（ａ）はコントラススト強調前のコントラスト信号強度分布を、（ｂ）はコントラスト強調後のコントラスト信号強度分布をそれぞれ示す。図３は、コントラスト補正前後の液晶素子画像の一例を示し、（ａ）はコントラスト強調前の画像を、（ｂ）はコントラスト強調後の画像をそれぞれ示す。図４は、本発明の第２実施の形態にかかる液晶検査装置の概略構成図を示す。
【００１２】
（第１実施の形態）
図１において、光源１からの照明光は照明光学系中の光軸中に配置されたピンホール２で略点光源に、ピンホール２を略焦点位置とするコリメート光学系３で略平行光にされ光軸に対して略垂直に配置された被検物である液晶素子４に照射される。光源１にはランプ光源やレーザ光源などが用いられる。液晶素子４を透過した光は、液晶素子４のガラス板を介して密着して配置された撮像素子５（例えば、ＣＣＤ素子等）により検出され、画像処理手段６で画像処理されてモニター７で観察される。なお、一般に液晶素子４は撮像素子５に比べ面積が大きいので、液晶素子４の全面に亘って検査を行うために、液晶素子４は不図示の移動ステージに載置されている。この様にして、液晶検査装置が構成されている。
【００１３】
本第１実施の形態の液晶検査装置では、液晶素子４に照射されるピンホール２からの光束は、照明光が照射される液晶素子４の各部においてピンホール２の開口径に対応する非常に細い光束と見なされる。この細い光束内にシュリーレン欠陥を含む光学的欠陥が存在する場合、この欠陥によって光が曲げられたり（例えば、シュリーレン欠陥の場合）、散乱されたり（例えば、異物欠陥の場合）するため撮像素子５で得られる画像にコントラスト差が発生する。撮像素子５を構成する光検出部は非常に微細に形成されているため微小なコントラスト差を検出でき、非常に小さな光学的欠陥によるコントラスト差を検出することが可能になる。このコントラスト差は僅かであり、通常のモニター画像では明るい背景に隠れてしまうため観察することが困難である（図３（ａ）参照）。
【００１４】
そこで、本第１実施の形態では、撮像素子５が撮像した画像を画像処理手段６でコントラスト強調処理し、僅かなコントラスト差を可視化することを可能にしている（図３（ｂ）参照）。
【００１５】
以下、図２及び図３に基づき画像処理手段６におけるコントラスト強調処理に関し説明する。図２（ａ）は、撮像素子５で撮像された液晶素子４の画像のコントラスト信号強度分布（以後、ヒストグラムと記す）を示している。横軸はコントラスト信号の強度値を０〜１００％で示し、縦軸は画像中での頻度を示している。図２（ａ）のコントラスト強調前のヒストグラムは、強度０％から強度１００％の内、平均強度Ｘ％近傍に分布が偏っていることがわかる。このため、図３（ａ）に示すコントラスト強調前の画像ではコントラスト差の要因となっている液晶素子４中の欠陥を検出することが難しくなっている。しかしこの状態でも比較的大きいサイズの異物欠陥ｅ等は検出可能である。
【００１６】
そこで、本実施の形態では、画像処理手段６により、コントラスト信号強度の平均強度Ｘ％を含むある範囲内のコントラスト信号にコントラスト強調処理を行い、コントラスト差を発生する欠陥の可視化を可能にしている。具体的には、図２（ａ）に示す平均強度Ｘ％からマイナスα％、及び平均強度Ｘ％からプラスβ％の範囲について、図２（ｂ）に示すように、強度Ｘ−α％を強度ゼロ％に、強度Ｘ−β％を強度１００％に画像処理手段６で補正する。例えば、Ｘ＝７５％、α＝５％、β＝５％とすると、強度７０％を強度ゼロ％に、強度８０％を強度１００％に補正して画像表示したことになる。この結果、図３（ｂ）に示すように、画像のコントラストが強調されシュリーレン欠陥（図３（ｂ）中の全画面に縦縞状に見える像）や異物欠陥（図３（ｂ）中の欠陥ｄ、ｓ等）が可視化可能になる。この様に図３（ａ）のコントラスト強調前の画像では検出が難しかったシュリーレン欠陥を含む光学的欠陥が画像処理手段６のコントラスト強調処理によって可視化され観察することが可能になる。また、コントラスト強調前の図３（ａ）の画像では判別が難しかった欠陥ｄや欠陥ｓ１が、コントラスト強調後の図３（ｂ）の画像では、より鮮明に観察でき、欠陥と判別することが可能になる。
【００１７】
ここで、欠陥を可視化するためにα値、β値は以下の条件式（１）、（２）を満たすことが望ましい。
（１）  ５＜α＜１５
（２）  ５＜β＜１５
α、β値とも下限値を超えると、必要な情報を表示できなくなる。一方、α、β値とも上限値を超えると、図３（ｂ）に示す画像全体のコントラスト差が十分に取れなくなるため、欠陥を検出し難くなる。α値、β値は、撮像素子５から得られる画像のヒストグラムに応じて条件式（１）、（２）の範囲内で適宜選択することで、欠陥の検出を容易にすることが出来る。
【００１８】
この様に、本第１実施の形態の液晶検査装置は、液晶素子中の配向むら等に起因するシュリーレン欠陥（屈折率むら）や、塵、異物などに起因する光散乱欠陥等の光学的欠陥の可視化及び検出を可能にすることが出来る。
【００１９】
なお、撮像素子５には液晶素子４からの透過光がなるべく垂直に入射したほうが撮像素子５の受光効率が高くなるので構成として望ましい。また、撮像素子５の表面近傍にマイクロレンズアレイ等を配置することによって照明光が多少平行光からずれた場合でもシュリーレン欠陥や異物欠陥を検出することが出来るので、この場合液晶素子４に照射する照明光は完全な平行光である必要は無い。
【００２０】
また、撮像素子５は、液晶素子４に僅かに離して配置しても良い。撮像素子５と液晶素子４の距離を離しすぎると欠陥像がボケてしまうので望ましくない。
【００２１】
また、ピンホール２の径は小さいほどシュリーレン欠陥や異物欠陥の検出感度は高くなるが照射光量が減少して画像が暗くなるため欠陥を観察しずらくなる。一方、ピンホール２の径を大きくすると欠陥の検出感度は低くなるが画像が明るくなり画像全体が見やすくなる。ピンホール２の径と上記コントラスト信号強度α、βの値は、検出感度（検出する欠陥のサイズや画像の見易さ）を勘案して適宜選択すればよい。
【００２２】
なお、光源１に微小径に絞ったレーザ光源を用い、レーザ光を液晶素子４の全面に亘って走査するレーザ光学系を用いても良い。
【００２３】
なお、画像処理手段６にレベル検出を設けることによって、シュリーレン欠陥を含む光学的欠陥を自動的に検出可能にする液晶自動検査装置を構成することも可能である。
【００２４】
（第２実施の形態）
次に、本発明の第２実施の形態にかかる液晶検査装置に関し説明する。第２実施の形態では、照明光学系に均一光源を配置した点が異なり、第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明する。
【００２５】
図４において、均一光源１１からの照明光はコリメート光学系１３で略平行光とされ液晶素子４に照射される。コリメート光学系１３には少なくとも２群のレンズ群１３ａ、１３ｂと、レンズ群１３ａ、１３ｂの間の光軸中にピンホール２が配置されて構成されている。液晶素子４を透過した光は、液晶素子４のガラス板を介して密着して配設された撮像素子５により検出され、画像処理手段６で画像処理されてモニター７で観察される。その他の構成、作用、効果は第１実施の形態と同様であり説明を省略する。この様にして、液晶検査装置が構成されている。
【００２６】
（実施例）
本第２実施の形態にかかる液晶検査装置の一実施例を以下に示す。
・均一光源１１：蛍光灯を内蔵し表面に拡散板を有するライトボックス。
・コリメート光学系１３：ニコン製交換レンズＡｉＡＦニッコール１０５ｍｍ、Ｆ２．８Ｄ（ライトボックスを交換レンズの被写体側近傍に配置する）
・ピンホール２（レンズの絞り値）：１６
・焦点：合焦リングを無限遠にセット
・ＣＣＤ５の位置：交換レンズのカメラマウント部から４６．５ｍｍ（カメラのフイルム面に相当、但し、±５ｍｍ程度は変動可）
・液晶素子４の位置：ＣＣＤ５上に密着させて配置。
【００２７】
前述の図３（ａ）、（ｂ）は上記の構成において得られたコントラスト強調処理前後の画像の一例である。図２（ａ），（ｂ）はその時のヒストグラムを示す。図３（ｂ）は、上述したα値、β値をそれぞれα＝１０、β＝１０としてコントラスト強調処理を行った結果である。この結果から、本発明にかかる液晶検査装置が、シュリーレン欠陥を含む光学的欠陥の検出を容易に行えることが判る。
【００２８】
なお、本発明にかかる実施の形態では、被検物として液晶素子の場合を説明したが、被検物は液晶素子に限らず他の光学部材の欠陥検査にも使用可能である。
【００２９】
なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施の形態にかかる液晶検査装置の概略構成図を示す。
【図２】画像のコントラスト信号強度の補正に付いて模式的に説明する図であり、（ａ）はコントラススト強調前のコントラスト信号強度分布を、（ｂ）はコントラスト強調後のコントラスト信号強度分布をそれぞれ示す。
【図３】コントラスト補正前後の画像の一例を示し、（ａ）はコントラスト強調前の画像を、（ｂ）はコントラスト強調後の画像をそれぞれ示す。
【図４】本発明の第２実施の形態にかかる液晶検査装置の概略構成図を示す。
【符号の説明】
【００３１】
１      光源
２      ピンホール
３、１３  コリメート光学系
４      液晶素子
５      撮像素子
６      画像処理手段
７      モニター
１１    均一光源
【図１】
2006058235.tif 000003
【図４】
2006058235.tif 000004
【図２】
2006058235.tif 000005
【図３】
2006058235.tif 000006