JP3327159B2

JP3327159B2 - 欠陥検査装置

Info

Publication number: JP3327159B2
Application number: JP05713897A
Authority: JP
Inventors: 幸三高橋; 直樹柴田; 直之川上
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-02-26
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 2002-09-24
Anticipated expiration: 2017-02-26
Also published as: JPH10239243A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円筒状の被検物の
被検査面上の欠陥を検査する欠陥検査装置に関し、特に
表面に模様のある歯車や座金、表面に文字や図柄の描か
れたＣＤやレコードやコイン、表面に模様の描かれた半
導体ウエハ、瓶や缶の蓋等、円盤状の物体で表面に模様
やパターン等が描かれた表面上の傷、汚れ、模様のず
れ、中心に設けられた穴の位置のずれなどの欠陥を検査
する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、円盤状の被検物の被検査面上の欠
陥を検査する欠陥検査装置に関し、特に表面に模様のあ
る歯車や座金、表面に文字や図柄の描かれたＣＤやレコ
ードやコイン、表面に模様の描かれた半導体ウエハ、瓶
や缶の蓋等、円盤状の物体で表面に模様やパターン等が
描かれた表面上の傷、汚れ、模様のずれ、中心に設けら
れた穴の位置のずれなどの欠陥を検査する際は、例え
ば、製造ラインの検査行程において、主に検査者の目視
によって検査が行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のような目視によ
る検査は、熟練した技術を有する。また、大量に流れて
くる検査物を長時間検査しなければならず、検査者の疲
労による欠陥の見落としや見間違い等を起こし、正確な
検査が行われない場合があった。また、複数人を一定時
間ごとに交代するとしても人件費によるコストがかか
る。

【０００４】近年においてはコンピューター技術の発展
により、図１２に示すような画像処理技術を利用する検
査装置も考えられる。これは搬送装置９１上に並べられ
た円盤状の被検物９２の被検査面を撮像装置（例えばＣ
ＣＤカメラ等）９３にて撮像し、画像処理装置９４にて
画像処理し、制御部９５に画像信号を出力する。画像処
理を利用した検査装置の場合、検査するためには被検査
面上の模様と欠陥とを区別する必要がある。このため、
制御部には予め良品の画像を取り込んでおき、実際に検
査したものの画像と良品のものとの違いを比較検査する
方法が一般的である。

【０００５】しかし、検査物が円盤状の物体で表面に模
様が描かれたものにおいては、画像を取り込んだときに
必ずしも模様が一定の方向を向いているとは限らない。
このため、検査物が回転ずれしてしまわないうちに検査
する、即ち、被検査物を製造装置内部にこの検査装置を
組み込むことが考えられる。しかし、製造装置の内部空
間の制約上から検査装置の組み込みが不可能なことが多
い。また、検査物を回転ずれしないように搬送する方法
が考えれるが、搬送装置の機構が複雑になるため、コス
トアップになる。さらに、コンピューター上で模様の回
転を取り去る方法もあるが、高速処理のためには専用の
回路が必要であり検査のスループットが遅くなり、装置
のコストや検査物の種類による処理内容の変更等の問題
がある。

【０００６】また、回転ずれによる照明方向の違いも画
像処理による欠陥検査での欠陥の誤検出の要因となる。
特にコインや貨幣のような表面に複雑な模様が刻んであ
る場合、照明方向が異なると全く異なる見え方をしてし
まう。円形の照明も考えられるが、画像処理に必要な模
様の影まで消してしまい、コントラストの低下を招いて
しまう。

【０００７】本発明は上述の如き問題点に鑑み、円盤状
の検査物でその被検査面上に模様（パターン）が描かれ
たものの欠陥検査を、検査物の回転によるパターンの回
転に影響されることなく、高速でかつ安定した検出精度
が得られ、安いコストで欠陥検査処理が行える検査装置
を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による検査装置
は、上記課題を達成するために、円盤状の物体における
所定パターンが設けられた被検査面上の欠陥を検査する
検査装置において、前記被検査面上のパターンを所定の
結像面内に結像する結像光学系と、前記円盤状の物体を
回転させながら移動させる回転移動手段と、前記回転し
ながら移動する円盤状の物体のほぼ中心を通るように配
置され、前記被検査面の像を前記結像面内において１次
元的に検出する光検出手段と、前記円盤状の物体が前記
光検出手段に対して回転したときに前記光検出手段から
得られる信号に基づいて画像を得る画像取得手段と、前
記画像取得手段で得られた画像と、あらかじめ記憶され
ている画像情報とを比較することによって前記被検出面
上の欠陥を検出する欠陥検出手段とを有することを特徴
とする。

【０００９】本発明によれば、円盤状の物体の中心を通
る１次元的な像を光検出手段により結像光学系の結像面
内で検出し、この円盤状の物体は回転しながら移動する
ため、光検出手段から得られる信号に基づいて円盤状の
物体における被検査面の全体像を得ることができ、この
得られた円盤状の物体の被検査面の画像と、あらかじめ
記憶されている画像情報とを比較することによって前記
被検出面上の欠陥を検出することができる。

【００１０】また、前記欠陥検出手段は、前記所定パタ
ーンが設けられかつ欠陥が存在しない被検査面の前記画
像取得手段によって得られた画像が記憶されたメモリを
有することが好ましく、これにより、欠陥検査時に得ら
れた画像と前記メモリ内に記憶された画像とを比較する
ことにより欠陥を検査することができる。

【００１１】また、前記回転移動手段は、底面部と、両
側部とを備え、前記両側部の一方が前記物体の移動方向
に移動し、前記両側部間で前記物体が規制されながら前
記底面部上を回転し移動するように構成すると、円盤状
の物体が両側部間で規制されながら回転し移動し、円盤
状の物体の中心はほぼ直線の軌跡を描いて移動するの
で、円盤状の物体は回転ずれを起こすことなく移動で
き、その中心を通る１次元的な像を確実に得ることがで
きる。

【００１２】また、前記円盤状の物体はその平面が水平
面に対して垂直の状態で回転しながら移動するように構
成することができる。

【００１３】また、前記回転移動手段が水平面に対して
傾斜することにより、前記円盤状の物体が自重により回
転しながら移動することができる。

【００１４】なお、光検出手段は、円盤状の物体の移動
方向にほぼ平行に配置し、光検出手段の長さは結像する
像の長さよりも長くすること、すなわち、物体の半径を
ｒ’としたとき、（２＋π）ｒ’以上とすることが好ま
しい。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明による検査装置の実施の形
態を、表面に模様が刻まれたコインの欠陥検査装置を例
にして説明する。

【００１６】図１は本発明の第１の実施の形態における
検査装置の概略的な構成を示すブロック図である。被検
物であるコイン１２はコイン製造装置（図示省略）から
搬送装置（以下“コンベア”と称す）１１によって搬送
される。コンベア１１によるコイン１２の搬送について
は後に詳述する。撮像部１３からの信号は常時、画像処
理部１４に出力される。ここで、コイン１２が移動して
検査装置の撮像部１３の下部に位置すると、位置検出装
置１７は主制御系１５にコイン検出の信号を出力する。
主制御系１５はこの信号を受けると、画像処理部１４に
対して画像を取り込むための制御信号を出力する。画像
処理部１４はこの制御信号を受信すると、直ちに撮像部
１３からの画像信号の蓄積を開始して画像処理に移る。
画像処理部１４による画像処理については後に詳述す
る。

【００１７】画像処理部１４からの画像信号は欠陥検出
部１８に入力され、欠陥検出部１８は画像処理された結
果に基づいてコイン１２が良品であるか否か、即ち、コ
イン１２の被検査面に傷や汚れ等の欠陥が存在するか否
かが判定される。この判定結果は主制御系１５に送られ
る。主制御系１５は検査したコイン１２が不良品である
場合は、排出装置１６に対して排出信号を発し、排出装
置１６はこの排出信号を受けると、不良品のコインをコ
ンベア１１から排出する。欠陥検出部１８はコインの良
品、不良品の結果以外に、不良品のコインに存在する欠
陥の種類に関する情報も主制御系１５に出力することが
できる。主制御系１５はこれら欠陥検出部１８からの情
報をメモリに記憶させておく。オペレータが端末（図示
省略）により主制御系１５内のメモリ内の情報を読み出
すことにより、不良率や欠陥の種類等の統計的処理をす
ることができる。

【００１８】図２は図１の撮像部１３及びコンベア１１
の構成を示す斜視図である。図３はコンベア１１の別の
斜視図である。コンベア１１は、直線状に延在する底面
部１１３と、その両側部において直立して設けられてい
る側面部１１１，１１２とを備え、その断面は図３に示
すようにコイン１２の直径と同じ幅を持つコ字状形をし
ている。コンベア１１の両側面部の一方は、ベルトに構
成され、コイン１２の側面１２ａがベルト１１１及び側
面部１１２に対して接触している。ベルト１１１は、図
２に示すように、回転体１１ａと１１ｂとの間に掛け渡
されており、回転体１１ａを回転させるモータ等の駆動
手段（図示省略）により図２のｍ方向に一定速度で移動
する。

【００１９】コンベア１１のベルト１１１及び側面１１
２はコイン１２の側面１２ａが滑らないのに十分大きな
摩擦係数を有する。コンベア１１の底面部１１３は、コ
イン１２が滑りやすいように摩擦係数が小さくなってい
る。従って、コイン１２は、ベルト１１１の移動に伴っ
て、図２のｒ方向に回転（自転）しながらｎ方向に一定
速度で、底面部１１３上をベルト１１１と側面部１１２
との間で規制されながら搬送される。このとき、図３に
示すように、コイン１２の中心は直線状の軌跡を描く
が、これを搬送軸ＢＹとする。

【００２０】図２に示すように、コンベア１１の上方に
は、撮像部１３を構成する撮像光学系１３２と、、コイ
ン１２の像が撮像光学系１３２を介して結像するように
配置された１次元ラインＣＣＤ（以下“ＣＣＤ”と称
す）１３１とが設けられている。ＣＣＤ１３１の中心は
撮像光学系１３２の光軸ＡＸ上に配置され、この光軸Ａ
Ｘは搬送軸ＢＹと交差する。ＣＣＤ１３１はその長さ方
向が移動軸ＢＹと平行になるように配置されている。従
って、コイン１２のうち移動軸ＢＹ上にある部分が、Ｃ
ＣＤ１３１上に結像する。また、図４に示すように、コ
イン１２はコンベア１１の斜め上方両側から照明装置１
３５によって照明されている。

【００２１】図２に示すように、コイン１２の回転量を
検出するため、ロータリエンコーダ１３３が回転体１１
ｂの部分においてベルト１１１と接してベルト１１１の
移動に伴い回転するように配置されている。このロータ
リエンコーダ１３３はコンベア１１の移動量に比例した
パルス信号を電気回路１３４に出力する。ＣＣＤ１３１
から出力される信号は電気回路１３４にホールドされ、
電気回路１３４はロータリーエンコーダ１３３が所定の
パルス数をカウントした時点で画像処理部１４に画像信
号を転送する。

【００２２】前述のように、コンベア１１上をコイン１
２は一方向に一定速度で回転しながら搬送され、コイン
１２が検査装置の撮像部１３の下部に位置すると、コイ
ン１２の像は撮像光学系を介してＣＣＤ１３１上に結像
する。ＣＣＤ１３１の中心は撮像光学系１３２の光軸Ａ
Ｘ上に配置され、ＣＣＤ１３１はその長さ方向が移動軸
ＢＹと平行になるように配置されているから、コイン１
２のうち移動軸ＢＹ上にある部分が、ＣＣＤ１３１上に
結像する。また、ＣＣＤ１３１の長さは、結像したコイ
ン１２の像よりも長い。従って、図５（ａ）に示すよう
に、このときコイン１２の像はＣＣＤ１３１の一部に結
像する。

【００２３】図５（ａ）及び（ｂ）は、コイン１２の回
転・搬送と、コイン１２の像がＣＣＤ１３１上に結像す
る部分との関係を説明するものである。コイン１２はコ
ンベア１１によってｒ方向に回転しながらｎ方向に搬送
される。そのため、コイン１２が搬送されるに従って、
ＣＣＤ１３１上のコイン１２の像が結像する部分が移動
し、像もコインを回転させた像になる。図５には回転に
よる影響が解るように、コインの表面に被検査面のパタ
ーンとして‘Ａ’の文字を記してある。ある瞬間、図５
（ａ）に示すようにコイン１２の像がＣＣＤ１３１上に
結像していたとする。その後、コイン１２が回転・搬送
された結果を示したのが図５（ｂ）である。コイン１２
の像がＣＣＤ１３１上に結像する部分が図５（ａ）から
移動し、コイン１２の像も図５（ａ）から回転してい
る。

【００２４】画像処理部１４では、ＣＣＤ１３１からコ
イン１２の像が結像した部分、即ち、例えば、図５
（ａ）及び（ｂ）に示すＬの部分だけの情報を取り出し
て蓄積する。つまり、コイン１２を回転・搬送しながら
撮像して得られる画像は、１次元ラインＣＣＤをコイン
の直径方向に置き、１次元ラインＣＣＤもしくはコイン
のどちらかを回転させながら撮像して得られる画像と同
様のものになる。

【００２５】本実施の形態においてコイン１２の欠陥を
検出するために、コイン１２の像の回転により一周分の
画像を得る必要がある。従って、位置検出装置１７でコ
イン１２が検出されてから、コイン１２が半周するまで
の画像を蓄積すればよい。コイン１２の回転量はロータ
リーエンコーダ１３３により検出され、コイン１２の回
転量はコンベア１１の移動量に比例するから、コンベア
１１の移動量からコイン１２の回転量を求めることがで
きる。コンベア１１の回転はロータリーエンコーダ１３
３によって検出される。

【００２６】ロータリーエンコーダ１３３はコンベア１
１の回転量に比例したパルス信号を電気回路１３４に出
力する。電気回路１３４は、ロータリーエンコーダ１３
３からのパルスをカウントし、所定数カウントした時点
のＣＣＤ１３１からの信号１ライン分をサンプルし、画
像処理部１４に画像信号を転送する。そして、再びロー
タリエンコーダ１３３からのパルスをカウントし、画像
処理部１４に画像信号を転送する。この電気回路による
信号のパルスカウント数は使用者が主制御系１５を介し
て調整することができる。この時間間隔を調整すること
により、検査する物体の種類や被検査面上のパターンの
形状に応じて画面取得条件を変えることができ、常に検
査処理に最適な画像を得ることができる。

【００２７】また、それぞれの動作タイミングの誤差が
画像の歪みに与える影響が、画像処理にて問題とならな
い量である場合、コンベア１１の動作速度とＣＣＤ１３
１のサンプリングのタイミングをそれぞれオープン制御
としてもかまわない。

【００２８】次に、ＣＣＤ１３１の画素全体からコイン
１２の像が結像した部分の画素、即ち、例えば、図５
（ａ）及び（ｂ）に示すＬの部分だけの情報を取り出す
方法について説明する。ＣＣＤ１３１の中でのコイン１
２の像が結像する部分の開始位置は、コイン１２の回転
量に比例する。ここで開始位置とは、ＣＣＤ１３１にお
いてどちらか一方の端から数えていくつ目の画素かによ
り示される。従って、コイン１２の回転量と、ＣＣＤ１
３１の中でのコイン１２の像の開始位置との比例関係を
あらかじめ求めておくことで、ＣＣＤ１３１の画素全体
からコイン１２の像が結像した部分の画素情報だけを画
像処理部１４で取り出すことができる。

【００２９】また、コイン１２の回転量ではなく画像処
理によって、ＣＣＤ１３１の画素全体からコイン１２の
像が結像した部分の画素を取り出すこともできる。位置
検出装置１７がコイン１２を検出した時点では、コイン
１２の像はＣＣＤ１３１の端の部分に結像している。そ
こから、コイン１２が回転するとＣＣＤ１３１の中でコ
イン１２の像が結像する部分が１画素ずれる。コインの
端の画像の立ち上がり（立ち下がり）を同期信号のかわ
りとして、この立ち上がり信号のＣＣＤ１３１上での位
置を回路上でモニタし、像の結像位置が１画素ずれた時
点で画像処理部１４に画像信号を転送する。また、コイ
ン１２の回転によって像の結像位置が１画素ずれた時点
で、画像処理部１４に画像信号を転送する。これを繰り
返すことで、コイン１２の画像を取り出すことができ
る。

【００３０】この方法によれば、ロータリーエンコーダ
１３３とＣＣＤ１３１との同期をとるのが困難である場
合には、ロータリーエンコーダ１３３が不要となり、コ
イン１２の回転量とＣＣＤ１３１の動作クロックとの同
期がとりやすいという利点がある。ＣＣＤ１３１の画素
全体からコイン１２の像が結像した部分の画素を取り出
すために、コイン１２の大きさから結像する部分の画素
数をあらかじめ求めておく。また、コイン１２とその他
の部分との境界を明確にするために、コンベア１１は反
射を起こさない素材を用いるかもしくはコーティングを
施すことが好ましく、これにより、コイン１２と背景部
分とのコントラストを大きくすることができる。

【００３１】また、図４に示す照明装置１３５内部に第
１偏光板を設け、この第１偏光板を介して照明光をコイ
ンに１２に照射し、かつ撮像光学系１３２内部にも第２
偏光板を設け、この第２偏光板を介してパターンの像を
ＣＣＤ１３１上に結像するようにしても良い。これらの
偏光板によってコイン１２上のパターンは高いコントラ
ストで結像面上に結像することができて好ましい。

【００３２】次に、本発明による第２の実施の形態につ
いて図６により説明する。コインの回転及び搬送方法は
図２のような構造に限られず、例えば、コインを自重で
転がす構造が考えられる。図６はコインを自重で転がす
実施の形態を示す斜視図である。

【００３３】図６のように、コンベア６１は、上面部６
１１，この上面部６１１と対向する下面部６１２、側面
部６１３、及びこの側面部６１３と対向し光透過性部材
からなる側面部（図示省略）を備え、コイン６２を囲む
ように細長い四角形状の筒状に構成されている。コンベ
ア６１はその側面部６１３が水平面に対して垂直方向に
向き、コンベア６１の長手方向が水平面６４に対して一
定の角度を有するように配置されている。これにより、
コイン６２の側面６２ａが上面部６１１と下面部６１２
とに接しこれらの間に挟まれながら、コイン６２の平面
が水平面６４に対してほぼ垂直の状態でコイン６２がコ
ンベア６１内の筒状空間を自重で転がる。

【００３４】コンベア６１の上面部６１１及び下面部６
１２は摩擦係数が小さく、コインが滑りやすい材料から
できている。側面部６１３はコイン６２が滑らないのに
十分大きな摩擦係数を有する。また、側面６１３に対向
する図示省略の透光性の側面部は、摩擦係数が小さく滑
りやすい素材からできている。このため、コイン６２が
コンベア６１内の筒状空間を自重で回転（自転）しなが
ら上方から下方に転がり落ちる。

【００３５】この透光性の側面部に対向して撮像光学系
６３が配置されている。コイン６２がコンベア６１内の
筒状空間を自重で回転しながら転がり移動する際に、第
１の実施の形態と同様にコイン６２の画像信号を得て、
コイン６２の検査のための最適な画像を得ることができ
る。

【００３６】また、側面６１３も透明にして新たな撮像
光学系を撮像光学系６３とコンベア６１を挟んで対向す
るように設置すれば、コイン６２の両面を同時に撮像・
検査することができる。前述のように片側だけに撮像光
学系がある場合、コインの両面を検査するために搬送系
にコインを裏返す機構を設ける必要があり、また、表面
の検査結果と裏面の検査結果を対応させる必要がある
が、検査にタイムラグがあるため、その検査結果の対応
処理に時間がかかってしまうのに対し、コインの両面を
同時に検査する場合、コインを裏返す必要がなく表面と
裏面の検査結果が同時に得られるため、搬送系及び検査
結果の処理が軽減する。

【００３７】次に、本発明による第３の実施の形態につ
き図７を参照して説明する。本実施の形態は、コインが
その中を直立状態で回転できるように筒状に構成された
コンベアを用いる点は第２の実施の形態と同様である
が、本実施の形態では水平面にコンベアが設けられてい
る。図７は、本実施の形態による搬送部の正面図であ
る。

【００３８】図７に示すコンベアは、図６に示したもの
と構造がほぼ同様でありその中をコイン２が転がりなが
ら移動できる四角形状の筒状のガイドレール１００、ガ
イドレール１００の側面に設けられたＣＣＤ用の窓５
０，及びこの窓５０に設けられた１次元ＣＣＤ６０を備
えている。なお、窓５０に対向するガイドレール１００
の側面には同様の窓及びＣＣＤが設けられている。

【００３９】また、ガイドレール１００の上部には開口
７０が設けられ、この開口７０にコイン２を転動させる
ためのローラ３０及びコイン２をローラ３０側に間欠的
に押し出すための複数の突部４０ａを備える歯車４０が
配置されている。

【００４０】図７に示したコンベアは、コイン２を直立
にした状態でガイドレール１００の中を図のｇ方向に搬
送する。コイン２はガイドレール１００の筒状の内部を
ｇ方向に順次位置２ａまで運ばれてくる。コイン２は、
歯車４０の突部４０ａの図のｑ方向への回転により、位
置２ａからｇ方向に間欠的に押し出され、図の位置２ｂ
に移動する。ガイドレール１００の内部の底面１１０
は、滑りにくく構成され、例えば滑りにくい材質で表面
処理されており、また、回転ローラ３０は一定速度で図
のｖ方向に回転しているため、コイン２は位置２ｂから
ｇ方向に弾き出され底面１１に対して滑らずに図のｗ方
向に一定の回転速度で転動しながら移動する。ＣＣＤ６
０には窓５０と光学系（図示省略）を介してコイン２の
像コイン２が位置２ｃから２ｄまでを移動する間にコイ
ン２の全面の画像が取り込まれ、上述と同様に処理がな
される。また、コイン２の反対面においても同様にその
全面の画像が取り込まれる。このようにして、コイン２
の両面から検査のための最適な画像を得ることができる
ので、コインの両面を同時に検査することができ、検査
時間が大幅に短縮できる。

【００４１】なお、図８（ａ）のようにＣＣＤ７３がコ
イン７１の搬送軸７２上にない場合、コイン７１の中心
部分７４の画像が取り込まれないという、「中心抜け」
の現象が生じるため、図８（ｂ）のようにＣＣＤ７３と
コイン７１の搬送軸７２との予想されるずれの範囲内
に、ＣＣＤを平行に何本か並べる方法を採ることができ
る。図８（ｂ）のように配置した複数のＣＣＤ７３，７
４，７５から得られた画像の中で、最もコインの搬送軸
７２上に近いと考えられる画像を採用する。どの画像が
最もコインの搬送軸７２上に近いかの判断は、実際にＣ
ＣＤ上に結像したコインの像とあらかじめ求めてあるコ
インの像の大きさ（画素数）とを比較することにより可
能である。図８（ｂ）の場合、ＣＣＤ７５により得られ
た画像を採用する。

【００４２】本実施形態において、欠陥検出部１８には
予め良品のコインでサンプルの画像が記憶されている。
この画像は像の回転が１周分の画像であるため、図９
（ａ）に示す画像が予め欠陥検出部１８に記憶されてい
る良品のコインの画像８１として以下説明する。実際に
検査したいコインの画像を得る場合、コインの回転方向
には３６０°の自由度があるため、取り込まれた画像は
どこから始まっているかが判らない。従って、検査時に
はコイン２周分の画像を取得する。図９（ｂ）に示す画
像が検査時に取得するコインの画像８２として以下説明
する。図９（ｂ）に示す画像はコイン２周分の画像が取
り込まれているため、図９（ａ）に示すサンプルの画像
に対応する部分が必ず何処かに存在する。

【００４３】欠陥検出部１８は先ず２枚の画像（サンプ
ルの画像と検査時の画像）を比較して、サンプルの画像
が検査時に取り込まれた画像の何処に対応するのかを２
枚の画像の相関で求める。

【００４４】図１０（ａ）は画像全体を使って相関処理
をする場合を説明するための図である。欠陥検出部１８
は予め取り込まれたサンプルの画像８１を検査時に取り
込まれた画像８２の上方から下方へ１次元走査し、相関
値を求めていき、最も値の高い位置が対応する位置であ
ると判断する。図１０（ａ）においては、検査時に取得
した画像８２の上端とサンプルの画像８１の上端とが重
なったときに最も相関値が高くなった場合を示す。

【００４５】また、図１０（ｂ）はサンプルの画像の特
徴的な一部分８３を用いて相関処理をする場合の図であ
る。予め取り込んだサンプルの画像から、操作者が特徴
的な一部分８３を切り出しておく。そして検査時に取得
した画像８２に対してこの切り取った一部分の画像を図
の矢印の方向に１次元走査し、相関処理をかけていく。
このような相関処理によれば、上述の画面全体で行う相
関処理に比べ計算量を大幅に減らすことができる。

【００４６】上述の如き部分的な相関処理を行う場合、
特徴的な一部分８３が複数箇所で重なり合う場合があ
る。このときは、誤認識の可能性があるため、欠陥検出
部１８が操作者に対して複数箇所の候補があることを知
らせる。このことにより操作者はサンプル画像の位置を
変更して再度相関処理をさせることができる。また、使
用者自身がサンプル画像と検査時の画像とを比較して複
数箇所ある候補の中から適切な１つを選ぶようにしても
良い。このような処理により欠陥検出部１８の誤認識を
防止することができる。また、操作者が複数の候補箇所
から選ぶのではなく、欠陥検出部１８が自動的に特徴的
な一部分の領域を広げ、再度（又は繰り返し）部分的な
相関処理を行うことによって最終的に正確に重なり合う
１箇所を探すような相関処理であっても良い。

【００４７】このようにして、欠陥検出部１８は、検査
時に取得した画像８２中でサンプル画像８１が丁度重な
る部分を求める。

【００４８】次に、欠陥検出部１８は、求められた画像
の位置でサンプルの画像（良品のコインの画像）と検査
時に取得した画像（検査品のコインの画像）とを比較す
る。比較方法としては、２枚の画像の差分値をとり、例
えばその差分値が画素単位で所定個数以上あるものにつ
いては欠陥ありと判断し、排出装置に排出信号を出力す
る。欠陥の有無の判断は上述に限らず、検査対象や項目
により、種々の方法が考えられ、それに適した方法を用
いることが望ましい。

【００４９】さて、上述のごときサンプルの画像と検査
時の画像との相関処理及び比較処理により欠陥を検査す
る方法以外に、例えば、特公平４ー５２９９２号公報に
開示されているような形状比較法による欠陥検査方法を
用いても良い。以下にこの検査方法について簡単に説明
する。

【００５０】図１１は形状比較法による画像処理を説明
する図である。まず、欠陥検出部内１８内のルックアッ
プテーブル用のメモリを全て０に初期化する。次に良品
のコインの画像を予め取り込んで２値化し、図１１に示
すような小さな窓１０１で走査する。この窓１０１は４
×４のエレメントから構成される。この１つのエレメン
トは１画素であっても、複数画素からなるエレメントで
あっても良い。これは形状を記憶する領域を大きくとる
（大きな視野でパターンを認識する）か、小さくとる
（小さな視野でパターンを認識する）かによって異な
る。

【００５１】次に、窓内の画素の並びをアドレスに変換
し、対応するルックアップテーブルのアドレスメモリを
０から１に変更する。この動作を図の矢印の方向に、１
エレメントずらしながら繰り返し行い、画像全体を走査
する。そして画像をルックアップテーブルに変換する。
すなはち、図１０に示す４×４のエレメント内の白
（０）、黒（１）の形状を画面全体において記憶するこ
とになる。以上の工程が学習工程である。

【００５２】次に、検査工程について説明する。検査工
程は検査対象品に対して同様に、形状からアドレスへの
変換処理を行い、対応するアドレスを参照する動作を繰
り返す。対応するメモリに１が書き込まれていれば良、
０であれば欠陥になる。図１０においては４×４のエレ
メントからなる窓、すなわち１６ビットアドレスで行っ
ているが、本発明においてはこれに限定するものではな
い。また、窓内のいくつかの画素をまとめて１つのエレ
メントとし、全体の窓の大きさを変えることにより、異
なる大きさや質の欠陥を検出することができる。さらに
同時に複数のエレメントサイズで検査を行うことによ
り、正確に欠陥の検出を行うことが可能となる。

【００５３】上述の如き形状比較法による欠陥検査によ
れば、検査時に取り込む画像は図９（ｂ）に示すような
コイン２周分ではなく、図９（ａ）に示すようなコイン
１周分の画像で済む。従って検査処理スピードが格段に
速くなる利点がある。

【００５４】また、コインの中心が正確に光軸ＡＸに一
致するように位置決めされていなくても、その位置ずれ
による画像の歪みを画像処理時に吸収することができる
ため、位置決め装置の精度がそれほど要求されなくです
む。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、円盤状の検査物でその
被検査面上に模様（パターン）が描かれたものの欠陥検
査を検査物の回転によるパターンの回転に影響されるこ
となく、高速でかつ安定した検出精度が得られ、安いコ
ストで欠陥検査処理が行える検査装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施の形態の検査装置の概略的な
構成を示すブロック図である。

【図２】図１の検査装置の撮像部及びコンベアの構成を
示す斜視図である。

【図３】図１のコンベアを示す斜視図である。

【図４】図１の検査装置の照明装置を撮像部及びコンベ
アとともに示す斜視図である。

【図５】図１の検査装置において１次元ラインＣＣＤに
よる物体の像の検出について説明する図である。

【図６】本発明による第２の実施の形態の主要部を示す
斜視図である。

【図７】本発明による第３の実施の形態の主要部を示す
正面図である。

【図８】コイン検査時の中心抜けの現象を説明するため
のコイン及び１次元ラインＣＣＤを示す平面図（ａ）、
及びそのためにＣＣＤを複数配置した例を説明するため
の平面図（ｂ）である。

【図９】本実施の形態の検査装置の画像処理部が記憶し
ているサンプルの画像を示す図（ａ）、検査時に得られ
る被検査面の像を示す図（ｂ）である。

【図１０】本実施の形態の検査装置の画像処理部による
相関処理を説明する図である。

【図１１】本実施の形態の検査装置の画像処理部による
画像処理、及び欠陥検査処理の別の例を示す図である。

【図１２】従来の一般的な欠陥検査装置を説明する図で
ある。

【符号の説明】

１１コンベア１２コイン１３撮像部１４画像処理部１５主制御系１７位置決め装置１８欠陥検出部１３１１次元ラインＣＣＤ１３５照明装置１３３ロータリーエンコーダ１３４電気回路６１コンベア１００ガイドレール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川上直之東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内 (56)参考文献特開平６−288928（ＪＰ，Ａ) 特開平９−210656（ＪＰ，Ａ) 特開平５−46840（ＪＰ，Ａ) 特開平６−12548（ＪＰ，Ａ) 特開平７−110875（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958 G07D 5/00 - 5/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円盤状の物体における所定パターンが設け
られた被検査面上の欠陥を検査する検査装置において、前記円盤状の物体を回転させながら移動させる回転移動
手段と、前記被検査面上のパターンを所定の結像面内に結像する
結像光学系と、前記回転しながら移動する円盤状の物体のほぼ中心を通
るように配置され，前記被検査面の像を前記結像面内に
おいて１次元的に検出する光検出手段と、前記円盤状の物体が前記光検出手段に対して回転したと
きに前記光検出手段から得られる信号に基づいて画像を
得る画像取得手段と、前記画像取得手段で得られた画像と，あらかじめ記憶さ
れている画像情報とを比較することによって前記被検査
面上の欠陥を検出する欠陥検出手段とを有することを特
徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】前記光検出手段は、前記円盤状の物体が有
する表裏２つの被検査面からの像を同時に検出すること
を特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】前記欠陥検出手段は、前記所定パターンが
設けられかつ欠陥が存在しない被検査面の前記画像取得
手段によって得られた画像が記憶されたメモリを有し，欠陥検査時に得られた画像と前記メモリ内に記憶された
画像とを比較することにより欠陥を検査することを特徴
とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】前記回転移動手段は、底面部と、両側部と
を備え、前記両側部の一方が前記物体の移動方向に移動
し、前記両側部間で前記物体が規制されながら前記底面
部に沿って回転し移動することを特徴とする、請求項１
から３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】前記回転移動手段は、底面部と、該底面部
に対向配置された平面部と、両側部とを備え、前記底面
部が前記物体の移動方向に移動し、前記両側部間で前記
物体が規制されながら前記底面部に沿って回転し移動す
ることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に
記載の装置。
【請求項６】前記回転移動手段に前記円盤状の物体を間
欠的に送り込む手段を有することを特徴とする、請求項
１から５のいずれか１項に記載の装置。