JP2000276592A - 欠陥検出方法及び欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】位置・角度の誤差に対してより頑健かつできる
だけ簡易に実現できる欠陥検出方法及び欠陥検出装置を
提供する。 【解決手段】撮像部１２で検査対象の撮像を行い、画像
入力部１４で画像を生成し、検査画像抽出部２０で、こ
の画像中の所定の位置及び大きさの１つまたは複数の画
像を検査画像として抽出する。また、画像記憶部１６に
記憶された正常な検査対象を表す画像から、部分画像抽
出部２２で、前記検査画像に対応する位置から所定範囲
内に位置する前記検査画像と同じ大きさのすべての部分
画像を抽出する。差異検出部２４で、前記検査画像と前
記すべての部分画像とを比較して差異部分を検出し、差
異部分の画素数または面積が最も小さくなるときの該差
異部分の画素数または面積を差異記憶部２８で記憶し、
この差異部分に基づいて欠陥を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、欠陥検出方法及び
装置に関し、例えば、プリント回路パターンや印刷フィ
ルム等の検査対象の欠陥検出に用いることができる欠陥
検出方法及びその欠陥検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、検査に用いることができる欠陥検
出装置としては、図５の機能ブロック図に示したような
装置が用いられている。この欠陥検出装置は、撮像部６
２、画像入力部６４、画像記憶部６６、比較除外画素検
出部６８、位置・角度誤差検出部７０、差異検出部７
２、欠陥検出部７４及び表示部７６を有している。

【０００３】撮像部６２は、所定の位置・角度に設置さ
れた検査対象である例えばプリント回路基板を撮像する
もので、１次元または２次元のカメラ及び照明装置など
で構成される。適当な照明を用いることにより、例え
ば、回路パターン部の明度は小さく、非回路パターン部
の明度は大きくなる。カメラから出力される信号は画像
入力部６４において画像にされる。

【０００４】画像記憶部６６では、予め正常なプリント
回路基板を撮像したときの画像が記憶されている。

【０００５】検査すべきプリント回路基板を撮像して画
像入力部６４に取り込まれた画像と、画像記憶部６６に
記憶された画像との２つの画像をそのまま比較するので
は、プリント回路基板の撮像時の位置・角度の誤差のた
めに正常なプリント回路基板どうしの比較であっても差
異が検出されることがあるため、その補正が必要であ
る。そこで、まず、位置・角度誤差検出部７０におい
て、例えばグレイサーチと呼ばれる技術を用いて、位置
・角度の誤差を検出する。すなわち、検査すべきプリン
ト回路基板の画像のうち、位置・角度の誤差のために正
常なプリント回路基板の画像に対応する部分が含まれな
い可能性のある部分を除いた部分画像の全体もしくはそ
の一部と、それを回転させたいくつかのテンプレートｔ
_ｋ（ｉ，ｊ）を用意して、正常なプリント回路基板の画
像ｆ（ｉ＋ｍ，ｉ＋ｎ）との、正規化された相互相関Ｒ
_ｋ（ｍ，ｎ）

【０００６】

【数１】 を算出し、その最大値を求めることによって位置・角度
の誤差を検出している。

【０００７】差異検出部７２では、正常なプリント回路
基板の画像と、検査すべきプリント回路基板の画像と
を、位置・角度誤差検出部７０で検出された位置・角度
の誤差に基づいて位置・角度合わせ補正を行った上で比
較し、その差異部分を検出する。具体的には、例えば、
対応する画素どうしの画素値の差が所定の値より大きい
とき差異として検出する。

【０００８】欠陥検出部７４では、例えば、検出された
差異部分が所定の大きさ以上であること等を条件として
欠陥を検出し、その結果がＣＲＴ等の表示部７６に表示
される。

【０００９】なお、補正しきれない位置・角度の誤差や
パターンの寸法公差のために、正常なプリント回路基板
どうしの比較であっても、パターンの輪郭部において差
異が検出されることがある。この問題を解決するため
に、正常なプリント回路基板のパターンの輪郭部を比較
の対象としない方法が考えられており、比較除外画素検
出部６８で、予め、比較の対象にしない画素を検出して
いる。具体的には、回路パターン部の輪郭部においては
明るさが大きく変わるため微分値の絶対値が大きくなる
ことから、例えば、正常なプリント回路基板の画像にお
いて、ｘ方向及びｙ方向の少なくとも一方において、微
分値の絶対値が所定値より大きい画素、あるいは微分値
の絶対値が極大であって、かつ所定値より大きい画素を
中心とする所定幅の範囲内に存在する画素を比較除外画
素とすることによって実現されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、位置・角度誤差検出と差異検出とが独立
的に行われているため、それぞれの処理を行う必要があ
るだけでなく、位置・角度誤差検出を行った後に位置・
角度合わせ補正処理が必要となり、全体としての処理が
多大になり時間がかかるという問題がある。さらには、
位置・角度誤差検出と差異検出とは全く異なる論理に基
づいて別々に行われているため、差異検出のための位置
・角度補正という観点から見れば、正規相関値による位
置・角度誤差検出が必ずしも適したものとなっていると
は限らず、正常な画像どうしで比較しても差異が生じて
しまうことがあるという問題がある。

【００１１】本発明はかかる課題に鑑みなされたもの
で、請求項１ないし請求項６記載の発明は、位置・角度
の誤差に対してより頑健(ロバスト)でかつできるだけ簡
易に実現できる欠陥検出方法及び欠陥検出装置を提供す
ることをその目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の欠陥検出方法は、正常な検査対象を表す画像
と、検査対象を撮像して得られた画像とを比較して、そ
の差異から欠陥を検出する欠陥検出方法において、検査
対象を撮像して得られた画像の全体もしくは一部である
検査画像と、正常な検査対象を表す画像中において前記
検査画像に対応する位置から所定範囲内に位置する前記
検査画像と同じ大きさのすべての部分画像と、を比較し
て、比較によって検出される差異部分の画素数または面
積が最小となるときの部分画像と検査画像との差異部分
に基づいて欠陥を検出することを特徴とする。

【００１３】また、本発明の欠陥検出装置は、検査対象
の撮像を行う撮像手段と、前記撮像手段からの信号を入
力して画像を生成する画像入力手段と、正常な検査対象
を表す画像を記憶する画像記憶手段と、前記画像入力手
段からの画像中の所定の位置及び大きさの１つまたは複
数の画像を検査画像として抽出する検査画像抽出手段
と、前記画像記憶手段に記憶された画像において、前記
検査画像に対応する位置から所定範囲内に位置する前記
検査画像と同じ大きさのすべての部分画像を抽出する部
分画像抽出手投と、前記検査画像抽出手段によって抽出
された検査画像と前記部分画像抽出手段によって抽出さ
れたすべての部分画像とを比較して差異部分を検出する
差異検出手段と、検査画像とすべての部分画像とを比較
して前記差異検出手段によって検出された差異部分の画
素数または面積が最も小さくなるときの該差異部分を記
憶する差異記憶手段と、前記差異記憶手段に記憶された
差異部分に基づいて欠陥を検出する欠陥検出手段とを有
することを特徴とする。

【００１４】本発明では、検査画像と、正常な画像中で
想定される位置誤差の範囲内に位置する検査画像と同じ
大きさのすべての部分画像とを比較して、比較によって
検出される差異部分の画素数または面積が最小となると
きの差異部分に基づいて欠陥を検出する。これは、差異
部分が最小になるように位置補正を行ったことと等価で
あり、最適な位置補正を行ったことになる。すなわち、
従来は位置・角度誤差の検出・補正と差異の検出は各々
の論理によって別々に行われていたのに対して、本発明
ではこれらを同時に行うことになり、また、同一の論理
を適用していることになる。

【００１５】検査画像は、角度誤差があまり大きくない
ことを前提にして、角度誤差が問題にならない程度の大
きさとなるように抽出された画像の全体または一部であ
る。当然、想定される角度誤差が大きいほど検査画像は
小さくする必要があり、必要に応じて検査対象の画像を
複数の検査画像に分割する。検査対象の画像を複数の検
査画像に分割した場合には、すべての検査画像に対して
上記の処理を施すことになる。

【００１６】また、前記検査画像と前記部分画像との比
較は、対応する画素どうしの画素値の差が所定値より大
きいときに差異として検出することにより行うと良い。

【００１７】または、前記検査画像と前記部分画像との
比較は、前記正常なパターンを表す画像から検出した比
較除外画素を除いて、対応する画素どうしの画素値の差
が所定値より大きいときに差異として検出することによ
り行うと良い。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図１は、本発明による欠陥検出方法
を実現するための欠陥検出装置及び本発明による欠陥検
出装置１０の実施の形態を示す機能ブロック図である。

【００１９】図１において、撮像部１２、画像入力部１
４、画像記憶部１６、比較除外画素検出部１８、欠陥検
出部３０及び表示部３２は、従来の撮像部６２、画像入
力部６４、画像記憶部６６、比較除外画素検出部６８、
欠陥検出部７４及び表示部７６と同様であり、さらにこ
れらに加えて、欠陥検出装置１０は、検査画像抽出部２
０、部分画像抽出部２２、差異検出部２４、最小差異画
素数（面積）記憶部２６及び差異記憶部２８を有してい
る。

【００２０】検査画像抽出部２０は、画像入力部１４に
入力された画像中の所定の位置及び大きさの１つまたは
複数の部分画像を検査画像として抽出するものである。

【００２１】部分画像抽出部２２は、画像記憶部１６に
記憶された画像中の所定範囲内に位置する検査画像と同
じ大きさの部分画像を抽出するものである。

【００２２】差異検出部２４は、検査画像抽出部２０で
抽出された検査画像と部分画像抽出部２２によって抽出
された部分画像とを比較して差異部分を検出するもの
で、具体的には、比較除外画素検出部１８で検出された
比較除外画素に対応せず、かつ、検査画像と部分画像と
の対応する画素どうしの画素値の差が所定値より大きい
とき差異として検出する。さらに、検出された差異部分
の画素数または面積と、最小差異画素数（面積）記憶部
２６に記憶された画素数または面積とを比較し、検出さ
れた差異部分の画素数または面積が小さい場合には、最
小差異画素数（面積）記憶部２６の記憶値を、検出され
た差異部分の画素数または面積に書き換えると共に、差
異記憶部２８にそのときの検出された差異部分を例えば
差異画像という形で格納するものである。

【００２３】最小差異画素数（面積）記憶部２６は、差
異検出部２４による検出・比較の結果、既に記憶されて
いた値を、該記憶された値よりも小さいと判断されたと
きの差異検出部２４によって検出された差異部分の画素
数または面積に更新して記憶するものである。 差異記
憶部２８は差異画像という形で差異検出部２４で検出さ
れた差異部分を記憶するもので、差異検出部２４による
検出・比較の結果、前記最小差異画素数（面積）記憶部
２６が更新されるときに同期して、差異検出部２４によ
って検出された差異部分に更新して記憶するものであ
る。 以上の各部は、論理回路，ＣＰＵ，メモリ等によ
ってハードウエアとして、またはハードウエアとソフト
ウエアの組み合わせによって実現することができる。

【００２４】上記構成の欠陥検査装置１０によって例え
ばプリント回路基板のような検査対象の検査を行う場合
の動作について説明する。

【００２５】まず正常なプリント回路基板を撮像部１２
で撮像して画像入力部１４で画像にして取り込んだ後、
その画像を画像記憶部１６に格納する。また、比較除外
画素検出部１８では、この画像記憶部１６で記憶された
正常な画像から、パターンの輪郭部のように、補正しき
れない位置・角度の誤差やパターンの寸法公差のため
に、正常なプリント回路基板どうしの比較であっても差
異が生じる可能性の高い部分を、比較除外画素として検
出しておく。具体的には、正常なプリント回路基板の画
像において、ｘ方向及びｙ方向の少なくとも一方におい
て、微分値の絶対値が所定値より大きい画素、あるいは
微分値の絶対値が極大であって、かつ所定値より大きい
画素を中心とする所定幅の範囲内に存在する画素を比較
除外画素として検出する。

【００２６】次いで、検査すべきプリント回路基板を撮
像部１２で撮像して画像入力部１４で画像を生成する。
なお、プリント回路基板は所定の位置・角度に設置され
て撮像される。検査画像抽出部２０では、図２に示した
ように、画像入力部１４で生成された検査すべきプリン
ト回路基板の画像４０から１つまたは複数の検査画像４
４を抽出する。角度誤差がほとんど全画像４０において
無視できる程度に撮像時、角度調整がとれている場合に
は、図２（ａ）に示したように、検査画像４４は、位置
誤差のために正常なプリント回路基板の画像に対応する
部分が含まれない可能性のある部分４２、すなわち全画
像４０の周縁の部分(図２(ａ)の斜線部分)のみを除いた
１つの検査画像とすればよい。通常、撮像時に検査対象
は所定の位置・角度に設置して撮像するため、角度誤差
はあまり大きくないと想定されるが、想定される角度誤
差が問題になる場合には、即ち、１つの検査画像では場
所によってずれの方向や大きさが異なる場合には、図２
（ｂ）に示したように、画像４０から、位置誤差のため
に正常なプリント回路基板の画像に対応する部分が含ま
れない可能性のある部分４２を除去したものを、さら
に、撮像時の角度誤差が問題とならないような大きさの
複数の検査画像４４、４４、…に分割する。その大きさ
は、各検査画像４４において、すべての画素が同一の方
向及び大きさにずれていると見なせる程度の大きさであ
り、想定される角度誤差が大きいほど、検査画像４４の
大きさを小さくする必要がある。想定される角度誤差に
応じて、予め検査画像抽出部２０で分割する検査画像４
４の数を設定しておく。また、この設定数は調整可能に
しておくと良く、欠陥検出の正解率に応じてこの設定数
を調整すると良い。

【００２７】この検査画像抽出部２０による検査画像抽
出処理によって、角度誤差に対する補正が不要となり、
処理が大幅に軽減される。この後の処理は、それぞれの
検査画像４４に対して行われる。

【００２８】部分画像抽出部２２では、図３(ａ)に示し
た対象となっている検査画像４４に対して、画像記憶部
１６に記憶された正常なプリント回路基板の画像４５中
から、想定される位置誤差の範囲内に位置する検査画像
４４と同じ大きさのすべての部分画像４６を順次抽出す
る。すなわち、検査画像４４の大きさをｍ×ｎ画素、想
定される位置誤差をｘ方向及びｙ方向とも±ｄ画素以下
とすれば、図３（ｂ）に示すように（ｍ＋２ｄ）×（ｎ
＋２ｄ）画素の領域４８内のすべての（つまり（２ｄ＋
１）^２個だけの）ｍ×ｎ画素の部分画像が順次抽出され
る。

【００２９】差異検出部２４では、対象となっている検
査画像４４と、部分画像抽出部２２で順次抽出される部
分画像４６とを比較して差異部分を検出する。例えば、
対応する画素どうしの画素値の差が所定の値より大きい
ときに差異として検出する。ここで、比較除外画素検出
部１８において画像記憶部１６に記憶された正常なプリ
ント回路基板の画像から検出された比較除外画素４９を
比較の対象から除外することによって、補正しきれない
位置・角度の誤差や寸法公差のために、正常なプリント
回路基板どうしの比較であっても生じるおそれのある差
異を抑えることができる。さらに、差異検出部２４で
は、検査画像４４と各部分画像４６との差異部分を検出
する度に、その差異部分の画素数、または差異部分の面
積を求める。そして、最小差異画素数（面積）記憶部２
６に既に記憶されている画素数（面積）と新たに検出さ
れた差異部分の画素数（面積）とを比較し、後者の方が
小さい場合には、最小差異画素数（面積）記憶部２６の
記憶値をその値に更新する。同時に、差異検出部２４で
は、最小値差異画素数（面積）記憶部２６の更新に同期
して、差異検出部２４によって検出された差異部分を、
例えば、処理している検査画像４４の画素に対応させ
て、差異として検出された画素の画素値を１、その他の
画素値を０とする差異画像５０（図４）という形で、差
異記憶部２８を更新して書き込む。

【００３０】以上の動作の処理を全検査対象４４に対し
て行う。こうして、最終的に差異記憶部２８には、入力
された全画像４０から周縁部分４２を除去したものに対
応付けられて、検査画像４４と差異部分の画素数（面
積）が最小となる部分画像４６との差異部分５２が差異
画像５０という形で記憶されることになる(図４)。角度
誤差があってずれの方向や大きさが検査画像４４によっ
て一様でないときには、各検査画像４４によって、差異
部分が最小となる部分画像４６の相対的位置は異なるこ
とになる。

【００３１】欠陥検出部３０では差異記憶部２８に記憶
された差異部分５２に基づいて、例えば、差異部分が所
定の大きさ以上であることを条件として、欠陥を検出
し、その結果を表示部３２へと送出し、表示部３２でそ
の結果を表示する。

【００３２】以上の差異検出部２４での処理は、各検査
画像４４に対して正常な画像との差異部分が最小になる
ように位置補正を行ったことと同等であり、最適な位置
補正を行ったことになる。同時に最小となるときの差異
部分に基づいて欠陥を検出するために、位置・角度補正
と欠陥検出を同じ論理に基づいて行うことになり、言い
換えれば、欠陥検出に適した位置補正を行ったことにな
る。

【００３３】尚、上記の実施の形態では、正常なパター
ンの画像を、検査対象と同様に撮像部１２で撮像して画
像として入力するものであったが、例えばプリント回路
基板のように検査対象にＣＡＤデータのような設計デー
タがある場合には、この設計データに基づいて正常なパ
ターンの画像を生成して、これを画像記憶部１６に記憶
しておくことも可能である。または、正常なパターンの
画像として、直前に検査され欠陥がないと判断された検
査対象を用いることも可能である。

【００３４】また、画像入力部１４からの画像を二値化
して、二値画像に対して検査画像抽出部２０、部分画像
抽出部２２以降の処理を行うようにすることも可能であ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
検査画像と各部分画像との差異部分を検出し、この差異
部分が最小になるときの差異部分に基づいて欠陥を検出
することにより、位置・角度誤差検出とその補正を同時
に行うと共に、位置・角度誤差検出・補正と欠陥検出を
同じ論理に基づいて行うことになり、言い換えれば、欠
陥検出に適した位置・角度補正を行うことができる。ま
た、必要に応じて複数の検査画像を抽出することで、角
度誤差が問題にならないようにすることができ、角度誤
差に対する特別な補正が不要となり、処理を大幅に軽減
することができる。このように、本発明によれば、位置
・角度の誤差に対して比較的簡易でかつ頑健な(ロバス
ト性の高い)欠陥検出を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による欠陥検出方法を実現するための欠
陥検出装置及び本発明による欠陥検出装置の実施の形態
を示す機能ブロック図である。

【図２】検査画像抽出の説明図であり、図２（ａ）は角
度誤差が小さいとき、図２（ｂ）は角度誤差がある程度
あるときに、それぞれ抽出される検査画像を示す。

【図３】部分画像抽出の説明図であり、図３（ａ）は検
査画像、図３（ｂ）はこの検査画像に対応して抽出され
る部分画像を示す。

【図４】差異画像の説明図である。

【図５】従来の欠陥検出装置の機能ブロック図である。

【符号の説明】

１０ 欠陥検出装置 １２ 撮像部（撮像手段） １４ 画像入力部（画像入力手段） １６ 画像記憶部（画像記憶手段） ２０ 検査画像抽出部（検査画像抽出手段） ２２ 部分画像抽出部（部分画像抽出手段） ２４ 差異検出部（差異検出手段） ２８ 差異記憶部（差異記憶手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G051 AA65 AA90 AB20 CA03 CA04 EA08 EA11 EA14 EB01 EB02 ED07 ED22 5B057 AA03 DA03 DA07 DB02 DC33 5L096 BA03 EA14 HA07 9A001 BZ03 HH21 HH25 JJ45 KK37

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正常な検査対象を表す画像と、検査対象
   を撮像して得られた画像とを比較して、その差異から欠
   陥を検出する欠陥検出方法において、 検査対象を撮像して得られた画像の全体もしくは一部で
   ある検査画像と、正常な検査対象を表す画像中において
   前記検査画像に対応する位置から所定範囲内に位置する
   前記検査画像と同じ大きさのすべての部分画像と、を比
   較して、比較によって検出される差異部分の画素数また
   は面積が最小となるときの部分画像と検査画像との差異
   部分に基づいて欠陥を検出することを特徴とする欠陥検
   出方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の欠陥検出方法であって、 前記検査画像と前記部分画像との比較は、対応する画素
   どうしの画素値の差が所定値より大きいときに差異とし
   て検出することにより行う欠陥検出方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の欠陥検出方法であって、 前記検査画像と前記部分画像との比較は、前記正常なパ
   ターンを表す画像から検出した比較除外画素を除いて、
   対応する画素どうしの画素値の差が所定値より大きいと
   きに差異として検出することにより行う欠陥検出方法。
4. 【請求項４】 検査対象の撮像を行う撮像手段と、 前記撮像手段からの信号を入力して画像を生成する画像
   入力手段と、 正常な検査対象を表す画像を記憶する画像記憶手段と、 前記画像入力手段からの画像中の所定の位置及び大きさ
   の１つまたは複数の画像を検査画像として抽出する検査
   画像抽出手段と、 前記画像記憶手段に記憶された画像において、前記検査
   画像に対応する位置から所定範囲内に位置する前記検査
   画像と同じ大きさのすべての部分画像を抽出する部分画
   像抽出手投と、 前記検査画像抽出手段によって抽出された検査画像と前
   記部分画像抽出手段によって抽出されたすべての部分画
   像とを比較して差異部分を検出する差異検出手段と、 検査画像とすべての部分画像とを比較して前記差異検出
   手段によって検出された差異部分の画素数または面積が
   最も小さくなるときの該差異部分を記憶する差異記憶手
   段と、 前記差異記憶手段に記憶された差異部分に基づいて欠陥
   を検出する欠陥検出手段とを有することを特徴とする欠
   陥検出装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の欠陥検出装置であって、 前記差異検出手段は、前記検査画像と前記部分画像との
   対応する画素どうしの画素値の差が所定値より大きいと
   き差異として検出するものであることを特徴とする欠陥
   検出装置。
6. 【請求項６】 請求項４記載の欠陥検出装置であって、 さらに、前記画像記憶手段に記憶された画像から比較除
   外画素を検出する比較除外画素検出手段を有し、 前記差異検出手段は、前記比較除外画素検出手段で検出
   された比較除外画素に対応せず、かつ、前記検査画像と
   前記部分画像との対応する画素どうしの画素値の差が所
   定値より大きいとき差異として検出するものであること
   を特徴とする欠陥検出装置。