JP2009079983A - 点欠陥検出装置、および点欠陥検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】精度よく点欠陥を検出可能な点欠陥検出装置、および点欠陥検出方法を提供する。
【解決手段】点欠陥検出システム１は、画像を表示させる液晶パネル２３と、液晶パネル２３に印加する電圧値を変えて複数のテスト画像を表示させる制御をするパターンジェネレータ３と、複数のテスト画像を撮像するＣＣＤカメラ４と、撮像画像のそれぞれに対して、点欠陥候補となる点欠陥候補画素を検出する画素解析処理手段と、これらの点欠陥候補画素の画素位置および輝度値を認識し、複数の撮像画像において、画素位置が同一である点欠陥候補画素の輝度値を積算する画像積算手段と、積算された点欠陥候補画素の輝度値が所定の検出閾値以上となる画素を点欠陥画素として検出する欠陥検出手段と、を具備した。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示デバイスの画素に起因する点欠陥を検出する点欠陥検出装置、および点欠陥検出方法に関する。

画像を表示させる液晶パネルなどの表示デバイスには、製造工程における異物の混入やＴＦＴ基板の不良などによって、表示される画像に、周囲に比べて明るい輝点や周囲に比べて暗い暗点などが表示されてしまう欠陥（点欠陥）を有するものがある。従来、このような点欠陥を検出する装置が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）

特許文献１に記載の点欠陥検出装置は、プロジェクタに検査対象の液晶パネルをセットし、パターンジェネレータにより作成されたパターン画像をプロジェクタからスクリーン上に投射する。そして、この画像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラで撮像し、撮像画像をコンピュータに出力する。コンピュータでは、撮像画像に膨張収縮処理を実施してＣＣＤカメラの撮像素子の素子特性のバラツキにより生じるＣＣＤノイズを除去し、このＣＣＤノイズが除去された画像に基づいて点欠陥を検出する。

また、特許文献２に記載のＬＣＤパネル検査方法では、ＣＣＤカメラで撮像された画像を二値化処理して二値化画像を生成し、この二値化画像に対して収縮膨張処理を実施する。

特開第３６７５２８０号公報 特開平９−２８８０３７号公報

ところで、上記特許文献１の点欠陥検出装置では、膨張収縮処理により、明確な点欠陥に対しては良好に検出が可能であるが、淡い点欠陥に対しては、ＣＣＤノイズとともに除去されてしまうおそれがあるという問題があり、別途淡い点欠陥を検出する構成が必要となり、構成が複雑になる。

また、特許文献２に記載のＬＣＤパネル検査方法では、点欠陥は単純に二値化により検出されるのみであり、ノイズに近い淡い点欠陥に対して、十分な検出が実施できないという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みて、精度よく点欠陥を検出可能な点欠陥検出装置、および点欠陥検出方法を提供することを目的とする。

本発明の点欠陥検出装置は、画像を表示させる表示デバイスと、前記表示デバイスを制御して、明るさの階調値が異なる複数のテスト画像を表示させる制御をするデバイス制御手段と、複数の前記テスト画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された前記撮像画像のそれぞれに対して、点欠陥候補となる点欠陥候補画素を検出するとともに、この点欠陥候補画素の画素位置を認識する点欠陥候補検出手段と、前記点欠陥候補となる各画素における明るさの階調値を認識する明るさ認識手段と、各撮像画像における画素位置が同一である前記点欠陥候補画素を認識し、これらの点欠陥候補画素の明るさの階調値を積算する積算手段と、前記積算された点欠陥候補画素の明るさの階調値が所定の検出閾値以上となる画素を点欠陥画素として検出する欠陥検出手段と、を具備したことを特徴とする。

この発明によれば、例えば表示デバイスに印加する電圧を変化させるなどして、明るさの階調値が異なる複数のテスト画像を表示させて、これらのテスト画像を撮像装置により撮像する。また、これらのテスト画像を撮像した撮像画像のそれぞれにおいて、点欠陥候補を検出する。
この時、これらの点欠陥候補には、表示デバイスの画素に起因する点欠陥の他、スパイクノイズなどの影響により発生する点なども点欠陥候補として検出される。このスパイクノイズの有無は、表示デバイスに印加する電圧により異なり、またスパイクノイズの発生場所も異なるため、表示デバイスから明るさの階調値の異なる複数のテスト画像を表示させると、これらのテスト画像において、スパイクノイズがそれぞれ異なる位置やタイミングで発生する。これに対して、表示デバイスの画素に起因する点欠陥は、テスト画像の明るさ階調値の変化により、その位置が移動することがなく、全テスト画像でほぼ同一画素位置に点欠陥が発生する。したがって、撮像画像における点欠陥候補のうち、同一画素位置に存在する点欠陥候補の明るさの階調値を、それぞれ積算することで、スパイクノイズに対応する点欠陥候補の積算輝度値よりも、表示デバイスの画素に起因する点欠陥に対応する点欠陥候補の積算輝度値の方が、大きくなる。したがって、欠陥検出手段では、スパイクノイズと点欠陥とが明確に区別されるため、容易にかつ精度よく表示デバイスの画素に起因する点欠陥のみを検出することができる。

また、本発明の点欠陥検出装置では、前記撮像手段は、前記テスト画像の明るさの階調値に応じて、各撮像画像の明るさの階調値が略同一階調値となる撮像条件で、前記テスト画像を撮像することが好ましい。
この発明によれば、例えば表示パネルに印加する電圧を変化させるなどすることで、明るさの階調値が異なる複数のテスト画像が表示されるが、撮像手段は、このテスト画像の明るさの階調値によらず、常に略一定の明るさの階調値の撮像画像が撮像されるように、各テスト画像の明るさの階調値に応じて、撮像条件が設定されている。これにより、撮像画像に基づいて、点欠陥候補画素を検出する際に、撮像画像の明るさの階調値を補正するなどの処理が不要となり、点欠陥候補画素の検出処理の処理負荷を軽減させ、より迅速に処理を実施することができる。

そして、本発明の点欠陥検出装置は、前記撮像画像における明るさの階調値を平均化する平均化処理を実施して差分画像を作成する差分画像作成手段と、前記撮像画像を、前記差分画像により差分処理する差分処理手段と、を備え、前記点欠陥候補検出手段は、この差分処理された前記撮像画像における点欠陥候補画素およびその画素位置を検出することが好ましい。

この発明によれば、撮像画像に基づいて差分画像を生成し、この差分画像により元の撮像画像を差分処理して、この差分処理された撮像画像に基づいて点欠陥候補を検出する。このため、表示デバイスとして例えば光源ランプの光を透過させて画像を表示させる表示デバイス、例えば液晶パネルなどを用いる場合、光源ランプの照度ムラなどの影響を除去することができる。したがって、高精度で点欠陥候補を検出することができる。

また、本発明の点欠陥検出装置では、前記点欠陥候補検出手段は、前記撮像画像の各画素における明るさの階調値を所定の二値化閾値に対して二値化処理する二値化手段と、前記二値化結果に基づいて、欠陥候補画素を認識して、この欠陥候補画素に対してラベルを割り振るラベリング処理を実施するとともに、前記ラベルを割り振る対象画素の周囲の所定範囲内に配置される他の欠陥候補画素がある場合、これらの欠陥候補画素に同一のラベルを割り振る処理をするラベリング処理手段と、各ラベルに対応する欠陥候補画素の画素数をカウントするとともに、前記画素数が所定の画素閾値以下であるラベルに対応した欠陥候補画素を前記点欠陥候補画素として検出し、前記画素数が前記画素閾値よりも大きいラベルに欠陥候補画素を除外する点欠陥特定手段と、を備えることが好ましい。

この発明によれば、点欠陥候補検出手段は、二値化手段により、撮像画像の各画素の明るさの階調値を所定の二値化閾値に対して二値化処理する。これにより、欠陥候補画素と、正常に画像表示されている画素とが数値の違いに明らかとなり、欠陥候補画素を容易に認識することができる。そして、ラベリング処理手段は、認識した欠陥候補画素の例えば周囲８画素以内に他の欠陥候補画素がある場合、これらの欠陥候補画素を同一画素群としてグループ化して、それぞれの画素群にラベルを割り振る。また、点欠陥特定手段は、これらのラベリング処理された欠陥候補画素の各画素群の画素数を演算し、この画素数が所定の画素閾値以下である画素群に含まれる各欠陥候補画素を点欠陥候補画素として検出する。
これにより、欠陥候補画素がある場合でも、画素群の画素数が大きい場合は、除外されるため、シミなどの欠陥を排除して、点欠陥の候補のみを精度よく検出することができる。

さらに、本発明の点欠陥検出装置では、前記二値化手段は、輝点に対応する輝点閾値および暗点に対応する暗点閾値に対して、それぞれ前記撮像画像を二値化し、前記ラベリング処理手段は、輝点閾値に対応した輝点二値化結果および暗点閾値に対応した暗点二値化結果のそれぞれに基づいて検出される欠陥候補画素にラベリング処理を実施し、前記点欠陥特定手段は、前記輝点二値化結果および前記暗点二値化結果のそれぞれに対応した輝点側点欠陥候補画素および暗点側点欠陥候補画素を検出し、前記積算手段は、各撮像画像における前記輝点側点欠陥候補画素および前記暗点側点欠陥候補画素の明るさの階調値を積算し、前記欠陥検出手段は、前記輝点側点欠陥候補画素の積算結果に基づいて、点欠陥画素としての輝点欠陥画素を検出し、前記暗点側点欠陥候補画素の積算結果に基づいて、点欠陥画素としての暗点欠陥画素を検出することが好ましい。

この発明によれば、輝点に対応する輝点閾値に対して撮像画像を二値化した輝点二値化結果に基づいて、輝点側点欠陥候補画素を検出して輝点となる点欠陥を検出することができるとともに、暗点に対応する暗点閾値に対して撮像画像を二値化した暗点二値化結果に基づいて、暗点側点欠陥候補画素を検出し、暗点となる点欠陥を検出することもできる。したがって、輝点と暗点との双方の点欠陥異常をそれぞれ検出することができ、点欠陥検出における精度も向上させることができる。

そして、本発明の点欠陥検出方法は、画像を表示させる表示デバイスを制御して、明るさの階調値が異なる複数のテスト画像を表示させる制御をし、これらの複数の前記テスト画像を撮像し、これらの撮像された前記撮像画像のそれぞれに対して、点欠陥候補となる点欠陥候補画素を検出するとともに、この点欠陥候補画素の画素位置、およびこの点欠陥候補画素の明るさの階調値を認識し、各撮像画像における画素位置が同一である前記点欠陥候補画素を認識し、これらの点欠陥候補画素の明るさの階調値を積算し、この積算された点欠陥候補画素の明るさの階調値が所定の検出閾値以上となる画素を点欠陥画素として検出することを特徴とする。

この発明によれば、上記点欠陥検出装置と同様に、複数の撮像画像における点欠陥候補のうち、同一画素位置に存在する点欠陥候補の明るさの階調値を、それぞれ積算することで、スパイクノイズと点欠陥とが明確に区別されるため、容易にかつ精度よく表示デバイスの画素に起因する点欠陥のみを検出することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る点欠陥検出装置としての点欠陥検出システムを図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る点欠陥検出システムの全体構成を模式的に示すブロック図である。
図２は、前記点欠陥検出システムを構成する検査装置の概略構成を模式的に示すブロック図である。
図３は、前記検査装置のＣＰＵで展開されるプログラムの構成を示すブロック図である。
図４は、二値化手段により二値化処理された輝点判定二値化画像を示す図である。
図５は、図４に示すような輝点判定二値化画像により、点欠陥候補画素以外がマスキングされたマスク済み処理画像を示す図である。
図６は、画像積算手段により生成される積算画像を示す図である。

〔点欠陥検出システムの構成〕
図１において、１は、点欠陥検出装置としての点欠陥検出システムであり、この点欠陥検出システム１は、投影機２と、デバイス制御手段としてのパターンジェネレータ３と、撮像手段としてのＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ４と、検査装置５とを備えている。なお、本実施の形態では、これら投影機２、パターンジェネレータ３、ＣＣＤカメラ４、および検査装置５が別体として設けられ、これらを例えばケーブル線などのデータ伝送手段により接続される点欠陥検出システム１の構成を示すが、これに限定されない。例えば、投影機２、パターンジェネレータ３、ＣＣＤカメラ４、および検査装置５が一体的に組み込まれた点欠陥検出装置とした構成などとしてもよい。
そして、この点欠陥検出システム１では、投影機２に表示デバイスとしての液晶ＴＦＴ（Thin Film Transistor）パネル２３（以降、液晶パネル２３と称す）を組み込み、投影機２から投射されるテスト画像をＣＣＤカメラ４により撮像して、検査装置５により所定の画像処理を実施することで、点欠陥を検出する。

投影機２は、プロジェクタを模した構造に構成されており、光源ランプ２１と、集光レンズ２２と、表示デバイスとしての液晶パネル２３と、投射レンズ２４とを備えている。この投影機２では、光源ランプ２１から射出された光束を集光レンズ２２にて平行光とし、液晶パネル２３にて変調された光が投射レンズ２４からスクリーン６に拡大投射される。ここで、投影機２の投射レンズ２４の射出面は、暗ボックス７に設けられる孔部に臨んで配置され、暗ボックス７内に配置されるスクリーン６に画像光を拡大投射させる。
また、液晶パネル２３は、画像データの各画素に対応した複数の図示しない液晶セルがマトリクス状に配列されている。各液晶セルには、図示しない透明電極が配設されており、パターンジェネレータ３の制御によりこの透明電極に印加される電圧が制御されることで、液晶セルを透過する光束の光量が変化し、投影機２から投射される画像の輝度が変化する。ここで、各液晶セルから投射される光束は、画像における１画素を構成し、この液晶セルに異常がある場合、この液晶セルを透過した光束に対応する画素が例えば輝点や暗点となって、点欠陥異常となる。

パターンジェネレータ３は、所定のテスト画像の画像データを生成する。そして、パターンジェネレータ３は、この生成した画像データに基づいて、投影機２の液晶パネル２３に印加する電圧を制御し、投影機２からテスト画像に対応した画像光を拡大投射させる。また、パターンジェネレータ３は、検査装置５から入力される表示制御信号に基づいて、液晶パネル２３に印加する電圧を変化させ、異なる輝度値の複数のテスト画像を表示させる制御をする。

ＣＣＤカメラ４は、マトリクス状に配列される複数の図示しない撮像素子を備えており、スクリーン６に投影されたテスト画像を撮像する。この時、ＣＣＤカメラ４は、投影されたテスト画像の解像度よりも大きい解像度の撮像素子を有することが好ましく、例えば、１２Ｂｉｔ以上でかつテスト画像の画素数の２倍以上の撮像素子を備えている。
また、この時、ＣＣＤカメラ４は、投影機２から投影されるテスト画像の輝度値に応じて、予め設定された撮像設定条件を用いてテスト画像を撮像する。例えば、撮像されるテスト画像の輝度レベルがほぼ中間値（例えばテスト画像が１２Ｂｉｔで表示される場合、２０４８近傍の値）となるように、カメラレンズの絞りや、カメラのシャッタースピードなどの撮像設定条件が設定される。この撮像設定条件は、パターンジェネレータ３により液晶パネルに印加される検出用電圧が変化するとテスト画像の輝度値を変化させるため、液晶パネルに印加する検査用電圧毎に予め設定されている。

検査装置５は、ＣＣＤカメラ４により撮像された撮像画像における点欠陥を検出する。なお、検査装置５としては、例えばパーソナルコンピュータなどを用いる構成としてもよい。
そして、検査装置５は、図２に示すように、Ｉ／Ｏ（入出力インターフェース）５１と、操作部５２と、モニタ５３と、メモリ５４と、ＣＰＵ５５と、などを備えている。

Ｉ／Ｏ５１は、検査装置５と他の外部機器とを接続する端子部を備えている。そして、このＩ／Ｏ５１には、前記したＣＣＤカメラ４が接続され、ＣＣＤカメラ４にて撮像された撮像画像が入力される。また、Ｉ／Ｏ５１は、ＣＰＵ５５に接続されており、入力された撮像画像をＣＰＵ５５に出力する。さらに、Ｉ／Ｏ５１には、パターンジェネレータ３が接続され、パターンジェネレータ３を制御する表示制御信号が出力される。

操作部５２は、例えばキーボードやマウスなど、利用者により操作可能な操作手段を備えている。そして、操作部５２は、ＣＰＵ５５に接続されており、操作手段から入力される操作信号をＣＰＵ５５に出力する。この操作信号としては、例えば、撮像画像などの画像データをモニタ５３に表示させる旨の表示要求信号、撮像画像に基づいて、点欠陥を検出させる旨の欠陥検出要求信号などが挙げられる。

モニタ５３は、ＣＰＵ５５に接続され、ＣＰＵ５５から出力される画像信号に基づいて、画像を表示させる。なお、モニタ５３が検査装置５に一体的に設けられる構成を示すが、例えば検査装置５と別体に設けられる構成などとしてもよい。

メモリ５４は、検査装置５全体を動作制御するＯＳ（Operating System）上に展開される各種プログラムなどを適宜読み出し可能に記憶している。また、メモリ５４には、ＣＣＤカメラ４の撮像設定条件に関する撮像条件データテーブルが記録されている。
この撮像条件データテーブルは、撮像条件ＩＤデータと、電圧データと、撮像最適設定データとが関連付けられた撮像条件データが、複数記録されるテーブル構造にデータ構築されている。
ここで、撮像条件ＩＤデータは、各撮像条件データを識別するデータであり、例えば、後述の電圧データに記録される電圧値が低い順に「１」から番号が割り振られて、各撮像条件データにおいてそれぞれ異なるＩＤデータが記録されている。
また、電圧データは、パターンジェネレータ３から液晶パネル２３に印加される検査用電圧の電圧値に関するデータである。
また、撮像最適設定データは、この電圧データの検査用電圧の電圧値でテスト画像が出力された際に、撮像画像の輝度値を所定の一定輝度値（例えば中間輝度値）に維持するためのＣＣＤカメラ４の最適設定条件、例えばカメラレンズの絞りやシャッタースピードに関する情報が記録されるデータである。
また、メモリ５４には、ＣＰＵ５５により演算処理される演算結果が一時的に記録される演算使用領域を備えている。

ＣＰＵ５５は、各種構成が接続され、各構成の動作を制御する。このＣＰＵ５５は、例えば図３に示すように、各種プログラムとして、テスト画像出力制御手段５５１と、撮像制御手段５５２と、差分画像生成手段５５３と、差分処理手段５５４と、二値化手段５５５と、ラベリング処理手段５５６と、点欠陥特定手段としての画素解析処理手段５５７と、明るさ認識手段および積算手段としても機能する画像積算手段５５８と、欠陥検出手段５５９と、表示制御手段５６０となどを備えている。なお、二値化手段５５５、ラベリング処理手段５５６、画素解析処理手段５５７により、本発明の点欠陥候補検出手段が構成される。

テスト画像出力制御手段５５１は、パターンジェネレータ３から所定輝度値のテスト画像を表示させる制御をする。具体的には、テスト画像出力制御手段５５１は、メモリ５４に記録されている撮像条件データに基づいて、この撮像条件データの電圧データに記録される検査用電圧の電圧値でテスト画像を出力させる旨の表示制御信号をパターンジェネレータ３に出力する。

撮像制御手段５５２は、ＣＣＤカメラ４を制御して、スクリーン６に投影されたテスト画像を撮像させる制御をする。この時、撮像制御手段５５２は、メモリ５４に記録される撮像条件データテーブルから、テスト画像出力制御手段５５１にて出力された検査用電圧の電圧値が記録された電圧データが有する撮像条件データを認識し、この撮像条件データの撮像最適設定データの撮像設定条件で、ＣＣＤカメラ４の撮像動作を制御し、テスト画像を撮像する。

差分画像生成手段５５３は、ＣＣＤカメラ４により撮像された撮像画像に基づいて、差分画像を生成する。具体的には、差分画像生成手段５５３は、撮像画像を複製し、この複製した撮像画像に対して、輝度値を平均化する平均化処理を実施して差分画像を生成する。
差分処理手段５５４は、ＣＣＤカメラ４により撮像された撮像画像を、差分画像生成手段５５３により生成された差分画像で差分処理し、処理画像を生成する。

二値化手段５５５は、差分処理手段５５４により差分処理された処理画像に対して二値化処理を実施し、二値化画像を生成する。
具体的には、二値化手段５５５は、処理画像の各画素における輝度値を認識し、輝点欠陥を検出するための輝点閾値で、前記処理画像の各画素の輝度値を二値化処理し、例えば図４に示すような輝点判定二値化画像６０を生成する。また、二値化手段５５５は、暗点欠陥を検出するための暗点閾値で、前記処置画像の各画素の輝度値を二値化処理し、暗点判定二値化画像（図示略）を生成する。
なお、本実施の形態では、輝点閾値を４０とし、二値化手段５５５は、輝点閾値以上の輝度値を有する画素を「１」、輝点閾値未満の輝度値を有する画素を「０」とした輝点判定二値化画像６０を生成する。同様に、二値化手段５５５は、暗点閾値を−４０とし、暗点閾値以下の輝度値を有する画素を「１」、暗点閾値よりも大きい輝度値を有する画素を「０」とした暗点判定二値化画像を生成する。

ラベリング処理手段５５６は、二値化画像における画素群毎にラベルを割り振る処理を実施する。
具体的には、ラベリング処理手段５５６は、例えばメモリ５４の演算使用領域に、二値化画像（輝点判定二値化画像６０および暗点判定二値化画像）と同等サイズの２次元配列記憶領域（以降、ラベリング空間と称す）を用い、欠陥候補画素６１の画素群にラベリング処理を実施する。例えば、図４に示すような輝点判定二値化画像６０に対して走査処理を実施し、例えば二値化した値が「１」である欠陥候補画素６１を検出する。そして、この検出した欠陥候補画素６１に順にラベル付けを行う。この時、ラベリング処理手段５５６は、検出した欠陥候補画素６１の近傍、例えば周囲８画素内に他の欠陥候補画素６１があるか否かを判断し、近傍に他の欠陥候補画素６１がある場合は、先に検出された欠陥候補画素６１と連結して同一ラベルを割り振る。これにより、周囲８画素以内に存在する欠陥候補画素６１は、１つの画素群６２としてラベリング処理される。一方、先に検出された欠陥候補画素６１から例えば周囲８画素以上離れた位置に他の欠陥候補画素６１が検出された場合、この他の欠陥候補画素６１には、先に検出された欠陥候補画素６１とは異なるラベルを割り振る。

画素解析処理手段５５７は、ラベリング処理手段５５６によりラベルを割り振られた欠陥候補画素６１の画素群６２における画素総面積を認識し、点欠陥候補画素６１Ａを検出する。
具体的には、画素解析処理手段５５７は、ラベルを割り振られた各欠陥候補画素６１のうち、同一のラベルを有する画素数をカウントする。つまり、各ラベルに対応する画素群６２の欠陥候補画素６１の画素数をカウントする。そして、画素解析処理手段５５７は、各画素群６２のうち画素数が所定の画素閾値（例えば本実施の形態では、「９」とする）より小さい画素群６２を構成する欠陥候補画素６１を点欠陥候補画素６１Ａとして認識し、画素数が画素閾値以上の画素群を点欠陥でないと判断する。また、画素解析処理手段５５７は、この画素数が前記画素閾値以上となる画素群６２に対して、二値化画像の値を例えば「０」に変換し、欠陥候補画素６１から除外する。また、画素解析処理手段５５７は、以上の処理を輝点判定二値化画像６０および暗点判定二値化画像の双方に対してそれぞれ実施する。

画像積算手段５５８は、画素解析処理手段５５７により解析された後の二値化画像をマスクデータとして、画像の積算処理を実施する。つまり、画像積算手段５５８は、処理画像を図４に示すような二値化画像によりマスキングして、点欠陥候補画素６１の輝度値のみを認識する。また、画像積算手段５５８は、点欠陥候補画素６１以外の画素を隠し、点欠陥候補画素６１のみ輝度値で表示させる、図５に示すようなマスク済み処理画像７０を生成する。
そして、画像積算手段５５８は、図５に示すようなマスク済み処理画像７０を積算した、図６に示すような積算画像（輝点判定積算画像８０のみ示す）を生成する。この時、画像積算手段５５８は、撮像制御手段５５２により撮像された各撮像画像に対応した各処理画像の各点欠陥候補画素６１Ａを認識し、同一画素位置の点欠陥候補画素６１Ａの輝度値を積算する。これにより、各処理画像において、同一画素位置に点欠陥候補画素がある場合、積算画像では、この点欠陥候補画素に対応する位置の輝度値の積算値が大きくなり、スパイクノイズや欠陥が見られない画素では、輝度値が積算されないため積算値が小さくなる。
また、画像積算手段５５８は、輝点判定二値化画像６０に基づいて検出される点欠陥候補画素６１Ａの輝度値を積算した、図６に示すような輝点判定積算画像８０と、暗点判定二値化画像に基づいて検出される点欠陥候補画素の輝度値を積算した図示しない暗点判定積算画像とを生成する。

欠陥検出手段５５９は、積算画像（輝点判定積算画像８０および暗点判定積算画像）に基づいて、点欠陥画素を検出する。
具体的には、欠陥検出手段５５９は、積算画像における各点欠陥候補画素６１の輝度値の絶対値が所定の検出閾値以上である場合、すなわち、輝点判定積算画像に対して輝度値が所定の検出閾値以上である場合、暗点判定積算画像に対して輝度値が所定の検出閾値以下である場合、これらの点欠陥候補画素６１を点欠陥画素として検出する。

表示制御手段５６０は、利用者による操作部５２の操作入力に応じて、モニタ５３の表示領域に、上記した撮像画像、処理画像、二値化画像、積算画像などを表示させる制御をする。なお、表示制御手段５６０は、上記画像に、点欠陥画素を示す例えばマーカを重畳させて表示させる制御をしてもよい。

〔点欠陥検出システムの動作〕
次に上記した点欠陥検出システム１の動作について、図面に基づいて説明する。
図７は、本実施の形態の点欠陥検出システムにおける点欠陥検出処理のフローチャートである。

図７において、点欠陥検出システム１の検査装置５のＣＰＵ５５は、点欠陥検出処理の処理変数ｎの初期値としてｎ＝１を設定する（ステップＳ１０１）。
次に、ＣＰＵ５５のテスト画像出力制御手段５５１は、メモリ５４に記録されている撮像条件データに基づいて、パターンジェネレータ３に所定の検査用電圧の電圧値でテスト画像を出力させる旨の表示制御信号を出力する。具体的には、テスト画像出力制御手段５５１は、処理変数ｎに対応する撮像条件ＩＤデータが記録された撮像条件データを認識し、この撮像条件データに基づいた表示制御信号を出力する。これにより、パターンジェネレータ３は、検査装置５から表示制御信号が入力されると、この表示制御信号に基づいて、投影機２の液晶パネル２３に印加する検査用電圧の電圧値を制御し、投影機２からテスト画像を出力させる（ステップＳ１０２）。

次に、検査装置５の撮像制御手段５５２は、ＣＣＤカメラ４を制御して、スクリーン６に投影されたテスト画像を撮像する（ステップＳ１０３）。この時、撮像制御手段５５２は、処理変数ｎに対応する撮像条件ＩＤデータが記録された撮像条件データの撮像最適設置データに基づいた設定（カメラレンズ絞りの設定やシャッタースピードの設定など）でＣＣＤカメラ４の動作を制御し、テスト画像を撮像する。

この後、差分画像生成手段５５３は、ＣＣＤカメラ４にて撮像された撮像画像を複製し、この複製した撮像画像の輝度値を平均化した差分画像を作成する（ステップＳ１０４）。また、差分処理手段５５４は、ステップＳ１０２にて撮像された撮像画像を、ステップＳ１０３にて生成された差分画像にて差分処理し、処理画像を生成する（ステップＳ１０５）。

そして、二値化手段５５５は、この処理画像に対して二値化処理を実施して、二値化画像を生成する（ステップＳ１０６）。この時、二値化手段５５５は、輝点閾値に対して処理画像を二値化した輝点判定二値化画像６０と、暗点閾値に対して処理画像を二値化した暗点判定二値化画像とをそれぞれ生成する。

この後、ラベリング処理手段５５６は、輝点判定二値化画像６０および暗点判定二値化画像のそれぞれに対して、欠陥候補画素６１を検出し、各欠陥候補画素６１にラベルを割り振るラベリング処理を実施する（ステップＳ１０７）。この時、欠陥候補画素６１の周囲８画素内に他の欠陥候補画素６１がある場合、これら欠陥候補画素６１に同一のラベルを割り振り、各画素群に対して１つのラベルが割り振られる。

そして、画素解析処理手段５５７は、ステップＳ１０７にて割り振られた各ラベルの画素群６２における画素数をカウントし、点欠陥候補画素に対応する画素群６２を認識する。具体的には、画素解析処理手段５５７は、各画素群６２のうち、画素数が画素閾値（例えば「９」）以上である画素群６２を除外する。すなわち、画素解析処理手段５５７は、二値化画像において、この画素数が画素閾値（例えば「９」）以上である画素群６２に含まれる欠陥候補画素６１の値を「０」に変換する（ステップＳ１０８）。

この後、画像積算手段５５８は、ステップＳ１０５にて得られた処理画像に対して、ステップＳ１０８において画素解析処理された二値化画像をマスクデータとしてマスク処理し、点欠陥候補画素６１Ａに対応する輝度値および画素位置を認識し、マスク済み処理画像７０を生成する（ステップＳ１０９）。

そして、画像積算手段５５８は、処理変数ｎの値がｎ＝１の場合、ステップＳ１０９にて生成されたマスク済み処理画像７０において、点欠陥候補画素６１Ａ以外の画素の輝度値を除外した積算画像を新たに生成する。この時、画像積算手段５５８は、輝点判定二値化画像６０および暗点判定二値化画像に基づいて、輝点判定積算画像および暗点判定積算画像を生成する。また、画像積算手段５５８は、生成した積算画像をメモリ５４に適宜読み出し可能に記録する。
一方、画像積算手段５５８は、処理変数ｎの値がｎ＞１の場合、メモリ５４に記録された積算画像を読み込み、この積算画像にステップＳ１０９にて生成されたマスク済み処理画像７０を積算する。すなわち、ステップＳ１０９にて認識された点欠陥候補画素６１Ａの画素位置に、この認識された点欠陥候補画素６１Ａの輝度値を積算する処理をする（ステップＳ１１０）。この時、画像積算手段５５８は、輝点判定積算画像８０および暗点判定積算画像のそれぞれにおいて、積算処理を実施する。

この後、検査装置５のＣＰＵ５５は、処理変数ｎをｎ＝ｎ＋１として、１を加算し（ステップＳ１１１）、ｎが撮像条件データの個数ｍよりも大きくなったか否かを判断する（ステップＳ１１２）。このステップＳ１１２において、ｎ≦ｍである場合、ステップＳ１０２の処理の戻り、ステップＳ１０２ないしステップＳ１１１の処理を実施して、積算画像を更新する。
一方、処理変数ｎがｎ＞ｍとなる場合、撮像条件データテーブルのうち全ての撮像条件データに対して、上記ステップＳ１０２ないしステップＳ１０８の処理が実施されたと判断する。
そして、ＣＰＵ５５の欠陥検出手段５５９は、ステップＳ１１０にて得られた積算画像の各点欠陥候補画素６１における輝度値の絶対値が所定の検出閾値以上である場合、この点欠陥候補画素６１を、点欠陥画素として検出する（ステップＳ１１３）。この時、欠陥検出手段５５９は、輝点判定積算画像において積算輝度値が所定の検出閾値以上である画素を、輝点欠陥画素として検出し、暗点判定積算画像において積算輝度値が所定の検出閾値以下である画素を、暗点欠陥画素として検出する。

ここで、図８は、ステップＳ１０９において認識される点欠陥候補画素の輝度値に関し、液晶パネルに印加する検査用電圧の電圧値に対する、点欠陥画素およびスパイクノイズのそれぞれにおける輝度値の変化を示す図である。図８に示すように、液晶パネル２３に印加される検査用電圧の電圧値の変化に伴って、スパイクノイズは、発生する場合と発生しない場合とがある。一方、点欠陥画素は、検査用電圧の電圧値に関わらず、常に一定以上の輝度値で発生する。したがって、上記のように、ステップＳ１１０において、各処理画像の点欠陥候補画素の輝度値を積算すると、点欠陥画素に該当する画素位置の輝度値が、スパイクノイズに該当する画素位置の輝度値よりも大きくなり、点欠陥画素とスパイクノイズとの判別が可能となる。

〔本実施の形態の点欠陥検出システムの作用効果〕
上述したように、上記点欠陥検出システム１では、液晶パネル２３に印加される検査用電圧の電圧値を変化させた複数のテスト画像を投影機２から投射させ、これらのテスト画像をＣＣＤカメラ４により撮像する。そして、これらの撮像された撮像画像において、点欠陥候補画素６１Ａを検出して、その画素位置と輝度値を認識する。また、画像積算手段５５８は、各撮像画像において、画素位置が同一である点欠陥候補画素の輝度値をそれぞれ積算した積算画像を生成する。そして、欠陥検出手段５５９は、この積算画像において、積算輝度値が検出閾値以上となる画素を点欠陥画素として検出する。
点欠陥画素がある場合、複数のテスト画像の全てにこの点欠陥画素が現れるが、スパイクノイズなどは、検査用電圧を変えることで、発生する場合と発生しない場合とがある。このため、上記のように、各撮像画像を積算することで、点欠陥候補画素６１Ａのうち、点欠陥に対応する画素の積算輝度値が大きくなり、スパイクノイズに対応する画素の積算輝度値は点欠陥画素に対応する画素の積算輝度値よりも小さくなるので、点欠陥画素とスパイクノイズとを容易に判別することができる。したがって、スパイクノイズに対する積算輝度値を除去することで、点欠陥画素のみを良好に検出することができ、点欠陥検出における精度を向上させることができる。また、点欠陥が淡い点欠陥である場合、複数のテスト画像を積算することで、この点欠陥に対応する画素位置の積算輝度値が大きくなり、精度よく検出することができる。この時、検査用電圧の変化率を小さくし、より多くのテスト画像に基づいて、積算画像を生成することで、このような淡い点欠陥とスパイクノイズとの差も大きくなり、より容易にかつ精度よく点欠陥画素を検出することができる。

また、検査装置５は、撮像条件データの電圧データに記録された検査用電圧の電圧値で液晶パネル２３の駆動を制御するとともに、この検査用電圧の電圧値に対応して撮像画像の明るさが略同一となるように設定された撮像最適設定データに基づいてＣＣＤカメラ４の動作を制御して撮像画像を取得する。
このため、各撮像画像の平均輝度値が略同一値となるため、点欠陥候補画素６１Ａの検出基準を変えることなく、点欠陥検出処理を実施することができる。したがって、撮像画像を検査用電圧の電圧値に応じて別途画像補正するなどの必要がなく、点欠陥検出処理を簡単にすることができる。

また、検査装置５では、差分画像生成手段５５３により、撮像画像を複製して、この複製した撮像画像から、輝度値を平均化した差分画像を生成し、差分処理手段５５４により、撮像画像を差分画像により差分処理する。
このため、撮像画像から、光源ランプ２１などによる照度ムラなどを除去した処理画像を生成することができる。したがって、この処理画像に基づいて点欠陥検出処理を実施することで、照度ムラなどの影響を除去した精度のよい点欠陥検出を実施することができる。

さらに、二値化手段５５５は、輝点閾値にて処理画像の輝度値を二値化した輝点判定二値化画像と、暗点閾値にて処理画像の輝度値を二値化した暗点判定二値化画像を生成する。そして、ラベリング処理手段５５６、画素解析処理手段５５７は、これらの輝点判定二値化画像および暗点判定二値化画像に基づいて、それぞれ輝点欠陥画素を検出する検出処理、暗点欠陥画素を検出する検出処理を実施し、画像積算手段５５８は、輝点判定積算画像および暗点判定積算画像を生成する。そして、欠陥検出手段５５９は、これらの輝点判定積算画像および暗点判定積算画像に基づいて、輝点欠陥画素および暗点欠陥画素を検出する。
輝点欠陥画素および暗点欠陥画素を１つの積算画像から検出する場合、輝度値がプラスとなる画素および輝度値がマイナスとなる画素を積算してしまうおそれがある。これに対して、上記のように、輝点欠陥画素と暗点欠陥画素とをそれぞれ個別に検出することで、確実に各点欠陥画素を検出することができ、検出精度も向上させることができる。

そして、ラベリング処理手段５５６は、欠陥候補画素６１の周囲８画素以内に他の欠陥候補画素６１があるか否かを判断し、周囲８画素に他の欠陥候補画素６１がある場合、これらに同一ラベルを割り振って同一画素群６２として認識する。そして、画素解析処理手段５５７は、これらの画素群６２のなかで、所定の画素閾値より小さい画素数を有する画素群６２を点欠陥候補画素として認識する。
このため、点欠陥候補となりえない、例えばシミなどの面積が大きい欠陥候補画素６１の画素群６２を除外することで、点欠陥の検出に特化することができ、精度のよい点欠陥画素の検出処理を実施することができる。

〔他の実施の形態〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

例えば、表示デバイスとして液晶パネル２３を例示したが、これに限定されない。例えば表示パネルとして、有機ＥＬ（organic electroluminescence）や、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）などの表示パネルを用いてもよく、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）などの表示デバイスを用いてもよい。

また、上記実施の形態では、点欠陥検出システム１として構成される例を示したが、上述したように、各構成を一体化した点欠陥検出装置として構成されるものでもよい。

さらに、輝点判定二値化画像６０および暗点判定二値化画像を生成して、輝点に対する点欠陥候補画素、暗点に対する点欠陥候補画素をそれぞれ検出し、これらの点欠陥候補画素に基づいて輝点積算画像および暗点積算画像を生成し、輝点欠陥画素および暗点欠陥画素をそれぞれ個別に検出する構成を示したが、これに限らない。例えば、処理画像の輝度値を、暗点閾値以下の輝度値を有する画素、輝点閾値以上の輝度値を有する画素、および暗点閾値から輝点閾値の範囲の輝度値を有する画素の３つの領域に分割する構成としてもよい。この場合、画像積算手段は、処理画像における暗点閾値から輝点閾値の範囲の輝度値を有する画素の部分のみをマスキング処理し、その他の点欠陥候補画素に対応する部分を積算した積算画像を生成する。すなわち、液晶パネル２３の画素に起因する輝点欠陥画素、暗点欠陥画素は、全テスト画像において、略同一画素位置に現れるため、例えば輝点欠陥画素の輝度値がマイナスになることがなく、同様に暗点欠陥画素の輝度値がプラスになることがない。したがって、上記のような積算画像において、輝点欠陥画素に対応する画素では、他部に比べて輝度値が大きくなり、暗点欠陥画素に対応する画素では、他部に比べて輝度値が小さくなるので、輝点欠陥画素および暗点欠陥画素をそれぞれ検出することができる。ただし、この場合、例えば輝点と暗点とが隣接して存在する場合、画素位置がずれることで積算画像生成時に互いの輝度値を打ち消しあうおそれがあるため、より精密にテスト画像を撮像し、各画素の座標を正確に一致させる必要がある。

そして、二値化手段５５５および画像積算手段５５８は、それぞれ二値化画像および積算画像を生成する構成を示したが、これらの画像を生成しない構成としてもよい。例えば二値化手段５５５は、処理画像を二値化した二値化結果をメモリ５４に記憶し、画素解析処理手段５５７は、二値化結果に基づいて点欠陥候補画素の画素位置を認識する。そして、画像積算手段５５８は、この点欠陥候補画素の画素位置の輝度値を認識し、この画素位置に対して輝度値を積算し、積算結果をメモリ５４に記憶する。そして、欠陥検出手段５５９は、この積算結果に基づいて、積算値が所定の検出閾値以上である画素を点欠陥画素として検出する。このような構成では、画像を生成する処理を省略でき、処理を簡単にできる。

また、欠陥検出手段５５９は、積算画像の点欠陥候補画素６１の輝度値の絶対値が検出閾値以上となる画素を、点欠陥画素として検出したが、例えば、各画素群６２の平均値を演算し、この平均値の絶対値が検出閾値以上となる画素群６２を、点欠陥画素を有する画素群６２として検出する構成としてもよい。

また、テスト画像出力制御手段５５１、撮像制御手段５５２、差分画像生成手段５５３、差分処理手段５５４、二値化手段５５５、ラベリング処理手段５５６、画素解析処理手段５５７、画像積算手段５５８、欠陥検出手段５５９、および表示制御手段５６０が検査装置５のメモリ５４に記憶されるプログラムとして構成される例を示したが、これに限定されない。例えば上記各構成が、ＩＣチップなどの集積回路、すなわちハードウェアとして構成されていてもよい。さらには、上記各プログラムが記録媒体に記録され、ドライブ装置などにより適宜読み出される構成としてもよい。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。

本発明の一実施の形態に係る点欠陥検出システムの全体構成を模式的に示すブロック図である。 前記点欠陥検出システムを構成する検査装置の概略構成を模式的に示すブロック図である。 前記検査装置のＣＰＵで展開されるプログラムの構成を示すブロック図である。 二値化手段により二値化処理された輝点判定二値化画像を示す図である。 図４に示すような輝点判定二値化画像により、点欠陥候補画素以外がマスキングされたマスク済み処理画像を示す図である。 画像積算手段により生成される積算画像を示す図である。 本実施の形態の点欠陥検出システムにおける点欠陥検出処理のフローチャートである。 液晶パネルに印加する検査用電圧の電圧値に対する、点欠陥画素およびスパイクノイズのそれぞれにおける輝度値の変化の一例を示す図である。

符号の説明

１…点欠陥検出装置としての点欠陥検出システム、３…デバイス制御手段としてのパターンジェネレータ、４…撮像手段としてのＣＣＤカメラ、２３…表示デバイスとしての液晶パネル、５５３…差分画像作成手段、５５４…差分処理手段、５５５…点欠陥候補検出手段を構成する二値化手段、５５６…点欠陥候補検出手段を構成するラベリング処理手段、５５７…点欠陥候補検出手段を構成する点欠陥特定手段としての画素解析処理手段、５５８…明るさ認識手段および積算手段としても機能する画像積算手段、５５９…欠陥検出手段。

Claims (6)

1. 画像を表示させる表示デバイスと、
   前記表示デバイスを制御して、明るさの階調値が異なる複数のテスト画像を表示させる制御をするデバイス制御手段と、
   複数の前記テスト画像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された前記撮像画像のそれぞれに対して、点欠陥候補となる点欠陥候補画素を検出するとともに、この点欠陥候補画素の画素位置を認識する点欠陥候補検出手段と、
   前記点欠陥候補画素における明るさの階調値を認識する明るさ認識手段と、
   各撮像画像における画素位置が同一である前記点欠陥候補画素を認識し、これらの点欠陥候補画素の明るさの階調値を積算する積算手段と、
   前記積算された点欠陥候補画素の明るさの階調値が所定の検出閾値以上となる画素を点欠陥画素として検出する欠陥検出手段と、
   を具備したことを特徴とした点欠陥検出装置。
2. 請求項１に記載の点欠陥検出装置であって、
   前記撮像手段は、前記テスト画像の明るさの階調値に応じて、各撮像画像の明るさの階調値が略同一階調値となる撮像条件で、前記テスト画像を撮像する
   ことを特徴とした点欠陥検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の点欠陥検出装置であって、
   前記撮像画像における明るさの階調値を平均化する平均化処理を実施して差分画像を作成する差分画像作成手段と、
   前記撮像画像を、前記差分画像により差分処理する差分処理手段と、を備え、
   前記点欠陥候補検出手段は、この差分処理された前記撮像画像における点欠陥候補画素およびその画素位置を検出する
   ことを特徴とした点欠陥検出装置。
4. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の点欠陥検出装置であって、
   前記点欠陥候補検出手段は、
   前記撮像画像の各画素における明るさの階調値を所定の二値化閾値に対して二値化処理する二値化手段と、
   前記二値化結果に基づいて、欠陥候補画素を認識して、この欠陥候補画素に対してラベルを割り振るラベリング処理を実施するとともに、前記ラベルを割り振る対象画素の周囲の所定範囲内に配置される他の欠陥候補画素がある場合、これらの欠陥候補画素に同一のラベルを割り振る処理をするラベリング処理手段と、
   各ラベルに対応する欠陥候補画素の画素数をカウントするとともに、前記画素数が所定の画素閾値以下であるラベルに対応した欠陥候補画素を前記点欠陥候補画素として検出し、前記画素数が前記画素閾値よりも大きいラベルに欠陥候補画素を除外する点欠陥特定手段と、
   を備えたことを特徴とした点欠陥検出装置。
5. 請求項４に記載の点欠陥検出装置であって、
   前記二値化手段は、輝点に対応する輝点閾値および暗点に対応する暗点閾値に対して、それぞれ前記撮像画像を二値化し、
   前記ラベリング処理手段は、輝点閾値に対応した輝点二値化結果および暗点閾値に対応した暗点二値化結果のそれぞれに基づいて検出される欠陥候補画素にラベリング処理を実施し、
   前記点欠陥特定手段は、前記輝点二値化結果および前記暗点二値化結果のそれぞれに対応した輝点側点欠陥候補画素および暗点側点欠陥候補画素を検出し、
   前記積算手段は、各撮像画像における前記輝点側点欠陥候補画素および前記暗点側点欠陥候補画素の明るさの階調値を積算し、
   前記欠陥検出手段は、前記輝点側点欠陥候補画素の積算結果に基づいて、点欠陥画素としての輝点欠陥画素を検出し、前記暗点側点欠陥候補画素の積算結果に基づいて、点欠陥画素としての暗点欠陥画素を検出する
   ことを特徴とした点欠陥検出装置。
6. 画像を表示させる表示デバイスを制御して、明るさの階調値が異なる複数のテスト画像を表示させる制御をし、
   これらの複数の前記テスト画像を撮像し、
   これらの撮像された前記撮像画像のそれぞれに対して、点欠陥候補となる点欠陥候補画素を検出するとともに、この点欠陥候補画素の画素位置、およびこの点欠陥候補画素の明るさの階調値を認識し、
   各撮像画像における画素位置が同一である前記点欠陥候補画素を認識し、これらの点欠陥候補画素の明るさの階調値を積算し、
   この積算された点欠陥候補画素の明るさの階調値が所定の検出閾値以上となる画素を点欠陥画素として検出する
   ことを特徴とする点欠陥検出方法。

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