JP3003925B2 - 欠陥検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は画像中に存在する個々の
粒子像の面積や寸法などを計測する画像処理手法および
その手法を実現する装置に係り、特に自動画像解析装置
や自動パターン欠陥検査装置を実現するのに好適な画像
処理手法および装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】 （最も近い公知例：映像分析用計算装置 特公昭48−34
47）近年、プリント基板や半導体回路の高集積化に伴
い、製造時に生じる微小なパターン欠陥を画像処理技術
によって自動的に検査することのできる自動外観検査装
置の開発が盛んに行われるようになった。これらの装置
は、高集積化が進んだために人間の検査員には実行困難
になってきた目視検査工程を人間に代わって実行可能に
する手段として、その重要性をますます高めている。こ
のようなパターン欠陥自動検査の分野においては、欠陥
抽出処理によって得られた欠陥部のみを“１”とする
“欠陥画像”に対して、個々の欠陥の位置、寸法、面積
等を計測し、それに基づいて真の欠陥か否かを判断する
画像処理技術が、パターンノイズによる虚報を防ぎ検査
の信頼性を確保する上で重要な技術となっている。この
２値画像中に存在する“１”の塊を画像処理によって解
析し、個々の塊の位置、寸法、面積などを計測する手法
については、粒子解析手法として既に多くの手法が開発
されて来た。しかしながら、これらの手法が前期の自動
パターン検査に用いられるためには、その処理の実時間
性が新たに大きな技術課題となる。すなわち、検査にお
ける入力画像のデータ量は通常膨大であり、たとえば等
速で移動する被検査体を１次元ラインセンサで連続的に
撮像する場合のように、ラスタ走査式に無限長に近い形
で連続的に入力されるようなものである。従って、従来
のように画像を一旦画像メモリに記憶して処理する手法
を用いることは困難であり、ラスタ走査式に連続的に画
像を入力してその入力画像中に欠陥が現れるたびにその
時点でその欠陥像についての処理を完結していくことの
できる実時間１バス型の手法である必要がある。従来、
粒子画像解析は、ラベル付け手法、追跡手法、及びその
改良手法などが研究され用いられてきたが、いずれも入
力画像、あるいはそれに代わる特徴データを一画面分記
憶する必要があり、上記の意味で高速のパターン検査に
は利用出来なかった。 【０００３】ラスタ形式で入力される画像の実時間１パ
ス型処理の原理的困難さは、粒子の形状の多様さにあ
る。全ての粒子像が凸形状をしていれば処理は比較的容
易であるが、例えば渦巻状の粒子があれば、１つの走査
線が各粒子像と交差する部分（以下、交差部と称す）の
間の連結性を識別することが難しく、途端に困難にな
る。この困難さを解決するための方法として、 （１）各走査線上の交差部の終わりを、その交差部の終
わりか或いはその交差部に接続している１本前の走査線
上の変形後の交差部の終わりの長い方に合わせる変形を
行い、 （２）変形後の交差部の終了時点で、その走査線までの
粒子の特徴量を１走査線分の遅延回路に出力し、次の走
査線を走査する時には遅延回路から出力された特徴量を
保持してその交差部だけの特徴量を加算し、変形後の交
差部の終了時点で、加算された特徴量を再び遅延回路に
出力するようにする、 （３）この走査を繰り返して個々の粒子の特徴量を加算
し、個々の粒子の最後の変形交差部の終了時点でその粒
子の特徴量を外部に出力する、という手法が、特公昭48
−3447号の中に示されている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法には、各交差部の後方に不必要に大きな粒子像の変形
が必要になり、その為にその変形部の一部に別の粒子像
の一部が含まれてしまう場合には、別々の粒子にもかか
わらず、１つの粒子として誤った特徴量の計算がなされ
てしまうという欠点が有った。 【０００５】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
疑似欠陥等を排除して真の欠陥を超高速で検査できる信
頼性の高い超高速の欠陥検査装置を提供することにあ
る。 【０００６】 【課題を解決するための手段】従来技術の前記問題点
は、特徴量の中間計算結果を１走査線分の遅延回路に記
憶していることにある。遅延回路を介して１走査線前の
特徴量を読みだすために、変形された交差部の終了時点
は前の走査線の変形された交差部の終了時点と同じかよ
り後ろでなければならず、それが粒子像の大きな変形を
必要とする主な理由であった。 【０００７】これらの問題点を解決するために、本発明
は、被検査物を走査して得られる画像データに含まれる
欠陥像について検査する欠陥検査装置において、前記画
像データを２値化し、該２値化された２値化画像データ
から得られる欠陥像についてラスタ走査が繰り返すに従
って分岐される場合には分岐が生じないようにその分岐
を埋めて欠陥像領域を示す２値の制御画像データを作成
する２値の制御画像データ作成回路と、該２値の制御画
像データ作成回路で作成された各ラスタ走査線の２値の
制御画像データと前記各ラスタ走査線より一つ前のラス
タ走査線の２値の制御画像データとの間の欠陥像領域を
基に、各ラスタ走査線上における欠陥像領域についての
連結状態を示す開始状態、終了状態、および統合される
場合も含めた接続状態について順序付けする順序付け回
路と、前記２値の制御画像データ作成回路で作成された
各ラスタ走査線上における２値の制御画像データを基
に、該各ラスタ走査線上における欠陥像領域毎の部分特
徴量を計算する第１の演算回路と、各ラスタ走査線より
一つ前のラスタ走査線までの欠陥像毎の中間特徴量と各
ラスタ走査線までの欠陥像毎の新たな中間特徴量とを記
憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された欠陥像毎の
中間特徴量に、前記第１の演算回路で計算された各ラス
タ走査線における欠陥像領域毎の部分特徴量を前記順序
付け回路で各ラスタ走査線毎に順序付けされた連結状態
に応じて計算して各ラスタ走査線における欠陥像毎の新
たな中間特徴量を求めて前記記憶手段に記憶させる第２
の演算回路と、前記順序付け回路において欠陥像が終了
状態となったとき、前記記憶手段に記憶された特徴量を
出力し、該出力された特徴量に基づいて欠陥像について
判定する判定手段とを備えたことを特徴とする欠陥検査
装置である。また、本発明は、前記欠陥検査装置におい
て、前記特徴量として、面積、中心座標、投影長、周
長、体積、総投影長の何れかを含むことを特徴とする。
また、本発明は、前記欠陥検査装置において、前記２値
の制御画像データ作成回路は、２値化された２値化画像
データに対して巡回型フィルタ処理を施すように構成す
ることを特徴とする。 また、本発明は、前記欠陥検査装
置において、前記２値の制御画像データ作成回路および
順序付け回路によって前記第２の演算回路において１パ
ス型で各ラス タ走査線における欠陥像毎の新たな中間特
徴量を求めて前記記憶手段に記憶させることができるよ
うに構成したことを特徴とする。即ち、（１）特徴量の
中間結果を各走査線ごとに交差部に順番をつけた番号を
アドレスとする記憶回路（記憶手段）に記憶するように
して、中間結果の書込み、読出し時点に自由度を持たせ
た、（２）画像をデジタル化し、連続する２走査線にま
たがって隣接する２つの画像データを入力とする新たな
順序回路を構成してより多様な部分パターン形状に対し
て適切な計算制御信号を発生できるようにした。また、
（３）逆方向ラスタ走査による同様の画像変形とのＡＮ
Ｄ処理を組み合わせて、画像の変形を粒子像内部に含ま
れる孔および下に凹の部分（分岐される部分）のみを
“１”で埋める必要最小限に止めた、などの改善を図っ
た。なお、後述されているように、制御画像ｇ（ｉ，
ｊ）の代わりに直接ｈ１（ｉ，ｊ）、またはｈ２（ｉ，
ｊ）を制御画像として用いることもできる。 【０００８】これらの改善により、ビデオレート１パス
型の粒子特徴計測を可能にしながら初めて画像の変形を
必要最小限に止める事が出来た。その結果、粒子像の重
なりによって生じる誤計測の確率を大幅に減らすことが
でき、従来技術にまして信頼性の高い実用的な超高速画
像計測検査装置を実現することが出来るようになった。 【０００９】 【作用】本発明ではラスタ走査式に連続的に画像を入力
してその入力画像中に欠陥が現れるたびにその時点でそ
の欠陥像についての処理を完結していくことのできる実
時間１バス型の手法を採用しているので、画像を一旦画
像メモリに記憶しておく必要なく、実時間で粒子画像の
特徴量を求めることができる。 【００１０】 【実施例】以下、本発明の実施例を図１により説明す
る。図１は、本発明の中心である順序回路の内容を示し
たものである。これらの具体的な手法はやや複雑なの
で、まず第一に画像の変形について説明し、次にその変
形された画像を入力とする順序回路の内容を説明し、最
後に粒子の特徴量を計算する具体的な方法について説明
する。 【００１１】(1) 入力画像の方式 本発明の手法はラスタ走査方式の撮像装置から得られる
２値のディジタル画像を直接ビデオレートで処理するこ
とを目的としたものである。説明を明確にするために、
入力される２値画像を、 ｆ（ｉ，ｊ） ｉ＝０，１，２，……，Ｊ−１ ｊ＝０，１，２，……，Ｊ−１ …(1) とし、図２に示すようにラスタ走査されるものとする。 【００１２】(2) 制御画像の作成 本手法では、処理に必要な制御信号を入力画像から自動
的に作り出す。その為に、入力画像信号を一旦制御信号
発生に都合の良い２値の制御画像へと変換する必要があ
る。以下、入力される２値のディジタル画像ｆ（ｉ，
ｊ）から２値の制御画像ｇ（ｉ，ｊ）を作成する方法に
ついて述べる。まず、ラスタ形式で入力される入力画像
ｆ（ｉ，ｊ）に対して、 ｈ１(ｉ，ｊ)＝ｆ(ｉ，ｊ)∨ｈ１(ｉ−１，ｊ)∧ｈ１(ｉ，ｊ−１) ｉ＝０，１，２，……，Ｉ−１ ｊ＝０，１，２，……，Ｊ−１ ……(2) なる巡回型フィルタ処理を施して右方向制御画像ｈ１
（ｉ，ｊ）を作る。同時に、ラスタ走査の方向をｉの方
向に関して逆転する走査変換処理を施した後、次の巡回
型フィルタ処理を実行し左方向制御画像ｈ２（ｉ，ｊ）
を作る。 【００１３】 ｈ２(ｉ，ｊ)＝ｆ(ｉ，ｊ)∨ｈ２(ｉ＋１，ｊ)∧ｈ２(ｉ，ｊ−１) ｉ＝Ｉ−１，Ｉ−２，……，１，０ ｊ＝０，１，２，……，Ｊ−１ …(３) 再び、ｈ２（ｉ，ｊ）に対してｉの方向に関する走査変
換処理を行って通常のラスタ走査形式に戻し、 ｈ１（ｉ，ｊ），ｈ２（ｉ，ｊ）のＡＮＤ処理： ｇ（ｉ，ｊ）＝ｈ１（ｉ，ｊ）∧ｈ２（ｉ，ｊ） …(４) から求める制御画像ｇ（ｉ，ｊ）を作成する。この処理
の中で、ｉの走査方向を変換する処理は、入力される画
像を１ライン分記憶し、読出しを書込みの逆順にするこ
とで実現できる。図３は、このようにして作成した制御
画像の例を示す。図３（ａ）は入力２値画像であり、
（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ右方向制御画像ｈ１（ｉ，
ｊ）、左方向制御画像ｈ２（ｉ，ｊ）の例である。
（ｄ）は（ｂ）、（ｃ）のＡＮＤ画像であり、最終的な
制御画像である。この例からも分かるように制御画像に
は、粒子像に含まれる孔や下向きに凹の部分（分岐する
部分）が埋められて消去されるという重要な性質があ
る。この性質は後述のごとく本手法の制御に極めて重要
な性質であり、そのためにここでは変形された入力画像
ｇ（ｉ，ｊ）のことを特に制御画像と呼んでいる。な
お、このような性質は中間画像ｈ１（ｉ，ｊ）、または
ｈ２（ｉ，ｊ）も同様に満足しているので、制御画像ｇ
（ｉ，ｊ）の代わりに直接ｈ１（ｉ，ｊ）、またはｈ２
（ｉ，ｊ）を制御画像として用いることも出来る。しか
し、図でも分かるように、ｈ１（ｉ，ｊ）、ｈ２（ｉ，
ｊ）は必要以上に変形の度合いが大きく近接した複数の
図形を１つの図形に合成してしまう確率が高いので、必
要最小限の変形に留めているｇ（ｉ，ｊ）を用いる方が
認識方式としてははるかに有利である。 【００１４】（３） 画像解析手法 ラスタ走査方式で２値の粒子画像を解析する場合、第一
の問題はラスタ間にまたがる個々の粒子の連結性の扱い
方である。この問題については次のように連続する２本
のラスタを同時に参照することで解決できる。図４は代
表的な粒子の形状を、第ｊラスタとその１本前の第ｊ−
１ラスタの画像に着目して表現したものである。いま、
説明を簡単にするために、第ｊラスタの画素の値を２０
の位、第ｊ−１ラスタの画素の値を２１の位として２本
のラスタ信号を１つの数字の列で表現し、その数字の現
れ方により何のような処理が必要になるかを明確にす
る。図において、(a) のような画像は０１１１……１０
であり新しい粒子像の始まりを意味する。したがって、
手法的に見れば新しい粒子のための特徴量メモリをオー
プンすることが必要になる。 【００１５】(b) のように０２２……２０となっている
場合には粒子像の終わりを意味している。したがって、
このような場合には今迄保存してきた特徴量を外部に出
力することが必要になる。 【００１６】(c) は、0133320のように３の連なりが１
回発生している場合であり、これはｊ−１ラインまでの
粒子像がｊライン上の粒子像に一対一につながっている
ことを意味している。したがって、この場合には今迄保
存してきたが特徴量をｊラスタの分だけ更新し再びその
特徴量として記憶することが必要になる。 【００１７】(ｄ)はより複雑な例であり、013331113332
20のように３の連なりが２回現れていて、しかもその間
が１の列で表現されている場合である。これは、ｊラス
タ上の粒子像によって２つの粒子像が連結していること
を意味しており、中間の１から３へラスタ画像が変化す
る時点で今迄別々の粒子の特徴量として保存されてきた
２つの特徴量を新しい１つの粒子の特徴量として合成
し、さらにｊラスタの分だけ更新して再びその特徴量と
して記憶することが必要になる。３の列が３回以上、す
なわち３→１→３の繰返しがさらに発生した場合にも、
同様な合成処理を繰返すことによって処理可能である。
前節に述べた変形された制御信号を入力として利用する
限り、合成する２つの粒子像が過去において連結してい
ることはありえないので新たな処理が必要になることは
無い。また、逆に、図３（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すよう
に孔や下向きに凹の部分（分岐する部分）が生じたとし
ても埋められて消去されるのでｊラスタにおいて１つの
粒子像が２つ以上に分割される場合もありえないので、
特徴量をどの様に分割し記憶したらよいかという問題も
生じることは無い。本手法において制御画像の考え方を
導入したのは、このように手法上の困難さを回避するた
めである。以上の考察により、制御画像を入力データと
してこのような処理を実現するシーケンシャルマシンが
構成できれば、原理的にラスタ走査形式の処理が可能に
なることがわかる。 【００１８】このとき発生するもう１つの重要な問題
は、ｊ−１ラスタ上に存在しまさに計算途上の粒子像の
特徴量をどのように読出し、新たに計算されたｊラスタ
までの特徴量を再びどのように記憶するかということで
ある。しかし、これもｊ−１、ｊの各ラスタ上の“１”
の連なり（以下、交差部と呼ぶ）の生起数を順にカウン
トし、その番号を２つ用意した記憶装置の内部アドレス
として利用するようにすれば容易に解決できる。例えば
図４の図形(c)はラスタｊ−１，ｊのどちらも２番目の
交差部に対応しているので、読出側の記憶装置のアドレ
ス“２”からラスタｊ−１までの特徴量を読出し、ｊラ
スタ相当分の特徴量を更新したのちｊラスタまでの特徴
量として書込側記憶装置のアドレス“２”に記憶する。
次にｊ＋１ラスタを走査する時には記憶装置の読出側書
込側を逆にして同様のことを実行すると、読出側記憶装
置から１ラスタ前にアドレス“２”に書き込んだｊラス
タまでの特徴量がアドレス“２”から再び読み出される
ので、正しく処理が実行できる。このようにすれば(a)
や(b)のように新たに発生したり消滅したりする図形が
幾つ有っても間違うことは無くなる。図１は、以上に述
べた手法を状態遷移図の形で示したものである。図にお
いて； ・Ｆ＃１はｊ−１ラインまでの特徴量を記憶している記
憶装置。 【００１９】・Ｆ＃２は新しく計算されるｊラインまで
の特徴量を記憶する記憶回路であり、 ・ｎ１＋ｎ２は各々その内部アドレス ・ｎ１＋，ｎ２＋はｎ１，ｎ２を＋１だけ増加させる処
理 ・Ｑはｊライン上のその１交差部分として計算された特
徴量、 ・Ｗは一時的な計算結果を記憶するワークレジスタ ・Ψは２つの特徴量を合成するための関数、 を示す。ラスタ走査の最初の時点で初期状態はＳ０にリ
セットされる。同時にｎ１，ｎ２も“０”にリセットさ
れる。全ての粒子の特徴量はこの状態遷移の中で計算さ
れ、制御画像中の粒子像が終了する時点でその粒子の特
徴量として出力される。２つの記憶装置はラスタ単位で
交差して用いられ、その中には常にそのラスタ上の粒子
像の計算途中の特徴量だけが記憶される。したがって、
Ｆ＃１，Ｆ＃２の記憶容量は、同一ラスタに同時に交差
する粒子像の最大数に対応する量だけをもてば十分であ
る。 【００２０】(4) 特徴量の計算方式 図１の状態遷移図のＱおよびΨは求める特徴量の種類に
よって異なる。ここでは、いろいろな特徴量に対する具
体的なＱの計算方法と関数Ψの実例について述べる。 【００２１】１セグメント分の特徴量Ｑの計算は、入力
画像ｆ(ｉ，ｊ) と制御画像ｇ(ｉ，ｊ) とを合成して得
られる２０・ｇ(ｉ，ｊ)＋２１・ｆ(ｉ，ｊ)なる値を入
力としたとき、図５に示す状態遷移図で表現出来る。ｇ
の１の領域はｆの１の領域を完全に含んでいるので入力
値は０，１，３のいずれかである。０の場合は、粒子像
以外の部分なのでＱには常に初期値Ｑ０をセットする。
３の場合にはｆ＝１であるからＱを関数Φで更新する。
１の場合には真の粒子部分ではないので値を保持するの
みで何もしない。このように、演算の制御は制御画像ｇ
によって決定するが、実際の演算は真の粒子像（ｆ＝
１）の部分に限定するので計算の結果において画像変形
の影響を無くすることが出来る。すなわち、前述した画
像変形を行うにもかかわらず、正しく入力画像の粒子像
の特徴量を計測することが出来る。次に表１に特徴計算
のための具体的な関数Φ，Ψを示す。 【００２２】 【表１】 【００２３】粒子像の中心座標（Ｘｍ，Ｙｍ）、Ｘ方向
投影長Ｘｐ，Ｙ方向投影長Ｙｐは以上の結果から表２に
よって計算できる。 【００２４】 【表２】 【００２５】粒子像の体積は粒子領域での濃淡値の積分
として定義されるが、粒子領域を定義する２値定義ｆ
(ｉ，ｊ) とその濃淡多値面像ｆ′ (ｉ，ｊ) とを明確
に区別し、前述の面積計算の１ライン演算をＱ＝Ｑ＋
ｆ′(ｉ，ｊ) に置き換えると容易に計算できる。この
ときの２値面像ｆは、粒子画像の性質によって入力され
る濃淡多値画像ｆ′の閾値処理、あるいは何らかの適切
な前処理によって得ることになる。このように粒子の形
状を決める画像ｆと演算に使用する画像ｆ′とを使い分
ければいろいろな応用が実現できる。 【００２６】Ｘ方向、Ｙ方向の総投影長はそれぞれ粒子
像の中のＸ方向境界の画素数、Ｙ方向境界の画素数で定
義される。したがって、Ｘ方向総投影長の場合には、 ｆ’（ｉ，ｊ）＝ｆ（ｉ，ｊ）・｛１−ｆ（ｉ−１，ｊ）｝ …(５) Ｙ方向総投影長の場合には、 ｆ’（ｉ，ｊ）＝ｆ（ｉ，ｊ）・｛１−ｆ（ｉ，ｊ−１）｝ …(６) の様に画像ｆから画像ｆ’を逆に求め、各々前述の体積
計算と同様の処理をすれば良い。このとき、本方式では
ｆが１の場所でのみｆ’の値を計算するので、特徴計算
に寄与するｆ’の値はｆ＝１の画素上で定義しておく必
要のあることに注意しなければならない。 【００２７】周長も、周長に寄与する各画素内の境界長
をｆ（ｉ，ｊ）＝“１”の画素の濃度として割当て、前
述の体積計算と同じ方法で計算すれば求めることが出来
る。すなわち、図６において、“１”画素の境界上およ
び内部に含まれる周線（例）は当然その画素の値
とし、“０”画素の内部に含まれる周線（例）は時
計回り方向に隣接する“１”画素の値に加わる。３×３
領域の右下２×２画素のみに注目した場合、その２×２
画素に関連する周線で中央の画素が分担するべきものは
〜が全てである。右上、左下、左上の２×２画素を
選んだ場合も同様であり、それらの周線長の全合計が中
央画素の分担する周長になる。これを式で示すと次のよ
うになる。いま入力２値画素ｆ上の画素（ｉ，ｊ）を中
心とする任意の３×３局所画像を表３ 【００２８】 【表３】 【００２９】と置くと、周長計算のための濃淡画像ｆ’
（ｉ，ｊ）は、 【００３０】 【数１】 【００３１】で与えられる。ただし、“・”は論理積、
“＋”は算術加算を示す。式中√２の値が含まれていて
計算誤差が問題になるときには、縦横の境界部の数に相
当する整数部と斜め境界の数に相当する部分を別の特徴
量として計算し、全部の粒子の特徴量を整理するときに
は計算機で計算するようにすれば良い。以上述べたこと
を表４にまとめる。これらの結果は本方式の応用の代表
的なものであり、同様の考え方により様々な特徴量の計
算に利用できる。 【００３２】 【表４】【００３３】図７に粒子画像解析回路の具体的実施例を
示す。図において１２から１８画像解析に必要な演算を
実行する回路であり、１１は図１の状態遷移図で示され
る順序回路である。この順序回路は、制御画像ｇ（ｉ，
ｊ）を入力として演算の実行を制御する制御信号を発生
する機能を持っている。演算回路１２は、入力画像ｆ
（ｉ，ｊ）および制御画像ｇ（ｉ，ｊ）を入力し、粒子
画像と走査線の交差部分の特徴量を実時間で演算する回
路である。演算の具体的内容は、表１，表４のライン演
算の項に書かれた通りであり、求める特徴量によって異
なる。１５ａ，１５ｂは、演算途中の粒子の特徴量を記
憶している記憶回路であり、選択回路１３，１４によっ
て偶数ライン、奇数ラインで読出し側、書込み側を交代
する。すなわち、走査中のライン番号ｊが偶数のときは
１５ａよりｊ−１ラインまでの粒子の特徴量を読出し、
演算回路によってｊライン上の特徴量だけ更新した後、
ｊラインまでの特徴量として１２ｂに書き込む。次のｊ
＋１ラインを走査するときには１５ａ，１５ｂの読出し
書込みが交代されているので、１５ｂからｊラインまで
の特徴量が読み出せることになる。このように、２つの
記憶回路を交番して用いることにより、次々と特徴量を
更新しながら粒子の特徴量を計算することができる。レ
ジスタ１６は演算回路１７の結果を一時的に保持するレ
ジスタで、演算回路１７はライン間演算を実行するため
の演算回路である。演算回路１７の入力の選択およびそ
の実行タイミングは、順序回路１１によって図１の状態
遷移にしたがって制御される。 【００３４】図８に順序回路１１の更に詳細な実施例を
示す。図において、２１は１ライン分の遅延回路であ
り、入力画素ｇ（ｉ，ｊ）に対して隣接している１ライ
ン前の画素ｇ（ｉ，ｊ−１）を出力する。２３はレジス
タ、２２は制御データの書き込まれている読出し専用回
路（ＲＯＭ）であり、入力データｇ（ｉ，ｊ）が１画素
入力される毎にレジスタ２３の内容はクロック信号cloc
kによって更新される。ＲＯＭ２２の入力は、ｇ（ｉ，
ｊ）およびｇ（ｉ，ｊ−１）の２ビットと、レジスタに
保持されている順序回路の内部状態Ｓ０〜Ｓ１を示す３
ビットの信号２５である。この時、ＲＯＭ２２が次の内
部状態Ｓ０〜Ｓ４を出力できるようにし、次のクロック
で内部状態を変化させると共に、その状態遷移時に必要
な演算処理を実行するための制御信号を出力するように
する。その制御情報の１つは図７で示した記憶回路１５
ａ，ｂのアドレスｎ１，ｎ２である。これは、付属回路
としてＲＯＭからの制御信号を計数するカウンタ２４
ａ，２４ｂを設けることにより、容易に実現できる。こ
の他、ＲＯＭより出力することが必要な制御情報は、記
憶回路１５ａ、または１５ｂへの書込みタイミング、レ
ジスタ１６への書込みタイミング、演算回路１７の入力
データ指定、結果記憶回路１８への書込みタイミングで
ある。これも、ＲＯＭの状態遷移時に同時に１が出力さ
れるようにＲＯＭにデータを書き込んでおくだけで容易
に実現できる。図において、各ラインの走査開始時点
に、カウンタ２４ａ，ｂをリセットする手段、同時点で
選択回路１３，１４を交互に切り換える手段は省略され
ているが、容易に付加可能である。以上により、図１の
状態遷移図は演算実行も含めて図７、図８の構成によ
り、完全に実施できる。 【００３５】次に、図９を用いて制御画像ｇ（ｉ，ｊ）
を生成するための回路を説明する。図において、３１
ａ，３１ｂはｉ方向の走査順を逆転するための走査変換
回路である。走査変換回路３１ａにおいて、４１ａ，ｂ
は切り換え回路、４２ａ，ｂは１ライン分の画像データ
を記憶する記憶回路、４４，４５は記憶回路のアドレス
カウンタである。ここで、４４は、０番地から１ライン
分の画素数−１番地まで昇順に計数するカウンタ、４５
は１ライン分の画素数−１から０番地まで降順に計数す
るカウンタである。すなわち、入力画像は選択回路によ
り４１ａ，ｂの１方の記憶回路が選択され、１ライン分
の画像データが昇順に格納される。一方、出力は他方の
記憶回路が選択回路４１ｂによって選択され、逆に降順
に読み出される。選択回路４１ａ，ｂ４３はそれぞれ１
ライン走査終了ごとに制御信号selによって切り換えら
れ、記憶回路４２ａ，ｂの読出し書込みが交代する。こ
れにより、入力データの走査方向はｉ方向に関して逆順
になる。３１ｂも全く同様である。 【００３６】３２ａ，ｂは、制御画像ｈ１ ，ｈ２ の生
成回路である。３２ａの中で、４６は１ライン分の遅延
回路で、４７はレジスタ、４８、４９はそれぞれ論理和
（ＯＲ）、論理積（ＡＮＤ）回路である。このような回
路にラスタ走査順に画像データが入力されれば、(3) 式
で表される制御画像ｈ２（ｉ，ｊ）への変換が容易に実
現できる。３２ｂも同様であり、(2)式で表される制御
画像ｈ１（ｉ，ｊ）が実現できる。３３ａ，ｂは１ライ
ン分の遅延回路であり、それぞれ３１ａ，ｂの回路の中
で発生する画像の遅延を補償するための回路である。こ
のようにすれば、論理積回路３４によりｈ１とｈ２の論
理積がとられて最終的な制御画像ｇ（ｉ，ｊ）が生成で
きる。なお、処理によって画像データは少しずつ遅延し
ていくけれども、これらは最終的な計測結果に何らの影
響を与えるものではない。 【００３７】以上述べたごとく、このような回路を実際
に製作すれば本報告で述べた粒子解析手法は完全に実現
出来、ビデオレートの１バス処理が可能になる。その結
果は結果記憶回路に格納されており、必要に応じて外部
の計算機から読み出すことが出来る。 【００３８】本手法によれば、同じ粒子の複数の特徴量
が同一タイミングで求められるため、結果記憶回路の前
にフィルタ回路を付加して特定の特徴量の組合わせを持
った粒子像だけを結果記憶回路に記憶することも容易に
できる。このような性質は、パターン検査のように虚報
を排除して真の欠陥のみを抽出する装置にはきわめて有
効である。 【００３９】 【発明の効果】本発明によれば、２値の制御画像データ
作成回路によって欠陥像が分岐されないようにし、順序
付け回路において各ラスタ走査線上における欠陥像領域
についての連結状態を示す開始状態、終了状態、および
統合される場合も含めた接続状態について順序付けする
ことによって、記憶手段に記憶された欠陥像毎の中間特
徴量に、各ラスタ走査線における欠陥像領域毎の部分特
徴量を前記順序付け回路で各ラスタ走査線毎に順序付け
された連結状態に応じて計算して各ラスタ走査線におけ
る欠陥像毎の新たな中間特徴量を求めて記憶手段に記憶
させることを可能にし、疑似欠陥等を排除して真の欠陥
を超高速で検査できる信頼性の高い超高速の欠陥検査装
置を実現することができる効果を奏する。また、本発明
によれば、次のような効果も奏する。 【００４０】（１）被検査物から得られる画像のラスタ
走査に従って画像処理を実行することができるので、記
憶すべき画像データ量を極めて少なくすることができ、
その結果大容量の画像記憶回路（画像記憶手段）を保有
する必要が無く、欠陥検査装置としてのコストを大幅に
低減することができる。 【００４１】（２）各画素に対する全ての演算は１クロ
ックの時間内に収まり、完全にビデオレートで実行でき
る。従って、容易に超高速の外観検査装置、パターン解
析装置などの欠陥検査装置を実現することができる。 【００４２】(3) 計算可能な特徴量の種類については非
常に汎用的であり、前処理の併用により容易に拡張でき
る。さらに、一つの粒子の全ての特徴が同一タイミング
で出力されるので、複合された特徴量の計算やそれらの
組合せによる出力粒子の選択（フィルタリング）等が容
易に実現できる。これは、パターンの解析能力を大幅に
向上させるほか、外観検査装置のように、擬似欠陥を判
定除去する必要のある装置においては装置の信頼性を高
める上で極めて効果がある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の基本原理となった順序回路の状態遷移
図。 【図２】ラスタ走査形式の画像の入力順序を示す図。 【図３】制御画像の変形例を示す図。 【図４】連続する２走査線上の粒子画像の関係を示す
図。 【図５】１ライン上の交差部の特徴量を計算する順序回
路の状態遷移図。 【図６】粒子の周長を求める手段の説明図。 【図７】図７は本発明の実施例を示す図。 【図８】順序回路の実施例を示す図。 【図９】制御画像を求める回路の実施例を示す図。 【符号の説明】 Ｓ０〜Ｓ４…順序回路の内部状態、ｎ１，ｎ２…Ｆ＃
１，Ｆ＃２の内部アドレス、Ｆ＃１，Ｆ＃２…記憶回
路、Ψ…ライン間特徴合成関数、Φ…ライン内特徴計算
関数、ｆ…入力画像データ、ｇ…制御画像、ｉ，ｊ…画
像内画素座標、１１…順序回路、１２…演算回路、１７
…演算回路、２１…１ライン遅延回路、２２…読出し専
用記憶回路（ＲＯＭ）、２３…レジスタ、２４ａ，２４
ｂ…カウンタ、３１ａ，ｂ…走査変換回路、３２ａ，ｂ
…制御画像生成回路、４２ａ，ｂ…１ライン記憶回路、
４４、４６…アドレスカウンタ、４６…１ライン遅延回
路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大内 洋三 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−101682（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−86879（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−27873（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−99230（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−103773（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−217479（ＪＰ，Ａ) 特表 昭62−502984（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 7/60 G01B 11/30 G01N 21/88

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】１． 被検査物を走査して得られる画像データに含まれる
   欠陥像について検査する欠陥検査装置において、前記画像データを２値化し、該２値化された２値化画像
   データから得られる欠陥像についてラスタ走査が繰り返
   すに従って分岐される場合には分岐が生じないようにそ
   の分岐を埋めて欠陥像領域を示す２値の制御画像データ
   を作成する２値の制御画像データ作成回路と 、該２値の制御画像データ作成回路で作成された各ラスタ
   走査線の２値の制御画像データと前記各ラスタ走査線よ
   り一つ前のラスタ走査線の２値の制御画像データとの間
   の欠陥像領域を基に、各ラスタ走査線上における欠陥像
   領域についての連結状態を示す開始状態、終了状態、お
   よび統合される場合も含めた接続状態について順序付け
   する順序付け回路と 、前記２値の制御画像データ作成回路で作成された各ラス
   タ走査線上における２値の制御画像データを基に、該各
   ラスタ走査線上における欠陥像領域毎の部分特徴量を計
   算する第１の演算回路と 、各ラスタ走査線より一つ前のラスタ走査線までの欠陥像
   毎の中間特徴量と各ラスタ走査線までの欠陥像毎の新た
   な中間特徴量とを記憶する記憶手段と 、該記憶手段に記憶された欠陥像毎の中間特徴量に、前記
   第１の演算回路で計算された各ラスタ走査線における欠
   陥像領域毎の部分特徴量を前記順序付け回路で各ラスタ
   走査線毎に順序付けされた連結状態に応じて計算して各
   ラスタ走査線における欠陥像毎の新たな中間特徴量を求
   めて前記記憶手段に記憶させる第２の演算回路と 、前記順序付け回路において欠陥像が終了状態となったと
   き、前記記憶手段に記憶された特徴量を出力し、該出力
   された特徴量に基づいて欠陥像について判定する判定手
   段とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置 。２．前記特徴量として、面積、中心座標、投影長、周
   長、体積、総投影長の何れかを含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の欠陥検査装置 。３．前記２値の制御画像データ作成回路は、２値化され
   た２値化画像データに対して巡回型フィルタ処理を施す
   ように構成することを特徴とする特許請求の範囲 第１項
   記載の欠陥検査装置 。４．前記２値の制御画像データ作成回路および順序付け
   回路によって前記第２の演算回路において１パス型で各
   ラスタ走査線における欠陥像毎の新たな中間特徴量を求
   めて前記記憶手段に記憶させることができるように構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の欠陥
   検査装置 。