JP3216669B2 - 光ディスク欠陥検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、欠陥検査方法に関し、
特に濃淡画像中の特徴上特異な部位を抽出する欠陥検査
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ディスクの欠陥検査方法には、
例えば、ＣＤ−ＲＯＭディスクの場合製造工程におい
て、ディスク表面の目視外観検査を行なうものがある。
これは色素をディスク基板に塗布する際に生じた塗りむ
ら、コンタミネーションによる凝集などの外観欠陥を検
査するものである。一般的に光ディスクは樹脂基板の上
に感熱色素を塗布しさらに金等の金属をスパッタリング
して製造する。このようにして製造される光ディスクの
欠陥を検査するために、基板に色素を塗布した後、金属
をスパッタする前に目視検査を行っている。これら欠陥
は実際、被検査ディスク表面の色の濃さ、透過率の変化
として目視で観測されている。また自動化された欠陥検
査方法としては１次元の固体撮像素子等で被検査ワーク
の表面を撮像して画像処理的手法によって欠陥を検出す
る方法がある。この方法の例としては富士ゼロックステ
クニカルレポート ＮＯ．５（平成３年３月１４日発
行）があるが、これらの表面欠陥検査方法では被検査ワ
ークを撮像した画像データを、あるしきい値で２値化
し、その２値化データの幾何学的特徴から欠陥のランク
を判別している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の判別方法では正常であるべき物体の欠けなど幾何学的
特徴を持つ欠陥には有効であるが、被検査ディスクの表
面輝度の濃淡に特徴を持つ欠陥を判別する場合や、淡い
下地の中に淡い欠陥が存在する低周波の欠陥に関しては
その欠陥の特徴量を的確に捕えているとは限らず、淡い
欠陥の特徴判別ができないか困難な場合が多い。光ディ
スク基板に感熱色素を塗布した表面に現われる欠陥はこ
のような淡い極めてアナログ的な信号形状を示すものが
多くを占めている。図４（ａ）,（ｂ）に典型的な欠陥
部分の光ディスク基板表面の輝度分布信号のプロファイ
ルを示す。この画像信号をあるしきい値で２値化した場
合、その結果は図４（ｃ）,（ｄ）に示すようになり、
図から明らかなように（ｃ）,（ｄ）は幾何学的特徴と
して同じような特徴を示し、欠けなどの欠陥と淡い下地
の中に淡い欠陥が存在する場合はこれらを精度よく分類
判別することができない。ここでいう幾何学的特徴とは
図４（ｃ）,（ｄ）のｄで表される大きさなどである。
本願発明はこのような欠陥の特徴量を的確に検出し、こ
れら欠陥のランク付けを行う光ディスク欠陥検出方法を
提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、被
検査ディスクの一方の面から適当な光源によりディスク
表面を照明し、他方の面から被検査ディスク表面輝度
を、ディスク中心から外周に向かう線分に沿って主走査
を行う１次元固体撮像素子で被検査ディスクを回転させ
ながら撮像し検査装置内部に画像データとして取り込
み、その画像データに対しオペレータマトリクスを作用
させ、該オペレータマトリクスのフィルタ特性に相当す
る信号成分を被検査画像から抽出し、そのオペレータマ
トリクスのフィルタ特性に相当する信号成分画像を所定
のしきい値で２値化し、２値化された画像に対し幾何学
処理によりラベル付けを行いラベル付けされた領域の直
交する２方向のフィレ径を計算し、各々のフィレ径に対
して所定のマージン幅を加算した領域を欠陥存在推定領
域とし、欠陥存在推定領域に相当する、被検査ディスク
の表面を１次元固体撮像素子により撮像した表面輝度分
布に相当する画像から欠陥存在推定領域における欠陥特
徴量を算出し、算出された特徴量を所定のしきい値でい
くつかの欠陥ランクに分離識別させるようにした。

【０００５】請求項２の発明では、特徴量として被検査
ディスクの表面を１次元固体撮像素子により撮像した被
検査ディスクの表面輝度分布に相当する画像データの、
欠陥存在推定領域内での画像輝度分布の分散量もしくは
標準偏差を、欠陥存在推定領域における欠陥の特徴量と
することにした。

【０００６】請求項３の発明では、被検査ディスクの表
面を１次元固体撮像素子により撮像した被検査ディスク
の表面輝度分布に相当する画像データにおいて、欠陥存
在領域内で、所定のしきい値を越える輝度値を持つ画素
の数を、欠陥存在推定領域内の欠陥の特徴量とすること
にした。

【０００７】請求項４の発明では、被検査ディスクの表
面を１次元固体撮像素子により撮像した被検査ディスク
の表面輝度分布に相当する画像データにおいて、被検査
ディスクの回転方向に相当する、画像輝度を積分した１
次元信号を算出し、その１次元信号のうち、欠陥存在推
定領域に相当する部位の信号分布を切り出し、切り出し
た１次元信号を欠陥存在推定領域に対するしきい値とし
て、そのしきい値を越える画素の数を領域内の欠陥の特
徴量とすることにした。

【０００８】請求項５の発明では、被検査ディスクの表
面を１次元固体撮像素子により撮像し、被検査ディスク
の表面輝度分布を画像データとして検査装置内部に取り
込み、その画像データを所定のサイズのブロックに分割
しそのブロック毎に特徴量を算出し、算出された特徴量
を所定のしきい値でいくつかの欠陥ランクに分離識別
し、そのブロックのサイズ程度の空間周波数帯域を持つ
欠陥を検出することにした。

【０００９】請求項６の発明では、被検査ディスクの表
面を１次元固体撮像素子により撮像し、被検査ディスク
の表面輝度分布を画像データとして検査装置内部に取り
込み、画像データのある１方向に画像輝度を積分した１
次元信号を算出し、被検査ディスクの表面輝度分布の画
像データとその１次元信号との差分を算出し画像撮像時
の照明むらを除去し、照明むらを除去した画像を所定の
サイズのブロックに分割しそのブロック毎に特徴量を算
出し、算出された特徴量を所定のしきい値で複数の欠陥
ランクに分離識別し、そのブロックのサイズ程度の空間
周波数帯域を持つ欠陥を検出することにした。

【００１０】請求項７の発明では、被検査ディスクの表
面を１次元固体撮像素子により撮像し、被検査ディスク
の表面輝度分布を画像データとして検査装置内部に取り
込み、そのブロックが隣り合うブロックと、そのブロッ
クサイズの半分ないし１部が重なり合うように、その画
像データを所定のサイズのブロックに分割し、そのブロ
ックのサイズ程度の空間周波数対域を持つ欠陥を検出す
ることにした。

【００１１】請求項８の発明では、分割されたブロック
の特徴量として、ブロック内における画像輝度の分散量
ないし標準偏差を特徴量とすることにした。

【００１２】請求項９の発明では、被検査ディスクの一
方の面から光源によりディスク表面を照明し、他方の面
から被検査ディスク表面輝度を、被検査ディスクと１次
元固体撮像素子との間に、可動機構を持ち必要に応じて
挿入される偏光フィルタを設置し、ディスク中心から外
周に向かう線分に沿って主走査を行う１次元ＣＣＤカメ
ラで被検査ディスクを回転させながら撮像し検査装置内
部に画像データとして取り込む撮像系と、その画像デー
タに対しオペレータマトリクスを作用させ、そのマトリ
クスのフィルタ特性に相当する信号成分を被検査画像か
ら抽出し、そのマトリクスのフィルタ特性に相当する信
号成分画像を所定のしきい値で２値化し、２値化された
画像に対し幾何学処理によりラベル付けを行いラベル付
けされた領域を基に欠陥存在領域を決定し、欠陥存在領
域に相当する被検査ディスクの表面を１次元固体撮像素
子により撮像した被検査ディスクの表面輝度分布に相当
する画像からその特徴量を算出し、算出された特徴量を
所定のしきい値でいくつかの欠陥ランクに分離識別する
ことにした。

【００１３】

【作用】請求項１の発明においては、被検査ディスクの
一方の面から光源によりディスク表面を照明し、他方の
面から被検査ディスク表面輝度を、ディスク中心から外
周に向かう線分に沿って主走査を行う１次元１次元固体
撮像素子で被検査ディスクを回転させながら撮像し検査
装置内部に画像データとして取り込み、その画像データ
に対しオペレータマトリクスを作用させ、該オペレータ
マトリクスのフィルタ特性に相当する信号成分を被検査
画像から抽出し、そのオペレータマトリクスのフィルタ
特性に相当する信号成分画像を所定のしきい値で２値化
し、２値化された画像に対し幾何学処理によりラベル付
けを行いラベル付けされた領域の直交する２方向のフィ
レ径を計算し、各々のフィレ径に対して所定のマージン
幅を加算した領域を欠陥存在推定領域とし、欠陥存在推
定領域に相当する、被検査ディスクの表面を１次元固体
撮像素子により撮像した表面輝度分布に相当する画像か
ら欠陥存在推定領域における欠陥特徴量を算出し、算出
された特徴量を所定のしきい値でいくつかの欠陥ランク
に分離識別が可能となる。

【００１４】請求項２の発明においては、特徴量として
被検査ディスクの表面を１次元固体撮像素子により撮像
した被検査ディスクの表面輝度分布に相当する画像デー
タの、欠陥存在推定領域内での画像輝度分布の分散量も
しくは標準偏差を、欠陥存在推定領域における欠陥の特
徴量として欠陥検査が可能となる。

【００１５】請求項３の発明においては、被検査ディス
クの表面を１次元固体撮像素子により撮像した被検査デ
ィスクの表面輝度分布に相当する画像データにおいて、
欠陥存在領域内で、所定のしきい値を越える輝度値を持
つ画素の数を、欠陥存在推定領域内の欠陥の特徴量と特
徴量として欠陥検査が可能となる。

【００１６】請求項４の発明においては、被検査ディス
クの表面を１次元固体撮像素子により撮像した被検査デ
ィスクの表面輝度分布に相当する画像データにおいて、
被検査ディスクの回転方向の画像輝度を積分した１次元
信号を算出し、その１次元信号の内、欠陥存在推定領域
に相当する部位の信号分布を切り出し、切り出した１次
元信号を欠陥存在推定領域に対するしきい値として、そ
のしきい値を越える画素の数を領域内の欠陥の特徴量と
して欠陥検査が可能となる。

【００１７】請求項５の発明では、被検査ディスクの表
面を１次元固体撮像素子により撮像し、被検査ディスク
の表面輝度分布を画像データとして検査装置内部に取り
込み、その画像データを所定のサイズのブロックに分割
しそのブロック毎に特徴量を算出し、算出された特徴量
を所定のしきい値でいくつかの欠陥ランクに分離識別
し、たのでそのブロックのサイズ程度の空間周波数帯域
を持つ欠陥を検出することが可能となる。

【００１８】請求項６の発明では、被検査ディスクの表
面を１次元固体撮像素子により撮像し、被検査ディスク
の表面輝度分布を画像データとして検査装置内部に取り
込み、画像データのある１方向に画像輝度を積分した１
次元信号を算出し、被検査ディスクの表面輝度分布の画
像データとその１次元信号との差分を算出し画像撮像時
の照明むらを除去し、照明むらを除去した画像を所定の
サイズのブロックに分割しそのブロック毎に特徴量を算
出し、算出された特徴量を所定のしきい値で複数の欠陥
ランクに分離識別したので、そのブロックのサイズ程度
の空間周波数帯域を持つ欠陥を検出することが可能とな
る。

【００１９】請求項７の発明では、被検査ディスクの表
面を１次元固体撮像素子により撮像し、被検査ディスク
の表面輝度分布を画像データとして検査装置内部に取り
込み、そのブロックが隣り合うブロックと、そのブロッ
クサイズの半分ないし１部が重なり合うように、その画
像データを所定のサイズのブロックに分割したので、そ
のブロックのサイズ程度の空間周波数対域を持つ欠陥を
検出することが可能となる。

【００２０】請求項８の発明では、分割されたブロック
の特徴量として、ブロック内における画像輝度の分散量
ないし標準偏差を特徴量として欠陥を検出することが可
能となる。

【００２１】請求項９の発明では、被検査ディスクの一
方の面から適当な光源によりディスク表面を照明し、他
方の面から被検査ディスク表面輝度を、被検査ディスク
と１次元ＣＣＤカメラのとの間に、可動機構を持ち必要
に応じて挿入される偏光フィルタを設置し、ディスク中
心から外周に向かう線分に沿って主走査を行う１次元Ｃ
ＣＤカメラで被検査ディスクを回転させながら撮像し検
査装置内部に画像データとして取り込む撮像系と、その
画像データに対しオペレータマトリクスを作用させ、そ
のマトリクスのフィルタ特性に相当する信号成分を被検
査画像から抽出し、そのマトリクスのフィルタ特性に相
当する信号成分画像を所定のしきい値で２値化し、２値
化された画像に対し幾何学処理によりラベル付けを行い
ラベル付けされた領域を基に欠陥存在領域を決定し、欠
陥存在領域に相当する被検査ディスクの表面を１次元固
体撮像素子により撮像した被検査ディスクの表面輝度分
布に相当する画像からその特徴量を算出し、算出された
特徴量を所定のしきい値でいくつかの欠陥ランクに分離
識別することが可能となる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。本発明は
被検査ディスクの欠陥情報を一次元固体撮像素子で読み
取り、画像処理した情報から欠陥存在推定領域における
欠陥特徴量を算出し、算出された欠陥特徴量を所定のし
きい値で複数の欠陥ランクに分離識別することができる
ようにしたものである。

【００２３】この発明が適用がされる光ディスク欠陥検
査部の概要構成を図１に示す。被検査ディスク１はディ
スク中心をその回転軸として回転できるようにモーター
が取付けられた回転ステージ７に設置されている。この
回転ステージ７により被検査ディスク１はその中心を回
転軸として回転する。これをランプハウス６からファイ
バーライトガイド１０で導光した光で照明する。照明は
被検査ディスク１に対して、１次元固体撮像カメラ２と
反対方向から照明する透過照明方式を採る。照明ヘッド
５の出射端にはオパールグラス等の拡散板８が設置され
ている。この拡散板８は照明光を均等に拡散し、出射端
の光源開口部の形状が一次元固体撮像素子に写るのを防
止するものである。１次元固体撮像カメラ２に取付けら
れた固体撮像素子３は画素配列方向が被検査ディスク中
心から外周に向かう直線に平行になるように設置されて
いる。１次元固体撮像カメラ２は画素数が２０４８程度
のものを利用する。また１次元固体撮像カメラ２のカメ
ラレンズ９と被検査ディスク１との間には偏光フィルタ
１１が設置されている。これは必要に応じて被検査ディ
スク１の撮像域に挿入されるようになっている。

【００２４】ディスク基板に感熱色素を塗布した状態で
の不良欠陥の一つとして、偏光不良と呼ばれるものがあ
る。これは色素塗布されたディスク基板の偏光方向に不
均一性があり、信号書き込み時のエラーとなる。この種
の不良は通常の撮像では撮像不可能であるが、上記のよ
うに偏光フィルタ１１を挿入することにより被検査ディ
スク１の偏光不均一性を明暗として撮像することができ
る。１次元固体撮像カメラ２によって読み取られた画像
信号は、Ａ／Ｄ変換器４でディジタルデータに変換され
フレームメモリ１２に画像データとして書き込まれる。
フレームメモリ１２に格納されたデータは、ホストコン
ピュータ１３で後述するアルゴリズムに従って処理され
る。

【００２５】図４（ａ）,（ｂ）に被検査ディスク表面
に現われる代表的な欠陥部位の表面の輝度信号のプロフ
ァイルを示す。この表面の輝度分布のうち欠陥部分の輝
度が大きく、視覚的には表面の地に比べて白く見えると
ころは白ぽち状の欠陥と呼ばれる。これらの欠陥は被検
査感光体表面で数１０μｍという大きさであり、空間周
波数は比較的高い。

【００２６】次に請求項１、請求項２、請求項３、請求
項４に対応する実施例を示す。図１に示す撮像系で撮像
されフレームメモリ１２に画像データとして格納された
被検査感光体表面の輝度分布画像は、以下に示す画像処
理手法により処理され、欠陥部位を特定し更にその欠陥
の特徴量を算出する。

【００２７】図２，図３に画像データの処理フローを示
す。図２は欠陥存在推定領域決定後領域切り出しまでの
フローを示し、図３は領域切り出し後、欠陥ランクを分
離識別するまでのフローを示している。尚、図２，図３
のフローは一連の処理フロ−である。入力された画像I
（ｘ，ｙ）はフレームメモリに原画像としてストアされ
る。この画像に対して処理対象領域のマスキングが前処
理として行われる。I（ｘ，ｙ）の処理対象領域を新た
にIｐ（ｘ，ｙ）とする。この原画像に対し高周波成分
からなる欠陥を検出するためにラプラシアン演算子を作
用させる。ラプラシアン演算子は画像の２次微分を行う
作用をし、周波数的にはハイパスフィルタとして作用す
る。ここでは例えば３×３のラプラシアンを作用させ
る。ラプラシアン演算子の例を次に示す。 ラプラシアン演算子をＬａｐ（ｘ，ｙ）とすればこれを
作用した画像Ｉｏｐ（ｘ，ｙ）は

【００２８】

【数１】

【００２９】＊はコンボリューション演算子である。ラ
プラシアン演算子を作用させた画像信号を図５（ａ）に
示す。信号の低周波部分が除去され高周波部分が信号と
してフィルタリングされている。これを所定のしきい値
で２値化する。

【００３０】２値化した信号プロフィールを図５（ｂ）
に示す。２値化した信号のＡ部が欠陥部分である。従来
はこのＡ部分の幾何学的特徴、例えばＡの大きさを特徴
量として捕えていた。しかし実際には欠陥を示す信号形
状はアナログ的に変化する信号であるため、この特徴量
のみからでは欠陥ランクを的確に層別することは困難で
ある。

【００３１】次に図５（ｂ）で示した欠陥部位を基にそ
の特徴量を求める手法について述べる。第１に前処理と
して膨張、縮退アルゴリズムにより孤立点およびホール
の除去を行う。一般に２値化した直後の画像は画像にノ
イズがあるため、孤立点、ホールを含んでいる。これら
孤立点、ホールは欠陥位置をラベリングする際に誤検出
の原因となる。膨張アルゴリズムは、注目する画素が物
体であったら周囲の画素をすべて物体に置き換える。縮
退アルゴリズムは注目する画素が背景であったら、周囲
の画素をすべて背景に置き換える。この操作を被処理領
域の画素すべてに対して行う。膨張、縮退によりホー
ル、孤立点がそれぞれ除去される。膨張、縮退によりホ
ール、孤立点が除去された膨張、縮退画像を図５（ｃ）
に示す。

【００３２】次にラベリングを行う。これは膨張、縮退
画像の１つの連結成分に１つの同じ番号を割り当てる操
作である。先ず画像を走査しラベルがつけられていない
物体画素に出会ったらその画素にＬ１という番号をつけ
る。次にその近傍に連結する物体画素があるかどうかを
調べ、物体画素があればそれに同じＬ１という番号をつ
ける。次に番号をつけられた画素を中心に同様に連結す
る画素を調べ同じ番号をつける。これを繰り返しＬ１と
いう番号がつく画素がなくなったら、再び画像を走査
し、以上の操作を繰り返す。こうして全被検査領域を走
査して処理を終了する。このようにして欠陥位置に、ラ
ベル付けされた物体領域が定義される。ラベルづけされ
た結果を図６に示す。

【００３３】次にこの画像から欠陥の特徴量を求める。
従来の目視検査では欠陥はそのコントラストおよび大き
さで官能評価を行っていた。本願発明ではこの官能評価
に基づいて、対応する２つの特徴量を導入する。まず第
１のコントラストについての特徴量を導入する。この特
徴量としては、欠陥周辺の所定の領域内での輝度分布の
分散量を用いる。分散を計算するに当たり、計算領域を
定義する必要がある。この計算領域は欠陥が存在すると
推定される領域に選ぶことが必要である。この領域を欠
陥存在推定領域と定義する。本願発明ではこの欠陥存在
推定領域を、前述したラベル付けされた物体領域から決
定する。

【００３４】欠陥存在推定領域の決定法は、ラベル付け
された物体領域のフィレ径に所定のマージン量を見込ん
で決定する。ラベル付けされた物体領域のフィレ径を図
７に示す。図７は便宜上Ｘ方向のみを示してある。図７
での物体領域とは、ラベリングによってラベルＬ３が付
与された画像上の領域を指す。フィレ径は物体のｘ,ｙ
それぞれの最大径を表す。Ｘ方向のフィレ径Ｆに対して
所定のマージン量Ｗｘを定義し領域Ｄｘを決める。Ｙ方
向についても同様にＤｙを決定しＤｘ，Ｄｙで定義され
る矩形領域Ｄを欠陥存在推定領域とする。ここまでの処
理で、撮像された画像データに対し欠陥が存在すると推
定される領域の特定ができる。

【００３５】次にこの欠陥存在推定領域の特徴量の計算
を行う。特徴量は欠陥存在推定領域Ｄ内での分散および
所定のしきい値を越える輝度を持つ画素の画素数とす
る。領域内分散δは、欠陥存在推定領域Ｄを次式とする
と

【００３６】

【数２】

【００３７】

【数３】

【００３８】

【数４】

【００３９】で表される。δはコントラストが強い画像
領域では大きい値を示す。ただし、Ｉ（ｘ，ｙ）は撮像
された原画像である。このように原画像を２値化してフ
ィルタリング、幾何学処理により欠陥が存在する位置を
決定し、その位置に相当する原画像から、信号の特徴量
を算出する。これによりアナログ的に変化する信号の特
定部位とその特徴量を的確に求めることができる。

【００４０】式（２）で述べた欠陥特徴量は欠陥存在推
定領域Ｄ内でコントラストの変化が強い場合に大きな値
を示すが、その特徴として強いピーク輝度を持つ欠陥を
検出したい場合には請求項４で述べた方法が有効であ
る。画像信号Ｉ（ｘ，ｙ）に対して次の積分を考える。

【００４１】

【数５】

【００４２】これは固体撮像素子主走査方向と直交する
方向Ｙ方向に画像輝度を積分した１次元信号である。こ
れはＸ方向の照明むら分布に相当する関数である。次に

【００４３】

【数６】

【００４４】を満たす（ｉ，ｊ）の組の数をカウントし
その値をＳとする。このＳが欠陥存在推定領域Ｄ内での
欠陥の特徴量である。ここまでの処理でδとＳの組が検
出された欠陥の数だけ算出される。そこで検出された、
欠陥の特徴量の組（δ,Ｓ）を欠陥の特徴パターンベク
トルＶｉとすれば

【００４５】

【数７】

【００４６】と表現される。これをＶの張るパターン平
面にプロットした様子（特徴パタ−ン空間）を図９に示
す。ここでは所定のしきい値Ｓ1,Ｓ２，δ1,δ２により
波線で欠陥ランクを３ランクに分離識別する例を示して
いる。また分離曲線は実線で示したように曲線で与える
ことも可能である。図４のフローチャートで示したしき
い値関数はこの分離曲線をδに対するＳの関数で表した
ものである。

【００４７】次に請求項５、請求項６、請求項７に対応
する、被検査ディスクにおける空間周波数的に低い成分
からなる欠陥の検出法について述べる。これらの欠陥と
しては、例えば、光ディスクにおいては感熱色素をディ
スク基板に塗布する際に発生する塗布むらが考えられ
る。この例を図８に示す。この種の欠陥は被検査ディス
ク半径程度のサイズまで大きく広がりを持つ場合があ
り、かつ輝度変化は小さい。この種の欠陥の検出をこれ
までの画像処理的手法によって行うと、検出すべき欠陥
と照明むらが、輝度変化としてもまた空間周波数帯域的
にも近接しているため、これらの分離検出が困難とな
る。

【００４８】一般に図１に示した構成による撮像系では
被検査ディスク径方向（Ａ）に照明のシェーディングが
発生し、被検査ディスクの表面輝度分布にむらが生じ
る。本願発明ではこの影響を除去するため被検査ディス
ク回転方向に輝度分布画像を積分し、この信号で照明分
布を代用している。これをシェーディングデータとし
て、原画像のこの信号からの差分をシェーディングを補
正したデータと見なし、この補正後の画像に対して、欠
陥の検出を行うものである。以下その手順を述べる。

【００４９】フローチャートを図１２に示す。低周波欠
陥は空間周波数が低く、画像の高い解像度を必要としな
い。例えば半径６０ｍｍの被検査ディスクの内周３０ｍ
ｍから最外周までの被検査領域であれば２５６×２５６
程度の画素密度で撮像すれば十分である。図１の系で２
０４８×２０４８画素の画素密度で読み取った原画像
は、その処理時間を短縮するため２５６×２５６の画素
密度に縮小される。この画像をＩｓ（ｘ，ｙ）とする。
これに対しシェーディングデータＩｓｈｄ（ｘ）

【００５０】

【数８】

【００５１】と定義しこれを計算して、メモリに格納す
る。Ｉｓｈｄ（ｘ）を基にＩｓ（ｘ，ｙ）のシェーディ
ング補正を行う。補正後の画像データをＩｃｍｐ（ｘ，
ｙ）とすれば

【００５２】

【数９】

【００５３】となる。この照明むらによるシェーディン
グの補正を行った画像Ｉｃｍｐ（ｘ，ｙ）から低周波欠
陥の検出を行う。ところで低周波欠陥は実用的に、欠陥
の形をそのまま検出することは賢明ではない。被検査領
域に対して欠陥サイズが大きく広がりを持ち、また輝度
変化も一般に小さいため目視検査においても欠陥の場所
若しくは形状を明確に定義できないためである。そこで
本願発明では低周波欠陥に対しては欠陥の形状、位置を
直接求めずに、被検査画像をいくつかのブロックに分割
してそのブロック毎に欠陥ランクを評価する方法と、そ
れに用いる特徴量を算出する方法を提供する。

【００５４】本願発明ではブロック内の特徴量をブロッ
ク内の画像輝度分布の分散値とする。画像をブロックに
分割する例を図１０に示す。これは２５６×２５６の原
画像を３２×３２の正方ブロックに分割した例である。
シェーディング補正後の原画像Ｉｃｍｐ（ｘ，ｙ）中の
ブロック領域をＩｂ（ｘ，ｙ）とする。例えばＩｃｍｐ
（ｘ，ｙ）（ｘ＝１〜２５６，ｙ＝１〜２５６）、Ｉｂ
（ｘ，ｙ）、（ｘ＝１〜２５，ｙ＝１〜２５）の場合、
ブロック内分散δｂは

【００５５】

【数１０】

【００５６】ここで図１０に示した単純な格子状の分割
ではブロックの境界にかかった欠陥を効率良く検出でき
ない。この様子を図１０に示す。欠陥１は全体が１つの
ブロックに包含された配置になっているが、欠陥２は２
つのブロックにかかって、配置されている。この場合、
欠陥１を含むブロックの分散値と、欠陥２を含む２つの
ブロックの分散値は同程度の欠陥を含むにもかかわら
ず、後者の分散値は前者の分散値よりも小さく算出され
る。

【００５７】そこで本願発明ではブロック分割を図１１
に示すように１部を隣接するブロックとオーバーラップ
するように配置する。これはブロックサイズ３２×３２
で半分の１６画素を重ねてブロックを配置した例であ
る。このようにすることで図１１に示した２つの欠陥部
位をブロック境界で分断することなく評価することが可
能となる。この分散値を基にブロック毎に欠陥ランクを
決定する。例えば、ブロック内分散値がしきい値１を越
える場合を、欠陥が存在する異常ブロック（ランク
１）、しきい値２を越えしきい値１以下の場合を、異常
の可能性があるブロック（ランク２）、しきい値２以下
の場合を正常ブロック（ランク３）として判定する。こ
のランク判定のフロ−を図１２に示す。本願発明の実施
例の説明は以上のとうりであるが、本願発明の画像処理
アルゴリズムは上記の例に限らず淡い下地の中に淡い欠
陥が存在する対象物に対し広く適用することができる。

【００５８】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、オペレータマト
リクスの作用によって信号の検出したい周波数成分を抽
出し、２値化、幾何学処理によって欠陥位置とそのクラ
スタリングによって欠陥位置を正確に決定でき、その位
置情報から多値画像である原画像に立ち返り特徴量を算
出することで欠陥ランクの分離識別ができる。

【００５９】請求項２記載の発明は、分散量を特徴量と
して導入することにより欠陥のコントラストを定量化で
き目視による注目点と同じ水準で自動欠陥検査ができ
る。

【００６０】請求項３記載の発明は、しきい値を越えた
画素数を特徴量として導入することにより、欠陥の大き
さを定量化でき目視による注目点と同じ水準で自動欠陥
検査ができる。

【００６１】請求項４記載の発明は、特定方向への積分
データ列をしきい値とすることで、シェーディングの影
響を受けない、ダイナミックなしきい値による２値化が
実現でき、欠陥検出の精度が向上を図ることができる。

【００６２】請求項５記載の発明は、ブロックに分割し
ブロック毎に特徴量を算出することにより、演算の軽減
と検出結果の冗長性をなくすことができる。

【００６３】請求項６記載の発明は、ブロック内でのし
きい値を、原画像における特定方向への積分データ列と
することで照明むらやシェーディングの影響を除去した
欠陥検出ができる。

【００６４】請求項７記載の発明は、分割ブロックを隣
接ブロック毎にオーバーラップさせて行うことによっ
て、ブロック間に渡る欠陥の特徴量算出を精度良く行う
ことができる。

【００６５】請求項８記載の発明は、淡いコントラスト
の低周波欠陥の特徴量を定量的に把握できる。

【００６６】請求項９記載の発明は、感熱色素の偏光特
性の不均一によって生じる欠陥を、画像の明るさの変化
として撮像可能となり、単純照明では検出できない欠陥
の検出ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ディスク欠陥検査部の概要構成図を示す図で
ある。

【図２】本発明のフロ−チャ−トを示す図である。

【図３】本発明のフロ−チャ−トを示す図である。

【図４】欠陥部位の輝度信号のプロファイルとその輝度
信号を２値化した関係を示す図である。

【図５】ラプラシアン演算子を作用させたラプラシアン
画像及びその２値化画像と膨張縮退画像の関係を示す図
である。

【図６】ラベル付けされた結果を示す図である。

【図７】ラベル付けされた物体のフィレ径を示す図であ
る。

【図８】低周波欠陥の例を示す図である。

【図９】特徴パタ−ン空間を示す図である。

【図１０】分散評価ブロックを示す図である。

【図１１】隣接する分散評価ブロックがオ−バ−ラップ
している状態を示す図である。

【図１２】低周波欠陥のランク判定のフロ−チャ−トを
示す図である。

【符号の説明】

１ 被検査ディスク ２ 一次元固体撮像カメラ ３ 固体撮像素子 ４ Ａ／Ｄ変換器 ５ 照明ヘッド ６ ランプハウス ７ 回転ステ−ジ ８ 拡散板 ９ カメラレンズ １０ ファイバ−ライトガイド １１ 偏光フィルタ １２ フレ−ムメモリ １３ ホストコンピュ−タ １４ 分散評価ブロック

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−147945（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−252210（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−132845（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−103952（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−134940（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−153454（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−198744（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01N 21/84 - 21/958 G06T 1/00 G06T 7/00 G06T 7/60

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査ディスクの一方の面から光源によ
   り前記被検査ディスク表面を照明し、他方の面から前記
   被検査ディスクの表面輝度を前記被検査ディスクの中心
   から外周に向かう線分に沿って主走査を行う１次元固体
   撮像素子で被検査ディスクを回転させながら撮像して検
   査装置内部に画像データとして取り込み、その画像デー
   タに対しオペレータマトリクスを作用させて該オペレー
   タマトリクスのフィルタ特性に相当する信号成分を被検
   査画像から抽出し、前記オペレータマトリクスのフィル
   タ特性に相当する信号成分画像を所定のしきい値で２値
   化し、２値化された画像に対し幾何学処理によりラベル
   付けを行ってラベル付けされた領域の直交する２方向の
   フィレ径を計算し、各々のフィレ径に対して所定のマー
   ジン幅を加算した領域を欠陥存在推定領域とし、前記欠
   陥存在推定領域に相当する前記被検査ディスクの表面を
   前記１次元固体撮像素子により撮像した表面輝度分布に
   相当する画像から前記欠陥存在推定領域における欠陥特
   徴量を算出し、算出された欠陥特徴量を所定のしきい値
   で複数の欠陥ランクに分離識別することを特徴とする光
   ディスク欠陥検査方法。
2. 【請求項２】 欠陥存在推定領域内での画像輝度分布の
   分散量もしくは標準偏差を、欠陥存在推定領域における
   欠陥の特徴量とすることを特徴とする請求項１記載の光
   ディスク欠陥検査方法。
3. 【請求項３】 欠陥存在領域内で、所定のしきい値を越
   える輝度値を持つ画素の数を、欠陥存在推定領域内の欠
   陥の特徴量とすることを特徴とする請求項１記載の光デ
   ィスク欠陥検査方法。
4. 【請求項４】 被検査ディスクの回転方向の画像輝度を
   積分した１次元信号を算出し、その１次元信号のうち欠
   陥存在推定領域に相当する部位の信号分布を切り出し、
   切り出した１次元信号を欠陥存在推定領域に対するしき
   い値として、そのしきい値を越える画素の数を欠陥存在
   推定領域内の欠陥の特徴量とすることを特徴とする請求
   項３記載の光ディスク欠陥検査方法。
5. 【請求項５】 被検査ディスクの表面を１次元固体撮像
   素子により撮像し、被検査ディスクの表面輝度分布を画
   像データとして検査装置内部に取り込み、その画像デー
   タを所定のサイズのブロックに分割しそのブロック毎に
   特徴量を算出し、算出された特徴量を所定のしきい値で
   複数の欠陥ランクに分離識別し、そのブロックのサイズ
   程度の空間周波数帯域を持つ欠陥を検出することを特徴
   とする光ディスク欠陥検査方法。
6. 【請求項６】 被検査ディスクの表面を１次元固体撮像
   素子により撮像し、被検査ディスクの表面輝度分布を画
   像データとして検査装置内部に取り込み、画像データの
   ある１方向に画像輝度を積分した１次元信号を算出し、
   被検査ディスクの表面輝度分布の画像データとその１次
   元信号との差分を算出して画像撮像時の照明むらを除去
   し、照明むらを除去した画像を所定のサイズのブロック
   に分割してそのブロック毎に特徴量を算出し、算出され
   た特徴量を所定のしきい値で複数の欠陥ランクに分離識
   別し、そのブロックのサイズ程度の空間周波数帯域を持
   つ欠陥を検出することを特徴とする請求項５記載の光デ
   ィスク欠陥検査方法。
7. 【請求項７】 被検査ディスクの表面を１次元固体撮像
   素子により撮像し、被検査ディスクの表面輝度分布を画
   像データとして検査装置内部に取り込み、そのブロック
   が隣り合うブロックと、そのブロックサイズの半分ない
   し１部が重なり合うように、その画像データを所定のサ
   イズのブロックに分割し、そのブロックのサイズ程度の
   空間周波数対域を持つ欠陥を検出することを特徴とす
   る、請求項５、請求項６記載の光ディスク欠陥検査方
   法。
8. 【請求項８】 分割されたブロックの特徴量として、ブ
   ロック内における画像輝度の分散量ないし標準偏差を特
   徴量とすることを特徴とする、請求項５、請求項６、請
   求項７記載の光ディスク欠陥検査方法。
9. 【請求項９】 被検査ディスクの一方の面から光源によ
   りディスク表面を照明し、他方の面から被検査ディスク
   表面輝度を、被検査ディスクと１次元固体撮像素子との
   間に、可動機構を持ち必要に応じて挿入される偏光フィ
   ルタを設置し、ディスク中心から外周に向かう線分に沿
   って主走査を行う１次元１次元固体撮像素子で被検査デ
   ィスクを回転させながら撮像し検査装置内部に画像デー
   タとして取り込む撮像系と、その画像データに対しオペ
   レータマトリクスを作用させ、そのマトリクスのフィル
   タ特性に相当する信号成分を被検査画像から抽出し、そ
   のマトリクスのフィルタ特性に相当する信号成分画像を
   所定のしきい値で２値化し、２値化された画像に対し幾
   何学処理によりラベル付けを行いラベル付けされた領域
   を基に欠陥存在領域を決定し、欠陥存在領域に相当する
   被検査ディスクの表面を１次元固体撮像素子により撮像
   した被検査ディスクの表面輝度分布に相当する画像から
   その特徴量を算出し、算出された特徴量を所定のしきい
   値でいくつかの欠陥ランクに分離識別することを特徴と
   する光ディスク欠陥検査方法。