JP2002310939A

JP2002310939A - 気泡検査装置

Info

Publication number: JP2002310939A
Application number: JP2001120283A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Tomita; 安富田; Hiroyuki Terai; 弘幸寺井
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2001-04-18
Publication date: 2002-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】透明物体や半透明物体などの被検査物内の気
泡を撮像する気泡検査装置において、撮像画像のコント
ラストを改善し、安定的で正確に気泡や不純物の有無や
形状を検査できる気泡検査装置を提供する。【解決手段】被検査体の上方から撮像し画像データを
作成する撮像手段と、被検査体に上方斜め方向から光を
照射する第１の照明手段と、撮像手段と同軸方向から光
を照射する第２の照明手段と、画像データを保存する画
像メモリと画像メモリの画像を処理する画像処理回路を
有する画像処理手段とを有し、撮像手段は、第１の照明
手段により照明された被検査体を撮像して第１の画像デ
ータを作成し、第２の照明手段により照明された被検査
体を撮影して第２の画像データを作成し、画像処理回路
は、第１の画像データおよび第２の画像データを用いて
画像データ内の特徴部を抽出することで、気泡検査を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光半導体部品の透
明モールド樹脂やガラスなどの内部に発生する気泡の検
査装置に関し、特に、複数の照明方向によって得られた
画像により、気泡欠陥がある画像のコントラスを改善
し、安定した検査を可能とする気泡検査装置の改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラスなどの透明／半透明物体内
での気泡の有無を検査する気泡検査装置がある。このよ
うな装置は、例えば、特開平４−３５９１０６号公報に
開示されている。この公報で開示された気泡検査装置で
は、図１１に示すように、被検査体１０１に対し斜め上
方に設置された照明装置１０３からのみ照明光を照射
し、気泡部分よりの反射光をＴＶカメラ１０２でとら
え、その画像を画像処理装置１０５で処理することで、
被検査体１０１内の気泡の有無を判断する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
気泡検査装置では、次のような問題がある。気泡の形
状によってはこの気泡の検出ができない、または気泡の
正確な形状を把握できないことがあるという問題点が指
摘されている。その理由は、従来の気泡検査装置では、
気泡の形状が球形であることを前提としているため、被
検査体の斜め上方からのみ光を当てている。しかし、例
えば、細長い気泡などは、反射光が特定の部分（短辺部
分等）のみが光り、また平たいものなどは、周囲のみが
光ることもある。つまり、気泡全体が反射するとは限ら
ないため、気泡を安定的に正しく計測・検査できない場
合がある。従来の気泡検査装置では、１つの反射光の
みに基づいて気泡の有無および気泡の形状を検出してい
るため、被検査物の表面状態（凹凸等）により反射光が
低下し、撮像した画像のコントラストが低くなってしま
うことがあるという問題点が指摘されている。従来の
気泡検査装置では、使用する光学系によっては被検査体
を設置するステージが透けて写り込むことで、気泡の有
無や形状を正しく認識できない（誤認識をしてしまう）
場合もあるという問題点が指摘されている。つまり、背
景と気泡の区別がつきにくい場合もあるということが指
摘されている。

【０００４】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、透明物体や半透明物体などの被検査物内の気泡
を撮像する気泡検査装置において、撮像画像のコントラ
ストを改善し、安定的で正確に気泡や不純物の有無や形
状を検査できる気泡検査装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１記載の気泡検査装置の発明は、被検査体
の上方から撮像し画像データを作成する撮像手段と、被
検査体に上方斜め方向から光を照射する第１の照明手段
と、撮像手段と同軸方向から光を照射する第２の照明手
段と、画像データを保存する画像メモリと画像メモリの
画像を処理する画像処理回路を有する画像処理手段とを
有し、撮像手段は、第１の照明手段により照明された被
検査体を撮像して第１の画像データを作成し、第２の照
明手段により照明された被検査体を撮影して第２の画像
データを作成し、画像処理回路は、第１の画像データお
よび第２の画像データを用いて画像データ内の特徴部を
抽出することで、気泡検査を行うことを特徴とする。

【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１の気泡検
査装置において、画像処理回路は、第１の画像データお
よび第２の画像データそれぞれにヒストグラム処理を施
して各画像データの背景輝度を検出し、背景輝度に基づ
きそれぞれの画像データの輝度の補正値を算出し、補正
値を輝度から減じた各画像データから差画像を作成し、
画像データ内の特徴部を抽出することを特徴とする。

【０００７】請求項３記載の発明は、請求項１の気泡検
査装置において、画像処理回路は、第１の画像データの
最小輝度および最大輝度から第１の輝度の補正値を算出
し、第２の画像データの最小輝度および最大輝度から第
２の輝度の補正値を算出し、各画像データの輝度値から
各補正値を減じた画像データから差画像を作成し、画像
データ内の特徴部を抽出することを特徴とする。

【０００８】請求項４記載の発明は、請求項１の気泡検
査装置において、画像処理回路は、第１および第２の画
像データの平均輝度をそれぞれ検出し、検出した平均輝
度に基づき各画像データの輝度の補正値を算出し、各画
像データからそれぞれ補正値を減じた画像データから差
画像を作成し、画像データ内の特徴部を抽出することを
特徴とする。

【０００９】請求項５記載の発明は、請求項１の気泡検
査装置において、画像処理回路は、画像処理回路は、第
１の画像データおよび第２の画像データそれぞれにヒス
トグラム処理を施して各画像データの背景輝度を検出
し、背景輝度に基づきそれぞれの画像データの輝度の補
正値を算出し、第１の画像データおよび第２の画像デー
タの輝度からそれぞれの輝度の補正値を減じたデータを
用いて作成する第１の差画像と、第１の画像データの最
小輝度値から第１の補正値を算出し、第２の画像データ
の最大輝度値から第２の補正値を算出し、第１および第
２の画像データの輝度値からそれぞれ第１の補正値およ
び第２の輝度値を減じたデータを用いて作成する第２の
差画像と、第１および第２の画像データの平均輝度をそ
れぞれ検出し、検出した平均輝度に基づき各画像データ
の輝度の補正値を算出し、第１および第２の画像データ
の輝度から上記輝度の補正値を減じたデータを用いて作
成する第３の差画像の内の複数または全ての差画像を作
成し、作成した差画像の内の任意の差画像を採用して画
像データ内の特徴部を抽出することを特徴とする。

【００１０】請求項６記載の発明は、請求項１の気泡検
査装置において、画像処理回路は、画像処理回路は、第
１の画像データおよび第２の画像データそれぞれにヒス
トグラム処理を施して各画像データの背景輝度を検出
し、背景輝度に基づきそれぞれの画像データの輝度の補
正値を算出し、第１の画像データおよび第２の画像デー
タの輝度からそれぞれの輝度の補正値を減じたデータを
用いて作成する第１の差画像と、第１の画像データの最
小輝度値から第１の補正値を算出し、第２の画像データ
の最大輝度値から第２の補正値を算出し、第１および第
２の画像データの輝度値からそれぞれ第１の補正値およ
び第２の輝度値を減じたデータを用いて作成する第２の
差画像と、第１および第２の画像データの平均輝度をそ
れぞれ検出し、検出した平均輝度に基づき各画像データ
の輝度の補正値を算出し、第１および第２の画像データ
の輝度から上記輝度の補正値を減じたデータを用いて作
成する第３の差画像の内の複数または全ての差画像を作
成し、作成した差画像内の最大輝度値と最小輝度値との
差が最も大きい差画像を採用して画像データ内の特徴部
を抽出することを特徴とする。

【００１１】請求項７記載の発明は、請求項１の気泡検
査装置において、画像処理回路は、画像処理回路は、第
１の画像データおよび第２の画像データそれぞれにヒス
トグラム処理を施して各画像データの背景輝度を検出
し、背景輝度に基づきそれぞれの画像データの輝度の補
正値を算出し、第１の画像データおよび第２の画像デー
タの輝度からそれぞれの輝度の補正値を減じたデータを
用いて作成する第１の差画像と、第１の画像データの最
小輝度値から第１の補正値を算出し、第２の画像データ
の最大輝度値から第２の補正値を算出し、第１および第
２の画像データの輝度値からそれぞれ第１の補正値およ
び第２の輝度値を減じたデータを用いて作成する第２の
差画像と、第１および第２の画像データの平均輝度をそ
れぞれ検出し、検出した平均輝度に基づき各画像データ
の輝度の補正値を算出し、第１および第２の画像データ
の輝度から上記輝度の補正値を減じたデータを用いて作
成する第３の差画像の内の複数または全ての差画像を作
成し、作成した差画像の輝度値を平均した画像を差画像
として採用して画像データ内の特徴部を抽出することを
特徴とする。

【００１２】請求項８記載の発明は、請求項１の気泡検
査装置において、画像処理回路は、画像処理回路は、第
１の画像データおよび第２の画像データそれぞれにヒス
トグラム処理を施して各画像データの背景輝度を検出
し、背景輝度に基づきそれぞれの画像データの輝度の補
正値を算出し、第１の画像データおよび第２の画像デー
タの輝度からそれぞれの輝度の補正値を減じたデータを
用いて作成する第１の差画像と、第１の画像データの最
小輝度値から第１の補正値を算出し、第２の画像データ
の最大輝度値から第２の補正値を算出し、第１および第
２の画像データの輝度値からそれぞれ第１の補正値およ
び第２の輝度値を減じたデータを用いて作成する第２の
差画像と、第１および第２の画像データの平均輝度をそ
れぞれ検出し、検出した平均輝度に基づき各画像データ
の輝度の補正値を算出し、第１および第２の画像データ
の輝度から上記輝度の補正値を減じたデータを用いて作
成する第３の差画像の内の複数または全ての差画像を作
成し、作成した差画像の輝度値に重み付けを行い、各輝
度値を加算して作成した画像を差画像として採用して画
像データ内の特徴部を抽出することを特徴とする。

【００１３】請求項９記載の発明は、請求項１から８の
いずれか１の気泡検査装置において、撮像手段は、被検
査体の厚みと略同一または厚み以下の焦点深度の光学系
を有することを特徴とする。

【００１４】請求項１０記載の発明は、請求項１から９
のいずれか１の気泡検査装置において、撮像手段の撮像
タイミングに応じて、第１の照明手段および第２の照明
手段の点灯、消灯を制御し、かつ、第１の照明手段と第
２の照明手段とが同時に点灯しないよう制御する点灯制
御回路をさらに有することを特徴とする。

【００１５】請求項１１記載の発明は、請求項１から１
０のいずれか１の気泡検査装置において、第１の照明手
段は、被検査体への照射角度のことなる複数のリング型
または四角型の照射装置であり、被検査体への照射角度
および光量を制御可能なことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る気泡発生装置
を、実施の形態によって詳細に説明する。図１には、こ
の気泡発生装置の構成を示す。図１に示すように、この
気泡発生装置は、カメラ１と、斜方照明装置２と、同軸
照明装置３と、画像処理装置５とを有する。斜方照明装
置２は、被検査体４に上方斜め方向から光（斜方照明光
２１）を照射する第１の照明手段である。同軸照明装置
３は、上方かつ被検査体４のカメラ１光軸方向から光を
照射する。つまり、被検査体４のカメラ１同軸方向から
の光（同軸照明光３１）を照射する第２の照明手段であ
る。カメラ１は、レンズ１１を有し、被検査体を上方か
ら撮像する撮像手段である。画像処理装置５は、画像メ
モリと画像メモリの画像を処理する画像処理回路とを有
する画像処理手段である。この画像メモリは、前記撮像
手段からの映像信号を保存する。画像メモリは少なくと
も同軸照明装置３による照明下で撮像した画像データと
斜方照明装置２による照明下で撮像した画像データとを
格納できればよい。すなわち、これらの画像データを格
納できれば足り、単数であると複数であるとを問わな
い。以下の説明では、画像処理装置５は、前者の画像デ
ータを格納するための画像メモリと後者の画像データを
格納するための画像メモリの２枚のメモリを有するもの
を例にとり説明する。

【００１７】つまり、同軸照明装置３は、カメラ１の被
検査体４の撮像方向（図１の３１の方向）と略同一の方
向に光を照射する。換言すれば、カメラ１の撮像方向
と、同軸照明装置３の被検査体４への光の照射方向とは
略一致するように構成する。従って、図１の３１で示す
方向は、カメラ１の撮像方向であると共に、同軸照明装
置３が被検査体４に照射する同軸照明光の方向とも言え
る。また、斜方照明装置２の被検査体４への照射方向
は、同軸照明装置３の照射方向とは異なるように構成す
る。より具体的には、斜方照明装置２は、カメラ１の撮
像軸（図１の３１）と被検査体４とが交わる点でのこの
撮像軸に垂直な平面を基準として、カメラ１を設置した
側に設け、同軸照明装置３の照射方向とは異なる方向か
ら被検査体４を照射する。つまり、この平面を基準とし
てカメラ１の位置を上と規定すると、同軸照射装置３
は、上から被検査体４に同軸照明光３１を照射する。ま
た、斜方照明装置２は、カメラ１が設けられた側、すな
わち上側で、カメラ１の撮像軸上または当該撮像軸と平
行する軸上を照射方向としない位置、いわゆる図１に示
すような上斜めの方向から被検査体４を照射する。従っ
て、同軸照明装置３の同軸照明光３１と斜方照明装置２
の斜方照明光２１とは一致することはなく、また、平行
の関係となることはない。

【００１８】この気泡検査装置は、以下の手順で被検査
体内の気泡を検査する。斜方照明装置２のみで被検査体４を照射する。すなわ
ち、上斜め方向からのみの照射状態とする。そして、カ
メラ１により被検査体４を撮像し、画像データ（以下、
第１の画像データと表記する。）を作成する。画像処理
装置５は、第１の画像データを画像入力Ｉ／Ｆ５１を介
して画像メモリ５２Ａに保存する。

【００１９】同軸照明装置３のみで被検査体４を照射
する。すなわち、上方投影方向のみの照明状態とする。
そして、カメラ１により被検査体４を撮像し、画像デー
タ（以下、第２の画像データと表記する。）を作成す
る。画像処理装置５は、第２の画像データを画像入力Ｉ
／Ｆ５１を介して画像メモリ５２Ｂに保存する。

【００２０】画像処理装置５は、画像メモリ５２に格
納した第１の画像データと第２の画像データを基に画像
処理回路で処理画像を抽出し、前記処理画像から所定の
特徴を抽出する（図２の５４〜５７）。そして、良否判
定回路５８により被検査体の気泡の存在を判定する。

【００２１】なお、撮像の順序は限定されない。つま
り、ととを逆の順番で画像データを作成してもよ
い。従って、気泡検査装置は、各照明装置２、３を同時
に点灯させず、カメラ１の撮像タイミングにより点灯す
る照明装置を切り替えられるように構成すればよい。つ
まり、図１での照明装置２と３の切り替え方法として
は、スイッチ等によるマニュアル操作による切り替え方
法や、ハードウェア的な例えばＩ／Ｏ制御等による切り
替え方法などを採用できる。以下に詳述する。

【００２２】上記の工程では、言い換えれば、斜方照
明装置２による斜方照明光２１のみで被検査体４を照射
した照明条件下で撮像し、第１の画像データを作成す
る。図３には、気泡検査装置が第１の画像データを作成
する条件を説明するための模式図を示す。前記したよう
に、斜方照明装置２の照射方向（斜方照明光２１の方
向）にはカメラ１の撮像方向とは異なる方向を採用す
る。従って、斜方照明光２１の被検査体４での反射光
は、図３に示すようにカメラ１にはほとんど入射しな
い。しかし、気泡は、通常、図３に示すように被検査体
４とは異なる形状をとるため、反射光をカメラ１に入射
させることもある。従って、図３の例で得られる第１の
画像データは、図４のようになる。すなわち、気泡によ
る反射光はカメラ１にほとんど入射し、被検査体４の気
泡を有しない部分による反射光はカメラ１にほとんど入
射しないため、被検査体４の気泡が存在する部分の明度
は高い値となり、気泡が存在しない部分の明度は小さな
値になる。すなわち、図４に示す被検査体４を斜方照明
装置２の照明下で撮像した画像モデルに示すように、こ
の工程では、上斜めからの照明光が被検査体４内の気泡
に反射し、その反射光がカメラの光軸と一致する。その
結果、第１の画像データ（画像Ａ）は、気泡の部分は明
るくなり、気泡以外の部分（背景）は反射光がほぼない
ため暗くなる。

【００２３】上記の工程では、言い換えれば、同軸照
明装置３による同軸照明光３１のみで被検査体４を照射
した照明条件下で撮像して第２の画像データを作成す
る。図５には、気泡検査装置が第２の画像データを作成
する条件を説明するための模式図を示す。前記したよう
に、同軸照明装置３の照射方向（同軸照明光３１の方
向）には、カメラ１の撮像方向と略同一または略平行の
方向を採用する。従って、被検査体４は、図５に示すよ
うに、同軸照明光３１をカメラ１へ反射する割合が高く
なる。これに対して、気泡は、通常、被検査体４と異な
る形状をとるため、同軸照明光３１をカメラ１以外の方
向に反射させる割合が高い。つまり、同軸照明光３１の
反射光は、被検査体４によるものはカメラ１に入射する
割合が高くなり、気泡によるものはカメラ１に入射する
割合は低い。従って、図５の例で得られる第２の画像デ
ータは、図６のようになる。すなわち、気泡による反射
光はカメラ１にはほとんど入射せず、検査体４の気泡を
有しない部分による反射光はカメラ１にほとんど入射す
るため、被検査体４の気泡が存在する部分の明度は低い
値となり、気泡が存在しない部分の明度は高い値とな
る。すなわち、図６に示す被検査体４を同軸照明装置３
の照明下で撮像した画像モデルに示すように、この工程
では、上方向かつカメラ１の光軸方向の照明光が被検査
体４内の気泡に反射するが、その反射光はカメラ１の光
軸に一致しない。その結果、第２の画像データ（画像
Ｂ）は、気泡の部分が暗くなり、気泡以外の背景は正反
射するために明るくなる。以下、上記の工程を実現す
るための画像処理装置５について詳述する。

【００２４】（第１の画像処理装置）図２には、上記
の工程を実現するための画像処理装置５の第１の構成例
（第１の画像処理装置）を示す。図５に示すように、画
像処理装置５は、画像入力Ｉ／Ｆ５１と、画像メモリ５
２Ａ、Ｂと、画像平均輝度検出回路５３１と、画像補正
回路５４と、差画像検出回路５５と、画像２値化回路５
６と、画像計測回路５７と、良否判定回路５８とを有す
る。

【００２５】画像入力Ｉ／Ｆ５１は、カメラ１で作成さ
れた画像データが入力されると、これを量子化して画像
メモリ５２に格納する。より具体的には、カメラ１から
の映像信号化画像入力を量子化し、第１の画像データを
画像メモリＡ（５２Ａ）に、第２の画像データを画像メ
モリＢ（５２Ｂ）に記憶する。

【００２６】画像平均輝度検出回路５４は、画像メモリ
５２Ａおよび画像メモリ５２Ｂに格納されたそれぞれの
画像データから平均輝度を算出する。平均輝度は、公知
の方法により算出でき、例えば、画像全体、任意の矩形
内または縦横の１ラインをサンプルにとり算出すること
ができる。ここで、算出した画像メモリＡ内の画像デー
タ（第１の画像データ）の平均輝度を平均輝度Ａ、画像
メモリＢ内の画像データ（第２の画像データ）の平均輝
度を平均輝度Ｂとする。

【００２７】画像補正回路５４は、平均輝度Ａ及び平均
輝度Ｂを用いて、第１の画像データ、第２の画像データ
それぞれの画像輝度値を補正する。画像輝度の補正方法
について、図７を参照しながら詳細に説明する。図７に
は、画像補正回路５４の画像輝度の補正方法を説明する
ための模式図を示す。図７（Ａ−１）には、画像メモリ
５２Ａに記憶された斜方照明による撮像画像（第１の画
像データ）の模式図を示す。図４同様に、気泡７０の部
分は、それ以外の背景部分に比べて輝度（明度）が大き
くなる。図７（Ａ−２）には、第１の画像データの気泡
を含む線Ｌ上の輝度をグラフを示す。ここでは、気泡部
分のコントラストを表す評価値を気泡コントラスト値７
１、背景部分を表す値を背景基準値７２とする。つま
り、背景画像（気泡を有しない領域の画像）の輝度の平
均値を背景基準値７２とし、点Ｌの中で最も高い輝度の
値から背景基準値を減じた値を気泡コントラスト値７１
とする。

【００２８】図７（Ｂ−１）には、画像メモリ５３Ｂに
記憶された同軸照明による撮像画像（第２の画像デー
タ）の模式図を示す。図６同様に、気泡７０の部分は同
軸照明のため、それ以外の背景部分に比べて輝度が小さ
くなる。図７（Ｂ−２）には、第２の画像データの気泡
を含む線Ｌ上の輝度をグラフを示す。ここでは、気泡部
分のコントラストを表す値を気泡コントラスト値７３、
背景部分を表す値を背景基準値７４とする。つまり、点
Ｌ上の背景画像（気泡を有しない領域の画像）の輝度の
平均値を背景基準値７４とし、背景基準値７４から点Ｌ
の中で最も小さい輝度の値を減じた値を気泡コントラス
ト値７３とする。

【００２９】画像補正回路は、第１の画像データおよび
第２の画像データでの平均輝度を同レベルにして画像デ
ータを補正する。つまり、第１の画像データを下記式１
により、第２の画像データを下記式２により各画像デー
タの輝度値を補正する。Ｐａ’（Ｘ、Ｙ）＝Ｐａ（Ｘ、Ｙ）−平均輝度Ａ・・・（式１）Ｐａ’（Ｘ、Ｙ）：補正後の第１の画像データの点（Ｘ、Ｙ）における輝
度値Ｐａ（Ｘ、Ｙ）：補正前の第１の画像データの点（Ｘ、Ｙ）における輝
度値Ｐｂ’（Ｘ、Ｙ）＝Ｐｂ（Ｘ、Ｙ）−平均輝度Ｂ・・・（式２）Ｐｂ’（Ｘ、Ｙ）：補正後の第２の画像データの点（Ｘ、Ｙ）における輝
度値Ｐｂ（Ｘ、Ｙ）：補正前の第２の画像データの点（Ｘ、Ｙ）における輝
度値

【００３０】ここで、平均輝度Ａは、図７（Ａ−２）に
示す背景基準値７２よりも高い値（気泡コントラスト７
１側）に位置する。しかし、気泡の大きさが被検査体４
の大きさに比べて十分に小さく、気泡の存在確率も十分
に低ければ、極めて背景基準値７２に近似した値とな
る。同様に、平均輝度Ｂも、背景基準値７４よりも低い
値（気泡コントラスト７３側）に位置する。しかし、気
泡の大きさが被検査体４の大きさに比べて十分に小さ
く、気泡の存在確率も十分に低ければ、背景基準値７４
に極めて近似した値となる。つまり、補正結果の画像デ
ータは、図７（Ａ−２）の背景基準値７２および（Ｂ−
２）の背景基準値７４がほぼ０となる。そして、画像メ
モリＡの気泡部分は正の値のままとなり、画像メモリＢ
の気泡部分は負の値となる。

【００３１】差画像検出回路５５は、第１の画像データ
および第２の画像データから画像の差画像を算出する。
すなわち、画像補正回路５４で補正した第１の画像デー
タと第２の画像データの各点（Ｘ、Ｙ）での輝度の絶対
差を算出（抽出）することで、気泡部分の画像のコント
ラストを改善できる。具体的には、差画像は、下記式３
により算出することができる。Ｐｓｕｂ（Ｘ、Ｙ）＝Ｐａ’（Ｘ、Ｙ）−Ｐｂ’（Ｘ、Ｙ）・・・（式３）Ｐｓｕｂ（Ｘ、Ｙ）：差画像の輝度値

【００３２】図８には、上記式３で作成した差画像（Ｐ
ｓｕｂ（Ｘ、Ｙ））を模式化したグラフを示す。気泡コ
ントラスト７５は、図７の線Ｌ上で検出した差画像のコ
ントラストを表す。気泡コントラスト７５は、ほぼ、気
泡コントラスト７１と気泡コントラスト７３を加算した
値となる。

【００３３】良否判定回路５８は、上記式３により特徴
（被検査体内の不純物、気泡等）の輝度値を強調した差
画像に基づき、被検査体４内の気泡などの不純物の位
置、大きさを特定できる。従って、従来の装置に比べて
より正確に、確実に（安定して）不純物の位置、大きさ
を把握できる。なお、良否判定回路５８は、画像２値化
回路５６および画像計測回路５７などにより、画像処理
を施した差画像を用いて良否判定を行ってもよい。

【００３４】つまり、画像２値化回路５６では、指定さ
れたしきい値に基づき前記差画像から２値画像データを
生成する。画像計測回路５７は、２値化された画像デー
タに一般の画像処理技術であるラベリング処理および、
粒子計測の手法を適用して、気泡部分の大きさ、位置、
形状を計測する。良否判定回路５８では、前記計測結果
に基づきあらかじめ指定された不良識別用のパラメータ
と照らしあわせ、被検査体の気泡欠陥の有無、良否の判
定を行う。また、背景部分の輝度を同じ輝度レベルとす
る方法が異なる以下の２つの画像処理装置を採用するこ
ともできる。

【００３５】（第２の画像処理装置）図９に示すよう
に、第２の画像処理装置は、第１の画像処理装置の画像
平均輝度検出回路５３１を画像ヒストグラム回路５３３
に変更した装置である。すなわち、背景基準値７２およ
び７４を算出するために、平均輝度値を採用せず、ヒス
トグラムを用いる点のみが第１の画像処理装置と異な
る。つまり、上記第１の画像処理装置では、第１および
第２の画像データの平均輝度をそれぞれ検出し、検出し
た平均輝度に基づき各画像データの輝度の補正値を算出
し、第１および第２の画像データからそれぞれ補正値を
減じた画像データから差画像を作成し、画像データ内の
特徴部を抽出していた。これに対し、第２の画像処理装
置では、各画像データのヒストグラムを作成し、輝度分
布の多い輝度値を背景基準値とする。換言すれば、第１
の画像データおよび第２の画像データそれぞれにヒスト
グラム処理を施して各画像データの背景輝度を検出し、
当該背景輝度に基づきそれぞれの画像データの輝度の補
正値を算出し、当該補正値を輝度から減じた第１の画像
データおよび第２の画像データから差画像を作成し、画
像データ内の特徴部を抽出する。

【００３６】（第３の画像処理装置）図１０に示すよう
に、第３の画像処理装置は、第１の画像処理装置の画像
平均輝度検出回路５３１を画像輝度抽出回路５３２に変
更した装置である。すなわち、背景基準値７２および７
４を算出するために、平均輝度値を採用せず、画像デー
タ内の最大輝度値および最小輝度値を用いる点のみが第
１の画像処理装置と異なる。すなわち、第３の画像処理
装置の画像輝度抽出回路５３２は、各画像データの最大
輝度値、最小輝度値を検出する。より具体的には、第１
の画像データの背景部分は暗くなるので最小輝度値を、
第２の画像データの背景部分は明るくなるので最大輝度
値を、それぞれの画像データの背景基準値とする。

【００３７】以上、この発明の好適な実施の形態を説明
したが、上述の実施の形態はこの発明の説明のための例
示であって、この実施形態のみにこの発明の範囲を限定
する趣旨ではない。当業者は、この発明の要旨を逸脱す
ることなく、種々の変形、改良、修正、簡略化などを上
記実施形態に加えた種々の他の形態でもこの発明を実施
することができる。例えば、画像処理装置に、上記第１
〜第３の画像処理装置の機能の内の複数または全部の機
能を持たせ、所有する機能の内、採用する機能を任意に
選択させてもよい。特に、背景となる部分のノイズ等の
状態によっては、上記第１〜第３の画像形成装置の中に
は被検査体内の気泡を正確に検出することができない場
合がある。このような場合に、すでに検査を行った方法
とは異なる方法で背景基準値を算出できるようにすれ
ば、的確に気泡の位置を検索できる可能性が高くなる。

【００３８】特に、上記第１〜第３の画像処理装置の機
能で作成した複数または全ての差画像から気泡の画像を
抽出する方法としては、次のような方法を採用できる。各機能で得られた差画像の内、一番大きな気泡コント
ラスト値を有する差画像を採用して被検査体内の気泡欠
陥の有無、良否判定を行う。各機能で得られた差画像の輝度値を平均化して作成し
た画像を差画像とし、この差画像に基づき被検査体内の
気泡欠陥の有無、良否判定を行う。各機能で得られた差画像の輝度値に重み付けして加算
して作成した画像を差画像とし、この差画像に基づき被
検査体内の気泡欠陥の有無、良否判定を行う。重みは、
画像データの状態（背景画像の状態等）に応じて適切に
選択すればよい。

【００３９】また、画像データごとに背景基準値を任意
に設定できれば、気泡欠陥の有無や良否判定をより的確
に行うことができる。すなわち、画像データ毎に背景基
準値として、画像データの平均輝度値を採用するか、輝度分布の多い輝度値を採用するか、画像データ内の最大輝度値あるいは最小輝度値を採用
するか、任意に選択できるようにすれば、背景部分のノイズなど
の影響を受けずに、適切な差画像が得られる。また、こ
の〜の内の複数または全ての値を平均化した値を背
景基準値としてもよい。また、〜の内の複数または
全ての値にそれぞれ重みをつけして得られた値を背景基
準値としてもよい。この重みは、画像データの状態（背
景画像の状態等）に応じて適切に選択すればよい。

【００４０】また、レンズ１１は、被検査体４の厚みと
同等以下の焦点深度を有するレンズを用い、被検査体４
の下にある固定治具等のパタンによる画像ノイズを軽減
するようにしてもよい。また、被検査体４の厚みが焦点
深度以上ある場合には、厚み方向に分割して撮像するこ
とで画像ノイズを軽減するようにしてもよい。また、斜
方照明装置２は、円形の照明装置であっても矩形の照明
装置であってもよく、レーザやＬＥＤ等の照明装置を複
数使用して円形や矩形に配置しても良い。つまり、前記
したように斜方照明光２１を被検査体４に照射できれば
よい。また、一方向のみから斜方照明光２１を被検査体
４に照射してもよいが、図１に示すように、カメラ１の
光軸と等距離で、光軸が被検査体４と交わる位置から同
じ高さにある円周上から、光軸上の１点を照射する、い
わゆる周囲から照射するように構成してもよい。少なく
とも、前記した条件を満たす１以上の照明光により被検
査体４を照射して画像データを得ればよい。

【００４１】さらに、上記第１の画像データおよび／ま
たは第２の画像データを複数、好ましくは複数の照明条
件下で複数作成してもよい。例えば、明るさや被検査体
への斜方照明光２１の入射角度などをかえて作成した複
数の第１の画像データから算出し補正した輝度値を上記
式３に加えることで、画像データ内の特徴をより強調す
ることができる。つまり、検査体４内での気泡の位置、
大きさをより正確に把握することが可能となる。また、
明るさをかえて複数の第２の画像データを作成し、それ
ぞれの画像データの輝度値を補正した値を上記式３から
減算すれば、画像データ内の特徴をより強調することが
できる。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、透明物体や半透明物体内の気泡などの不純物
の位置および大きさを、いかなる形状であっても検出す
ることが可能となる。つまり、透明物体や半透明物体内
の気泡の撮像画像のコントラストを改善することにより
安定的かつ正確に気泡検査を行うことが可能となる。ま
た、使用する光学系の焦点深度を被検査体のモールドの
厚さと等しいまたはそれ以下に設定することで、被検査
体の表面状態や被検査体を設置するＸＹＺステージの影
響を低減し、より安定的かつ正確に気泡検査を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態としての概略構成図であ
る。

【図２】画像処理回路の処理を説明するためのブロック
図である。

【図３】斜方照明条件下での撮像の様子を説明するため
の図である。

【図４】斜方照明下での気泡の見え方の説明図である。

【図５】同軸照明条件下での撮像の様子を説明するため
の図である。

【図６】同軸照明下での気泡の見え方の説明図である。

【図７】画像補正回路の処理の説明図である。

【図８】差画像検出回路の処理の説明図である。

【図９】画像処理回路の処理の別形態を説明するための
ブロック図である。

【図１０】画像処理回路の処理の別形態を説明するため
のブロック図である。

【図１１】従来の技術を説明するための要約図である。

【符号の説明】

１カメラ２斜方照明装置３同軸照明装置４被検査体５画像処理装置１１レンズ２１斜方照明光３１同軸照明光５１画像入力Ｉ／Ｆ５２画像メモリ５４画像補正回路５５差画像検出回路５６画像２値化回路５７画像計測回路５８良否判定回路５３１画像平均輝度検出回路５３２画像輝度抽出回路５３３画像ヒストグラム回路１０１被検査物１０２ＴＶカメラ１０３照明装置１０４ＸＹＺ移動装置１０５画像処理装置１０６出力モニタ

フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA49 BB22 FF04 HH12 HH13 JJ03 JJ09 QQ24 QQ31 UU05 2G051 AA42 AA84 AA90 AB06 AB20 BA01 BA10 BA20 CA03 CA04 CB01 EA11 EA14 EB01 EB02 EC02 EC03 ED11 5B057 AA01 BA02 CA02 CA08 CA12 CA16 CB18 CC01 CH08 DA03 DA15 DB02 DB05 DB09 DC32 DC36 5L096 AA03 AA06 BA03 CA02 DA03 FA37 GA08 GA51 JA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査体を撮像し画像データを作成する
撮像手段と、当該撮像手段の光軸と被検査体とが交わる点を通り当該
光軸に垂直な平面を基準として撮像手段が設けられた側
に設けられ、前記光軸と一致する関係または平行の関係
にない照射方向で被検査体を照射する第１の照明手段
と、前記平面を基準として撮像手段が設けられた側に設けら
れ、前記光軸と略同一方向または略平行する照射方向で
被検査体を照射する第２の照明手段と、前記画像データを保存する画像メモリと当該画像メモリ
の画像を処理する画像処理回路を有する画像処理手段と
を有し、前記撮像手段は、前記第１の照明手段により照明された
被検査体を撮像して第１の画像データを作成し、前記第
２の照明手段により照明された被検査体を撮影して第２
の画像データを作成し、前記画像処理回路は、前記第１
の画像データおよび第２の画像データを用いて画像デー
タ内の特徴部を抽出することで気泡検査を行うことを特
徴とする気泡検査装置。
【請求項２】前記画像処理回路は、前記第１の画像デ
ータおよび第２の画像データそれぞれにヒストグラム処
理を施して各画像データの背景輝度を検出し、当該背景
輝度に基づきそれぞれの画像データの輝度の補正値を算
出し、前記第１の画像データおよび第２の画像データの
輝度からそれぞれの輝度の補正値を減じたデータを用い
て差画像を作成して画像データ内の特徴部を抽出するこ
とを特徴とする請求項１記載の気泡検査装置。
【請求項３】前記画像処理回路は、前記第１の画像デ
ータの最小輝度値から第１の補正値を算出し、前記第２
の画像データの最大輝度値から第２の補正値を算出し、
第１および第２の画像データの輝度値からそれぞれ第１
の補正値および第２の輝度値を減じたデータを用いて差
画像を作成し、画像データ内の特徴部を抽出することを
特徴とする請求項１記載の気泡検査装置。
【請求項４】前記画像処理回路は、前記第１および第
２の画像データの平均輝度をそれぞれ検出し、検出した
平均輝度に基づき各画像データの輝度の補正値を算出
し、第１および第２の画像データの輝度から上記輝度の
補正値を減じたデータを用いて差画像を作成し、画像デ
ータ内の特徴部を抽出することを特徴とする請求項１記
載の気泡検査装置。
【請求項５】前記画像処理回路は、前記画像処理回路
は、前記第１の画像データおよび第２の画像データそれ
ぞれにヒストグラム処理を施して各画像データの背景輝
度を検出し、当該背景輝度に基づきそれぞれの画像デー
タの輝度の補正値を算出し、前記第１の画像データおよ
び第２の画像データの輝度からそれぞれの輝度の補正値
を減じたデータを用いて作成する第１の差画像と、前記
第１の画像データの最小輝度値から第１の補正値を算出
し、前記第２の画像データの最大輝度値から第２の補正
値を算出し、第１および第２の画像データの輝度値から
それぞれ第１の補正値および第２の輝度値を減じたデー
タを用いて作成する第２の差画像と、前記第１および第
２の画像データの平均輝度をそれぞれ検出し、検出した
平均輝度に基づき各画像データの輝度の補正値を算出
し、第１および第２の画像データの輝度から上記輝度の
補正値を減じたデータを用いて作成する第３の差画像の
内の複数または全ての差画像を作成し、作成した差画像の内の任意の差画像を採用して画像デー
タ内の特徴部を抽出することを特徴とする請求項１記載
の気泡検査装置。
【請求項６】前記画像処理回路は、前記画像処理回路
は、前記第１の画像データおよび第２の画像データそれ
ぞれにヒストグラム処理を施して各画像データの背景輝
度を検出し、当該背景輝度に基づきそれぞれの画像デー
タの輝度の補正値を算出し、前記第１の画像データおよ
び第２の画像データの輝度からそれぞれの輝度の補正値
を減じたデータを用いて作成する第１の差画像と、前記
第１の画像データの最小輝度値から第１の補正値を算出
し、前記第２の画像データの最大輝度値から第２の補正
値を算出し、第１および第２の画像データの輝度値から
それぞれ第１の補正値および第２の輝度値を減じたデー
タを用いて作成する第２の差画像と、前記第１および第
２の画像データの平均輝度をそれぞれ検出し、検出した
平均輝度に基づき各画像データの輝度の補正値を算出
し、第１および第２の画像データの輝度から上記輝度の
補正値を減じたデータを用いて作成する第３の差画像の
内の複数または全ての差画像を作成し、作成した各差画像の内、最大輝度値と最小輝度値との差
が最も大きい差画像を採用して画像データ内の特徴部を
抽出することを特徴とする請求項１記載の気泡検査装
置。
【請求項７】前記画像処理回路は、前記画像処理回路
は、前記第１の画像データおよび第２の画像データそれ
ぞれにヒストグラム処理を施して各画像データの背景輝
度を検出し、当該背景輝度に基づきそれぞれの画像デー
タの輝度の補正値を算出し、前記第１の画像データおよ
び第２の画像データの輝度からそれぞれの輝度の補正値
を減じたデータを用いて作成する第１の差画像と、前記
第１の画像データの最小輝度値から第１の補正値を算出
し、前記第２の画像データの最大輝度値から第２の補正
値を算出し、第１および第２の画像データの輝度値から
それぞれ第１の補正値および第２の輝度値を減じたデー
タを用いて作成する第２の差画像と、前記第１および第
２の画像データの平均輝度をそれぞれ検出し、検出した
平均輝度に基づき各画像データの輝度の補正値を算出
し、第１および第２の画像データの輝度から上記輝度の
補正値を減じたデータを用いて作成する第３の差画像の
内の複数または全ての差画像を作成し、作成した各差画像の輝度値を平均した画像を差画像とし
て採用し、画像データ内の特徴部を抽出することを特徴
とする請求項１記載の気泡検査装置。
【請求項８】前記画像処理回路は、前記画像処理回路
は、前記第１の画像データおよび第２の画像データそれ
ぞれにヒストグラム処理を施して各画像データの背景輝
度を検出し、当該背景輝度に基づきそれぞれの画像デー
タの輝度の補正値を算出し、前記第１の画像データおよ
び第２の画像データの輝度からそれぞれの輝度の補正値
を減じたデータを用いて作成する第１の差画像と、前記
第１の画像データの最小輝度値から第１の補正値を算出
し、前記第２の画像データの最大輝度値から第２の補正
値を算出し、第１および第２の画像データの輝度値から
それぞれ第１の補正値および第２の輝度値を減じたデー
タを用いて作成する第２の差画像と、前記第１および第
２の画像データの平均輝度をそれぞれ検出し、検出した
平均輝度に基づき各画像データの輝度の補正値を算出
し、第１および第２の画像データの輝度から上記輝度の
補正値を減じたデータを用いて作成する第３の差画像の
内の複数または全ての差画像を作成し、作成した各差画像の輝度値に重み付けを行い加算して作
成した画像を差画像として採用し、画像データ内の特徴
部を抽出することを特徴とする請求項１記載の気泡検査
装置。
【請求項９】前記撮像手段は、被検査体の厚みと略同
一または当該厚み厚み以下の焦点深度の光学系を有する
ことを特徴とする請求項１乃至８記載の気泡検査装置。
【請求項１０】前記撮像手段の撮像タイミングに応じ
て、前記第１の照明手段および第２の照明手段の点灯、
消灯を制御し、かつ、第１の照明手段と第２の照明手段
とが同時に点灯しないよう制御する点灯制御回路をさら
に有することを特徴とする請求項１乃至９記載の気泡検
査装置。
【請求項１１】前記第１の照明手段は、被検査体への
照射角度のことなる複数のリング型または四角型の照射
装置であり、被検査体への照射角度および光量を制御可
能なことを特徴とする請求項１乃至１０記載の気泡検査
装置。