JP2010066102A - 評価装置、校正方法、校正プログラム、及び、記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像画像に基づいて算出された評価値を利用しながらも、安定した校正が可能な評価装置を実現する。
【解決手段】
撮像装置１１０は、所定のパタンで配置された複数の撮像位置から特定評価対象物２００を撮像する撮像動作を、撮像位置全体をシフトしながら繰り返す。制御装置１２０は、複数組の撮像画像群の各々から高解像度画像を生成し、生成した高解像度画像の各々に基づいて評価値を算出する。そして、算出した評価値群と基準評価値群とを比較して、校正のために評価値乗じる係数を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、評価対象物を撮像して得られた撮像画像に基づいて該評価対象物を評価する評価装置に関する。また、そのような評価装置を校正する校正方法、及び、校正プログラムに関する。そのような校正プログラムを記録した記録媒体に関する。

安定、高速、かつ高精度に対象物を評価するために、撮像画像に基づいて該対象物を自動的に評価する評価装置の開発が進められている。このような評価装置に撮像画像を供給する撮像装置は、通常、エリアセンサとして機能する固体撮像素子と、評価対象物の像を固体撮像素子上に結像させる光学系とを備えている。光学系は、レンズその他の光学素子からなり、レンズの焦点位置を調整するフォーカス調整機構、評価対象物とレンズとの距離を調整するワークディスタンス調整機構、光学系の光軸の傾きを調整する光軸調整機構などの各種調整機構により、適正な状態に調整されている。

しかし、光学系の状態は、長時間に渡る使用により悪化する。光学系の状態を悪化させる要因は、各種調整機構のズレ、光学系全体の位置ズレ、照明の劣化による照度の変化など様々である。このため、光学系の状態が悪化した撮像装置により得られた撮像画像に基づいて対象物の適正な評価を行うことはできない。つまり、いつでも適正な評価を行うためには、光学系の再調整などによる評価装置の定期的な校正（較正）が必要となる。

特許文献１には、基準パタンを用いてエリアセンサの校正を行なう技術が開示されている。また、特許文献２には、特殊なパタンを用いてラインセンサの校正を行なう技術が開示されている。
特開平 ９−４３２９２（平成 ９年 ２月１４日公開） 特開２００４−２８７０６（平成１６年 １月２９日公開）

しかしながら、従来の評価装置においては、校正を行なう度に各種調整機構を用いた光学系の物理的な調整が必要であり、これに多大な時間を要するという問題があった。

また、撮像解像度がテストパタンのサイズと同程度である場合、撮像装置とテストパタンとの相対位置が僅かにずれただけで、得られる撮像画像はがらっと変わる。よって、撮像画像に基づいて算出される評価値も大きく変動する。換言すれば、同じテストパタンを評価対象としていても、評価を行う度に評価値が目まぐるしく変わる。

もちろん、参照する撮像画像の解像度を上げていけば、評価値のばらつきは小さくなっていくが、撮像画像に基づいて評価値を算出する限り、このような評価値のばらつきは避けられない。すなわち、撮像画像に基づいて算出された評価値を利用する限り、安定した校正を行なうことは困難である。

このようなばらつきの影響を排除するためには、繰り返し評価値を算出して平均化する方法が考えられる。

しかし、特許文献１に記載の技術を用いてこれを行なおうとすると、基準パタンをなんども置き直して撮像を繰り返す必要があり、測定時間が膨大になる。また、測定の効率も悪く、再現性も低い。また、特許文献２には、特殊なパタンで位置の再現性確認を行なうことが記載されているが、これは素子が移動しながら撮像を行うラインセンサのみに有効であり、エリアセンサに適用することはできない。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像画像に基づいて算出された評価値を利用しながらも、安定した校正が可能な評価装置を実現することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る評価装置は、
評価対象物を撮像して得られた撮像画像に基づいて当該評価対象物の評価値を算出する評価装置であって、
所定のパタンで配置された複数の撮像位置から特定評価対象物を撮像する撮像動作を、該複数の撮像位置全体をシフトしながら繰り返すよう撮像装置を制御する制御手段と、
繰り返された撮像動作の各々において上記撮像装置により撮像された撮像画像群から該撮像装置の撮像解像度より高解像度の高解像度画像を生成する生成手段と、
上記生成手段により生成された高解像度画像の各々に基づいて評価値を算出する算出手段と、
当該評価装置の校正のために評価値に乗じる係数を、上記算出手段により算出された評価値群の分布を特徴付ける特徴量に対する、予め設定された基準評価値群の分布を特徴付ける特徴量の比に設定する設定手段と、を備えている、ことを特徴としている。

上記の構成によれば、複数の撮像位置から特定評価対象物を撮像して得られた撮像画像群が複数組得られ、そのそれぞれから高解像度画像が生成される。評価値は、この高解像度画像に基づいて算出されるので、撮像画像に基づいて算出する場合と比べて、得られる評価値群におけるばらつきは小さい。

そして、得られた評価値群の分布を表す特徴量と、予め設定された基準評価値群の分布の特徴量との比から、当該評価装置の校正のために評価値に乗じる係数が設定される。このため、高解像度画像から算出された評価値群に多少のばらつきが残っていても、ばらつきの影響が係数に及び難い。したがって、安定した校正が可能になるという効果を奏する。

しかも、撮像画像は、上記制御手段により制御された撮像装置により得られる。つまり、特定評価対象物を人手で何度も置き直したりする必要はない。このため、測定時間が膨大になったり、再現性が低下したりする虞もない。

なお、上記制御手段は、例えば、上記撮像装置が備えている撮像素子を駆動する駆動機構を制御するものであり、上記複数の撮像位置を巡回するように該撮像素子を駆動する駆動動作を、該複数の撮像位置全体をシフトしながら繰り返すよう該駆動機構を制御する。

本発明に係る評価装置においては、
上記基準評価値群は、上記撮像装置が適正な状態に調整されているときに、上記算出手段により算出される評価値群である、ことが好ましい。

上記の構成によれば、上記撮像装置が適正な状態に調整されていないときに算出された評価値を、上記撮像装置が適正な状態に調整されていれば得れたであろう評価値に校正することができる。

なお、上記基準評価値群は、上記撮像装置が適正な状態に調整されているときに、上記算出手段により実際に算出された実験値であってもよいし、上記撮像装置が適正な状態に調整されているときに、上記算出手段により算出されたであろう評価値を、計算によって見積もった理論値であってもよい。

なお、上記適正な状態は、例えば、上記撮像装置が備えている対物レンズの光軸が上記評価対象物の評価対象面と直交し、かつ、該対物レンズを介して入射した入射光が該撮像装置が備えている撮像素子の受光面上に合焦した状態である。

また、上記特徴量は、例えば、平均値、最大値、最小値、分散、もしくは標準偏差のうちの何れか、または、これらの組み合わせである。

上記課題を解決するために、本発明に係る校正方法は、
評価対象物を撮像して得られた撮像画像に基づいて当該評価対象物の評価値を算出する評価装置の校正方法であって、
複数の撮像位置から特定評価対象物を撮像する撮像動作を、該複数の撮像位置全体をシフトしながら繰り返すよう撮像装置を制御する制御工程と、
繰り返された撮像動作の各々において上記撮像装置により撮像された撮像画像群から該撮像装置の撮像解像度より解像度の高い高解像度画像を生成する生成工程と、
上記生成工程において生成された高解像度画像の各々に基づいて評価値を算出する算出工程と、
当該評価装置の校正のために評価値に乗じる係数を、上記算出工程において算出された評価値群の分布を特徴付ける特徴量に対する、予め設定された基準評価値群の分布を特徴付ける特徴量の比に設定する設定工程と、を含んでいる、ことを特徴としている。

上記の構成によれば、上記評価装置と同様の効果を奏する。

なお、本発明に係る校正方法は、コンピュータによって実現してもよい。この場合、コンピュータに上記各工程を実行させることにより、上記校正方法をコンピュータにおいて実現する校正プログラム、および、その校正プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明に係る評価装置は、以上のように、所定のパタンで配置された複数の撮像位置から特定評価対象物を撮像する撮像動作を、該複数の撮像位置全体をシフトしながら繰り返すよう撮像装置を制御する制御手段と、繰り返された撮像動作の各々において上記撮像装置により撮像された撮像画像群から該撮像装置の撮像解像度より高解像度の高解像度画像を生成する生成手段と、上記生成手段により生成された高解像度画像の各々に基づいて評価値を算出する算出手段と、当該評価装置の校正のために評価値に乗じる係数を、上記算出手段により算出された評価値群の分布を特徴付ける特徴量に対する、予め設定された基準評価値群の分布を特徴付ける特徴量の比に設定する設定手段と、を備えている。

また、本発明に係る校正方法は、複数の撮像位置から特定評価対象物を撮像する撮像動作を、該複数の撮像位置全体をシフトしながら繰り返すよう撮像装置を制御する制御工程と、繰り返された撮像動作の各々において上記撮像装置により撮像された撮像画像群から該撮像装置の撮像解像度より解像度の高い高解像度画像を生成する生成工程と、上記生成工程において生成された高解像度画像の各々に基づいて評価値を算出する算出工程と、当該評価装置の校正のために評価値に乗じる係数を、上記算出工程において算出された評価値群の分布を特徴付ける特徴量に対する、予め設定された基準評価値群の分布を特徴付ける特徴量の比に設定する設定工程と、を含んでいる。

したがって、安定した校正が可能になるという効果を奏する。

本発明の一実施形態について、図面に基づいて説明すれば以下のとおりである。

（評価装置の構成）
まず、本実施形態に係る評価装置１００の構成について、図１を参照して説明する。図１は、評価装置１００の構成を示した図である。図１に示したように、評価装置１００は、撮像装置１１０と、制御装置１２０と、表示装置１３０とを備えている。

撮像装置１１０は、評価対象物２００を撮像するための手段であり、光学系１１１と固体撮像素子１１２とアクチュエータ１１３とにより構成されている。

制御装置１２０は、撮像装置１１０を制御するとともに、撮像装置１１０によって得られ撮像画像に基づいて評価対象物２００を評価するための手段である。制御装置１２０は、例えば、パーソナルコンピュータやワークステーションなどにより構成することができる。

表示装置１３０は、制御装置１２０によって得られた評価結果を表示するための手段である。表示装置１３０は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）やＣＲＴ（Cathode Ｒay Tube：ブラウン管）などにより構成することができる。

なお、評価装置１００による評価の対象となる評価対象物２００は、平板状の物体であれば何でもよく、例えば、液晶パネルである。

（撮像装置の詳細）
次に、評価装置１００が具備する撮像装置１１０の詳細について、再び図１を参照して説明する。上述したとおり、撮像装置１１０は、光学系１１１と、固体撮像素子１１２と、アクチュエータ１１３とにより構成されている。

光学系１１１は、評価対象物２００の像を固体撮像素子１１２の受光部上に結像させるための手段である。光学系１１１は、レンズその他の光学素子により構成される。

固体撮像素子１１２は、受光部上に結像した評価対象物２００の像を画像信号に変換するための手段である。固体撮像素子１１２としては、例えば、エリアセンサタイプのＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどを用いることができる。

光学系１１１を構成するレンズその他の光学素子は、各種調整機構を介して撮像装置１１０の筐体内壁に取り付けられている。一方、固体撮像素子１１２は、撮像装置１１０の筐体内壁に固定されたアクチュエータ１１３に保持されている。

アクチュエータ１１３は、評価対象物２００に対する固体撮像素子１１２の相対位置を変位させるための手段である。より具体的には、光学系１１１のレンズと評価対象物２００とを結ぶ光軸に垂直な平面内で固体撮像素子１１２を２次元的に移動する。ただし、アクチュエータ１１３による固体撮像素子１１２の移動は、上記平面内での２次元的な移動に限定されず、回転を含む３次元的な移動であってもよい。なお、アクチュエータ１１３としては、ピエゾアクチュエータやステッピングモータなど用いることができるが、ここでは、ピエゾアクチュエータを用いるものとする。

（制御装置の詳細）
制御装置１２０は、撮像装置１１０から取得した撮像画像に基づいて評価値Ｘを算出する。ただし、算出された評価値Ｙそのものに基づいて評価対象物２００の良否を判定するのではなく、算出された評価値Ｙに係数αを乗じた評価値Ｙ´＝αＹに基づいて評価対象物２００の良否を判定する。この係数αは、評価装置１００の校正用パラメータである。すなわち、光学系１１１の状態が悪化しても、制御装置１２０は、この係数αを設定し直すことによって、正しい評価値Ｙ´＝αＹを得ることができる。つまり、制御装置１２０は、光学系１１１を物理的に再調整することなく、評価装置１００の校正を行うことができる。

以下、この係数αの設定方法を中心に制御装置１２０の機能を説明する。なお、以下に説明する係数αの設定は、不定期に実行されても（操作者の指示に応じて校正を行なう場合など）、特定の周期で定期的に実行されてもよく（特定の周期で自動的に校正を行なう場合など）、その実行タイミングは問わない。

図２は、制御装置１２０の構成を示すブロック図である。制御装置１２０は、係数αの設定に関与する機能ブロックとして、アクチュエータ制御部１２１と、画像データ保存部１２２と、高解像度化処理部１２３と、評価値算出部１２４と、係数設定部１２５と、校正後評価値判定部１２６と、校正情報保存部１２７と、光学系調整指示部１２８とを備えている。制御装置１２０による係数αの設定は、上記各部が協働することにより、以下のようにして実現される。

＜撮像制御工程（制御工程）＞
係数αを設定するために、まず、所定のテストパタンを評価対象物２００とした撮像工程が実施される。テストパタンの一例を図３に示す。このテストパタンの中心部には、固体撮像装置１１１の１画素サイズよりも小さな模擬欠陥が設けられている。

撮像工程においては、所定のパターンで配置されたＭ箇所（Ｍは２以上の整数）の撮像位置から評価対象物２００を撮像することによって、Ｍ枚の撮像画像Ｐ₁₁，Ｐ₁₂，…，Ｐ_1Mからなる撮像画像群Ｇ₁を得る。この撮像動作を、Ｍ箇所の撮像位置全体を配置パターンを代えずにシフトさせならＮ回繰り返し、Ｎ組の撮像画像群Ｇ₁，Ｇ₂，…，Ｇ_Nを得る（すなわち、合計Ｍ×Ｎ枚の撮像画像を得る）。なお、撮像位置全体をシフトさせるシフト量は、撮像位置間の距離よりも小さく設定されている。撮像工程において得られたＮ組の撮像画像群Ｇ₁，Ｇ₂，…，Ｇ_Nは、制御装置１２０の画像データ保存部１２２に保存される。

なお、撮像画像群Ｇ_iをどのような撮像画像により構成すればよいか、換言すれば、撮像位置をどのようなパターンで配置すればよいかは、次の工程で実行される高解像度化処理のアルゴリズムによって決まる。例えば、高解像度化処理のアルゴリズムとしてイメージシフト法（画素ずらし法）を用いる場合には、図４（ａ）〜（ｉ）に例示した各撮像位置からテストパタンを撮像して得られたＭ枚（ここではＭ＝９）の撮像画像Ｐ_i1，Ｐ_i2，…，Ｐ_iMにより撮像画像群Ｇ_iを構成すればよい。

また、評価対象物２００をＭ箇所の撮像位置から撮像するとは、より具体的に言えば、図５に示したように、受光面の向きを対物レンズの光軸に直交する向きに保ったまま、固体撮像素子１１２がＭ箇所の撮像位置を巡回し、各撮像位置においてテストパタンを撮像することである。なお、Ｍ箇所の撮像位置は、何れも対物レンズの光軸と垂直な仮想平面内に配置されている。

以上のような撮像工程は、主に、アクチュエータ制御部１２１により実現される。アクチュエータ制御部１２１は、撮像装置１１０との間で各種制御信号の送受信を行なうことによって、撮像装置１１０が備えているアクチュエータ１１３の運動を制御する。より具体的には、アクチュエータ１１３の運動開始タイミング、運動速度、及び、運動距離を制御することによって、固体撮像素子１１２を上記のように移動させる。

＜高解像度化工程（生成工程）＞
撮像工程に続いて高解像度化工程が実施される。高解像度化工程においては、高解像度化処理部１２３が、撮像画像群Ｇ₁＝｛Ｐ₁₁，Ｐ₁₂，…，Ｐ_1M}を画像データ保存部１２２から読み出すとともに、読み出した撮像画像群Ｇ₁から高解像度化処理によって高解像度画像Ｐ₁を生成する。また、同様の処理を他の撮像画像群Ｇ₂，Ｇ₃，…，Ｇ_Nについても繰り返し、Ｎ枚の高解像度画像Ｐ₁，Ｐ₂，…，Ｐ_Nを生成する。

なお、高解像度化処理部１２３により実行される高解像度化処理には、イメージシフト法を用いてもよいし、超解像法を用いてもよい。イメージシフト法とは、複数の低解像度画像と目的とする高解像度画像との画素ごとの位置対応から、低解像度画像の輝度値を高解像度画像の画素にマッピングする方法である。また、超解像法とは、複数の低解像度画像より目的とする高解像度画像を推定する方法である。超解像法のアルゴリズムとしては、例えば、ＭＬ(Maximum-likelihood)法、ＭＡＰ(Maximum A Posterior)法、ＰＯＣＳ(Projection On to Convex Set)法などが知られている。

高解像度化工程において生成されるＮ枚の高解像度画像Ｐ₁，Ｐ₂，…，Ｐ_Nと、これらＮ枚の高解像度画像Ｐ₁，Ｐ₂，…，Ｐ_Nを生成するために、撮像工程において得られるＭ×Ｎ枚の撮像画像Ｐ₁₁，Ｐ₁₂，…，Ｐ_NMとを、図６に示す。図６に示した例では、模擬欠陥の像が高解像度画像Ｐ₁，Ｐ₂，…，Ｐ_Nの各々に低輝度領域として現れている。

＜評価値算出工程（算出工程）＞
高解像度化工程に続いて評価値算出工程が実施される。評価値算出工程においては、評価値算出部１２４が、高解像度画像Ｐ1を高解像度化処理部１２３から取得するとともに、取得した高解像度画像Ｐ₁に基づいて評価値Ｙ1を算出する。また、同様の処理を他の高解像度画像Ｐ₂，Ｐ₃，…，Ｐ_Nについても繰り返し、Ｎ個の評価値Ｙ₁，Ｙ₂，…，Ｙ_Nを算出する。具体的には、評価値Ｙ_iとして、コントラスト体積を算出する。

より具体的に言うと、評価値算出部１２４は、次のようにしてコントラスト体積を算出する。すなわち、まず、高解像度画像Ｐ_iを構成する画素を、閾値よりも輝度の高い高輝度画素と該閾値より輝度の低い低輝度画素とに分類する。撮像対象領域に含まれる模擬欠陥が黒点欠陥であれば、低輝度画素群により構成される領域を欠陥像と見做し、高輝度画素群により構成される領域をその背景と見做すことができる。次に、各低輝度画素について高輝度画素群の平均輝度値との輝度値差分を算出する。各低輝度画素について算出された輝度値差分は、コントラストとも呼ばれる。最後に、各低輝度画素について算出された輝度値差分を合算する（換言すれば、コントラストを欠陥像に渡って積分する）ことによって、コントラスト体積を得る。

なお、評価値はコントラスト体積に限定されず、輝度（平均輝度、最小輝度、最大輝度、又は、特定画素の輝度）、輝度体積、欠陥サイズ、または、コントラスト（平均コントラスト、最大コントラスト、最小コントラスト、又は特定画素のコントラスト）などを評価値として用いてもよい。

＜係数設定工程（設定工程）＞
評価値算出工程に続いて係数決定工程が実施される。係数決定工程においては、係数設定部１２５が、校正のために評価値Ｘに乗じる係数αを、評価値算出工程にて算出された評価値群｛Ｙ₁，Ｙ₂，…，Ｙ_N｝と、基準評価値群｛Ｘ₁，Ｘ₂，…，Ｘ_N｝とに基づいて設定する。設定された係数αは、後述するように、校正情報保存部１２７に保存される。

より具体的に言うと、係数設定部１２５は、次のようにして係数αを決定する。すなわち、まず、基準評価値群｛Ｘ₁，Ｘ₂，…，Ｘ_N｝の平均値Ｘ_aveと、評価値算出部１２４によって算出された評価値群｛Ｙ₁，Ｙ₂，…，Ｙ_N｝の平均値Ｙ_aveとを、（１）及び（２）式に従って算出する。そして、係数αを、（３）式に従って算出する。すなわち、係数設定部１２５は、校正のために評価値Ｘに乗じる係数αを、評価値群｛Ｙ₁，Ｙ₂，…，Ｙ_N｝の平均値Ｙ_aveに対する、基準評価値群｛Ｘ₁，Ｘ₂，…，Ｘ_N｝の平均値Ｘaveの比の値に設定する。換言すれば、評価値算出部１２４によって算出された評価値群｛Ｙ₁，Ｙ₂，…，Ｙ_N｝の校正値の平均値αＹaveと基準評価値群｛Ｘ₁，Ｘ₂，…，Ｘ_N｝の平均値Ｘ_aveとが一致するように係数αを定める。

なお、係数αを、評価値群｛Ｙ₁，Ｙ₂，…，Ｙ_N｝の平均値Ｙ_aveに対する、基準評価値群｛Ｘ₁，Ｘ₂，…，Ｘ_N｝の平均値Ｘ_aveの比Ｘ_ave／Ｙ_aveに一致させる代わりに、評価値群｛Ｙ₁，Ｙ₂，…，Ｙ_N｝の最大値Ｙ_maxに対する、基準評価値群｛Ｘ₁，Ｘ₂，…，Ｘ_N｝の最大値Ｘ_maxの比Ｘ_max／Ｙ_max、あるいは、評価値群｛Ｙ₁，Ｙ₂，…，Ｙ_N｝の最小値Ｙ_minに対する、基準評価値群｛Ｘ₁，Ｘ₂，…，Ｘ_N｝の最小値Ｘ_minの比Ｘ_min／Ｙ_minに一致させるようにしてもよい。また、評価値群｛Ｙ₁，Ｙ₂，…，Ｙ_N｝と分散σYに対する基準評価値群｛Ｘ₁，Ｘ₂，…，Ｘ_N｝の分散σXの比σX／σYに一致させるようにしてもよい。分散の代わりに標準偏差の比に一致させるようにしてもよい。このように、係数αを評価値群｛Ｙ₁，Ｙ₂，…，Ｙ_N｝の分布を表す特徴量に対する基準評価値群の分布を表す特徴量の比に設定すれば、その特徴量が何であるかに関わらず、校正後に得られる評価値群の特徴量を、撮像装置１１０が適正な状態のときに得られるであろう評価値群の特徴量に一致させることができる。

＜後処理工程＞
以上のようにして係数αの設定が完了すると後処理工程が実施される。後処理工程においては、校正後評価値判定部１２６が、新たに設定された係数αを用いた校正を行なうか否かを判断する。校正を行なう場合、校正後評価値判定部１２６は、校正情報保存部１２７に保存されている係数αを、新たに設定された係数αに置き換える（これにより、以後、新たに設定された係数αを用いた校正が行なわれることになる）。校正を行なわない場合、光学系調整指示部１２８が、光学系の物理的な再調整を促すメッセージを、ユーザに提示する（ここでは、当該メッセージを表示部１４０に表示させることによって提示を行なうが、音声による提示を行なうなどしてもよい）。

校正後評価値判定部１２６により校正を行なうか否かの判断を行うのは、新たに設定された係数αを用いた校正により評価値のばらつきが大きくなって、検査に悪影響を及ぼす（検出結果の安定性を損なう）事態を回避するためである。なお、説明の便宜上、以下では、評価値としてコントラスト体積を想定し、校正後の評価値が予め定められた検出閾値Ｖthを上回っているときに、評価対象物２００に欠陥があると判定するものとする。

回避すべき第１の事態は、テストパタン上の欠陥が、基準評価値群｛Ｘ₁，Ｘ₂，…，Ｘ_N｝の何れに基づいて欠陥の有無を判定しても「欠陥あり」との判定結果が得られる欠陥であるにも関わらず、校正後評価値群｛αＹ₁，αＹ₂，…，αＹ_N｝の何れかに基づいて欠陥の有無を判定すると、「欠陥なし」との判定結果が得られてしまう事態である。

図７（ａ）に示したように、評価値群｛Ｙ₁，Ｙ₂，…，Ｙ_N｝の平均値Ｙ_aveが基準評価値群｛Ｘ₁，Ｘ₂，…，Ｘ_N｝の平均値Ｘ_aveを下回っている場合、（３）式によりαは１より大きな値に設定される。このため、校正後評価値群｛αＹ₁，αＹ₂，…，αＹ_N｝のばらつきは、図７（ｂ）や図７（ｃ）に示したように、校正前評価値群｛Ｙ₁，Ｙ₂，…，Ｙ_N｝のばらつきよりも大きくなる。

校正後評価値群｛αＹ₁，αＹ₂，…，αＹ_N｝のばらつきが大きくなったとしても、図７（ｂ）に示したように、校正後評価値群｛αＹ₁，αＹ₂，…，αＹ_N｝の最小値αＹ_minが検出閾値Ｖthを上回っていれば、上記のような事態には至らない。しかし、図７（ｃ）に示したように、校正によりばらつきが増大した結果、校正後評価値群｛αＹ₁，αＹ₂，…，αＹ_N｝の最小値αＹ_minが検出閾値Ｖthを下回るようになると、少なくとも校正後評価値αＹ_minに対して「欠陥なし」という誤った判定結果を得ることになる。

そこで、校正後評価値判定部１２６は、（４）式左辺によって定義される評価値群｛Ｙ₁，Ｙ₂，…，Ｙ_N｝のばらつきの大きさを、（４）式右辺によって定義される閾値と比較することによって、校正を行なうか否かを判断する。より具体的には、（４）式が真であるとき、「校正を行なう」と判断し、（４）式が偽であるとき、「校正を行なわない」と判断することによって、上記のごとき誤判定を回避する。

なお、（４）式の真偽に基づいて校正を行なうか否かを決定することにより、上記のごとき誤判定を回避可能な理由は以下のとおりである。

まず、何れの評価値に基づいて欠陥の有無を判定しても「欠陥あり」と判定される基準評価値群｛Ｘ₁，Ｘ₂，…，Ｘ_N｝に対して、（５）式が成り立つ。

今、評価値群｛Ｙ₁，Ｙ₂，…，Ｙ_N｝を係数αを用いて校正したとすると、校正後評価値群｛αＹ₁，αＹ₂，…，αＹ_N｝の平均値、最大値、及び最小値は、それぞれ、αＹ_ave、αＹ_max、及びαＹ_minとなる。ここで、Ｙ_ave、Ｙ_max、及びＹ_minは、それぞれ、評価値群｛Ｙ₁，Ｙ₂，…，Ｙ_N｝の平均値、最大値、及び最小値である。このとき、（６）式が成り立つ。

ここで、校正後評価値群｛αＹ₁，αＹ₂，…，αＹ_N｝について、基準評価値群｛Ｘ₁，Ｘ₂，…，Ｘ_N｝と同様に、何れの評価値に基づいて欠陥の有無を判定しても「欠陥あり」と判定されるためには、（７）式を満たすことが必要である。

（６）式を用いて（７）式を変形すれば（４）式が得られる。すなわち、（４）式が真であれば、校正後評価値群｛αＹ₁，αＹ₂，…，αＹ_N｝の何れに基づいて欠陥の有無を判定しても、基準評価値群｛Ｘ₁，Ｘ₂，…，Ｘ_N｝に基づく判定と同様に、「欠陥あり」の判定結果が得られることが保証される。

回避すべき第２の事態は、テストパタン上の欠陥が、基準評価値群｛Ｘ’₁，Ｘ’₂，…，Ｘ’_N｝の何れに基づいて欠陥の有無を判定しても「欠陥なし」との判定結果が得られる欠陥であるにも関わらず、図７（ｄ）に示したように、校正後評価値群｛αＹ’₁，αＹ’₂，…，αＹ’_N｝の何れかに基づいて欠陥の有無を判定をすると、「欠陥あり」との判定結果が得られてしまう事態である。このような場合、図７（ｄ）から分かるように、欠陥ありと判定されるべき評価値群の分布域と、欠陥なしと判定されるべき評価値群の分布域とが重なり合い、欠陥の有無を検出閾値により切り分けることができなくなる。言い換えれば、合否判定のグレーゾーンが生じてしまうことになる。

そこで、校正後評価値判定部１２６は、（８）式左辺によって定義される評価値群｛Ｙ'₁，Ｙ'₂，…，Ｙ'_N｝のばらつきの大きさを、（８）式右辺によって定義される閾値と比較することによって、校正を行なうか否かを判断する。より具体的には、（４）式が真であり、かつ、（８）式が真であるとき、「校正を行なう」と判断し、（４）式が偽であるか、または、（８）式が偽であるとき、「校正を行なわない」と判断することによって、上記のごとき誤判定を回避する。

なお、（８）式の真偽に基づいて校正を行なうか否かを決定することにより、上記のごとき誤判定を回避可能な理由は以下のとおりである。

まず、何れの評価値に基づいて欠陥の有無を判定しても「欠陥なし」と判定される基準評価値群｛Ｘ’₁，Ｘ’₂，…，Ｘ’_N｝に対して、（９）式が成り立つ。

今、評価値群｛Ｙ’₁，Ｙ’₂，…，Ｙ’_N｝を係数αを用いて校正したとすると、校正後評価値群｛αＹ’₁，αＹ’₂，…，αＹ’_N｝の平均値、最大値、及び最小値は、それぞれ、αＹ_ave、αＹ_max、及びαＹ_minとなる。このとき、（１０）式が成り立つ。

ここで、校正後評価値群｛αＹ’₁，αＹ’₂，…，αＹ’_N｝について、基準評価値群｛Ｘ’₁，Ｘ’₂，…，Ｘ’_N｝と同様、何れの評価値に基づいて欠陥の有無を判定しても「欠陥なし」と判定されるためには、（１１）式を満たすことが必要である。

（１０）式を用いて（１１）式を変形すれば（８）式が得られる。すなわち、（８）式が真であれば、校正後評価値群｛αＹ’₁，αＹ’₂，…，αＹ’_N｝の何れに基づいて欠陥の有無を判定しても、基準評価値群｛Ｘ’₁，Ｘ’₂，…，Ｘ’_N｝に基づく判定と同様、「欠陥なし」の判定結果が得られることが保証される。

（プログラム及び記録媒体）
最後に、制御装置１２０に含まれる各ブロックは、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。

すなわち、制御装置１２０は、各機能を実現する校正プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである校正プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を制御装置１２０に供給し、制御装置１２０がその記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても達成可能である。

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

また、制御装置１２０を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して制御装置１２０に供給するようにしてもよい。この通信ネットワークとしては、とくに限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、とくに限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

（付記事項）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

なお、本発明は、例えば、以下のように表現することも可能である。

１．平面物を対象とし低解像度画像から生成した高解像度画像を用いて検査を行う画像検査装置において、評価対象パタンに対して撮像位置をずらしながら撮像した複数枚の画像を用いることによって高解像度画像を生成する手段と、前記高解像度画像について撮像位置をずらしながら複数枚生成し対象パタンの評価値を高解像度画像ごとに測定する手段と、前記高解像度画像の評価値と予め定めた基準値からばらつきを考慮して装置校正のための補正係数を算出する手段を備えることを特徴とした、校正装置。

２．前記画像検査装置において、評価対象パタンとレンズ、撮像素子との相対位置を機械的に制御された駆動部を用いて任意の値だけずらして複数枚撮像し、撮像した複数枚の低解像度画像をずらした位置を基に再配置することによって高解像度画像を生成することを特徴とする１記載の校正装置。

３．前記画像検査装置において、評価対象パタンとレンズ、撮像素子との相対位置を機械的に制御された駆動部を用いて高解像度化に必要な位置ずれ量以下の移動量でずらして複数枚撮像し、撮像位置の異なる複数枚の高解像度画像を生成することを特徴とする１記載の校正装置。

４．前記画像検査装置において、複数枚生成した高解像度画像から評価値を測定し、位置ずれによる評価値のばらつきを考慮して基準値のデータ群との比較により補正係数を算出することを特徴とする１記載の校正装置。

５．前記基準値のデータ群は、評価対象パタンとレンズ、撮像素子との相対位置の位置ずれを考慮してフォーカス、光軸、輝度等の光学系について最適な条件で評価値を測定、もしくは計算によって算出することを特徴とする１記載の校正装置。

６．前記光学系の最適な条件は、合焦状態で、光軸のずれがなく、評価対象パタンの評価値が十分な大きさで検出できる状態であることを特徴とする校正装置。

７．前記補正係数を用いた校正後において、補正係数による評価値のばらつきが前記予め定めた基準値のばらつき以下であるかを判定し基準値を越える場合には物理的な調整をオペレータに促すことを特徴とする１記載の校正装置。

本発明は、各種評価対象物における各種欠陥を検出するために利用することができる。欠陥の種類は、撮像画像に像として捉え得るものであればよく、評価対象物の種類は、そのような欠陥を含み得るものであれば何でもよい。特に、液晶表示パネルなどの表示装置における黒点欠陥や輝点欠陥などの欠陥の検出にとりわけ好適に利用することができる。

本発明の実施形態を示すものであり、評価装置の概略構成を示す外観図である。 本発明の実施形態を示すものであり、制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態を示すものであり、校正時に評価対象物となるテストパタンの一例を示す図である。 本発明の実施形態を示すものであり、高解像度画像の生成に利用される撮像画像群を例示した図である。 本発明の実施形態を示すものであり、アクチュエータに駆動された固体撮像素子の動きを示す図である。 本発明の実施形態を示すものであり、高解像度化処理によって生成されるＮ枚の高解像度画像、及び、これらの高解像度画像を生成するために参照されるＭ×Ｎ枚の撮像画像を示す図である。 本発明の実施形態を説明するためのものであり、各種評価値のばらつきの大きさを示す図である。

符号の説明

１００ 評価装置
１１０ 撮像装置
１１１ 光学系
１１２ 固体撮像素子（撮像素子）
１１３ アクチュエータ（駆動機構）
１２０ 制御装置
１２１ アクチュエータ制御部（制御手段）
１２２ 画像データ保存部
１２３ 高解像度化処理部（生成手段）
１２４ 評価値算出部（算出手段）
１２５ 係数設定部（設定手段）
１２６ 校正後評価値判定部
１２７ 校正情報保存部
１２８ 光学系調整指示部（提示手段）
１３０ 表示装置

Claims (10)

1. 評価対象物を撮像して得られた撮像画像に基づいて当該評価対象物の評価値を算出する評価装置であって、
   所定のパタンで配置された複数の撮像位置から特定評価対象物を撮像する撮像動作を、該複数の撮像位置全体をシフトしながら繰り返すよう撮像装置を制御する制御手段と、
   繰り返された撮像動作の各々において上記撮像装置により撮像された撮像画像群から該撮像装置の撮像解像度より高解像度の高解像度画像を生成する生成手段と、
   上記生成手段により生成された高解像度画像の各々に基づいて評価値を算出する算出手段と、
   当該評価装置の校正のために評価値に乗じる係数を、上記算出手段により算出された評価値群の分布を特徴付ける特徴量に対する、予め設定された基準評価値群の分布を特徴付ける特徴量の比に設定する設定手段と、を備えている、
   ことを特徴とする評価装置。
2. 上記制御手段は、上記撮像装置が備えている撮像素子を駆動する駆動機構を制御するものであり、上記複数の撮像位置を巡回するように該撮像素子を駆動する駆動動作を、該複数の撮像位置全体をシフトしながら繰り返すよう該駆動機構を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の評価装置。
3. 上記基準評価値群は、上記撮像装置が適正な状態に調整されているときに、上記算出手段により算出される評価値群である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の評価装置。
4. 上記適正な状態は、上記撮像装置が備えている対物レンズの光軸が上記評価対象物の評価対象面と直交し、かつ、該対物レンズを介して入射した入射光が該撮像装置が備えている撮像素子の受光面上に合焦した状態である、
   ことを特徴とする請求項３に記載の評価装置。
5. 上記特徴量は、平均値、最大値、最小値、分散、もしくは標準偏差のうちの何れか、または、これらの組み合わせである、
   ことを特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載の評価装置。
6. 上記算出手段により算出された評価値群のばらつきの大きさが所定の閾値より小さい場合に限って、上記設定手段により設定された係数を用いた評価値の校正を行なう、ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の評価装置。
7. 上記算出手段により算出された評価値群のばらつきの大きさが所定の閾値より大きい場合に、上記撮像装置の物理的な調整を促すメッセージを提示する提示手段を備えている、
   ことを特徴とする請求項６に記載の評価装置。
8. 評価対象物を撮像して得られた撮像画像に基づいて当該評価対象物の評価値を算出する評価装置の校正方法であって、
   所定のパタンで配置された複数の撮像位置から特定評価対象物を撮像する撮像動作を、該複数の撮像位置全体をシフトしながら繰り返すよう撮像装置を制御する制御工程と、
   繰り返された撮像動作の各々において上記撮像装置により撮像された撮像画像群から該撮像装置の撮像解像度より解像度の高い高解像度画像を生成する生成工程と、
   上記生成工程において生成された高解像度画像の各々に基づいて評価値を算出する算出工程と、
   当該評価装置の校正のために評価値に乗じる係数を、上記算出工程において算出された評価値群の分布を特徴付ける特徴量に対する、予め設定された基準評価値群の分布を特徴付ける特徴量の比に設定する設定工程と、を含んでいる、
   ことを特徴とする校正方法。
9. コンピュータに請求項８に記載の校正方法を実行させるため校正プログラムであって、該コンピュータに上記各工程を実行させる校正プログラム。
10. 請求項９に記載の校正プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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