(57)【要約】【課題】視野角依存性が強い被検査面に対し、高精度な検査を可能とする画像検査装置を提供する。【解決手段】カメラ２Ｂは、被検査面１０ａの中心に正対する位置から離れた位置にあり、被検査面１０ａを斜め方向から撮影する。カメラ２Ｂにおいて、撮影レンズ２１の光軸２１ａ（光学系２２の光軸）は、カメラ２Ａと同様、被検査面１０ａとほぼ垂直な方向とされ、撮像面２３は被検査面１０ａとほぼ平行とされている。また、光学系２２は、撮像素子に対して水平方向にずらされることで、撮像素子の撮像面２３に被検査面１０ａが結像する位置関係が維持されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査面を撮像する撮像素子と、前記被検査面の撮像を前記撮像素子の撮像面に結像させる光学系とを備え、前記撮像素子により得られた画像に基づいて前記被検査面を検査する画像検査装置において、
前記光学系は、前記被検査面の法線方向から傾いた撮影方向から前記被検査面を撮影するとともに、前記撮像素子の撮像面に結像する前記被検査面の撮像の倍率が前記被検査面内について等しくなる位置に配置されていることを特徴とする画像検査装置。
【請求項２】
前記光学系は、前記被検査面の法線方向とほぼ平行な光軸を有する撮影レンズを具備することを特徴とする請求項１に記載の画像検査装置。
【請求項３】
前記撮像面が前記被検査面とほぼ平行に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の画像検査装置。
【請求項４】
前記撮影方向を選択する撮影方向選択手段と、
前記撮影方向選択手段により選択される撮影方向に応じて前記被検査面の撮像を前記撮像素子の撮像面に結像させるように前記光学系を移動可能に支持する光学系支持機構と、
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査面を撮像する撮像素子と、被検査面の撮像を撮像素子の撮像面に結像させる光学系とを備え、撮像素子により得られた画像に基づいて被検査面を検査する画像検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置の画素の欠陥等を検出する検査装置として、カメラによって表示画像を取り込み、画像処理装置を用いて欠陥を抽出するものが知られている。検査装置は、被検査対象物を撮影するカメラから画像を取り込み、被検査対象物の検査領域全体の輝度情報を数値的に処理することで、点状や線状の欠陥、ムラなどを抽出する。例えば、黒表示をした際に光ってしまうような欠陥（輝点欠陥）などを検出することができる。
【０００３】
画像処理装置では、画像を取り込んだ後、カメラ欠陥等の補正を行い、必要に応じて画像を縮小するなどの前処理を施す。上記の輝点欠陥を検出する場合には、取り込んだ画像に微分系の強調フィルタを掛け、あらかじめ設定してある閾値よりも高いレベルの部分を１、低いレベルの部分を０として二値化して欠陥の候補を抽出し、それぞれに番号を付ける（ラベリング）。次に、欠陥候補のひとつひとつについて特徴量を計算する。特徴量は、欠陥を判定するための数値であり、例えば、平均輝度、最大輝度、輝度体積、平均コントラスト、最大コントラストなどがある。この特徴量を予め設定した閾値と比較、識別し、欠陥として出力する。
【特許文献１】特開２００７−０３３２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、被検査対象物を撮影するカメラは、被検査面に正対する方向から被検査面を撮影する。しかし、被検査対象物によっては視野角依存性が強い欠陥もあり、被検査面に正対する方向からの撮影では、その欠陥が抽出できない場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、視野角依存性が強い被検査面に対し、高精度な検査を可能とする画像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】
本発明の画像検査装置は、被検査面を撮像する撮像素子と、前記被検査面の撮像を前記撮像素子の撮像面に結像させる光学系とを備え、前記撮像素子により得られた画像に基づいて前記被検査面を検査する画像検査装置において、前記光学系は、前記被検査面の法線方向から傾いた撮影方向から前記被検査面を撮影するとともに、前記撮像素子の撮像面に結像する前記被検査面の撮像の倍率が前記被検査面内について等しくなるように構成されていることを特徴とする。
この画像検査装置によれば、光学系は、被検査面の法線方向から傾いた撮影方向から被検査面を撮影するとともに、撮像素子の撮像面に結像する前記被検査面の撮像の倍率が被検査面内について等しいので、視野角依存性が強い被検査面の全体について、高精度な検査が可能となる。
【０００７】
前記光学系は、前記被検査面の法線方向とほぼ平行な光軸を有する撮影レンズを具備してもよい。
【０００８】
前記撮像面が前記被検査面とほぼ平行に配置されていてもよい。
【０００９】
前記撮影方向を選択する撮影方向選択手段と、前記撮影方向選択手段により選択される撮影方向に応じて前記被検査面の撮像を前記撮像素子の撮像面に結像させるように前記光学系を移動可能に支持する光学系支持機構と、を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の画像検査装置によれば、光学系は、被検査面の法線方向から傾いた撮影方向から被検査面を撮影するとともに、撮像素子の撮像面に結像する被検査面の撮像の倍率が被検査面内について等しいので、視野角依存性が強い被検査面の全体について、高精度な検査が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１〜図４を参照して、本発明による画像検査装置の実施形態について説明する。
【００１２】
図１（ａ）は、一実施形態の画像検査装置におけるカメラの配置方法を示す上面図、図１（ｂ）は、当該カメラの配置方法を示す正面図、図１（ｃ）は本実施形態の画像検査装置の構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、本実施形態の画像検査装置は、被検査体１０を支持するテーブル１と、被検査体１０の矩形状の被検査面１０ａを撮影するカメラ２Ａおよびカメラ２Ｂと、カメラ２Ａおよびカメラ２Ｂからの撮像信号を受けて、検査に必要な画像処理を実行する画像処理装置３と、を備える。
【００１４】
カメラ２Ａおよびカメラ２Ｂは、それぞれ、撮影レンズ２１を有する光学系２２と、撮像面２３を有する撮像素子とを備える。カメラ２Ａおよびカメラ２Ｂにおいて、それぞれ、光学系２２は、被検査面１０ａの撮像を撮像素子の撮像面２３に結像させる。撮像素子として、ＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ、その他のエリアセンサを使用できる。
【００１５】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、カメラ２Ａは、被検査面１０ａの中心に正対し、撮影レンズ２１の光軸２１ａ（光学系２２の光軸）が被検査面１０ａと直交している。また、撮像面２３は被検査面１０ａとほぼ平行とされている。カメラ２Ａは、被検査面１０ａと直交する撮影方向から被検査面１０ａを撮影する。被検査面１０ａの撮像は、撮像素子の撮像面２３に結像する。
【００１６】
一方、カメラ２Ｂは、被検査面１０ａの中心に正対する位置から離れた位置にあり、被検査面１０ａを斜め方向から撮影する。図１（ｂ）に示すように、カメラ２Ｂにおいて、撮影レンズ２１の光軸２１ａ（光学系２２の光軸）は、カメラ２Ａと同様、被検査面１０ａとほぼ垂直な方向とされ、撮像面２３は被検査面１０ａとほぼ平行とされている。また、光学系２２は、撮像素子に対して水平方向（図１（ｂ）において左右方向）にずらされることで、撮像素子の撮像面２３に被検査面１０ａが結像する位置関係が維持されている。
【００１７】
図２は、本実施形態の画像検査装置の利点を示す図である。
【００１８】
図２（ａ）に示すように、仮に、光学系２２の光軸と撮像面の光軸とが一致するカメラ２Ａで、被検査面１０ａを斜めから撮影した場合、図２（ｂ）に示すように、手前側と奥側とではカメラ２Ａから被検査面１までの距離が異なり撮像の倍率の相違が発生するため、撮像面２３に投影される被検査面１の像１１は、長方形とはならず概略台形に変形される。このため、画像のフィルタリングや画像の縮小処理など、撮像倍率に対応して行われる前処理が複雑となり、被検査面１０ａの全体に均一な前処理を施すことが困難となる。結果的に、カメラ２Ａから見て手前側と奥側とで欠陥検出精度が一定にならない。
【００１９】
また、カメラ２Ａからの距離が被検査面１の全体で同一でないため、被検査面１の全体で同時に焦点を合わせることができない。このため、焦点が合っていない部分の欠陥検出精度が著しく低下する。
【００２０】
さらに、手前側と奥側とで撮像倍率が異なるため、撮像面２３の座標と、被検査面１０ａの座標とを対応付ける計算が必要であり、欠陥位置の絶対座標の算出が煩雑となる。
【００２１】
これに対し、本実施形態の画像検査装置では、カメラ２Ｂにおいて、撮影レンズ２１の光軸２１ａ（光学系２２の光軸）は、被検査面１０ａとほぼ垂直な方向とされるとともに、光学系２２は、撮像素子に対して水平方向（図１（ｂ）において左右方向）にずらされて配置される。このため、図２（ｃ）に示すように、撮像面２３には、その全体に渡り焦点が合った被検査面１の像１２が結像する。また、結像の形状は被検査面１と相似形の長方形となるうえ、その撮像面２３における結像位置を、カメラ２Ａ（図１）での結像位置と同一とすることも可能である。
【００２２】
このため、被検査面１０ａの全体に均一な前処理を容易に施すことができる。また、被検査面１の全体で合焦するため、欠陥検出精度の部分的な低下が発生しない。さらに、撮像面２３の座標と、被検査面１０ａの座標との対応関係が、カメラ２Ａ（図１）での対応関係と同様となり、欠陥位置の絶対座標の算出に複雑な計算が不要となる。
【００２３】
このように、本実施形態の画像検査装置によれば、被検査面１０ａの中心に正対する位置から離れた位置にあり、被検査面１０ａを斜め方向から撮影するカメラ２Ｂを用いて、被検査面１０ａの全体に渡り高精度での欠陥検出を行うことができる。このため、視野角依存性の強い欠陥を効果的に検出できる。
【００２４】
図２（ｄ）および図２（ｅ）は、欠陥の視野角依存性を示す図である。図２（ｄ）は、視野角依存性が弱く、被検査面１０ａに正対する方向からの欠陥の検出感度がある例を示している。図２（ｄ）に示すような場合には、被検査面１０ａに正対する方向からの撮影により、欠陥を効果的に抽出できる。
【００２５】
これに対し、図２（ｅ）の例では、被検査面１０ａに正対する方向では欠陥の検出感度が極めて低く、斜め方向のみに検出感度がある。このような場合には、被検査面１０ａを垂直方向から見た場合、欠陥を認識することはできず、斜め方向から見た場合には欠陥が良く見える。例えば、液晶表示装置のバックライト、バックライト用の光学部材、視野角改善シート、偏光板などにこのような例が見られる。
【００２６】
本実施形態の画像検査装置によれば、このような視野角依存性を示す場合であっても、被検査面１０ａを斜め方向から撮影するカメラ２Ｂを介して欠陥を検出するので、欠陥を高感度に検出できる。
【００２７】
上記実施形態では、被検査面１０ａを垂直方向および斜め方向から、それぞれ撮影する２台のカメラを用いた例を示したが、垂直方向から撮影するカメラ２Ａ（図１）を省略してもよい。また、欠陥の検出感度特性が回転対象でない場合などには、放射状に複数のカメラを配置してもよい。図３（ａ）は、被検査面１０ａを中心として放射状に４台のカメラ２Ｃを配置した装置例を示す上面図である。カメラ２Ｃは、カメラ２Ｂ（図１）と同様に構成され、それぞれ被検査面１０ａを異なる方向から斜めに撮影する。
【００２８】
カメラの撮影方向は被検査面の視野角依存性に応じて、例えば、垂直方向に対し４５度のほか、１５度、３０度、６０度など、適宜選択できる。図３（ｂ）は、複数の角度から撮影可能とした装置例を示す上面図である。図３（ｂ）の例では、所定の角度から被検査面１０ａを撮影するように、互いに対称な位置に配置された２台のカメラ２Ｄ，２Ｄに加えて、別の角度から被検査面１０ａを撮影するように、互いに対称な位置に配置された２台のカメラ２Ｅ，２Ｅを備えている。
【００２９】
図４は、カメラを移動させることで撮影角度を選択可能とした画像検査装置の一実施形態を示している。図４（ａ）は本実施形態の画像検査装置の正面図、図４（ｂ）はその側面図である。
【００３０】
図４に示すように、本実施形態の画像検査装置では、筐体１１に載置される被検査体１０の被検査面１０ａを撮影するカメラ２が、筐体１１に取り付けられた駆動機構１２に沿って摺動可能に取り付けられている。撮影方向選択手段としての駆動機構１２を動作させると、カメラ２が駆動機構１２に沿って図４（ａ）において左右方向に駆動される。カメラ２には、ほぼ水平な撮像面を有する撮像素子が内蔵されている。
【００３１】
また、カメラ２の光学系２４は、上記撮像素子を内蔵するカメラ２のカメラ本体に対し、図４（ａ）において左右方向に摺動可能に取り付けられている。光学系２４は、光学系２１（図１）と同様に構成されており、撮影レンズの光軸（光学系２４の光軸）は、常に被検査面１０ａに対しほぼ垂直方向にある。
【００３２】
図４に示すように、軸４１を中心として筐体１１に回動可能に取り付けられたリンク部材４には係合孔４２が形成されており、係合孔４２には、カメラ２のカメラ本体に接続された係合ピン４３およびカメラ２の光学系２４に接続された係合ピン４４が、それぞれ係合している。
【００３３】
駆動機構１２により、水平方向（図４（ａ）において左右方向）にカメラ２を駆動すると、係合ピン４３を介してカメラ本体に係合するリンク部材４が、軸４１周りに回動する。またこのとき、係合ピン４４を介してリンク部材４に係合する光学系２４が、水平方向（図４（ａ）において左右方向）に駆動される。このように、カメラ２の撮像素子と、光学系２２との位置関係はリンク部材４を介して規定され、カメラ２の位置に依らず、カメラ２の撮像面には被検査面１の像が結像する。また、その形状は被検査面１と相似形となるうえ、その撮像面における結像位置は、カメラ２の位置と無関係に常に変わらない。また、被検査面１の全体に渡り合焦した状態が維持される。したがって、被検査面１０ａが視野角依存性を示す場合であっても、被検査面１０ａの欠陥を高感度に検出できる。
【００３４】
このように、本実施形態の画像検査装置によれば、撮影方向を自由に変えることができるため、被検査体１０に応じて適切な撮影角度を選択できる。また、リンク部材４を含む簡単な機構（光学系支持機構）により、撮影方向に応じて光学系２４の位置を自動的に調整できる。
【００３５】
上記各実施形態では、被検査面内における被検査面の撮像の倍率が互いに直交する２方向（ｘ方向、ｙ方向）について等しい場合を示したが、被検査面内における被検査面の撮像の倍率が当該２方向（ｘ方向、ｙ方向）間で異なっていてもよい。
【００３６】
以上説明したように、本発明の画像検査装置によれば、光学系は、被検査面の法線方向から傾いた撮影方向から被検査面を撮影するとともに、撮像素子の撮像面に結像する被検査面の撮像の倍率が被検査面内について等しいので、視野角依存性が強い被検査面の全体について、高精度な検査が可能となる。
【００３７】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、被検査面を撮像する撮像素子と、被検査面の撮像を撮像素子の撮像面に結像させる光学系とを備え、撮像素子により得られた画像に基づいて被検査面を検査する画像検査装置に対し、広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】一実施形態の画像検査装置を示す図であり、（ａ）は、一実施形態の画像検査装置におけるカメラの配置方法を示す上面図、（ｂ）は、当該カメラの配置方法を示す正面図、（ｃ）は本実施形態の画像検査装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明による画像検査装置の利点を示す図であり、（ａ）は被検査面を斜めから撮影する例を示す図、（ｂ）は撮像面に投影される被検査面の像の変形を示す図、（ｃ）は、撮像面への被検査面の結像を示す図、（ｄ）は、視野角依存性が弱い被検査面の例を示す図、（ｅ）は、視野角依存性が強い被検査面の例を示す図。
【図３】別の実施形態の画像検査装置を示す図であり、（ａ）は、被検査面を中心として放射状に４台のカメラを配置した装置例を示す上面図、（ｂ）は、複数の角度から撮影可能とした装置例を示す上面図。
【図４】カメラを移動させることで撮影角度を選択可能とした画像検査装置の一実施形態を示す図であり、（ａ）は本実施形態の画像検査装置の正面図、（ｂ）はその側面図。
【符号の説明】
【００３９】
４      リンク部材（光学系支持機構）
１０ａ  被検査面
１２    駆動機構（撮影方向選択手段）
２１    撮影レンズ
２２    光学系
２３    撮像面
２４    光学系
【図１】
2009036696.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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