JP3598196B2 - Periodic pattern defect inspection equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
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的パターンを有する検査対象における傷や、ピンホール、黒点、ゴミ、パターンの欠け等の欠陥を検査する周期パターン検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、周期的パターンの欠陥を検出する方法として特開平4−316346号、特開平6−129992号、特開平7−159343号公報等があり、これらは周期的パターンをラインセンサで走査し、元の画像とこれをずらした画像とを比較し、相違した場合、その相違部分を欠陥として検出する技術を開示している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
欠陥には傷、ピンホール、汚れ、ゴミ、パターンの欠け等があり、これらは画像上、黒くまたは白く表れる。このため、欠陥が黒か白かがわかれば、欠陥の原因もかなり推定できる。また欠陥は1周期長以内の場合が多いが、1周期長を超えるものもある。しかし、従来の技術では白と黒の欠陥を同時刻で区別して検出することができなかった。また1周期長を超える欠陥と、その欠陥が白か黒かの区別を検出することはできなかった。
【0004】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、周期的パターンに生じる欠陥を白欠陥、黒欠陥に区別して検出する検査装置を提供することを目的とする。さらに1周期長を超える大欠陥についても、白欠陥、黒欠陥を区別して検出する装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明では、一定の周期でパターンが反復する検査対象物の欠陥を検査する装置であって、前記パターンを線型走査してイメージセンサで読み取り多値画像を得る画像入力手段と、前記多値画像をAとし、このAより1周期遅延した多値画像をBとし、前記Aより2周期遅延した多値画像をCとし、各多値画像の同時刻における差分であって、AとBとの差分A−B,BとAとの差分B−A,BとCとの差分B−C,CとBとの差分C−Bを演算する差分演算手段と、前記各差分A−B,B−A,B−C,C−Bが所定のしきい値より大きいときは1,未満のときは負の場合も含めて0とする2値化を行う2値化手段と、この2値化手段による各差分の2値化値を対応するアルファベットの小文字によりa−b,b−a,b−c,c−bと表わした場合、b−aとb−cの論理積を演算する第1論理積演算手段と、a−bとc−bとの論理積を演算する第2論理積演算手段と、を備え、前記多値画像はMからN(M,N共正数でM<N)の多値で表されている。
【0008】
多値画像について、最暗レベルは0、最明レベルはNとした場合、白欠陥は周期長だけ離れた両隣の濃度値と比べてあるしきい値(L1)よりも高い濃度レベルを持っており、黒欠陥は他のしきい値(L2,L2<LI)よりも低い濃度レベルを持っている。また欠陥がない場合は両隣とほぼ同様の濃度レベルを持っている。いま、1周期長内に欠陥があって、それが白欠陥であるとする。欠陥の発生した周期の画像Bを中心として同時刻におけるAとの差分B−A,Cとの差分B−Cをとると、差分B−A,差分B−C,は正の値になる。この差分B−A,差分B−Cを所定のしきい値L1と比較し、これより大きいとき1,それ以外のとき0として2値化する。しきい値として適切に欠陥を表す値とすることにより、確実に欠陥を取り出すことができる。そして2値化差分b−a,b−cが共に1のときは白欠陥と判定することができる。つまり、ある周期とこの1つ前の周期の比較、ある周期とこの1つ後の周期の比較をすることにより、ある周期内に欠陥が有るか否か、その欠陥は白欠陥か黒欠陥か、その周期内の欠陥かが分かる。
【0009】
また1周期長以下の黒い欠陥が存在するとき、欠陥の発生した周期の画素Bを中心として同時刻におけるAとの差分A−B,Cとの差分C−Bをとる。差分A−B,差分C−Bは正の値となる。この差分A−B,差分C−Bを所定のしきい値L2と比較し、これより大きい時は1、それ以外は0として2値化する。しきい値として適切に欠陥を表す値とすることにより、確実に欠陥を取り出すことができる。この2値化差分a−b,c−bが共に1のときは黒い欠陥と判定することができる。これにより欠陥の検出のみならず、白い欠陥か黒い欠陥かも判定することができる。
【0010】
請求項4の発明では、前記多値画像で、最暗レベルを0、最明レベルをN(正数)で多値化表示しているときは、前記第1論理積演算手段の出力が1ときは1周期長以下の白欠陥、前記第2論理積演算手段の出力が1のときは1周期長以下の黒欠陥と判定する。
【0011】
多値画像で0を最暗レベル、Nを最明レベルとして0よりNまでで多値を表示している場合、1周期長両隣の濃度と比較して、しきい値L1より高いレベルにあるときは白い欠陥である。故に請求項2の場合で説明した2値化差分b−a,b−cが共に1の場合に相当し、これは第1論理積演算手段の出力が1の場合である。また、1周期長両隣の濃度と比較して、しきい値L2(L1>L2)より低いレベルにあるときは黒い欠陥である。故に請求項2の場合で説明した2値化差分a−b,c−bが共に1の場合に相当し、これは第2論理積演算手段の出力が1の場合である。
【0012】
請求項5の発明では、前記多値画像で最明レベルを0、最暗レベルをN(正数)で多値化表示している時は、前記第1論理積演算手段の出力が1のときは1周期長以下の黒欠陥、前記第2論理積演算手段の出力が1のときは1周期長以下の白欠陥と判定する。
【0013】
本発明は多値化の設定を請求項4の場合と反対にしたもので、0を最明レベル、Nを最暗レベルとして多値化を表した場合である。1周期長離れた両隣よりもしきい値L2より小さな値のときは白い欠陥であり、1周期長離れた両隣よりもしきい値L1(L1>L2)より大きな値のときは黒い欠陥である。黒の欠陥の場合、請求項2の場合で説明した2値化差分b−a,b−cが共に1の場合に相当し、これは第1論理積演算手段の出力が1の場合である。また、1周期長両隣の濃度と比較して、しきい値L2より小さな値のときは白い欠陥である。白い欠陥の場合、請求項1の場合で説明した2値化差分a−b,c−bが共に1の場合に相当し、これは第2論理積演算手段の出力が1の場合である。
【0014】
請求項2の発明では、一定の周期でパターンが反復する検査対象物の欠陥を検査する装置であって、前記パターンを線形走査してイメージセンサで読み取り多値画像を得る画像入力手段と、前記多値画像をAとし、このAより1周期長遅延した多値画像をBとし、前記Aより2周期長遅延した多値画像をCとし、各多値画像の同時刻における差分であって、AとBとの差分A−B,BとAとの差分B−A,BとCとの差分B−C,CとBとの差分C−Bを演算する差分演算手段と、前記各差分A−B,B−A,B−C,C−Bが所定のしきい値より大きいときは1,未満のときは負の場合も含めて0とする2値化を行う2値化手段と、この2値化手段による各差分の2値化値を対応するアルファベットの小文字によりa−b,b−a,b−c,c−bと表わした場合、b−aの反転値と、b−cと、c−bの1周期遅延値の反転値との論理積を得る第3論理積演算手段と、a−bの反転値と、c−bと、b−cの1周期遅延値の反転値との論理積を得る第4論理積演算手段とを、備える。
【0015】
白い欠陥で1周期長を超える長欠陥の特徴を図8を用いて説明する。まず長欠陥の始まる1周期目について、Pの期間では、BとAが同じレベルで、CはAとBより低いレベルである。さらに、P−1の期間ではBとCは同じレベルである。これは2値化差分b−aが0,b−cが1,c−bの1周期遅延値が0であることを意味する。故にb−aの反転値と、b−cの値と、c−bの1周期遅延値の反転値とが全て1になるので、第3論理積演算手段の出力が1となる。
【0016】
また長欠陥の終わる周期について、Qの期間ではAとBは同じレベルで、CはA,Bより高いレベルである。さらにQ−1期間ではCとBは同じレベルである。これは請求項5の発明で2値化差分a−bが0、c−bが1、b−cの1周期遅延値が0であることを意味する。故にa−bの反転値と、b−cの値と、b−cの1周期遅延値の反転値とが全て1になるので第4論理積演算手段の出力は1となる。
【0017】
黒い欠陥で1周期長を超える長欠陥の特徴を図9を用いて説明する。長欠陥の始まる1周期目について、Pの期間では、BとAが同じレベルで、CはB,Aより高いレベルである。さらにP−1の期間ではBとCは同じレベルである。これは請求項5の発明で2値化差分a−bが0、c−bが1、b−cの1周期遅延値が0であることを意味する。故にa−bの反転値と、b−cの値と、b−cの1周期遅延値の反転値とが全て1となるので、第4論理積演算手段の出力は1となる。
【0018】
また長欠陥の終わる周期について、Qの期間では、BとAが同じレベルであり、CはB,Aよりも低レベルである。さらにQ−1の期間ではBとCは同じレベルである。これは請求項5の発明で2値化差分b−aが0、b−cが1、c−bの1周期遅延値が0であることを意味する。故にb−aの反転値と、b−cの値と、c−bの1周期遅延値の反転値とが全て1になるので、第3論理積演算手段の出力が1となる。
【0019】
以上のように白い欠陥で1周期長を超える長欠陥が存在するとまず第3論理積演算手段の出力が1となり、続いて第4論理積演算手段の出力が1となる。また黒い欠陥で1周期長を超える長欠陥が存在すると、まず第4論理積演算手段の出力が1となり、続いて第3論理積演算手段の出力が1となる。これにより1周期長を超える長欠陥をそれが白い欠陥か、黒い欠陥かを区別して検出することができる。
【0020】
請求項6の発明では、前記多値画像で最暗レベルを0、最明レベルをN(正数)で多値化表示しているときは、前記第3論理積演算手段の出力が1となり、これに続いて前記第4論理積演算手段の出力が1となったとき、1周期長を超える白欠陥と判定し、前記第4論理積演算手段の出力が1となり、これに続いて前記第3論理積演算手段の出力が1となったとき1周期長を超える黒欠陥と判定する。
【0021】
多値化表示を0が最暗レベル、Nが最明レベルとした場合、請求項2の発明によれば、白欠陥で1周期長を超える長欠陥が存在する場合、第3論理積演算手段の出力が1となり、続いて第4論理積演算手段の出力が1となる。また黒欠陥で1周期長を超える長欠陥が存在する場合、第4論理積演算手段の出力が1となり、続いて第3論理積演算手段の出力が1となる。
【0022】
請求項7の発明では、前記多値画像で最明レベルを0、最暗レベルをN(正数)で多値化表示している時は、前記第3論理積演算手段の出力が1となり、これに続いて前記第4論理積演算手段の出力が1となったとき、1周期長を超える黒欠陥と判定し、前記第4論理積演算手段の出力が1となり、これに続いて前記第3論理積演算手段の出力が1となったとき、1周期長を超える白欠陥と判定する。
【0023】
多値化表示を0が最明レベル、Nが最暗レベルとした場合、請求項2の発明によれば、黒欠陥で1周期長を超える長欠陥が存在すると、まず第3論理積演算手段の出力が1となり、続いて第4論理積演算手段の出力が1となる。また白欠陥で1周期長を超える長欠陥が存在すると、まず第4論理積演算手段の出力が1となり、続いて第3論理積演算手段の出力が1となる。
【0024】
請求項3の発明では、一定の周期でパターンが反復する検査対象物の欠陥を検査する装置であって、前記パターンを線形走査してイメージセンサで読み取り多値画像を得る画像入力手段と、前記多値画像をAとし、このAより1周期遅延した多値画像をBとし、前記Aより2周期遅延した多値画像をCとし、各多値画像の同時刻における差分であって、AとBとの差分A−B,BとAとの差分B−A,BとCとの差分B−C,CとBとの差分C−Bを演算する差分演算手段と、前記各差分A−B,B−A,B−C,C−Bが所定のしきい値より大きいときは1,未満のときは負の場合も含めて0とする2値化を行う2値化手段と、この2値化手段による各差分の2値化値を対応するアルファベットの小文字によりa−b,b−a,b−c,c−bと表わした場合、b−aとb−cの論理積を演算する第1論理積演算手段と、a−bとc−bとの論理積を演算する第2論理積演算手段と、b−aの反転値と、b−cと、c−bの1周期遅延値の反転値との論理積を得る第3論理積演算手段と、a−bの反転値と、c−bと、b−cの1周期遅延値の反転値との論理積を得る第4論理積演算手段とを、備える。
【0025】
本発明は、請求項1の発明と請求項2の発明を連結したもので、1周期長以内の欠陥を白欠陥と黒欠陥を区別して検出できると共に、1周期長を超える長欠陥を白欠陥と黒欠陥とに区別して検出できる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は本実施の形態の構成を示すブロック図である。検査対象物1は矢印方向に移動し、この移動方向と直交する方向に周期的パターンを有している。ラインセンサカメラ2は内蔵するラインセンサの長さ方向(センサ素子の並び方向)を検査対象物1の移動方向と直交するように配置し、移動する周期パターンを持った画像を取り込む。A/D変換器3はラインセンサカメラ2からのビデオ信号の濃淡画像をアナログ/デジタル変換して8ビット(256階調)の多値画像に変換し、この多値画像をAとする。1周期長遅延回路4はAを1周期長遅延させこの出力をBとする。2周期長遅延回路5はAを2周期長遅延させこの出力をCとする。欠陥判定回路6はA,B,Cを入力し周期的なパターンに発生した欠陥を検出する。欠陥は傷、ピンホール、汚れ、ゴミ、パターンの欠け等で、これらは多値画像で0を最暗レベル、255を最明レベルとしその間を順次最暗レベルから最明レベルに変化させる階調とする場合、1周期長離れた両隣に比べてあるしきい値L1より高いレベルにあるとき白欠陥、他のしきい値L2(L1>L2)より低いレベルにあるとき黒欠陥とする。以下の説明は0を最暗レベル、255を最明レベルとして説明する。欠陥判定回路6は欠陥をこの白欠陥または黒欠陥に分類して2値化画像として出力する。
【0027】
図2は検査対象物1としての液晶パネルの一例を示す。これはリード線11とゲート線12が格子状に配線され、交点にTFT(Thin Film Transister) が配置されている。格子間隔は横方向、縦方向共規則的に配置され、ラインセンサカメラ2はゲート線方向(横方向)に走査してゆき、リード線11の間隔を1周期長とする画像Aが得られる。欠陥は1周期長以内の白欠陥14、黒欠陥15があり、また1周期長を超える白長欠陥16、黒長欠陥17がある。
【0028】
ラインセンサカメラ2のラインセンサにより撮像される画像は、走査方向(図2で横方向、ゲート線12方向)に1列に並んだ画素列より構成される。ラインセンサは検出精度を高めるように構成されている。つまりパターン検査に必要な分解能が得られるように1周期中の画素数を定めている。ラインセンサのセンサ素子の大きさが撮像される画像の1つの画素の大きさとなっている。この画素の大きさは例えば10μm程度で、1周期長が100μmの場合、ほぼ10個ぐらいの画素で1周期長を表している。しかし、周期長と、センサ素子の大きさはそれぞれ独立のものであるので、1周期長を表す画素の数が整数個とならない場合が普通である。例えば1周期長が9.4画素などで表される。
【0029】
このように1周期長が整数の画素数で表されない場合、1周期遅延画像B、2周期遅延画像Cの作成方法を説明する。例えば、1周期長が9.4画素の場合、1周期を構成する各画素を1周期長(つまり9.4画素)遅延させるには、次に示す(1)式により線形補間して、まず0.4画素遅延した場所のデータを算出する。さらにそのデータを9画素(整数部)遅らせることで、9.4画素遅延させることができる。
【0030】
線形補間式:Qi=(mPi +nPi+1 )/10 ……(1)
ここでm+n=10である。Pi は遅延させようとする画素の濃淡階調、Pi+1 は隣の画素の濃淡階調、0.4画素遅延する場合はm=6,n=4であり、Qiは0.4画素遅延した位置の濃淡階調である。これにより0.1画素刻みの遅延を行うことができる。2周期遅延の場合は、9.4×2=18.8画素になるので、先と同様に(1)式を用いてm=2,n=8とし、0.8画素遅延した場所のデータを線形補間で算出し、さらにそのデータを18画素(整数部)遅らせることにより、2周期遅延画像を得ることができる。
【0031】
図3は白欠陥、黒欠陥の検出方法を示す。白欠陥、黒欠陥の検出信号の立ち上がりエッジで座標値を読み取ることにより、欠陥の所在位置が判明する。座標値はラインセンサの1画素毎にインクリメントするX座標と、ラインセンサの画像取り込み開始信号毎にインクリメントするY座標とがある。本装置では、欠陥の立ち上がりと、立ち下がりの座標値をランレングスデータとして記憶している。このランレングスデータを連結処理することにより、欠陥の大きさを知ることができる。
【0032】
図4はラインセンサより得られる1ライン画像Aと、このAの1周期遅延画像B、およびAの2周期遅延画像Cの関係を表す図である。▲1▼,▲2▼,▲3▼は連続した3周期長の画像を表す。以下に述べるA,B,C間の差分は同一時刻における各周期長の差分を演算する。例えば、差分B−AはBの▲2▼とAの▲3▼の差分,差分B−CはBの▲2▼とCの▲1▼の差分である。
【0033】
図5は図1の欠陥判定回路6の内容を表す。A,B,Cは図4に示す値である。差分2値化器21aは画像AとBとの差分A−Bを演算し、この値を所定のしきい値で2値化し、これを2値化差分a−bで表す。差分は値が負となった場合は0とする。所定のしきい値は、差分が欠陥を表す限界を示すもので、このしきい値を超える差分は欠陥となり、未満の差分は正常なものとする。このしきい値は検査対象物1の種類などに応じて定められるものである。同様に差分2値化器21bは差分B−Aを演算し、2値化差分b−aを出力し、差分2値化器21cは差分B−Cを演算し、2値化差分b−cを出力し、差分2値化器21dは差分C−Bを演算し、2値化差分c−bを出力する。
【0034】
1周期遅延器22は2値化差分値を1周期遅延する。これにより2値化差分b−cは1周期遅延され、これをD(b−c)で表す。同様に2値化差分c−bの1周期遅延値もD(c−b)で表す。第1論理積演算器23は2値化差分b−aとb−cの論理積を演算する。第2論理積演算器24は2値化差分a−bとc−bの論理積を演算する。第3論理積演算器25は2値化差分b−aの反転値と、b−cと、c−bの1周期遅延値D(c−b)の反転値の論理積を演算する。第4論理積演算器26は2値化差分a−bの反転値と、c−bと、b−cの1周期遅延値D(b−c)の反転値の論理積を演算する。判定回路27は各論理積演算器23〜26の出力から欠陥の判定を行う。
【0035】
判定回路27は次の欠陥判定を行う。第1論理積演算器23の出力が1のとき、白欠陥と判定し、かつ、第3および第4論理積演算器25,26の出力が1でないとき、1周期長以内の白欠陥と判定する。第2論理積演算器24の出力が1のとき、黒欠陥と判定し、かつ、第3および第4論理積演算器25,26の出力が1でないとき1周期長以内の黒欠陥と判定する。第3論理積演算器25の出力が1で、これに続いて第4論理積演算器26の出力が1となるとき、1周期長以上の白欠陥と判定し、第4論理積演算器26の出力が1で、これに続いて第3論理積演算器25の出力が1となる場合、1周期長以上の黒欠陥と判定する。
【0036】
図6〜図9は図5の欠陥判定回路6のタイミングチャートである。図6は1周期長以内の白欠陥を検出するタイミングチャート、図7は1周期長以内の黒欠陥を検出するタイミングチャート、図8は1周期長を超える白欠陥を検出するタイミングチャート、図9は1周期長を超える黒欠陥を検出するタイミングチャートである。
【0037】
図6において、Aはラインセンサより出力される原画像で、検査対象物1としては図2に示した液晶パネルである。周期的に表れる下方に向いたパルス30はリード線11を表し、このパルス間の長さが1周期長となる。パルス間を結ぶ水平線はリード線11間のフィルタの濃淡レベル31を表し、このレベル31より黒は下方、白は上方である。レベル31より上方に盛り上がった形状が1周期長以内の白欠陥32を表している。BはAの1周期遅延画像、CはAの2周期遅延画像である。差分B−A,B−C,A−B,C−Bでは負の値は0とする。これら差分を所定のしきい値で2値化した2値化差分b−a,b−c,a−b,c−bは、差分B−A,B−C,A−B,C−Bと同じ形状となっている。第1論理積演算器23はb−aとb−cの値が1のとき、出力1となる。白欠陥の場合、図6に示すようにb−a,b−cは1となっているので、第1論理積演算器23の出力は1となる。これにより1周期長以内の白欠陥を検出することができる。
【0038】
次に1周期長以下の黒欠陥の検出を説明する。図7において、黒欠陥があるとパルス30間の濃淡レベル31に黒欠陥33が表れる。第2論理積演算器24は2値化差分a−b,c−bが共に1のとき1を出力する。黒欠陥の場合、a−b,c−bは共に1となるので第2論理積演算器24の出力が1のとき1周期長以内の黒欠陥と判定する。
【0039】
次に1周期長を超える白欠陥の検出を説明する。図8において、1周期長を超える白欠陥34が表れている。第3論理積演算器25は2値化差分b−aの反転値と、b−cと、c−bの1周期遅延値D(c−b)の反転値が1のとき1を出力する。また、第4論理積演算器26は2値化差分a−bの反転値と、c−bと、b−cの1周期遅延値D(b−c)の反転値が1のとき、1を出力する。1周期長を超える白欠陥の場合、周期P(最初に白欠陥が表れる周期P−1の次の周期)において、第3論理積演算器25の出力が1となる。また周期Q(C画像で白欠陥が表れる最後の周期)で第4論理積演算器26の出力が1となる。このように第3論理積演算器25の出力が1となり、これに続いて第4論理積演算器26の出力が1となったとき、1周期長を超える白欠陥と判定する。なお、1周期長以内の白欠陥の場合は第3および第4論理積演算器25,26は1とならない。しかし第1論理積演算器23は1周期長を超える白欠陥の場合、1となる場合がある。故に1周期長を超える白欠陥か否かは第3および第4論理積演算器25,26の出力によって判定する。
【0040】
次に1周期長を超える黒欠陥の検出を説明する。図9において、1周期長を超える黒欠陥35が表れている。1周期長を超える黒欠陥の場合、周期P(最初に黒欠陥が表れる周期P−1の次の周期)において、第4論理積演算器26の出力が1となる。また周期Q(C画像で黒欠陥が表れる最後の周期)で第3論理積演算器25の出力が1となる。このように第4論理積演算器26の出力が1となり、続いて第3論理積演算器25の出力が1となったとき、1周期長を超える黒欠陥と判定する。なお、1周期長以内の黒欠陥の場合は第3および第4論理積演算器25,26の出力は1とならない。しかし、第2論理積演算器24は1周期長を超える黒欠陥の場合1となる場合がある。故に1周期長を超える黒欠陥か否かは第3および第4論理積演算器25,26の出力によって判定する。
【0041】
以上の説明は濃淡階調設定において、最暗レベルを0、最明レベルをN(8ビットの濃淡表示の場合N=255)としたが、これを逆にして最暗レベルをN,最明レベルを0としても本発明は成立する。また、実施形態では、リニアセンサを用いた場合で説明したが、面撮像素子の1走査線について行ってもよい。
【0042】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明は元の画像A,この1周期遅延画像B,Aの2周期遅延画像Cについて、Bに対するAまたはCの差分を求め、この2値化値の論理積を演算することにより、1周期長以内またはこれを超えるか否かを区別し、さらに白欠陥または黒欠陥を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の構成を示すブロック図である。
【図2】検査対象物の一例を示す図である。
【図3】欠陥を検出する方法を説明する図である。
【図4】ラインセンサより得られる1ライン画像A,1周期長遅延画像B,2周期長遅延画像Cを示す図である。
【図5】欠陥判定回路の構成を示す図である。
【図6】1周期長以内の白欠陥を検出するタイミングチャートである。
【図7】1周期長以内の黒欠陥を検出するタイミングチャートである。
【図8】1周期長を超える白欠陥を検出するタイミングチャートである。
【図9】1周期長を超える黒欠陥を検出するタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 検査対象物
2 ラインセンサカメラ
3 A/D変換器
4 1周期長遅延回路
5 2周期長遅延回路
6 欠陥判定回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a periodic pattern inspection apparatus for inspecting defects such as scratches, pinholes, black spots, dust, and missing patterns in an inspection object having a periodic pattern such as a liquid crystal panel, a color filter thereof, and a shadow mask.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, methods for detecting a defect in a periodic pattern include JP-A-4-316346, JP-A-6-129998, and JP-A-7-159343, which scan a periodic pattern with a line sensor and scan the original pattern. A technique is disclosed in which an image is compared with an image shifted from the image, and if the image is different, the difference is detected as a defect.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Defects include scratches, pinholes, dirt, dust, missing patterns, etc., which appear black or white on the image. For this reason, if it is known whether the defect is black or white, the cause of the defect can be considerably estimated. In many cases, the defects have a length of one cycle or less, but some defects exceed one cycle. However, according to the conventional technique, it is not possible to detect the white and black defects separately at the same time. Further, it was not possible to detect a defect exceeding one cycle length and whether the defect was white or black.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide an inspection apparatus that detects a defect occurring in a periodic pattern by distinguishing the defect into a white defect and a black defect. It is still another object of the present invention to provide a device for distinguishing and detecting a white defect and a black defect even for a large defect exceeding one cycle length.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
[0008]
Assuming that the darkest level is 0 and the brightest level is N for the multi-valued image, the white defect has a density level higher than a certain threshold value (L1) as compared with the density values on both sides separated by the cycle length. Therefore, the black defect has a density level lower than other threshold values (L2, L2 <LI). When there is no defect, the density level is almost the same as that on both sides. Now, it is assumed that there is a defect within one cycle length, which is a white defect. Taking the difference B-A and the difference B-C from A at the same time centering on the image B of the cycle in which the defect occurs, the difference B-A and the difference B-C have positive values. The difference BA and the difference BC are compared with a predetermined threshold value L1. By appropriately setting the threshold value to a value representing the defect, the defect can be reliably taken out. When both the binarized differences ba and bc are 1, it can be determined as a white defect. That is, by comparing a certain period with the immediately preceding period, and comparing a certain period with the immediately following period, it is determined whether or not there is a defect within a certain period, and whether the defect is a white defect or a black defect. , A defect within the period.
[0009]
Further, when there is a black defect of one cycle length or less, the difference AB between A and C at the same time and the difference CB from C at the same time are calculated with the pixel B of the cycle in which the defect occurs as the center. The difference AB and the difference CB are positive values. The difference AB and the difference CB are compared with a predetermined threshold value L2. By appropriately setting the threshold value to a value representing the defect, the defect can be reliably taken out. When both the binarized differences ab and cb are 1, it can be determined as a black defect. As a result, it is possible to determine not only a defect but also a white defect or a black defect.
[0010]
According to the fourth aspect of the present invention, when the darkest level is 0 and the brightest level is N (positive number) in the multivalued image, the output of the first AND operation means is 1 In this case, it is determined that the defect is a white defect of one cycle length or less, and when the output of the second AND operation means is 1, the defect is a black defect of one cycle length or less.
[0011]
When a multi-value image is displayed with multi-values from 0 to N, where 0 is the darkest level and N is the brightest level, the density is higher than the threshold value L1 as compared with the density on both sides of one cycle length. Sometimes a white defect. Therefore, this corresponds to the case where both the binarized differences ba and bc described in
[0012]
According to the fifth aspect of the present invention, when the brightest level is displayed as 0 and the darkest level is displayed as N (positive number) in the multivalued image, the output of the first AND operation means is 1 In this case, it is determined that the defect is a black defect having one cycle length or less, and when the output of the second AND operation means is 1, the defect is a white defect having one cycle length or less.
[0013]
In the present invention, the setting of the multi-value conversion is reversed from the case of the fourth aspect , and the multi-value conversion is represented with 0 being the brightest level and N being the darkest level. A defect is a white defect when the value is smaller than the threshold L2 than on both sides one cycle away, and a black defect when the value is larger than the threshold L1 (L1> L2) than on both sides one cycle apart. In the case of a black defect, this corresponds to a case where both the binarized differences ba and bc described in
[0014]
In a second aspect of the present invention, there is provided an apparatus for inspecting a defect of an inspection object in which a pattern is repeated at a constant period, wherein the pattern input is linearly scanned and an image sensor is read by an image sensor to obtain a multi-valued image. A multi-valued image is denoted by A, a multi-valued image delayed by one cycle length from A is denoted by B, a multi-valued image delayed by two cycles from A is denoted by C, and the difference of each multi-valued image at the same time, Difference calculating means for calculating a difference AB between A and B, a difference BA between B and A, a difference BC between B and C, and a difference CB between C and B; A binarizing means for performing binarization to set AB to 0 when the values of AB, BA, BC, and CB are larger than a predetermined threshold value, including 1 when the value is smaller than 1; The binarized value of each difference by the binarizing means is represented by ab, ba, bc by the corresponding lowercase alphabet. When expressed as cb, a third AND operation means for obtaining a logical product of the inverted value of ba, bc, and the inverted value of the one-cycle delay value of cb, A fourth AND operation means for obtaining a logical product of the inverted value, cb, and the inverted value of the one-cycle delay value of bc.
[0015]
The feature of a white defect longer than one cycle length will be described with reference to FIG. First, in the first period in which a long defect starts, in the period P, B and A are at the same level, and C is at a level lower than A and B. Further, during the period of P-1, B and C are at the same level. This means that the one-cycle delay value of the binary difference ba is 0, bc is 1 and cb is 0. Therefore, the inverted value of ba, the value of bc, and the inverted value of the one-cycle delay value of cb all become 1, and the output of the third AND operation means becomes 1.
[0016]
In the period in which the long defect ends, in the period Q, A and B are at the same level, and C is at a higher level than A and B. Further, during the Q-1 period, C and B are at the same level. This means that the binary difference ab is 0, cb is 1, and the one-cycle delay value of bc is 0 in the invention of
[0017]
The feature of a black defect longer than one cycle length will be described with reference to FIG. In the first period in which a long defect starts, in the period P, B and A are at the same level, and C is at a higher level than B and A. Further, during the period P-1, B and C are at the same level. This means that the binary difference ab is 0, cb is 1, and the one-cycle delay value of bc is 0 in the invention of
[0018]
Further, in the cycle in which the long defect ends, in the period Q, B and A are at the same level, and C is at a lower level than B and A. Further, during the period of Q-1, B and C are at the same level. This means that the binary difference ba is 0, bc is 1 and the one-cycle delay value of bb is 0 in the invention of
[0019]
As described above, when there is a white defect having a length exceeding one cycle length, the output of the third AND operation means becomes 1 first, and then the output of the fourth AND operation means becomes 1. If a black defect having a length exceeding one cycle length exists, the output of the fourth AND operation means becomes 1 and then the output of the third AND operation means becomes 1. As a result, a long defect exceeding one cycle length can be detected by distinguishing whether it is a white defect or a black defect.
[0020]
In the invention according to
[0021]
According to the second aspect of the present invention, when the multivalued display is such that 0 is the darkest level and N is the brightest level, and there is a long defect exceeding one cycle length as a white defect, the third AND operation means Becomes 1, and then the output of the fourth AND operation means becomes 1. When a black defect having a length exceeding one cycle length exists, the output of the fourth AND operation means becomes 1, and subsequently, the output of the third AND operation means becomes 1.
[0022]
According to the seventh aspect of the present invention, when the brightest level is represented by 0 and the darkest level is represented by N (positive number) in the multivalued image, the output of the third AND operation means becomes 1. When the output of the fourth AND operation unit subsequently becomes 1, it is determined that the black defect exceeds one cycle length, the output of the fourth AND operation unit becomes 1, and When the output of the third AND operation means becomes 1, it is determined that the white defect exceeds one cycle length.
[0023]
According to the second aspect of the present invention, when the multilevel display is 0 for the brightest level and N for the darkest level, if there is a black defect longer than one cycle length, the third AND operation means Becomes 1, and then the output of the fourth AND operation means becomes 1. If a white defect having a length exceeding one cycle length exists, the output of the fourth AND operation means becomes 1 and then the output of the third AND operation means becomes 1.
[0024]
In a third aspect of the present invention, there is provided an apparatus for inspecting a defect of an inspection object in which a pattern is repeated at a constant cycle, wherein the image input means for linearly scanning the pattern and reading the image with an image sensor to obtain a multi-valued image. A multi-valued image is denoted by A, a multi-valued image delayed by one cycle from A is denoted by B, a multi-valued image delayed by two periods from A is denoted by C, and the difference of each multi-valued image at the same time is A and Difference calculating means for calculating a difference AB between B, a difference BA between B and A, a difference BC between B and C, and a difference CB between C and B; A binarizing means for performing binarization to set B, BA, BC, and CB to 0 when the value is larger than a predetermined threshold value and to 0 when the value is smaller than a predetermined threshold value, including negative values; The binarized value of each difference by the binarizing means is represented by ab, ba, bc, c by the corresponding lowercase alphabet. When expressed as b, first AND operation means for calculating the AND of ba and bc, second AND operation means for calculating the AND of ab and cb, b A third AND operation means for obtaining a logical product of an inverted value of -a, bc, and an inverted value of the one-cycle delay value of cb, an inverted value of ab, cb, and a fourth AND operation means for obtaining an AND with an inverted value of the one-cycle delay value of bc.
[0025]
The present invention is a combination of the invention of
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present embodiment. The
[0027]
FIG. 2 shows an example of a liquid crystal panel as the
[0028]
The image picked up by the line sensor of the
[0029]
In the case where one cycle length is not represented by an integer number of pixels, a method of creating a one-cycle delayed image B and a two-cycle delayed image C will be described. For example, when one cycle length is 9.4 pixels, in order to delay each pixel constituting one cycle by one cycle length (that is, 9.4 pixels), first, linear interpolation is performed by the following equation (1). Calculate the data at the place delayed by 0.4 pixels. Further, by delaying the data by 9 pixels (an integer part), the data can be delayed by 9.4 pixels.
[0030]
Linear interpolation formula: Qi = (mP i + nP i + 1 ) / 10 (1)
Here, m + n = 10. P i is the gray scale of the pixel to be delayed, P i + 1 is the gray scale of the adjacent pixel, m = 6, n = 4 when delayed by 0.4 pixels, and Qi is 0.4 pixel delayed This is the gradation of the shaded position. Thus, a delay of 0.1 pixel can be performed. In the case of a two-cycle delay, 9.4 × 2 = 18.8 pixels, so that m = 2 and n = 8 using equation (1), and data at a location delayed by 0.8 pixels as in the above case. Is calculated by linear interpolation, and the data is further delayed by 18 pixels (an integer part), whereby a two-cycle delayed image can be obtained.
[0031]
FIG. 3 shows a method for detecting a white defect and a black defect. By reading the coordinate value at the rising edge of the detection signal of the white defect and the black defect, the location of the defect is determined. The coordinate value includes an X coordinate that is incremented for each pixel of the line sensor and a Y coordinate that is incremented for each image capture start signal of the line sensor. In this apparatus, the coordinate values of the rise and fall of the defect are stored as run-length data. By linking the run-length data, the size of the defect can be known.
[0032]
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a one-line image A obtained from the line sensor, a one-cycle delayed image B of A, and a two-cycle delayed image C of A. {Circle around (1)}, {circle around (2)}, and {circle around (3)} represent images having three continuous cycle lengths. The difference between A, B, and C described below calculates the difference of each cycle length at the same time. For example, the difference BA is the difference between (2) of B and (3) of A, and the difference BC is the difference between (2) of B and (1) of C.
[0033]
FIG. 5 shows the contents of the
[0034]
The one-
[0035]
The
[0036]
6 to 9 are timing charts of the
[0037]
In FIG. 6, A is an original image output from the line sensor, and the
[0038]
Next, detection of a black defect of one cycle length or less will be described. In FIG. 7, if there is a black defect, a
[0039]
Next, detection of a white defect exceeding one cycle length will be described. In FIG. 8, a
[0040]
Next, detection of a black defect exceeding one cycle length will be described. In FIG. 9, a
[0041]
In the above description, the darkest level is set to 0 and the brightest level is set to N (N = 255 in the case of 8-bit grayscale display) in the gray scale setting. The present invention holds even when the level is set to 0. Further, in the embodiment, the case where the linear sensor is used has been described, but it may be performed for one scanning line of the surface imaging device.
[0042]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, for the original image A, the one-cycle delayed image B, and the two-cycle delayed image C of A, the difference between A and C with respect to B is obtained, By calculating the product, it is possible to discriminate whether it is within one cycle length or more than one cycle length, and to determine a white defect or a black defect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an inspection object.
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for detecting a defect.
FIG. 4 is a diagram showing a one-line image A, a one-cycle length delay image B, and a two-cycle length delay image C obtained from a line sensor.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a defect determination circuit.
FIG. 6 is a timing chart for detecting a white defect within one cycle length.
FIG. 7 is a timing chart for detecting a black defect within one cycle length.
FIG. 8 is a timing chart for detecting a white defect exceeding one cycle length.
FIG. 9 is a timing chart for detecting a black defect exceeding one cycle length.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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