(57)【要約】【課題】ラインセンサカメラの走査方向（主走査方向）と検査対象の搬送方向（副走査方向）の両方に存在する誤差因子について、検査性能に及ぼす影響を小さくすることができる塗布ムラ検査装置を提供する。【解決手段】撮像における副走査のため塗布物を塗布方向に対して直角方向に搬送する搬送手段と、撮像における主走査のため塗布方向に対して主走査方向が傾斜するように搬送の経路に配置され、塗布物を撮像して撮像画像を得るラインセンサカメラと、撮像画像において塗布方向に配列する画素の画素値の総和を求め塗布方向に対して直角方向の投影ベクトルを得る投影ベクトル演算手段とを具備するようにした塗布ムラ検査装置。【選択図】  図１
2007017319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像における副走査のため塗布物を塗布方向に対して直角方向に搬送する搬送手段と、
前記撮像における主走査のため前記塗布方向に対して主走査方向が傾斜するように前記搬送の経路に配置され、前記塗布物を撮像して撮像画像を得るラインセンサカメラと、
前記撮像画像において前記塗布方向に配列する画素の画素値の総和を求め前記塗布方向に対して直角方向の投影ベクトルを得る投影ベクトル演算手段と、
を具備することを特徴とする塗布ムラ検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の塗布ムラ検査装置において、前記撮像画像が有する幾何歪を補正し幾何歪補正画像を得る幾何歪補正手段を具備し、前記投影ベクトル演算手段は、前記幾何補正画像において前記塗布方向に配列する画素の画素値の総和を求め前記塗布方向に対して直角方向の投影ベクトルを得ることを特徴とする塗布ムラ検査装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の塗布ムラ検査装置において、前記投影ベクトルと検査基準とを比較することにより良否判定を行う良否判定手段を具備することを特徴とする塗布ムラ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
撮像画像に基づいて塗布ムラを検査する技術分野に属する。インクジェットヘッドに複数存在するノズルにおける吐出量の不均一、ダイコートにおける吐出スリットの不均一、等が原因となって発生する塗布ムラを自動検査する塗布ムラ検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーフィルターは、たとえばＲＧＢ（red,green,blue）の各色を透過する各帯状領域（ストライプ）をその幅方向にＲＧＢの順番に多数配列した構成を有する(ＲＧＢではなく、その補色であるＹＭＣ（yellow,magenta,cyan）の各色のこともある)。各ストライプにＲＧＢ各色を透過する特性を与えるため、カラーフィルターの基材に対してＲＧＢ各色の塗膜を形成することが行われる。その塗膜を形成する方法の１つとしてインクジェット法がある。インクジェット法においてはインクジェットヘッドからＲＧＢ各色のインキを吐出させ塗布することにより基材に塗膜を形成する。このときカラーフィルターの基材とインクジェットヘッドは各ストライプの延長方向に相対的に移動することにより各ストライプの全体に塗布が行われる。
【０００３】
このインクジェット法においてはインクジェットヘッドに複数存在するノズルにおける吐出量の不均一が原因となって塗布ムラが発生する（図９参照）。そこで、そのような塗布ムラを検査する検査装置についての提案がある。たとえば、カラーフィルターにおける塗布ムラの発生方向がラインセンサカメラの走査方向に対して平行方向となるようにし（図１０参照）、撮像により得られた画像データを塗布ムラの発生方向に対して直交する方向に積算し、その積算値の差異から塗布ムラを検査する提案がある（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−４２８９８
【０００４】
このような従来の検査装置においては、ラインセンサカメラの走査方向（主走査方向）に存在する誤差因子については、積算が行われることにより、検査性能に及ぼす影響を小さくすることができる。その誤差因子とは、ラインセンサカメラの個体差、受光素子の感度のバラツキ、光源の長手方向の輝度のバラツキ、等である。しかし、検査対象の搬送方向（副走査方向）に存在する誤差因子については、積算されずにそのまま反映されるため、検査性能に及ぼす影響を小さくすることができない。その誤差因子とは、搬送のときの振動、光源のチラツキ等に起因する輝度の変動、等である。そのため、従来の検査装置においては高い検査性能を得ることができなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記の問題を解決するために成されたものである。その目的は、ラインセンサカメラの走査方向（主走査方向）と検査対象の搬送方向（副走査方向）の両方に存在する誤差因子について、検査性能に及ぼす影響を小さくすることができる塗布ムラ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】
【０００６】
本発明の請求項１に係る塗布ムラ検査装置は、撮像における副走査のため塗布物を塗布方向に対して直角方向に搬送する搬送手段と、前記撮像における主走査のため前記塗布方向に対して主走査方向が傾斜するように前記搬送の経路に配置され、前記塗布物を撮像して撮像画像を得るラインセンサカメラと、前記撮像画像において前記塗布方向に配列する画素の画素値の総和を求め前記塗布方向に対して直角方向の投影ベクトルを得る投影ベクトル演算手段とを具備するようにしたものである。
また本発明の請求項２に係る塗布ムラ検査装置は、請求項１に係る塗布ムラ検査装置において、前記撮像画像が有する幾何歪を補正し幾何歪補正画像を得る幾何歪補正手段を具備し、前記投影ベクトル演算手段は、前記幾何補正画像において前記塗布方向に配列する画素の画素値の総和を求め前記塗布方向に対して直角方向の投影ベクトルを得ることを特徴とする塗布ムラ検査装置。
また本発明の請求項３に係る塗布ムラ検査装置は、請求項１または２に係る塗布ムラ検査装置において、前記投影ベクトルと検査基準とを比較することにより良否判定を行う良否判定手段を具備するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の請求項１に係る塗布ムラ検査装置によれば、搬送手段により撮像における副走査のため塗布物が塗布方向に対して直角方向に搬送され、撮像における主走査のため塗布方向に対して主走査方向が傾斜するように搬送の経路に配置されたラインセンサカメラにより塗布物が撮像されて撮像画像が得られ、投影ベクトル演算手段によりその撮像画像において塗布方向に配列する画素の画素値の総和が求められ塗布方向に対して直角方向の投影ベクトルが得られる。すなわち、ラインセンサカメラの主走査方向は、塗布物の塗布方向に対して傾斜しており、積算が行われることにより、検査性能に及ぼす影響を小さくすることができる。したがって、ラインセンサカメラの走査方向（主走査方向）と検査対象の搬送方向（副走査方向）の両方に存在する誤差因子について、検査性能に及ぼす影響を小さくすることができる塗布ムラ検査装置が提供される。
また本発明の請求項２に係る塗布ムラ検査装置によれば、幾何歪補正手段により撮像画像が有する幾何歪が補正され幾何歪補正画像が得るられ、投影ベクトル演算手段は、その幾何歪補正画像において塗布方向に配列する画素の画素値の総和を求め塗布方向に対して直角方向の投影ベクトルが得られる。幾何歪補正画像からは投影ベクトルを容易に得ることができる。また、幾何歪補正画像が得られるからモニター画面に表示する等において好適に利用することができる。
また本発明の請求項３に係る塗布ムラ検査装置は、請求項１または２に係る塗布ムラ検査装置において、前記投影ベクトルと検査基準とを比較することにより良否判定を行う良否判定手段を具備するようにしたものである。本発明によれば、自動で良否判定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。図１から図４は本発明の塗布ムラ検査装置における構成を示す図である。図１においては全体構成を絵図として示し、図２においては全体構成をブロック図として示し、図３においては搬送方向（副走査方向）、塗布方向、ラインセンサカメラと光源の延長方向（主走査方向）との関係を示し、図４は図３においてラインセンサカメラの設置個数を増加した構成を示している。
図１〜図４において、１はラインセンサカメラ、２は白色蛍光灯、３はコロコンベヤ、４は処理部、５はサーバー、１００はカラーフィルターである。
【０００９】
カラーフィルター１００は塗布物の一例であり、検査対象物である。カラーフィルター１００はＲＧＢ（red,green,blue）の各色を透過する各帯状領域（ストライプ）をその幅方向にＲＧＢの順番に多数配列した構成を有する。カラーフィルターにおける各色のストライプはインクジェットヘッドから吐出した各色のインキを塗布し乾燥させた塗膜により形成される。この塗膜が均一に形成されているか否かがカラーフィルターの品質において重要である。インクジェットヘッドにおいては複数存在するノズルにおける吐出量の均一性が得られなくなることがある。図９に示すように、そのことが原因となって発生する塗布ムラがあり、その塗布ムラはストライプ方向に連続しており目立つために、カラーフィルターにおける重欠陥と成り得る。このような塗布ムラの程度が許容できるか否かを本発明の塗布ムラ検査装置は検査する。
【００１０】
ラインセンサカメラ１は、検査対象物であるカラーフィルター１００を撮像して撮像画像を得るための撮像手段である。図３、図４に示すように、本発明の塗布ムラ検査装置においては、撮像ためのラインセンサカメラ１による走査（主走査）の方向は、カラーフィルター１００における塗布方向に対して傾斜させている。カラーフィルター１００はコロコンベヤ４によって搬送されるが、このときカラーフィルター１００における塗布方向が搬送方向（副走査方向）に対して直角方向となるように搬送が行われる。したがって、塗布方向と主走査方向とが成す角度をθとすると、主走査方向と副走査方向とが成す角度は（９０°−θ）となる。言い換えると、ラインセンサカメラ１は、その主走査方向が副走査方向に対して（９０°−θ）となるように設置される。
【００１１】
本発明の塗布ムラ検査装置において主走査方向を塗布方向に対して傾斜させる理由は、ラインセンサカメラ１の走査方向（主走査方向）と検査対象の搬送方向（副走査方向）の両方に存在する誤差因子について、検査性能に及ぼす影響を小さくするためである。主走査方向については、ラインセンサカメラ１の個体差、受光素子の感度のバラツキ、光源の長手方向の輝度のバラツキ、等の誤差因子が存在する。また副走査方向に対しては搬送のときの振動、光源のチラツキ等に起因する輝度の変動、等の誤差因子が存在する。本発明の塗布ムラ検査装置においては、塗布方向に撮像画素の画素値を積算して塗布方向に対して直角方向の投影ベクトルを得る処理（後述する）が行われるが、傾斜させることにより投影ベクトルの値の精度を高めることができる。
【００１２】
この傾斜の角度θとしては、たとえば、ラインセンサカメラ１の画素数（受光素子数）を４０９６画素とすると２０画素程度、すなわち２０／４０９６ラジアン程度（角度で数度）とすればよい。この角度θをあまり大きくするとラインセンサカメラ１による撮像領域の幅が小さくなり好ましくない。したがって効果を得ることができる条件下において角度θとしては小さな値とすることが好ましい。
【００１３】
ラインセンサカメラ１としては、ＣＣＤ（charge coupled device）、ＭＯＳ（metal oxide semiconductor）等のラインセンサ素子、増幅器、駆動回路、Ａ／Ｄ（analog to digital）変換器、メモリ、入出力回路、結像レンズ（撮像レンズ）、筐体、等により構成される周知のラインセンサカメラを使用することができる。ラインセンサカメラ１の出力はアナログ信号、デジタル信号のいずれのタイプであってもよい。
【００１４】
カラーフィルター１００はＲＧＢ（red,green,blue）の各色を透過する各帯状領域（ストライプ）をその幅方向にＲＧＢの順番に多数配列した構成を有する。ラインセンサカメラ１は、その各色のストライプを区別して検出する。そのために、本発明の塗布ムラ検出装置におけるラインセンサカメラ１としては、Ｒ色にだけ感度を有するＲ色用ラインセンサカメラ、Ｇ色にだけ感度を有するＧ色用ラインセンサカメラ、Ｂ色にだけ感度を有するＢ色用ラインセンサカメラの３種類が存在する。各色用のラインセンサカメラは、各色を透過するカラーフィルターを装着する等により、各色だけに対する感度を持たせる。
【００１５】
３種類のラインセンサカメラの各々は独立しており、搬送方向に対してほぼ直角方向に複数個が並列配置される。図３に示す一例においては、ラインセンサカメラ１はＲＧＢ各色用の３台のラインセンサカメラで構成される。この図３に示す構成は最小の台数で広域を撮像するため、マクロ的な（広域の）塗布ムラを検査する場合に適する。また図４に示す一例においては、ラインセンサカメラ１はＲＧＢ各色用の３台から成るラインセンサカメラの組を複数並列配置した構成となっている。この図４に示す構成は高解像度で撮像するため、ミクロ的な（狭域の）塗布ムラを検査する場合に適する。
【００１６】
白色蛍光灯２はラインセンサカメラ１がカラーフィルター１００を透過光で撮像するための照明手段である。白色蛍光灯２はラインセンサカメラ１の撮像光軸がカラーフィルター１００の撮像領域を貫いて延長する位置（ラインセンサカメラ１の対向位置）に配置される。白色蛍光灯２は発光領域が直線状であるために撮像領域が同様に直線状であるラインセンサカメラ１の照明手段として適している。ラインセンサカメラ１によるＲＧＢ各色の撮像を行えるように、白色蛍光灯２が放射する光にはＲＧＢ各色の光が含まれている。
【００１７】
白色蛍光灯２には高周波点灯電源によって電力が供給される。白色蛍光灯２における蛍光体の残光特性と高周波点灯の組合せによって、ラインセンサカメラ１の露光時間を尺度としたときには、照明手段２における放射光量の変動は実質的に存在しない。高周波点灯電源は、図２に示すように、その動作（電源オンオフ、供給電力量、等）を制御する信号を処理部４から入力する。
【００１８】
コロコンベヤ３はラインセンサカメラ１の撮像における副走査のため塗布物であるカラーフィルター１００をその塗布方向に対して直角方向に搬送する搬送手段である。コロコンベヤ３は、図２に示すように、機械系（コロコンベヤそのもの）とその制御系とから構成される。機械系はカラーフィルター１００を搬送する力を伝える複数のコロと、その複数のコロを回転駆動するモーター等から成る。制御系はＰＬＣ（プログラマブルシーケンスコントローラ）である。ＰＬＣは機械系を制御するとともにＰＬＣに接続されている処理部４に対して搬送状態（搬送速度、搬送距離、等）に関するデータを出力する。また、ＰＬＣ２０はウェブ１００の搬送制御（運転停止、等）に関するデータを処理部４から入力する。データを処理部４はＰＬＣから入力して搬送状態に関するデータに基づいて搬送に同期した撮像画像の読込みを行う。
【００１９】
処理部４はラインセンサカメラ１が出力するアナログ信号またはデジタル信号を入力して撮像画像（入力画像）として記憶する画像記憶手段、すなわち画像メモリとを有する。処理部４はその画像メモリに記憶されている画像についてデータ処理を行う。また、画像入力装置に関する設定、操作、等に係わるデータ処理、ユーザインタフェースに係わるデータ処理、等を行う。
【００２０】
処理部４が行うデータ処理には、画像メモリに記憶した撮像画像においてカラーフィルター１００の塗布方向に配列する画素の画素値の総和を求め塗布方向に対して直角方向の投影ベクトルを得る投影ベクトル演算処理が含まれている。撮像画像は、図５または図７の左側に示す図のようにスキュー歪を有する画像であり、塗布方向は画像が有する座標軸に対して所定の角度となっている。撮像画像における塗布方向は、コロコンベヤ３によって搬送されるカラーフィルター１００の塗布方向とラインセンサカメラ１の主走査方向によって決まる。すなわち、前述した塗布方向と主走査方向とが成す角度θである。
【００２１】
撮像画像から直接的に投影ベクトルを得るためには、まず、撮像画像においてカラーフィルター１００に属する主走査の画素の画素数だけ、角度θの方向に存在する画素の座標を仮定する。たとえば、属する主走査（ｙ軸）の画素の座標を（ｘ，１），（ｘ，２）・・・（ｘ，ｍ）とするとき、角度θの方向に存在する画素の座標は、（ｘ＋ｔａｎθ，１），（ｘ＋２ｔａｎθ，２）・・・（ｘ＋ｍｔａｎθ，ｍ）である。その座標の中でカラーフィルター１００に属する画素だけを対象とする。撮像画像におけるカラーフィルター１００の境界は、画素値の大小によって判定する。境界の外側においては白色蛍光灯２の放射光が遮るものなしに直接的にラインセンサカメラ１に到達するため画素値が大きくなる。
【００２２】
次に、その座標の画素の画素値を撮像画像において実際に存在する近傍の画素の画素値を用い、周知の内挿法（後述する）を適用して演算する。仮定した画素のすべてに対して画素値を演算しその総和を得る。これにより投影ベクトルにおける１つの要素の値が得られる。この演算をカラーフィルター１００に属する副走査の画素の画素数だけ，すなわち、ｘ＝１〜ｎまで行うことによりすべての要素の値が得られ、投影ベクトル（Ｓ１，Ｓ２，・・・Ｓｎ）が得られる。
【００２３】
処理部４は得られた投影ベクトルに基づいて良否判定処理を行う。すなわち、投影ベクトルを検査基準とを比較することにより良否判定を行う。たとえば、検査基準は上限ベクトルと下限ベクトルの２つから成るものとする。そして、投影ベクトルの要素の１つでも上限ベクトルと下限ベクトルの対応する要素が与える上限値と下限値の範囲内から外れていれば不良と判定する。
サーバー５は処理部４における良否判定処理の結果を入力し、カラーフィルター１００の品質データとして保存する。また、不良判定のときには、関連する製造装置を含めて、運転を停止する指令を出力する等の処理を行う。
【００２４】
上述のように直接的に得るのではなく、撮像画像が有する幾何歪であるスキュー歪を補正してから投影ベクトルを得るように、処理部４における処理を構成することができる。この補正により幾何歪補正画像が得られるからモニター画面に表示する等において好適に利用することができる。スキュー歪を補正してから投影ベクトルを得る処理について図５〜図８を参照して説明する。図５、図６はマクロ的な（広域の）塗布ムラを検査するための図３に示す撮像系による撮像画像における処理を絵図として示したものである。図７、図８はミクロ的な（狭域の）塗布ムラを検査するための図４に示す撮像系による撮像画像における処理を絵図として示したものである。
【００２５】
撮像画像（入力画像）は、図５に示すように、スキュー歪を有している。実物のカラーフィルター１００は長方形であるが撮像画像においては平行四辺形となっている。処理部４は、この撮像画像において、スキュー歪を補正するためにアフィン変換を行う。そのアフィン変換により、幾何学歪補正画像（変換後画像）を得ることができる。この場合のアフィン変換の式は、図５に示すように、ｕ＝ｘ＋ｙｔａｎθ，ｖ＝ｙである。ここに、変換前の座標（ｘ、ｙ）、変換後の座標（ｕ，ｖ）、塗布方向と主走査方向とが成す角度θとする。
【００２６】
変換前の画素の座標（ｘ、ｙ）は撮像画像における画素の位置であるから等間隔に行列配置した座標（格子点）となっている。これに対して変換後の画素の座標（ｕ，ｖ）は格子点とはなっていない。そこで、処理部４は、変換後の座標（ｕ，ｖ）にある画素の画素値に基づいて格子点にある画素の画素値を演算する内挿処理を行う。勿論、変換後の座標（ｕ，ｖ）にある画素の画素値は変換前の座標（ｘ，ｙ）にある画素の画素値に等しい。内挿処理には、周知の内挿法を適用することができる。たとえば、最近隣内挿法（nearest neighbor interpolation）、共１次内挿法（bi-linear interpolation）、バイキュービック内挿法（bi-cubic interpolation）を適用することができる。なかでも、情報の損失が少ないバイキュービック内挿法が好適である。
【００２７】
このようにスキュー歪を補正し内挿法を適用して格子点の画素値を有する画像（幾何学歪補正画像）に対して処理部４は投影ベクトルを得る処理を行う。幾何学歪補正画像は格子点を座標とする画素から構成され、その幾何学歪補正画像におけるｙ軸方向（図６参照）がカラーフィルター１００の塗布方向となっている。したがって、投影ベクトルを得る処理は、単純である。すなわち、幾何学歪補正画像においてカラーフィルター１００に属し塗布方向に配列する画素の画素値（輝度値）の総和を求める。これにより投影ベクトルにおける１つの要素の値が得られる。この演算を副走査の画素の画素数だけ行うことによりすべての要素の値が得られ、投影ベクトル（Ｓ１，Ｓ２，・・・Ｓｎ）が得られる。
【００２８】
以上、図５、図６に示すマクロ的な（広域の）塗布ムラの検査するための処理部４における処理について説明した。図７、図８に示すミクロ的な（狭域の）塗布ムラの検査するための処理部４における処理については、基本的に同様であるから説明を省略する。
なお、ラインセンサカメラ１にはＲ色用ラインセンサカメラ、Ｇ色用ラインセンサカメラ、Ｂ色用ラインセンサカメラの３種類が存在するから、撮像画像についてもＲ色撮像画像、Ｇ色撮像画像、Ｂ色撮像画像の３種類が存在する。したがって、投影ベクトルについてもＲ色投影ベクトル、Ｇ色投影ベクトル、Ｂ色投影ベクトルの３種類が存在する。
また、ミクロ的な（狭域の）塗布ムラの検査においては、図７、図８に示すように、カラーフィルター１００は、一般的なものは、同色が３ラインごとに並んでいるため、ラインセンサカメラ１に装着したカラーフィルターと同色のストライプは明部となり、それ以外の色のストライプは暗部となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の塗布ムラ検査装置における全体構成を絵図として示す図である。
【図２】本発明の塗布ムラ検査装置における全体構成をブロック図として示す図である。
【図３】本発明の塗布ムラ検査装置におけるマクロ的塗布ムラ検出撮像系の搬送方向（副走査方向）、塗布方向、ラインセンサカメラと光源の延長方向（主走査方向）との関係を示す図である。
【図４】本発明の塗布ムラ検査装置におけるミクロ的塗布ムラ検出撮像系の搬送方向（副走査方向）、塗布方向、ラインセンサカメラと光源の延長方向（主走査方向）との関係を示す図である。
【図５】マクロ的な塗布ムラを検査するための撮像画像における処理（その１）を絵図として示したものである。
【図６】マクロ的な塗布ムラを検査するための撮像画像における処理（その２）を絵図として示したものである。
【図７】ミクロ的な塗布ムラを検査するための撮像画像における処理（その１）を絵図として示したものである。
【図８】ミクロ的な塗布ムラを検査するための撮像画像における処理（その２）を絵図として示したものである。
【図９】インクジェットヘッドに複数存在するノズルにおける吐出量の不均一が原因となって発生する塗布ムラの説明図である。
【図１０】カラーフィルターにおける塗布ムラの発生方向がラインセンサカメラの走査方向に対して平行方向となるようにした従来の撮像系の説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ラインセンサカメラ
２  白色蛍光灯
３  コロコンベヤ
４  処理部
５  サーバー
１００  カラーフィルター
【図１】
2007017319.tif 000003
【図２】
2007017319.tif 000004
【図３】
2007017319.tif 000005
【図４】
2007017319.tif 000006
【図５】
2007017319.tif 000007
【図６】
2007017319.tif 000008
【図７】
2007017319.tif 000009
【図８】
2007017319.tif 000010
【図９】
2007017319.tif 000011
【図１０】
2007017319.tif 000012