JP3187252B2 - パターン外形検査装置 - Google Patents

パターン外形検査装置

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JP3187252B2 JP12106094A JP12106094A JP3187252B2 JP 3187252 B2 JP3187252 B2 JP 3187252B2 JP 12106094 A JP12106094 A JP 12106094A JP 12106094 A JP12106094 A JP 12106094A JP 3187252 B2 JP3187252 B2 JP 3187252B2
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N21/95607Inspecting patterns on the surface of objects using a comparative method

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、生産ラインにおける
製品等の外観上の欠陥を検出する自動外観検査装置にお
いて、各種パターンの外形上の欠陥を検出するパターン
外形検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】対象パターンの外形上の欠陥を検出する
方式として、一般的には次のようなものが知られてい
る。すなわち、対象パターンの外形に沿う検査領域を設
け、この検査領域内の2値画像の面積値を利用する方法
であり、いわゆるテンプレートマッチング法もこれに属
する。
【0003】図9は従来例を説明するための説明図であ
る。同図において、PA は対象パターン、WA は対象パ
ターンPA の外形上の、通常バリと呼ばれる欠陥部を検
出するためのリング状の検査領域、WB は対象パターン
の外形上のカケ(欠け)を検出するための、同じくリン
グ状の検査領域をそれぞれ示している。そして、例えば
対象パターンPA の外形上のバリFA1は検査領域WA
の面積値を変化させることにより、また、対象パターン
A の外形上のカケFB1は検査領域WB 内の面積値を変
化させることにより、それぞれ検出することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では、量子化誤差や対象パターンの変動等の影響を
除去するため、外形線の近傍に不感帯を設ける必要があ
る。このため、不感帯に収まってしまうような微小な欠
陥を検出することができない。例えば、図9において、
対象パターンPA の外形上のバリFA2やカケFB2は検査
領域WA ,WB の面積を変えることができない、つま
り、欠陥がこれらの面積を変える程の大きさではないこ
とから、検出されないという問題を持つことになる。し
たがって、この発明の課題は対象パターンの大きさや形
状に多少の変化があっても、対象パターンの外形上の微
小な欠陥の検出を可能とすることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】 このような課題を解決
するため、請求項1の発明では、撮像手段により撮像さ
れた対象パターン画像を記憶する画像メモリと、この画
像メモリの全体または一部を検査領域としてその検査領
域を水平方向または垂直方向に走査する走査手段と、こ
の走査手段により前記画像メモリから読み出される画像
信号を2値化して2値化信号を得る2値化手段と、この2値
化信号の「0」から「1」への立ち上がり点,「1」か
ら「0」への立ち下がり点の少なくとも一方の変化点座
標を検出する変化点検出手段と、この変化点検出手段に
より得られる各走査ライン毎の変化点座標のうち、所定
間隔だけ離れた2つの走査ライン間における変化点座標
の差を検出する座標比較手段と、この座標比較手段から
得られる差の値を基準値と比較して対象パターンの外形
における欠陥の有無を判定する判定手段とを備え、前記
検査領域内で変化点の検出されない走査ラインがある場
合は、変化点のある最初と最後の走査ラインから各数ラ
イン分では変化点検出を行なわないことを特徴とする。
【0006】 上記請求項1の発明においては、前記間
隔を検出すべき欠陥の大きさ,形状に応じて変えられる
ようにすることができる(請求項2の発明)
【0007】
【作用】対象パターンの画像を画像メモリに一旦格納
し、その全部または一部を水平または垂直方向に走査し
て画像を読み出し、これを2値化手段にて2値化した
後、各走査ラインにおける「0」から「1」,「1」か
ら「0」への各立ち上がり,立ち下がり変化点の座標を
変化点検出手段により検出し、対象パターンの外形線の
位置情報を得る。次に、座標比較手段により、走査ライ
ン毎の立ち上がり点または立ち下がり点座標のうち、或
る一定の間隔だけ離れた2つの走査ラインにおける変化
点座標の差を検出して、対象パターンの外形線の局所的
な傾きを求め、この傾き値にもとづき、判定手段にて対
象パターンの外形上の欠陥を検出可能とすることによ
り、対象パターンの大きさや形状が多少変化した場合で
も、正確かつ安定に欠陥を検出できるようにする。
【0008】
【実施例】図1はこの発明の実施例を示す構成図であ
る。同図において、1はテレビカメラ等の撮像手段、2
はアナログ/ディジタル(A/D)変換手段、3は画像
メモリ、4は走査手段、5は2値化手段、6は変化点検
出手段、7は座標比較手段、8は判定手段である。な
お、これらの各機器,手段としては、通常良く知られて
いるハードウエア手段を使用することができ、ものによ
ってはソフトウエアで実現しても良い。
【0009】対象物をテレビカメラ等の撮像手段1によ
り撮像し、そのアナログ画像をA/D変換手段2でディ
ジタル画像に変換する。画像メモリ3は、このA/D変
換手段2でディジタル化された画像信号を記憶する。走
査手段4は画像メモリ3の全領域、または一部の領域を
垂直または水平方向に走査することにより、その内容を
読み出す。
【0010】2値化手段5は、画像メモリ3から読み出
された画像を2値化し、変化点検出手段6は2値化され
た信号から、走査ライン毎に立ち上がり点、つまり
「0」から「1」へ変化する点、および立ち下がり点、
つまり「1」から「0」へ変化する点の各座標を検出す
る。このとき、走査ラインによっては立ち上がり点,立
ち下がり点のいずれかだけの場合もあり、両方存在する
場合もある。
【0011】座標比較手段7は変化点検出手段6を介し
て得られた変化点座標について、或る一定の間隔だけ離
れた2つの走査ラインにおける検出座標の差を検出す
る。判定手段8は、この座標比較手段7により得られた
差の値を所定の値と比較することにより、欠陥かどうか
を判定する。
【0012】図2はこの発明を具体的に説明するための
説明図である。同図において、P1は検査対象物、W
1,W2,W3,W4は走査手段4による走査領域を示
しており、これらの走査領域W1〜W4により、検査対
象物P1の外周すべてが走査されるように定められる。
【0013】図3は走査方向を説明するための説明図で
ある。すなわち、検査対象物の外周に対し走査方向が9
0°に近くなるよう、図2の走査領域W2,W4は図3
(a)のように水平走査、図2の走査領域W1,W3で
は図3(b)のように垂直走査とする。したがって、領
域W1,W4については例えば立ち上がり点、領域W
2,W3については立ち下がり点により外形線がそれぞ
れ検出されることになる。
【0014】図4は検査対象物と走査領域の別の例を説
明するための説明図である。同図において、P2は検査
対象物、W5〜W14は走査手段4による走査領域を示
しており、これらの走査領域W5〜W14により、検査
対象物P2の外周すべてが走査されるように定められて
いる。
【0015】図5は変化点座標と判定方法を説明するた
めの説明図である。図5(a)のWK は走査領域、X,
Yは座標系を示す。同図での走査方向は水平方向、すな
わちX方向である。ここでは、Y=yの走査ラインにお
ける立ち上がり点としてX=xi 、Y=y+dの走査ラ
インにおける立ち上がり点としてX=xi+d が検出され
た場合を示している。
【0016】図5(b)は各走査ラインについて、座標
比較手段7により検出される外形線の傾きを示してい
る。ここに、外形線の傾き、すなわち走査ラインYにお
ける傾き値S(Y)は、 S(Y)=x(y+d)−x(y) …(1) (x(y)は走査ラインYにおける変化点のX座標を示
す。)なる関係式により求める。なお、この式における
dの値、すなわち変化点座標の差を求める2つの走査ラ
インの間隔は、検出すべき欠陥の大きさ,形状に応じて
適宜に定めることができる。
【0017】各走査ラインにおける傾き値S(Y)は、
予め定められた正常な傾きの範囲を示す判定基準値
l ,Su と比較され、 S(Y)<Sl または、S(Y)>Su …(2) の関係を満たす走査ラインが存在するとき、判定手段8
では欠陥があるものと判断する。
【0018】以上のように、座標の差の値をもとに検査
を行なうようにしているので、検査領域の外形線に多少
の変化があっても、変化点座標の差の値に影響がなけれ
ば同じ判定基準値により検査が可能となる。ところで、
図4の走査領域W5,6,10,11,12,14のよ
うに、検査領域内に変化点の検出されない走査ラインが
ある場合は、量子化誤差や検査対象物の変動等により、
対象物の外形を表わす変化点の検出される範囲が変動す
るおそれがある。
【0019】図6はこのような場合に対処するための判
定方法を示す説明図である。すなわち、走査領域WJ
中で変化点が検出された最初のラインをYS 、最終ライ
ンをYE とし、YS からDi ラインあと、YE からDi
ラインまえを無効とし、その間のDV ラインだけを検査
区間として傾き値の検出を行ない、判定を実施するよう
にするものである。これは、変化点が検出される最初や
最後のラインの近傍は、ノイズ等の影響を受け不安定に
なり易いからである。
【0020】また、図2のW1〜W4や、図4のW6〜
W8のように、走査領域内における対象物外形が曲線の
場合は、正常な傾き範囲が走査ラインにより異なってい
る。そこで、このような走査領域については、走査ライ
ン毎に正常な傾き範囲を示す判定基準値Sl ,Su を持
たせるか、あるいは走査領域を複数の判定領域に分割
し、判定領域ごとに判定基準値Sl ,Su を持たせるこ
とにより、高精度の欠陥検出を可能とする。つまり、変
化点座標の差の値に応じてそれぞれ判定基準値を変える
ことで、より精度の高い検出ができるようにする。
【0021】図7,図8は、先に説明したdの値を変化
させて欠陥を検出する場合の例を説明するための説明図
である。すなわち、図7(a)では欠陥FC1はdの2倍
程度の幅を持ち、欠陥FC2はdの4倍程度の幅を持つ場
合の例である。このときの、上記式(1)で求められる
傾き値S(Y)を図7(b)に示す。この図7(b)か
らも明らかなように、欠陥FC1,FC2によるS(Y)値
は同程度となるので、判定基準Sl1,Su1により両欠陥
とも同様に検出されることになる。
【0022】一方、図8(a)は図7(a)と同じ外形
パターンに対して、2倍の値を持つdを適用したもの
で、欠陥FC1はdと同程度の幅を持ち、欠陥FC2はdの
2倍程度の幅を持つ場合の例である。この場合の上記式
(1)で求められる傾き値S(Y)は図8(b)に示す
ように、欠陥FC2によるS(Y)値は欠陥FC1によるも
のの2倍程度となるため、判定基準Sl2,Su2により、
ここでは欠陥FC2だけが検出されることになる。このよ
うに、dの値を検出すべき最小の欠陥の幅に応じて定め
ることにより、それよりも小さな欠陥を無視することが
可能となる。
【0023】
【発明の効果】この発明によれば、対象パターンの画像
を画像メモリに一旦格納し、その全部または一部を水平
または垂直方向に走査して2値化したのち、各走査ライ
ンにおける変化点を検出し、或る一定の間隔だけ離れた
2走査ラインにおける変化点座標の差を検出して、対象
パターンの外形線の局所的な傾きを求め、この傾き値に
もとづき対象パターンの外形上の欠陥を検出するように
したので、対象パターンの大きさや形状が多少変化した
場合でも、正確かつ安定に欠陥を検出することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す構成図である。
【図2】検査対象物と走査領域の1例を説明するための
説明図である。
【図3】走査方向を説明するための説明図である。
【図4】検査対象物と走査領域の別の例を説明するため
の説明図である。
【図5】変化点座標と傾き値を説明するための説明図で
ある。
【図6】変化点座標と傾き値の別の例を説明するための
説明図である。
【図7】走査ライン間隔と欠陥検査方法の1例を説明す
るための説明図である。
【図8】走査ライン間隔と欠陥検査方法の別の例を説明
するための説明図である。
【図9】従来例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
1…撮像手段(テレビカメラ)、2…アナログ/ディジ
タル(A/D)変換手段、3…画像メモリ、4…走査手
段、5…2値化手段、6…変化点検出手段、7…座標比
較手段、8…判定手段。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像手段により撮像された対象パターン
    画像を記憶する画像メモリと、この画像メモリの全体ま
    たは一部を検査領域としてその検査領域を水平方向また
    は垂直方向に走査する走査手段と、この走査手段により
    前記画像メモリから読み出される画像信号を2値化して2
    値化信号を得る2値化手段と、この2値化信号の「0」か
    ら「1」への立ち上がり点,「1」から「0」への立ち
    下がり点の少なくとも一方の変化点座標を検出する変化
    点検出手段と、この変化点検出手段により得られる各走
    査ライン毎の変化点座標のうち、所定間隔だけ離れた2
    つの走査ライン間における変化点座標の差を検出する座
    標比較手段と、この座標比較手段から得られる差の値を
    基準値と比較して対象パターンの外形における欠陥の有
    無を判定する判定手段とを備え、前記検査領域内で変化
    点の検出されない走査ラインがある場合は、変化点のあ
    る最初と最後の走査ラインから各数ライン分では変化点
    検出を行なわないことを特徴とするパターン外形検査装
    置。
  2. 【請求項2】 前記間隔を検出すべき欠陥の大きさ,形
    状に応じて変えられるようにすることを特徴とする請求
    項1に記載のパターン外形検査装置。
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