JP2803065B2 - 周期性パターンの検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶パネルやそのカラ
ーフィルタ、シャドウマスク等の周期性パターンを有す
る検査対象物における傷や、ピンホール、黒点、ゴミな
どの欠陥を検出する周期性パターン検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の周期性パターン検査装置
の構成を示すブロック図である。この検査装置では、検
査対象物の周期性パターンをラインセンサなどを用いて
画素毎に画像入力部１０２で読み取り、画像入力部１０
２から出力される画像信号と、その画像信号を周期遅延
部１０４により周期性パターンの１周期分だけ遅延させ
た画像信号とを比較部１０６において比較して両者の差
の絶対値を信号値とする信号（以下「差分信号」とい
う）を得る。例えば、図６（ａ）に示すような周期性パ
ターンをＡ−Ａ線に沿って読み取ると、図６（ｂ）に示
すような画像信号が得られ、この画像信号とこれを１周
期分だけ遅延させた画像信号（図６（ｃ）に示す信号）
との差分信号は、図６（ｄ）に示すようになる。欠陥検
出部１０８では、このような差分信号の値が所定の閾値
以上である部分に相当する位置に欠陥が存在すると判定
し、欠陥の有無を示す欠陥信号を出力する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、検査対象物の
パターンの繰り返し周期は、通常、前記画像信号の最小
単位である画素の整数倍にはならないため、図６（ｄ）
に示すように、欠陥以外の部分でも差分信号の値は必ず
しも０にはならない。特に画像信号が急激に変化するパ
ターンのエッジ部では差分信号の値が大きくなり、欠陥
が存在するものと誤って判定される場合がある。一方、
このような誤りを回避するために前記閾値を上げると
（欠陥検出感度を下げると）、真の欠陥の見逃しが生じ
る。また、画像信号をローパスフィルタに通してエッジ
部での信号の急峻な変化を緩やかにすることによっても
上記判定の誤りを回避することができるが、真の欠陥を
表わす信号の変化もローパスフィルタによって緩やかに
なるため、この場合も欠陥の見逃しが生じる。

【０００４】本発明はこのような問題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、見逃し
や誤認のない欠陥検出を行なうことができる周期性パタ
ーン検査装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明では、一定の周期で繰り返されるパタ
ーンを有する検査対象物の欠陥を検出する検査装置であ
って、前記パターンを画素毎に読み取って多値の画像信
号を出力する画像入力手段と、該画像入力手段によって
得られる、前記パターンを表わす画像信号と前記パター
ンから整数周期分だけ離れたパターンを表わす画像信号
との差信号を生成する信号処理手段と、前記差信号に基
づいて前記欠陥の有無を判定する判定手段とを有する周
期性パターン検査装置において、 ａ）所定画素数だけ離れた二つの画素の値の差の絶対値
が所定の閾値よりも大きいか否かを判断するエッジ検出
手段と、 ｂ）前記画像入力手段が出力する画像信号のうち、前記
絶対値が所定の閾値よりも大きいとエッジ検出手段が判
断した画像信号に対しては高域成分を遮断して出力し、
前記絶対値が所定の閾値以下であるとエッジ検出手段が
判断した画像信号に対してはそのまま出力して、該出力
信号を前記差信号の生成に使用させる適応型フィルタ手
段と、を備えた構成としている（第１の周期性パターン
検査装置）。

【０００６】本発明に係る第２の周期性パターン検査装
置では、上記第１の周期性パターン検査装置において、
前記エッジ検出手段は、２又は３画素だけ離れた二つの
画素の値の差の絶対値が所定の閾値よりも大きいか否か
を判断することを特徴とする。

【０００７】本発明に係る第３の周期性パターン検査装
置では、上記第１の周期性パターン検査装置において、 ａ）前記エッジ検出手段は、前記画像入力手段が出力す
る画像信号と該画像信号を所定画素数分だけ遅延させた
信号との差の絶対値が所定の閾値よりも大きい期間だけ
アクティブとなる制御信号を生成し、 ｂ）前記適応型フィルタ手段は、i)高域成分を遮断する
フィルタと、ii)前記制御信号がアクティブとなる期間
を拡大し、該拡大したアクティブ期間には前記画像信号
を前記フィルタに通した後に出力し、該拡大したアクテ
ィブ期間以外には前記画像信号を前記フィルタに通さな
いで出力するフィルタ通過制御手段とから構成される、
ことを特徴とする。

【０００８】

【作用】このような構成によると、画像入力手段は、検
査対象物の繰り返しパターンを画素毎に読み取ってその
パターンを表わす多値の画像信号を出力する。エッジ検
出手段は、この画像信号より、所定画素数だけ離れた二
つの画素の値の差の絶対値を求め、その絶対値が所定の
閾値よりも大きいか否かを判断する。通常、図９（ａ）
に示すように、検査対象物の欠陥の画像は１画素で構成
され、エッジ部の画像は２画素以上で構成される。ま
た、二つの画素の値の差の絶対値は、それらの画素が所
定画素数以上離れていると、欠陥に対するものよりもエ
ッジ部に対するものの方が大きくなる。したがって、通
常、エッジ部ではエッジ検出手段によって前記絶対値が
所定の閾値よりも大きいと判断され、エッジ部以外では
エッジ検出手段によって前記絶対値が所定の閾値以下で
あると判断される。

【０００９】適応型フィルタ手段は、画像入力手段が出
力する画像信号を入力し、エッジ検出手段の判断結果に
基づき、前記絶対値が所定の閾値よりも大きい画像信号
に対しては高域成分を遮断した後に出力し、前記絶対値
が所定の閾値以下の画像信号に対してはそのまま出力す
る。したがって、適応型フィルタから出力される画像信
号は、エッジ部を表わす急峻な変化のみが緩やかにな
り、エッジ部以外についてはそのままの状態となる。信
号処理手段は、この画像信号を使用して、検査対象物の
繰り返しパターンを表わす信号とそのパターンから繰り
返し周期の整数倍だけ離れたパターンを表わす信号との
差信号を生成する。この差信号の絶対値は、検査対象物
に欠陥があれば大きなものとなる。判定手段は、この点
を利用して、差信号の絶対値が所定の閾値よりも大きい
か否かにより欠陥の有無を判定する。信号処理手段は適
応型フィルタ手段によってエッジ部を表わす急峻な変化
が緩やかになった画像信号を使用しているため、前記差
信号の絶対値は所定の閾値よりも小さくなり、エッジ部
における欠陥検出の誤認が防止される。一方、エッジ部
以外を表わす信号の変化はそのままであるため、適応型
フィルタ手段を導入することによって欠陥の見逃しが生
じることはない。欠陥が複数画素で表わされるような大
きなものである場合には、前記二つの画素の値の差の絶
対値が所定の閾値よりも大きいと判断され、欠陥を表わ
す画像信号の変化が緩やかになることがある。しかし、
この場合でも、通常の欠陥と異なりフィルタの通過によ
って欠陥を表わす信号変化が消え又は著しく小さくなる
ことはないため、信号処理手段が生成する差信号の絶対
値は大きく現われる。この結果、この大きな欠陥が見逃
されることはない。

【００１０】前述のように、通常、検査対象物の欠陥の
画像は１画素で、エッジ部の画像は２画素以上でそれぞ
れ構成され、２画素以上離れた二つの画素の値の差の絶
対値は、欠陥に対するものよりもエッジ部に対するもの
の方が大きい（図９（ａ）参照）。一方、大きく離れた
二つの画素の値に基づいてエッジ部であるか否かを判断
すると、エッジ部を見逃す場合もある。したがって、第
２の周期性パターン検査装置では、エッジ検出手段は、
２又は３画素だけ離れた二つの画素の値の絶対値が所定
の閾値よりも大きいか否かを判断する。これにより、見
逃しや誤認のないエッジ検出を行なうことができる。

【００１１】また、第３の周期性パターン検査装置で
は、画像入力手段が出力する画像信号とその画像信号を
所定画素数分だけ遅延させた信号との差の絶対値が所定
の閾値よりも大きい期間だけアクティブとなる制御信号
を生成する。しかし、エッジ部を表わす画像信号の立ち
上がり及び立ち下がりの開始部分及び終了部分において
前記差の絶対値が所定の閾値よりも小さくなるため、制
御信号は画像信号がエッジ部を表わす全期間においてア
クティブとはならない。そこで適応型フィルタ手段は、
まず、この制御信号がアクティブとなる期間を拡大す
る。これにより、制御信号のアクティブ期間が画像信号
においてエッジ部に対応する期間を確実にカバーするよ
うになる。次に、適応型フィルタ手段は、画像入力手段
が出力する画像信号を、制御信号のアクティブ期間には
高域成分を遮断するフィルタに通し、制御信号のアクテ
ィブ期間以外にはフィルタに通さずに出力する。したが
って、画像入力手段が出力する画像信号のうちエッジ部
を表わす信号が確実にフィルタを通過して、エッジ部を
表わす急峻な変化が緩やかになる。

【００１２】

【実施例】図４は、本発明の一実施例である周期性パタ
ーン検査装置の全体構成を示すブロック図である。この
検査装置は、画像入力部５０と、適応型フィルタ部１０
と、エッジ検出部２０と、周期遅延部６２と、比較部６
４と、欠陥検出部６６と、マイクロプロセッサ（ＭＰ
Ｕ）７０及びそれに接続されたＣＲＴ７１、キーボード
７２とから構成される。

【００１３】画像入力部５０では、制御系５５を介して
ＭＰＵ７０によって制御されるステージ駆動系５４によ
り、ステージ５１が副走査方向Ｙへ移動する。ステージ
５１の上には、繰り返しパターンを有する検査対象物６
１が載置されており、この繰り返しパターンの画像は、
副走査方向Ｙへのステージ５１の移動過程において、読
取装置５２により画素単位で主走査方向Ｘに沿って読み
取られる。読み取られた画像を表わす信号は、Ａ／Ｄ変
換器５３によってデジタル信号に変換されて画像入力部
５０から出力され、適応型フィルタ部１０及びエッジ検
出部２０に入力される。

【００１４】エッジ検出部２０は、入力された画像信号
ＳXに基づいて画像（パターン）におけるエッジ部を検
出する。この検出結果に基づいて適応型フィルタ部１０
は、エッジ部の画像信号のみをローパスフィルタに通
し、他の部分の画像信号はフィルタに通すことなく通過
させる。このような適応型フィルタ部１０を通過した画
像信号ＳYは、周期遅延部６２及び比較部６４に入力さ
れる。周期遅延部６２は、入力された画像信号ＳYを画
素の整数倍だけ遅延させることにより、検査対象物６１
の繰り返しパターンの１周期に最も近い距離に相当する
期間だけ遅延させた信号（以下、便宜上「１周期遅延信
号」と呼ぶ）を作成する。この１周期遅延信号も比較部
６４に入力される。

【００１５】比較部６４は、適応型フィルタ部１０を通
過した画像信号ＳYとその１周期遅延信号とを比較し、
両者の差の絶対値を信号値とする信号（差分信号）を出
力する。この差分信号に基づいて欠陥検出部６６は、検
査対象物６１の欠陥を検出する。すなわち、この差分信
号の値が所定の閾値以上である部分に相当する位置に欠
陥が存在すると判定し、欠陥画像とその位置の座標を記
憶する。ＭＰＵ７０は、記憶された欠陥画像と座標を読
み取り、それらをＣＲＴ７１に表示する。なお、ＭＰＵ
７０は、キーボード７２による入力操作に基づいて動作
し、このような欠陥に関する情報の表示の他、既述のよ
うにステージ５１の駆動を制御する。

【００１６】上記の構成と前述の従来例の構成（図５参
照）とを比較すればわかるように、本実施例が従来と異
なるのは、周期遅延部６２及び比較部６４の前段に、適
応型フィルタ部１０及びエッジ検出部２０が設けられて
いる点である。以下、これらの内部構成及び動作の詳細
について説明する。

【００１７】図１は、本実施例における適応型フィルタ
部１０及びエッジ検出部２０を示す図である。適応型フ
ィルタ部１０は、フィルタ１５とタイミング調整用シフ
トレジスタ１７とセレクタ１９から構成され、フィルタ
１５及びシフトレジスタ１７には、画像入力部５０から
出力されたデジタル画像信号ＳXが入力される。

【００１８】フィルタ１５の内部構成は図２に示す通り
である。このフィルタ１５は、各画素に対応するパルス
から成るクロック信号（以下「画素クロック」という）
に同期して動作し、３×１画素（主走査方向Ｘに３画
素、副走査方向Ｙに１画素）について移動平均処理を行
なう（ローパスフィルタの実現）。すなわち、画像入力
部５０から出力されたデジタル画像信号ＳXをフリップ
フロップアレイ１１Ａ、１１Ｂによって２画素分遅延さ
せた信号とフリップフロップアレイ１１Ａによって１画
素分遅延させた信号とを加算器１２で加算し、これによ
って得られた信号を遅延のない信号ＳXに加算器１４で
更に加算する。その結果得られた信号の値を除算器１６
により３で割った値を信号値とする信号を得る。これに
より、主走査方向に連続する３画素の値の平均値を信号
値とする信号すなわち移動平均処理を行なった信号が得
られる。この信号は、エッジ検出とのタイミングの調整
のための所定段数のシフトレジスタ（フリップフロップ
アレイ１８から成るシフトレジスタ）を通過した後に信
号ＳBとして出力される。この信号ＳBはセレクタ１９に
入力される。このようにして移動平均処理を行なうと、
エッジ部を表わす急峻な画像信号の変化が緩やかにな
る。例えば、図７に示すような、エッジ部を表わす画像
信号（図７（ａ））及びそのエッジ部から繰り返しパタ
ーンの１周期だけ離れたエッジ部を表わす画像信号（図
７（ｂ））は、上記の移動平均処理により、それぞれ図
８（ａ）、（ｂ）に示すような信号となる。したがっ
て、フィルタ１５を通過した画像信号を使用して得られ
た差分信号は図８（ｃ）に示すようになり、フィルタ１
５を通さない場合の差分信号（図７（ｃ））よりも信号
値が小さくなる。これにより、エッジ部における欠陥検
出の誤りを防止することができる。なお、検査対象物６
１のパターンが副走査方向Ｙにのみ周期性を有する場合
など、比較部６４において副走査方向Ｙについて比較を
すべき場合には、１×３画素（主走査方向Ｘに１画素、
副走査方向Ｙに３画素）又は３×３画素（主走査方向Ｘ
及び副走査方向Ｙの双方に３画素）について移動平均処
理を行なえばよい。

【００１９】上記のように、フィルタ１５による移動平
均処理によってエッジ部における欠陥検出の誤りを防止
することができるが、これによって検査対象物６１の欠
陥を表わす信号の変化も緩やかになるため、欠陥の見逃
しが生じるおそれがある。そこで本実施例では、エッジ
検出部２０において検査対象物６１の画像におけるエッ
ジ部を検出し、その検出結果に基づき、画像信号ＳXを
エッジ部に対応する期間のみ上記フィルタ１５に通し、
それ以外の期間はフィルタに通さずに（ただし、タイミ
ング調整用シフトレジスタ１７には通して）適応型フィ
ルタ部１０から画像信号ＳYとして出力する。

【００２０】エッジ検出部２０の内部構成は図３に示す
通りである。このエッジ検出部２０も画素クロックに同
期して動作し、主走査方向Ｘに３画素だけ離れた二つの
画素の値の差をとって、その差の絶対値が予め決められ
たエッジレベル設定値よりも大きいか否かを判断する。
すなわち、画像入力部５０から出力された画像信号ＳX
は、フリップフロップアレイ２１から成る３段のシフト
レジスタにより主走査方向Ｘに３画素分だけ遅延し、こ
の遅延した画像信号と遅延のない画像信号ＳXとが減算
器２４に入力される。減算器２４は、これら二つの画像
信号の差信号の値の絶対値を信号値とする信号を作成
し、これを比較器２６の一方の入力端子に入力する。比
較器２６の他方の入力端子には、予め決められたエッジ
レベル設定値が入力される。比較器２６は、減算器２４
から入力された信号の値がエッジレベル設定値よりも大
きい期間のみ'１'となり、それ以外の期間では'０'とな
る信号を出力する。しかし、エッジ部を表わす画像信号
の立ち上がり及び立ち下がりの開始部分及び終了部分に
おいて減算器２４から入力された信号の値がエッジレベ
ル設定値よりも小さくなるため、比較器２６の出力信号
は画像信号がエッジ部を表わす全期間において'１'とは
ならない。そこで本実施例では、比較器２６の出力信号
をフリップフロップ２２から成る所定段数のシフトレジ
スタに入力し、ＯＲゲート２８によってこのシフトレジ
スタを構成するフリップフロップ２２の各出力信号の論
理和をとる。これにより、比較器２６の出力信号が'１'
となる期間（以下「アクティブ期間」という）を拡大し
た信号（以下「エッジ検出信号」という）ＳSが得られ
る。フリップフロップ２２から成るシフトレジスタの段
数は、このエッジ検出信号ＳSのアクティブ期間が確実
にエッジ部の期間をカバーできる長さとなるように設定
されている。また、エッジ検出信号ＳSのアクティブ期
間がエッジ部の期間を完全にカバーするように（エッジ
部の期間がアクティブ期間からはみ出さないように）、
フィルタ１５内のフリップフロップアレイ１８から成る
シフトレジスタの段数が設定され、このシフトレジスタ
を通過した画像信号（フィルタ１５を通過した画像信
号）ＳBの位相とフィルタ１５を通過せずにセレクタ１
９に入力される画像信号ＳAの位相とが一致するよう
に、タイミング調整用シフトレジスタ１７の段数が設定
されている。

【００２１】通常、検査対象物の欠陥の画像は１画素
で、エッジ部の画像は２画素以上でそれぞれ構成され、
３画素離れた二つの画素の値の絶対値（減算器２４の出
力信号の値）は、欠陥に対するものよりもエッジ部に対
するものの方が大きい（図９（ａ）参照）。したがっ
て、エッジレベル設定値として、欠陥に対する前記絶対
値よりも大きくかつエッジ部に対する前記絶対値よりも
小さい値を選ぶことにより、比較器２６の出力信号の値
は、画像信号ＳXがエッジ部を表わすときにのみ'１'
（アクティブ）となり、エッジ部以外を表わすときには
欠陥が存在しても'０'となる。なお、上記エッジ検出部
２０では、３画素離れた二つの画素の値の絶対値を比較
しているが、検査対象物６１のパターンにおけるエッジ
に応じて２画素又は４画素以上離れた二つの画素につい
て比較を行なってもよい。

【００２２】上記のようにして得られたエッジ検出信号
ＳSはセレクタ１９に入力される。セレクタ１９は、エ
ッジ検出信号ＳSが'０'のときは、タイミング調整用シ
フトレジスタ１７を通過した画像信号（フィルタを通過
していない画像信号）ＳAを出力し、エッジ検出信号ＳS
が'１'のときは（アクティブ期間には）、フィルタ１５
を通過した画像信号ＳBを出力する。これによりエッジ
部の期間を含むエッジ部近傍の期間のみフィルタ１５を
通過した画像信号ＳBが選択されるため、セレクタ１９
から出力される画像信号ＳYでは、図９（ｂ）に示すよ
うに、エッジ部を表わす急峻な変化は緩やかになるが、
エッジ部以外において欠陥を表わす変化はそのままの状
態となる。この結果、エッジ部では、比較部６４から出
力される差分信号が従来よりも小さくなるため欠陥の誤
認が防止され、エッジ部以外では、差分信号が従来のま
まの状態となるため欠陥の見逃しが防止される。なお、
通常の欠陥は１画素で表わされるような小さなものであ
るが、複数画素で表わされるような大きな欠陥が存在す
る場合には、それをエッジ検出部２０がエッジ部と誤認
し、フィルタ１５によってその欠陥を表わす画像信号の
変化が緩やかになることがある。しかし、この場合で
も、通常の欠陥と異なりフィルタ１５の通過によって欠
陥を表わす信号変化が消え又は著しく小さくなることは
ないため、比較部６４が出力する差分信号は大きく現わ
れる。この結果、この大きな欠陥が見逃されることはな
い。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、欠陥を表わす信号の変
化に影響を与えることなく、エッジ部を表わす信号の変
化を緩やかにすることができるため、周期性パターンを
有する検査対象物の検査において、欠陥の見逃しやエッ
ジ部で生じていた欠陥検出の誤認が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例である周期性パターン検査
装置における適応型フィルタ部及びエッジ検出部を示す
ブロック図。

【図２】 前記適応型フィルタ部を構成するフィルタの
内部構成を示す図。

【図３】 前記エッジ検出部の内部構成を示す図。

【図４】 前記周期性パターン検査装置の全体構成を示
すブロック図。

【図５】 従来の周期性パターン検査装置の構成を示す
ブロック図。

【図６】 従来の周期性パターン検査装置の原理を説明
するための図。

【図７】 エッジ部の画像信号を示す図（ａ）、そのエ
ッジ部から繰り返しパターンの１周期だけ離れたエッジ
部の画像信号を示す図（ｂ）、及びこれら二つの画像信
号の差分信号を示す図（ｃ）。

【図８】 エッジ部を表わす前記二つの画像信号に移動
平均処理を行なった信号を示す図（ａ）及び（ｂ）、並
びに、移動平均処理後のこの二つの信号の差分信号を示
す図（ｃ）。

【図９】 欠陥が存在するパターンの画像信号を示す図
（ａ）、及びその画像信号を適応型フィルタに通した後
の信号を示す図（ｂ）。

【符号の説明】

１０…適応型フィルタ部（適応型フィルタ手段） １５…フィルタ １９…セレクタ（フィルタ通過制御手段） ２０…エッジ検出部（エッジ検出手段） ５０…画像入力部（画像入力手段） ６２…周期遅延部 ６４…比較部（信号処理手段） ６６…欠陥検出部（判定手段） ＳX …画像信号 ＳS …エッジ検出信号（制御信号）

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定の周期で繰り返されるパターンを有
   する検査対象物の欠陥を検出する検査装置であって、前
   記パターンを画素毎に読み取って多値の画像信号を出力
   する画像入力手段と、該画像入力手段によって得られ
   る、前記パターンを表わす画像信号と前記パターンから
   整数周期分だけ離れたパターンを表わす画像信号との差
   信号を生成する信号処理手段と、前記差信号に基づいて
   前記欠陥の有無を判定する判定手段とを有する周期性パ
   ターン検査装置において、 ａ）所定画素数だけ離れた二つの画素の値の差の絶対値
   が所定の閾値よりも大きいか否かを判断するエッジ検出
   手段と、 ｂ）前記画像入力手段が出力する画像信号のうち、前記
   絶対値が所定の閾値よりも大きいとエッジ検出手段が判
   断した画像信号に対しては高域成分を遮断して出力し、
   前記絶対値が所定の閾値以下であるとエッジ検出手段が
   判断した画像信号に対してはそのまま出力して、該出力
   信号を前記差信号の生成に使用させる適応型フィルタ手
   段と、を備えることを特徴とする周期性パターン検査装
   置。
2. 【請求項２】 前記エッジ検出手段は、２又は３画素だ
   け離れた二つの画素の値の差の絶対値が所定の閾値より
   も大きいか否かを判断することを特徴とする請求項１に
   記載の周期性パターン検査装置。
3. 【請求項３】 ａ）前記エッジ検出手段は、前記画像入
   力手段が出力する画像信号と該画像信号を所定画素数分
   だけ遅延させた信号との差の絶対値が所定の閾値よりも
   大きい期間だけアクティブとなる制御信号を生成し、 ｂ）前記適応型フィルタ手段は、i)高域成分を遮断する
   フィルタと、ii)前記制御信号がアクティブとなる期間
   を拡大し、該拡大したアクティブ期間には前記画像信号
   を前記フィルタに通した後に出力し、該拡大したアクテ
   ィブ期間以外には前記画像信号を前記フィルタに通さな
   いで出力するフィルタ通過制御手段とから構成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の周期性パターン検査
   装置。