JP2803066B2 - 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４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、比較部１０６に
おいて、画像入力部１０２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（又は整数周期分）だけ遅延させた画像信号
との差をとり、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５（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５（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５
（ｃ）に示す信号）との差分信号は、図５（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箇所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５（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
素数を増やして画像の分解能を上げ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、画素数を増や
すと検査装置のコストが上昇するとともに検査時間も長
くなる。

【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、コスト
上昇や検査時間の長期化を招くことなく、また、欠陥の
見逃しを生じることなく、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、一定の繰り返し周期で繰り返さ
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
の第１画像信号を出力する画像入力手段と、第１画像信
号が表わす前記パターンから画素単位で前記繰り返し周
期の整数倍の周期に最も近い整数周期だけ離れた検査対
象物のパターンを表わす多値の第２画像信号を出力する
整数遅延手段と、前記第１画像信号と前記第２画像信号
との差分信号を生成する信号比較手段と、前記差分信号
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、前記繰り返し周期
の整数倍の周期と前記整数周期との差に基づいて、隣接
する二つの画素の間の画像信号を補間によって求める小
数遅延手段を、前記画像入力手段と前記信号比較手段と
の間に設けた構成としている。

【０００６】なお、前記小数遅延手段は、２次曲線を用
いて前記補間を行なう構成とするのが好ましい。

【０００７】

【作用】このような構成によると、画像入力手段から第
１画像信号、整数遅延手段から第２画像信号がそれぞれ
出力される。信号比較手段は第１画像信号及び第２画像
信号を入力し、差分信号を出力する。この時、小数遅延
手段の補間によって１画素以下の遅延が実質的に行なわ
れるため、信号比較手段に入力される第２画像信号の遅
延量は正確に繰り返し周期の整数倍の周期に設定され、
欠陥以外の部分での差分信号の値はほぼ０になる。判定
手段は、この点を利用して、差分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。

【０００８】なお、小数遅延手段による画像信号の生成
に際し、隣接する二つの画素の間の画像信号を直線で補
間するよりも曲線で補間する方が、また曲線補間のなか
でも高次の曲線で補間する方が正確な画像信号値（補間
値）を得ることができる。一方、補間曲線の次数が高く
なると検査装置が複雑化し、コスト上昇を招く。これに
対し、本発明に係る第２の検査装置では、２次曲線で画
像信号の補間を行なう。これにより、大きなコスト上昇
を招くことなく、繰り返し周期分だけ離れた検査対象物
のパターンを表わす画像信号を精度よく生成することが
できる。

【０００９】

【実施例】図３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、小数遅延部１０と、整
数遅延部２０と、比較部６４と、欠陥検出部６６と、マ
イクロプロセッサ（ＭＰＵ）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。

【００１０】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、一定の繰り返し周期で繰り返されるパタ
ーンを有する検査対象物６１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５
１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によって例えば８ビ
ットのデジタル信号に変換されて画像入力部５０から出
力され、小数遅延部１０及び比較部６４に入力される。

【００１１】比較部６４には、画像入力部５０から出力
された画像信号ＳCの他に、画像信号ＳCによって表わさ
れるパターンから画素単位で繰り返し周期に最も近い整
数周期離れたパターンを表わす画像信号ＳZが入力され
る。繰り返し周期は、通常、画像信号ＳCの最小単位で
ある画素の整数倍にはならない。このため、画素単位で
（サンプリング周期単位で）整数周期遅延させるだけで
は、正確に繰り返し周期だけ離れたパターンの画像信号
ＳZを得ることができない。そこで本実施例では、この
繰り返し周期分の遅延を画素（サンプリング周期）の整
数倍の部分（以下「整数遅延」という）と、１画素以下
（１サンプリング周期以下）の部分（以下「小数遅延」
という）とに分け、小数遅延部１０において、隣接する
二つの画素の間の画像信号（サンプル点以外の点の信号
値）を補間によって求めることにより等価的に小数遅延
を実現し、整数遅延部２０において、整数遅延を実現し
ている。なお、図３には小数遅延部１０の後に整数遅延
部２０が接続された構成が示されているが、両者の前後
関係は入れ替わってもよい。

【００１２】比較部６４は、画像入力部５０から出力さ
れる画像信号ＳCと上記のようにして画像信号ＳCを繰り
返し周期だけ遅延させた画像信号ＳZ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、ＭＰＵ７０
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。

【００１３】上記のように本実施例では、正確に繰り返
し周期に相当する期間だけ遅延させた画像信号ＳZを得
るために、画像信号に対して整数遅延を行なう整数遅延
部２０の他に小数遅延を行なう小数遅延部１０を設けて
おり、この点が、画素単位でのみ遅延させることにより
１周期（又は整数倍の周期）に最も近い距離に相当する
期間だけ画像信号を遅延させている従来例と相違する。
以下、本実施例における小数遅延部１０及び整数遅延部
２０の内部構成及び動作の詳細について説明する。

【００１４】図１は、本実施例における小数遅延部１０
の内部構成を示す回路図（ａ）及び小数遅延の原理を示
す図（ｂ）である。図１（ａ）に示すように小数遅延部
１０は、フリップフロップ１１Ａ、１１Ｂと、ＲＡＭ１
５と、ＭＰＵアドレスバス用のバッファ１２と、ＭＰＵ
データバス用のバッファ１３とから構成され、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）に同期して動作する。フリップフロップ
１１Ａには入力データとして、ＲＡＭ１５にはアドレス
信号として、画像入力部５０から出力された画像信号Ｓ
Cがそれぞれ入力される。また、フリップフロップ１１
Ａによって画像信号ＳCを１画素分遅延させた信号ＳB、
及びフリップフロップ１１Ａと１１Ｂによって画像信号
ＳCを２画素分遅延させた信号ＳAも、アドレス信号とし
てＲＡＭ１５に入力される。

【００１５】いま、ある時刻における画像信号ＳAの値
ＤAが位置ａの画像を表わすとすると、図１（ｂ）に示
すように、その時刻における画像信号ＳBの値ＤBは位置
ａから主走査方向Ｘに１画素分だけ進んだ位置ｂの画像
を、画像信号ＳCの値ＤCは位置ｂから更に１画素分だけ
進んだ位置ｃの画像を、それぞれ表わすことになる。繰
り返し周期だけ遅延させた画像信号ＳZを得るために必
要な小数遅延の量をΔｔとし、これに対応する検査対象
物６１上の距離をΔｘとすると、画像信号ＳCに対して
Δｔだけ小数遅延を行なった画像信号ＳYの前記時刻に
おける値ＤYは、ｃ−ｘ＝Δｘとなる位置ｘにおける画
像を表わす。ＲＡＭ１５には、このような小数遅延を行
なった画像信号ＳYの値を画像信号ＳA、ＳB、ＳCの値
（主走査方向Ｘに連続する３画素の値）から２次補間に
より求めるための補間テーブルのデータが格納されてい
る。この補間テーブルのデータの格納は、以下のように
して行なわれる。

【００１６】位置ａ、ｂ、ｃにおける画像信号の値Ｄ
A、ＤB、ＤCを用いて位置ｘにおける画像信号の値ＤYを
求めるための２次補間式は、 ＤY＝ＤB＋｛（ＤC−ＤB）／（ｃ−ｂ）｝（ｘ−ｂ） ＋（１／２）（ＤC−２・ＤB＋ＤA）（ｘ−ｂ）（ｘ−ｃ） …(1) である。ａ＝−１、ｂ＝０、ｃ＝１とおいても一般性を
失わないため、これらを上式に代入すると、 ＤY＝（１／２）｛（ＤC＋ＤA）・ｘ²＋（ＤC−ＤA）・ｘ｝ ＋ＤB・（１−ｘ²） …(2) となる。ここでΔｘ（＝ｃ−ｘ）は、検査対象物の繰り
返しパターンと画像の分解能によって決まる値であり
（ただし、ａ、ｂ、ｃを上記のようにおいたため、１画
素分の距離で正規化した値を用いる必要があり、０≦Δ
ｘ≦１となる）、同種の検査対象物を同一の装置で検査
する限り変わることはない。このため本実施例では、ｘ
＝1.0−Δｘをパラメータとして、ＤA、ＤB、ＤCを変化
させたとき(2)式によって与えられるＤYの値を予め計算
し、これを補間テーブルのデータとして保存しておき
（例えば、ｘ＝0.0、0.1、…、0.9の各値について、Ｄ
A、ＤB、ＤCの各種の値に対するＤYの値を磁気ディスク
等の外部記憶装置に保存しておく）、検査を開始する前
に、検査対象物のパターン及び画像の分解能から決まる
Δｘの値に対応する補間テーブルのデータをＲＡＭ１５
にロードする。具体的には、ＭＰＵ７０が、８ビットか
ら成るＤA、ＤB、ＤCのデータを並べた２４ビットのデ
ータをアドレスとしてアクセスされるＲＡＭ１５の番地
に、外部記憶装置に保存された対応するＤYのデータ
（(2)式によって与えられるデータ）を、ＭＰＵデータ
バスからバッファ１３を経て転送して記憶させる。この
とき、ＲＡＭ１５にアクセスするためのアドレスも、Ｍ
ＰＵ７０がＭＰＵアドレスバスからバッファ１２を経て
供給する。

【００１７】このようにして補間テーブルのデータがＲ
ＡＭ１５にロード（格納）された後、ある時刻における
画像信号ＳA、ＳB、ＳCの値から成る２４ビットのデー
タをアドレスとしてＲＡＭ１５からデータを読み出す
と、画像信号ＳCをΔｘに相当する期間Δｔだけ遅延さ
せた（小数遅延させた）信号の前記時刻における値を表
わすデータが出力される。したがって、ＲＡＭ１５から
画素クロックに同期して次々に読み出されるデータは、
画像信号ＳCをΔｔだけ遅延させた信号ＳYを構成し、こ
の信号ＳYが小数遅延部１０の出力信号となる。このよ
うに小数遅延部１０では、隣接する二つの画素の間の信
号値を補間によって求めることにより、等価的に小数遅
延が実現される。小数遅延させた信号ＳYは整数遅延部
２０に入力される。

【００１８】図２は、整数遅延部２０の内部構成を示す
回路図である。前述のように整数遅延部２０は、繰り返
し周期の遅延のうちの整数遅延（整数画素分の遅延）を
実現するものであり、ＭＰＵ７０からの書き込み信号に
よって値が設定されるレジスタ２２、画素クロックをカ
ウントするアドレスカウンタ２４、ＲＡＭ２５、画素ク
ロックによって値が設定されるレジスタ２６及び２８か
ら構成される。

【００１９】レジスタ２２は、ＭＰＵ７０がＭＰＵデー
タバスによって供給する整数遅延の量（整数周期）を表
わす値を保持する。すなわち、整数遅延の量をｎ画素分
とすると、ｎの値をレジスタ２２が保持する。アドレス
カウンタ２４は、プログラマブルカウンタから成り、レ
ジスタ２２が保持する値ｎに応じて、画素クロックをカ
ウントするｎ進カウンタとして動作する。ＲＡＭ２５
は、このアドレスカウンタ２４の出力データをアドレス
としてアクセスされ、１回のアクセスにおいて（同一の
番地に対して）データが読み出された後に別のデータが
書き込まれる。ＲＡＭ２５に書き込まれるデータは、前
述の小数遅延部１０から出力される画像信号ＳYの値を
表わすデータであり、このデータは画素クロックに同期
して動作するレジスタ２８によって１画素分の期間保持
される。このような構成により、ＲＡＭ２５は長さｎの
シフトレジスタとして機能し、画素クロックの各パルス
毎に、ｎ画素分だけ前の時刻にＲＡＭ２５に書き込まれ
た画像データ（ｎ画素だけ前の画像信号ＳYの値）が読
み出されるとともに新たな画像データ（現時点の画像信
号ＳYの値）が書き込まれる。ＲＡＭ２５から読み出さ
れたデータはレジスタ２６で１画素分の期間保持され、
信号ＳZとして出力される。この信号ＳZは、画像信号Ｓ
Cを小数遅延させた信号ＳYを更に整数遅延（ｎ画素分だ
け遅延）させることにより、繰り返し周期だけ遅延させ
た信号である。

【００２０】このように本実施例では、小数遅延によっ
て正確に繰り返し周期だけ遅延させた画像信号ＳZを作
成し、この画像信号ＳZを用いて比較部６４で差信号を
生成しているため、エッジ部において出力される差信号
は従来よりも小さくなる。例えば、従来のように画素単
位でのみ遅延させることにより繰り返し周期の整数周期
分だけ遅延させた画像信号を生成すると、図６に示すよ
うな、エッジ部を表わす画像信号（図６（ａ））と、そ
のエッジ部から繰り返しパターンの整数周期だけ離れた
エッジ部を表わす画像信号（図６（ｂ））とから差分信
号が生成されるため、図６（ｃ）に示すような差分信号
が得られる。これに対し本実施例では、図７（ａ）に示
された画像信号（図６（ａ）と同一の画像信号）によっ
て表わされるエッジ部から繰り返し周期分離れたエッジ
部の画像信号は、小数遅延を行なうことにより図７
（ｂ）に示すようになり、図７（ａ）と波形がほぼ同じ
になる。この結果、比較部６４から出力される差分信号
は、図７（ｃ）に示すように、従来（図６（ｃ））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。

【００２１】なお上記実施例においては、整数周期、す
なわち整数遅延部２０における整数遅延の量を繰り返し
周期の１倍の周期に最も近い画素数としたが、繰り返し
周期の整数倍、例えば２、３倍の周期に最も近い画素数
としても実施可能である。

【００２２】また、小数遅延部１０は、整数遅延部２０
の前後ではなく、画像入力部５０のＡ／Ｄ変換器５３か
ら比較部６４に至る信号経路（分岐点Ｐと比較部６４の
入力部との間）に介在させても、本発明を実施すること
ができる。ただし、この場合は、小数遅延部１０の遅延
量は（１−Δｘ）となり、整数遅延部２０の遅延量は
（ｎ＋１）となる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、隣接する二つの画素の
間の画像信号を補間によって求めることにより、画像の
分解能を上げることなく、従来よりも正確に繰り返し周
期の整数倍の周期だけ離れた検査対象物のパターンを表
わす画像信号を得ることができる。このため、周期性パ
ターンを有する検査対象物の検査において、コスト上昇
や検査時間の長期化を招くことなく、また、欠陥の見逃
しを生じることなく、欠陥検出の誤認を防止することが
できる。

【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
装置における小数遅延部の構成を示す回路図（ａ）、及
び小数遅延の原理を示す図（ｂ）。

【図２】 本発明の一実施例である周期性パターン検査
装置における整数遅延部の構成を示す回路図。

【図３】 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。

【図４】 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５】 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６】 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７】 小数遅延を行なった場合における図６と同じ
エッジ部の画像信号を示す図（ａ）及び（ｂ）、並び
に、この二つの画像信号の差分信号を示す図（ｃ）。

【符号の説明】

１０…小数遅延部 ２０…整数遅延部 ５０…画像入力部 ６４…比較部 ６６…欠陥検出部 ＳC …画像信号 ＳZ …画像信号

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定の繰り返し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第１画
   像信号を出力する画像入力手段と、第１画像信号が表わ
   す前記パターンから画素単位で前記繰り返し周期の整数
   倍の周期に最も近い整数周期だけ離れた検査対象物のパ
   ターンを表わす多値の第２画像信号を出力する整数遅延
   手段と、前記第１画像信号と前記第２画像信号との差分
   信号を生成する信号比較手段と、前記差分信号に基づい
   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、 前記繰り返し周期の整数倍の周期と前記整数周期との差
   に基づいて、隣接する二つの画素の間の画像信号を補間
   によって求める小数遅延手段を、前記画像入力手段と前
   記信号比較手段との間に設けたことを特徴とする周期性
   パターン検査装置。
2. 【請求項２】 前記小数遅延手段は、２次曲線を用いて
   前記補間を行なう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。