JP3710915B2 - 表面欠陥の検査方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーテレビ等に用いられるシャドウマスクの表面欠陥の検査方法に関し、特に、シャドウマスクの孔の縁が欠けた表面欠陥を検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シャドウマスクの表面欠陥検出方法として、シャドウマスクからの反射光を撮影して、これを画像処理することにより表面欠陥を抽出する方法が知られているが、この方法においては、シャドウマスクの表面粗度が荒いため、低い検出感度しか得られず問題となっていた。
検出感度を上げる為、線状領域撮影手段と線光源を用い、シャドウマスク面に対して所定の角度に線状領域撮影手段と光源を配置し、シャドウマスク面の斜めから、シャドウマスクを透過した透過光を撮影する方法も行なわれている。しかし、この方法の場合、最適撮影角度をシャドウマスクの品種毎に合わせる必要があり、操作、制御が煩雑になるという問題がある。
近年、シャドウマスクにおいても、ますます、大型化とともに高精細化が求められ、その品質管理が重要となってきており、高い検出感度で、且つ、作業性の簡単なシャドウマスクの検査方法が求められるようになってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ますます、シャドウマスクの大型化とともに高精細化が求められる中、シャドウマスクの表面検査方法においては、高い検出感度で、且つ、作業性の簡単な表面検査方法が求められるようになってきた。
本発明は、このような状況のもと、シャドウマスクの表面検査方法において、高い検出感度で、且つ、作業性の簡単な表面検査方法を提供しようとするものである。
【０００４】
本発明の表面欠陥の検査方法は、少なくとも、シャドウマスクの被検査領域全域が最適撮影角度で一度は撮影できるようにシャドウマスクを一方向に移動させながら、レンズを介して光センサー部へ光を到達させる面状撮影手段により、撮影された画像データを画像処理することにより、シャドウマスクの孔の縁が欠けた表面欠陥を検査する方法であって、面状撮影手段の撮影角を鋭角としてあおり撮影にてシャドウマスクを撮影するもので、シャドウマスクの面状撮影手段とは反対側に設けられた光源からのシャドウマスクを透過した透過光を面状撮影手段にて撮影し、撮影により得られた画像データを画像処理手段にて画像処理して表面欠陥を抽出するもので、前記画像処理が、撮影した画像データを直接２値化処理し、または撮影した画像データを空間フィルタリング処理して得られた画像データを２値化処理し、２値化処理により得られた２値化画像データに対して、所定数以上の欠陥部の画素と同じ値をもつ画素が連結している領域を抽出対象から除去する処理を施し、残った欠陥部の画素と同じ値を持つ画素領域を抽出するものであることを特徴とするものである。
また、本発明の表面欠陥の検査方法は、少なくとも、シャドウマスクの被検査領域全域が最適撮影角度で一度は撮影できるようにシャドウマスクを一方向に移動させながら、レンズを介して光センサー部へ光を到達させる面状撮影手段により、撮影された画像データを画像処理することにより、シャドウマスクの孔の縁が欠けた表面欠陥を検査する方法であって、面状撮影手段の撮影角を鋭角としてあおり撮影にてシャドウマスクを撮影するもので、シャドウマスクの面状撮影手段とは反対側に設けられた光源からのシャドウマスクを透過した透過光を面状撮影手段にて撮影し、撮影により得られた画像データを画像処理手段にて画像処理して表面欠陥を抽出するもので、前記画像処理が、撮影した画像データを直接２値化処理し、または撮影した画像データを空間フィルタリング処理して得られた画像データを２値化処理し、２値化処理により得られた画像データに対して所定画素数よりも少なく、欠陥部の画素と同じ値を持つ画素が連結している領域のみを抽出する処理を施すものであることを特徴とするものである。
また、本発明の表面欠陥の検査方法は、少なくとも、シャドウマスクの被検査領域全域が最適撮影角度で一度は撮影できるようにシャドウマスクを一方向に移動させながら、レンズを介して光センサー部へ光を到達させる面状撮影手段により、撮影された画像データを画像処理することにより、シャドウマスクの孔の縁が欠けた表面欠陥を検査する方法であって、面状撮影手段の撮影角を鋭角としてあおり撮影にてシャドウマスクを撮影するもので、シャドウマスクの面状撮影手段とは反対側に設けられた光源からのシャドウマスクを透過した透過光を面状撮影手段にて撮影し、撮影により得られた画像データを画像処理手段にて画像処理して表面欠陥を抽出するもので、前記画像処理が、撮影した画像データを直接２値化処理し、または撮影した画像データを空間フィルタリング処理して得られた画像データを２値化処理し、２値化処理により得られた２値化画像データに対して膨張処理を施し、得られた２値化画像データに対して所定画素数よりも少なく、欠陥部の画素と同じ値を持つ画素が連結している領域のみを抽出する処理を施すものであることを特徴とするものである。
【０００５】
尚、ここで言う撮影角とは、撮影手段のレンズの中心と撮影手段の撮像面の中心とを結ぶ直線の延長が被撮影物であるシャドウマスクの面となす角度を言い、あおり撮影とは、図４に示すように、レンズ１１３と撮像面１１５Ｓとを被撮影物であるシャドウマスク１８０の面と略平行の状態にして、且つ、レンズ１１３の中心位置と撮像面１１５Ｓの中心位置とをずらした状態にして、被撮影物であるシャドウマスク１８０を撮影する撮影方法を言う。
図４中、θＬは撮影角であり、ここでは、レンズ１１３の中心と撮像面１１５Ｓの中心とを結ぶ直線を延長した直線の方向１１３Ａを撮影方向とも言う。
【０００６】
また、図７に示すように、シャドウマスクの孔の縁が欠けた表面欠陥（これをエグレ欠陥とも言う）を検査する場合、撮影には、正常な孔部では光が遮られ、エグレ欠陥がある箇所のみ透過する光にて撮影するが、ここでは、このような図５に示す光のシャドウマスク面とのなす角度θを撮影適合角度と言う。そして、ここでは、図７に示す、正常な孔部では光が遮られ、エグレ欠陥がある箇所のみ透過する光の角度θのうち最大のものを最適撮影角度θｏと言う。
実際には、この最適撮影角度θｏに極めて近い撮影適合角度θにて撮影を行うため、ここでは、この撮影適合角度θをも含め、最適撮影角度θｏとも言う。
【０００７】
【作用】
本発明の表面欠陥の検査方法は、このような構成にすることにより、シャドウマスクの表面検査方法で、高い検出感度で、且つ、作業性の簡単な表面検査方法の提供を可能としている。
具体的には、少なくとも、シャドウマスクの被検査領域全域が最適撮影角度で一度は撮影できるようにシャドウマスクを一方向に移動させながら、且つ、面状撮影手段の撮影角を鋭角としてあおり撮影にてシャドウマスクを撮影するもので、シャドウマスクの面状撮影手段とは反対側に設けられた光源からのシャドウマスクを透過した透過光を面状撮影手段にて撮影し、撮影により得られた画像データを画像処理手段にて画像処理して表面欠陥を抽出することによりこれを達成している。
【０００８】
詳しくは、シャドウマスクにおいては、図８に示すように、シャドウマスクの内の各位置ごとにその最適撮影角度θｏが異なるのが一般的であるが、本発明の表面欠陥を検査方法においては、シャドウマスクを一方向に移動させながら、シャドウマスクの被検査領域全域が最適撮影角度で一度は撮影できるようにしており、結果、シャドウマスクの全領域において、欠陥検出のための撮影を最適撮影角度で行うことを可能とし、欠陥検出の感度を高いものとしている。
更に具体的には、画像処理手段による画像処理が、撮影した画像データを直接２値化処理して、２値化処理により得られた２値化画像データに対して所定数以上の同じ値をもつ画素が連結している領域を除去する処理を施すことにより、または、２値化処理により得られた画像データに対して所定画素数よりも少なく、同じ値を持つ画素が連結している領域のみを抽出する処理を施すことにより欠陥部の抽出を可能としている。
そして、更に、撮影した画像データを空間フィルタリング処理して欠陥部を強調し、この空間フィルタリング処理により得られた画像データを２値化処理した２値化画像データを用いることにより、欠陥抽出をより確実なものとできる。
また、撮影した画像データを直接２値化処理し、または撮影した画像データを空間フィルタリング処理して得られた画像データを２値化処理し、得られた２値化画像データに対し、更に、膨張処理を施すことにより、ノイズの影響をすくないものとしている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を図面を参照にして説明する。
図１は本発明の表面欠陥の検査方法を説明するための処理フロー図の１例であり、図２は、本発明の表面欠陥を検査方法を実施するための装置の１例の概略構成図で、図３は図２の装置を用いた場合の光源、シャドウマスク、撮影手段の位置関係を示した断面図で図２のＡ０方向からみた図である。図４は図２の装置を用いた場合のシャドウマスクの各位置における最適撮影角度と撮影視野との関係を説明するための断面図である。
図２、図３、図４において、１００は検査装置、１１０は撮影手段、１１３はレンズ、１１３Ａは撮影方向、１１３Ｓは撮影視野、１１３Ｌは撮影視野の境界、１１５はＣＣＤカメラ、１１５ＡはＣＣＤ素子、１１５Ｓは撮像面、１１７はケーブル、１２０は光源、１３０はステージ、１４０は画像処理部、１５０はテレビモニター、１６０はテーブル、１８０はシャドウマスクである。
本発明の表面欠陥の検査方法は、例えば、図２に示す装置１００を用い、ステージ１３０にシャドウマスク１８０を載せ固定した状態で、図２のＸ軸方向に移動させながら、撮影手段１１０により、撮影を繰り返し行い、得られた画像データを画像処理部１４０にてそれぞれ処理して欠陥部を抽出するものであり、面状撮影手段１１０の撮影角を鋭角としてあおり撮影にてシャドウマスク１８０を撮影するもので、シャドウマスク１８０の面状撮影手段１１０とは反対側に設けられた光源１２０からのシャドウマスク１８０を透過した透過光を面状撮影手段１１０にて撮影する。撮影に際しては、少なくとも、シャドウマスクの被検査領域全域が最適撮影角度で一度は撮影できるようにシャドウマスクを一方向に移動させながら撮影する。
そして、撮影により得られた画像データを画像処理手段（図２の画像処理部１４０）にて画像処理して表面欠陥を抽出する。
図２に示す装置１００では、光源１２０はシャドウマスク全体を照射できる面状のもので、ステージ１３０に固定され、ステージとともに移動する。
【００１０】
図２に示す装置１００にシャドウマスクを載せて撮影する場合の、光源、シャドウマスク、撮影手段の位置関係について、図３に基づいて説明する。
図３に示すように、レンズ１１３の中心を撮像面の中心からずらして配置されているが、この状態で撮影しても、即ち、斜めから撮影しても、シャドウマスク全体にほぼフォーカスが合うようにしている。
図３中１１３Ｌ１、１１３Ｌ２は撮像面１１５Ｓに結像される光の境界を示しており、１１３Ｌ１、１１３Ｌ２とシャドウマスク１８０の面とのなす角はそれぞれθａ、θｂである。
ここでは、図８に示すシャドウマスクの各位置における最適撮影角度θｏがθ１〜θｎとすると、θａ≦θ１〜θｎ≦θｂの関係になるように、レンズ１１３の焦点距離と撮影距離を調節してある。
こうすることにより、シャドウマスク１８０のある一点に着目した場合に、シャドウマスクを移動させながら撮影すれば、必ず一度は最適撮影角度で撮影される。
【００１１】
図１に基づき本発明の処理手順を簡単に説明する。
尚、Ｓ１１〜Ｓ１５、Ｓ１３１、Ｓ１３２、Ｓ１４１、Ｓ１４２、Ｓ２０は、各処理のステップを示すものである。
先ず、図２に示すようにシャドウマスク１８０を検査装置１００にセットして、ステージ１３０を図２のＸ軸に沿い一方向（矢印の方向）に移動させながら（Ｓ１１）、繰り返し、所定の位置において撮影し（Ｓ１２）、撮影した画像データに対し、それぞれ、図２に示す画像処理部１４にて、画像処理（Ｓ２０）を行い、欠陥部を抽出する。（Ｓ１５）
画像処理の第１の例は、撮影手段により得られた画像データを直接、所定のレベルで２値化処理し（Ｓ１３）、または、撮影した画像データを空間フィルタリング処理（Ｓ１３１）して得られた画像データを２値化処理し（Ｓ１３）、２値化処理により得られた２値化画像データに対して所定数以上の同じ値をもつ画素が連結している領域を除去する処理を施し（Ｓ１４１）、欠陥部を抽出する（Ｓ１５）ものである。
画像処理の第２の例は、第一の例の図１に示す２値化処理により得られた２値化画像データに対して膨張処理（Ｓ１３２）を施し、得られた２値化画像データに対して所定数以上の同じ値をもつ画素が連結している領域を除去する処理を施し（Ｓ１４１）、欠陥部を抽出する（Ｓ１５）ものである。
画像処理の第３の例は、撮影手段により得られた画像データを直接、所定のレベルで２値化処理し（Ｓ１３）、または、撮影した画像データを空間フィルタリング処理（Ｓ１３１）して得られた画像データを２値化処理し（Ｓ１３）、２値化処理により得られた２値化画像データに対して所定画素数よりも少なく、同じ値を持つ画素が連結している領域のみを抽出する処理を施し（Ｓ１４２）、欠陥部を抽出する（Ｓ１５）ものである。
【００１２】
ここで言う空間フィルタリング処理とは画素単位で積和算を行うもので、隣接する画素間の差分を得る一次微分処理や、二次微分処理を行うものである。
また、膨張処理とは、画素単位毎に同じ値の領域を所定画素分所定方向に増やす処理を言うが、ここでは、２値化の際のノイズによる影響をなくために、欠陥部と同じ値の領域を膨張させる。
【００１３】
画像処理について更に説明する。
図２に示す装置１００を用い、シャドウマスク１８０を一方向に移動させながら、所定の位置において撮影するが、図４に示すように、最適撮影角度がシャドウマスクの各位置において異なる。尚、図４の破線はシャドウマスク１８０の各位置における最適撮影角度の方向を示したものである。
図４では、Ｃ１点が丁度最適撮影角度θｏと撮影手段１１０のレンズ１１３の撮影方向１１３Ａとが一致した点である。
Ｃ１点を境に、Ｃ２側の領域は、撮影角が最適撮影角度より大きくなり、Ｃ３側の領域は撮影角が最適撮影角度より小さくなるので、撮影した画面は、Ｃ２側の領域は暗く、Ｃ３側の領域は明るくなる。
したがって、Ｃ１点付近に表面欠陥がある場合には、撮影された画像データを、適当なスライスレベルで２値化処理すると、図５（ａ）に示すようになる。尚、図５（ａ）においては、白部は明るい側で値１、黒部は暗い側で値０の領域を示している。
即ち、図５（ａ）の黒い部分が図４のＣ２側の領域に相当し、図５（ａ）の白い（明るい）領域が図４のＣ３側の領域に相当する。
Ｃ１点付近のエグレ欠陥においては、最適撮影角度の光は遮られず、その部分で、光が撮影手段に多く入射するため、欠陥部は、白部（明るい値１の領域）として示される。
尚、このようにして撮影された画像を直接所定のスライスレベルで２値化して図５（ａ）に示す２値化画像データを得る代わりに、撮影した画像データを空間フィルタリング処理（Ｓ１３１）し、欠陥部を強調して得られた画像データを所定のスライスレベルで２値化して、図５（ａ）に示す２値化画像データを得ても良い。
【００１４】
このようにして得られた２値化画像データに対して所定数以上の同じ値をもつ画素が連結している領域、即ち図４におけるＣ３側である白部の領域を除去する処理を施すことにより、図５（ｂ）に示す画像データを得ることができ、結果、白部を欠陥として得ることができる。
【００１５】
または、このようにして得られた２値化画像データに対して、所定画素数よりも少なく、同じ値を持つ画素が連結している領域のみを抽出する処理を行い、即ち図４におけるＣ４（白部）領域をのみ抽出してこれを欠陥部とする処理を行っても良い。
【００１６】
図５（ａ）に示す画像データより図５（ｂ）に示す画像データを得る方法は、これらに限定されない。例えば、図５（ａ）に示す画像データを欠陥Ｃ４が消えるまで縮退処理を繰り返した後、得られた縮退した画像データに対し、膨張処理を同じ回数だけ施し、図５（ｃ）に示す画像データを得ることができるが、図５（ｃ）に示す画像データに対し、更に白黒を反転する反転処理を施した画像データ（図示していない）と、図５（ａ）に示す画像データとを画素毎にＡＮＤ処理を施すことにより、図５（ｂ）に示す画像データを得ることもできる。
【００１７】
尚、図６は、図５（ａ）に示す画像データの境界部を拡大した図で、６１０は欠陥部、６２０はノイズによって点在する微小連結領域で非欠陥部である。
このまま、２値化処理を行い、上記のように直ぐ図５（ｂ）に示す画像データを求めて欠陥を検出すると図６に示すノイズによって点在する非欠陥部も欠陥として抽出されてしまう。
このような場合、２値化した画像データに対し、欠陥部６１０と大きな連結部領域（Ｃ３側の連結領域）が繋がらない程度に膨張処理を施し、６２０のノイズによって点在する微小連結領域のみを大きな連結領域（Ｃ３側の連結領域）に繋げてから上記図５（ａ）の画像データから図５（ｂ）の画像データを得る処理を行って、欠陥抽出をしても良い。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、上記のように、高い検出感度で、且つ、作業の簡単なシャドウマスクの表面検査方法の提供を可能としている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表面欠陥の検査方法を説明するための処理フロー図の１例
【図２】本発明の表面欠陥の検査方法を実施するための装置の１例の概略構成図
【図３】シャドウマスクと撮影手段との位置関係を示した断面図
【図４】シャドウマスクの各位置における最適撮影角度と撮影視野との関係を説明するための断面図
【図５】２値化データの処理を説明するための図
【図６】膨張処理を説明するための図
【図７】撮影適合角度および最適撮影角度を説明するための図
【図８】シャドウマスクの各位置における最適撮影角度の違いを説明するための図
【符号の説明】
１００ 検査装置
１１０ 撮影手段
１１３ レンズ
１１３Ａ 撮影方向
１１３Ｓ 撮影視野
１１３Ｌ 撮影視野の境界
１１５ ＣＣＤカメラ
１１５Ａ ＣＣＤ素子
１１７ ケーブル
１２０ 光源
１３０ ステージ
１４０ 画像処理部
１５０ テレビモニター
１６０ テーブル
１８０ シャドウマスク
６１０ 欠陥部
６２０ 非欠陥部
７１０ 貫通孔部
７１１ テーパー部
７２０ エグレ欠陥部
７３０ 撮影適合角の光
７８０ シャドウマスク
８１０ 貫通孔部
８１１ テーパー部
８８０ シャドウマスク
θＬ 撮影角度
θｏ 最適撮影角度
θ１〜θ５ 最適撮影角度
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーテレビ等に用いられるシャドウマスクの表面欠陥の検査方法に関し、特に、シャドウマスクの孔の縁が欠けた表面欠陥を検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シャドウマスクの表面欠陥検出方法として、シャドウマスクからの反射光を撮影して、これを画像処理することにより表面欠陥を抽出する方法が知られているが、この方法においては、シャドウマスクの表面粗度が荒いため、低い検出感度しか得られず問題となっていた。
検出感度を上げる為、線状領域撮影手段と線光源を用い、シャドウマスク面に対して所定の角度に線状領域撮影手段と光源を配置し、シャドウマスク面の斜めから、シャドウマスクを透過した透過光を撮影する方法も行なわれている。しかし、この方法の場合、最適撮影角度をシャドウマスクの品種毎に合わせる必要があり、操作、制御が煩雑になるという問題がある。
近年、シャドウマスクにおいても、ますます、大型化とともに高精細化が求められ、その品質管理が重要となってきており、高い検出感度で、且つ、作業性の簡単なシャドウマスクの検査方法が求められるようになってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ますます、シャドウマスクの大型化とともに高精細化が求められる中、シャドウマスクの表面検査方法においては、高い検出感度で、且つ、作業性の簡単な表面検査方法が求められるようになってきた。
本発明は、このような状況のもと、シャドウマスクの表面検査方法において、高い検出感度で、且つ、作業性の簡単な表面検査方法を提供しようとするものである。
【０００４】
本発明の表面欠陥の検査方法は、少なくとも、シャドウマスクの被検査領域全域が最適撮影角度で一度は撮影できるようにシャドウマスクを一方向に移動させながら、レンズを介して光センサー部へ光を到達させる面状撮影手段により、撮影された画像データを画像処理することにより、シャドウマスクの孔の縁が欠けた表面欠陥を検査する方法であって、面状撮影手段の撮影角を鋭角としてあおり撮影にてシャドウマスクを撮影するもので、シャドウマスクの面状撮影手段とは反対側に設けられた光源からのシャドウマスクを透過した透過光を面状撮影手段にて撮影し、撮影により得られた画像データを画像処理手段にて画像処理して表面欠陥を抽出するもので、前記画像処理が、撮影した画像データを直接２値化処理し、または撮影した画像データを空間フィルタリング処理して得られた画像データを２値化処理し、２値化処理により得られた２値化画像データに対して、所定数以上の欠陥部の画素と同じ値をもつ画素が連結している領域を抽出対象から除去する処理を施し、残った欠陥部の画素と同じ値を持つ画素領域を抽出するものであることを特徴とするものである。
また、本発明の表面欠陥の検査方法は、少なくとも、シャドウマスクの被検査領域全域が最適撮影角度で一度は撮影できるようにシャドウマスクを一方向に移動させながら、レンズを介して光センサー部へ光を到達させる面状撮影手段により、撮影された画像データを画像処理することにより、シャドウマスクの孔の縁が欠けた表面欠陥を検査する方法であって、面状撮影手段の撮影角を鋭角としてあおり撮影にてシャドウマスクを撮影するもので、シャドウマスクの面状撮影手段とは反対側に設けられた光源からのシャドウマスクを透過した透過光を面状撮影手段にて撮影し、撮影により得られた画像データを画像処理手段にて画像処理して表面欠陥を抽出するもので、前記画像処理が、撮影した画像データを直接２値化処理し、または撮影した画像データを空間フィルタリング処理して得られた画像データを２値化処理し、２値化処理により得られた画像データに対して所定画素数よりも少なく、欠陥部の画素と同じ値を持つ画素が連結している領域のみを抽出する処理を施すものであることを特徴とするものである。
また、本発明の表面欠陥の検査方法は、少なくとも、シャドウマスクの被検査領域全域が最適撮影角度で一度は撮影できるようにシャドウマスクを一方向に移動させながら、レンズを介して光センサー部へ光を到達させる面状撮影手段により、撮影された画像データを画像処理することにより、シャドウマスクの孔の縁が欠けた表面欠陥を検査する方法であって、面状撮影手段の撮影角を鋭角としてあおり撮影にてシャドウマスクを撮影するもので、シャドウマスクの面状撮影手段とは反対側に設けられた光源からのシャドウマスクを透過した透過光を面状撮影手段にて撮影し、撮影により得られた画像データを画像処理手段にて画像処理して表面欠陥を抽出するもので、前記画像処理が、撮影した画像データを直接２値化処理し、または撮影した画像データを空間フィルタリング処理して得られた画像データを２値化処理し、２値化処理により得られた２値化画像データに対して膨張処理を施し、得られた２値化画像データに対して所定画素数よりも少なく、欠陥部の画素と同じ値を持つ画素が連結している領域のみを抽出する処理を施すものであることを特徴とするものである。
【０００５】
尚、ここで言う撮影角とは、撮影手段のレンズの中心と撮影手段の撮像面の中心とを結ぶ直線の延長が被撮影物であるシャドウマスクの面となす角度を言い、あおり撮影とは、図４に示すように、レンズ１１３と撮像面１１５Ｓとを被撮影物であるシャドウマスク１８０の面と略平行の状態にして、且つ、レンズ１１３の中心位置と撮像面１１５Ｓの中心位置とをずらした状態にして、被撮影物であるシャドウマスク１８０を撮影する撮影方法を言う。
図４中、θＬは撮影角であり、ここでは、レンズ１１３の中心と撮像面１１５Ｓの中心とを結ぶ直線を延長した直線の方向１１３Ａを撮影方向とも言う。
【０００６】
また、図７に示すように、シャドウマスクの孔の縁が欠けた表面欠陥（これをエグレ欠陥とも言う）を検査する場合、撮影には、正常な孔部では光が遮られ、エグレ欠陥がある箇所のみ透過する光にて撮影するが、ここでは、このような図５に示す光のシャドウマスク面とのなす角度θを撮影適合角度と言う。そして、ここでは、図７に示す、正常な孔部では光が遮られ、エグレ欠陥がある箇所のみ透過する光の角度θのうち最大のものを最適撮影角度θｏと言う。
実際には、この最適撮影角度θｏに極めて近い撮影適合角度θにて撮影を行うため、ここでは、この撮影適合角度θをも含め、最適撮影角度θｏとも言う。
【０００７】
【作用】
本発明の表面欠陥の検査方法は、このような構成にすることにより、シャドウマスクの表面検査方法で、高い検出感度で、且つ、作業性の簡単な表面検査方法の提供を可能としている。
具体的には、少なくとも、シャドウマスクの被検査領域全域が最適撮影角度で一度は撮影できるようにシャドウマスクを一方向に移動させながら、且つ、面状撮影手段の撮影角を鋭角としてあおり撮影にてシャドウマスクを撮影するもので、シャドウマスクの面状撮影手段とは反対側に設けられた光源からのシャドウマスクを透過した透過光を面状撮影手段にて撮影し、撮影により得られた画像データを画像処理手段にて画像処理して表面欠陥を抽出することによりこれを達成している。
【０００８】
詳しくは、シャドウマスクにおいては、図８に示すように、シャドウマスクの内の各位置ごとにその最適撮影角度θｏが異なるのが一般的であるが、本発明の表面欠陥を検査方法においては、シャドウマスクを一方向に移動させながら、シャドウマスクの被検査領域全域が最適撮影角度で一度は撮影できるようにしており、結果、シャドウマスクの全領域において、欠陥検出のための撮影を最適撮影角度で行うことを可能とし、欠陥検出の感度を高いものとしている。
更に具体的には、画像処理手段による画像処理が、撮影した画像データを直接２値化処理して、２値化処理により得られた２値化画像データに対して所定数以上の同じ値をもつ画素が連結している領域を除去する処理を施すことにより、または、２値化処理により得られた画像データに対して所定画素数よりも少なく、同じ値を持つ画素が連結している領域のみを抽出する処理を施すことにより欠陥部の抽出を可能としている。
そして、更に、撮影した画像データを空間フィルタリング処理して欠陥部を強調し、この空間フィルタリング処理により得られた画像データを２値化処理した２値化画像データを用いることにより、欠陥抽出をより確実なものとできる。
また、撮影した画像データを直接２値化処理し、または撮影した画像データを空間フィルタリング処理して得られた画像データを２値化処理し、得られた２値化画像データに対し、更に、膨張処理を施すことにより、ノイズの影響をすくないものとしている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を図面を参照にして説明する。
図１は本発明の表面欠陥の検査方法を説明するための処理フロー図の１例であり、図２は、本発明の表面欠陥を検査方法を実施するための装置の１例の概略構成図で、図３は図２の装置を用いた場合の光源、シャドウマスク、撮影手段の位置関係を示した断面図で図２のＡ０方向からみた図である。図４は図２の装置を用いた場合のシャドウマスクの各位置における最適撮影角度と撮影視野との関係を説明するための断面図である。
図２、図３、図４において、１００は検査装置、１１０は撮影手段、１１３はレンズ、１１３Ａは撮影方向、１１３Ｓは撮影視野、１１３Ｌは撮影視野の境界、１１５はＣＣＤカメラ、１１５ＡはＣＣＤ素子、１１５Ｓは撮像面、１１７はケーブル、１２０は光源、１３０はステージ、１４０は画像処理部、１５０はテレビモニター、１６０はテーブル、１８０はシャドウマスクである。
本発明の表面欠陥の検査方法は、例えば、図２に示す装置１００を用い、ステージ１３０にシャドウマスク１８０を載せ固定した状態で、図２のＸ軸方向に移動させながら、撮影手段１１０により、撮影を繰り返し行い、得られた画像データを画像処理部１４０にてそれぞれ処理して欠陥部を抽出するものであり、面状撮影手段１１０の撮影角を鋭角としてあおり撮影にてシャドウマスク１８０を撮影するもので、シャドウマスク１８０の面状撮影手段１１０とは反対側に設けられた光源１２０からのシャドウマスク１８０を透過した透過光を面状撮影手段１１０にて撮影する。撮影に際しては、少なくとも、シャドウマスクの被検査領域全域が最適撮影角度で一度は撮影できるようにシャドウマスクを一方向に移動させながら撮影する。
そして、撮影により得られた画像データを画像処理手段（図２の画像処理部１４０）にて画像処理して表面欠陥を抽出する。
図２に示す装置１００では、光源１２０はシャドウマスク全体を照射できる面状のもので、ステージ１３０に固定され、ステージとともに移動する。
【００１０】
図２に示す装置１００にシャドウマスクを載せて撮影する場合の、光源、シャドウマスク、撮影手段の位置関係について、図３に基づいて説明する。
図３に示すように、レンズ１１３の中心を撮像面の中心からずらして配置されているが、この状態で撮影しても、即ち、斜めから撮影しても、シャドウマスク全体にほぼフォーカスが合うようにしている。
図３中１１３Ｌ１、１１３Ｌ２は撮像面１１５Ｓに結像される光の境界を示しており、１１３Ｌ１、１１３Ｌ２とシャドウマスク１８０の面とのなす角はそれぞれθａ、θｂである。
ここでは、図８に示すシャドウマスクの各位置における最適撮影角度θｏがθ１〜θｎとすると、θａ≦θ１〜θｎ≦θｂの関係になるように、レンズ１１３の焦点距離と撮影距離を調節してある。
こうすることにより、シャドウマスク１８０のある一点に着目した場合に、シャドウマスクを移動させながら撮影すれば、必ず一度は最適撮影角度で撮影される。
【００１１】
図１に基づき本発明の処理手順を簡単に説明する。
尚、Ｓ１１〜Ｓ１５、Ｓ１３１、Ｓ１３２、Ｓ１４１、Ｓ１４２、Ｓ２０は、各処理のステップを示すものである。
先ず、図２に示すようにシャドウマスク１８０を検査装置１００にセットして、ステージ１３０を図２のＸ軸に沿い一方向（矢印の方向）に移動させながら（Ｓ１１）、繰り返し、所定の位置において撮影し（Ｓ１２）、撮影した画像データに対し、それぞれ、図２に示す画像処理部１４にて、画像処理（Ｓ２０）を行い、欠陥部を抽出する。（Ｓ１５）
画像処理の第１の例は、撮影手段により得られた画像データを直接、所定のレベルで２値化処理し（Ｓ１３）、または、撮影した画像データを空間フィルタリング処理（Ｓ１３１）して得られた画像データを２値化処理し（Ｓ１３）、２値化処理により得られた２値化画像データに対して所定数以上の同じ値をもつ画素が連結している領域を除去する処理を施し（Ｓ１４１）、欠陥部を抽出する（Ｓ１５）ものである。
画像処理の第２の例は、第一の例の図１に示す２値化処理により得られた２値化画像データに対して膨張処理（Ｓ１３２）を施し、得られた２値化画像データに対して所定数以上の同じ値をもつ画素が連結している領域を除去する処理を施し（Ｓ１４１）、欠陥部を抽出する（Ｓ１５）ものである。
画像処理の第３の例は、撮影手段により得られた画像データを直接、所定のレベルで２値化処理し（Ｓ１３）、または、撮影した画像データを空間フィルタリング処理（Ｓ１３１）して得られた画像データを２値化処理し（Ｓ１３）、２値化処理により得られた２値化画像データに対して所定画素数よりも少なく、同じ値を持つ画素が連結している領域のみを抽出する処理を施し（Ｓ１４２）、欠陥部を抽出する（Ｓ１５）ものである。
【００１２】
ここで言う空間フィルタリング処理とは画素単位で積和算を行うもので、隣接する画素間の差分を得る一次微分処理や、二次微分処理を行うものである。
また、膨張処理とは、画素単位毎に同じ値の領域を所定画素分所定方向に増やす処理を言うが、ここでは、２値化の際のノイズによる影響をなくために、欠陥部と同じ値の領域を膨張させる。
【００１３】
画像処理について更に説明する。
図２に示す装置１００を用い、シャドウマスク１８０を一方向に移動させながら、所定の位置において撮影するが、図４に示すように、最適撮影角度がシャドウマスクの各位置において異なる。尚、図４の破線はシャドウマスク１８０の各位置における最適撮影角度の方向を示したものである。
図４では、Ｃ１点が丁度最適撮影角度θｏと撮影手段１１０のレンズ１１３の撮影方向１１３Ａとが一致した点である。
Ｃ１点を境に、Ｃ２側の領域は、撮影角が最適撮影角度より大きくなり、Ｃ３側の領域は撮影角が最適撮影角度より小さくなるので、撮影した画面は、Ｃ２側の領域は暗く、Ｃ３側の領域は明るくなる。
したがって、Ｃ１点付近に表面欠陥がある場合には、撮影された画像データを、適当なスライスレベルで２値化処理すると、図５（ａ）に示すようになる。尚、図５（ａ）においては、白部は明るい側で値１、黒部は暗い側で値０の領域を示している。
即ち、図５（ａ）の黒い部分が図４のＣ２側の領域に相当し、図５（ａ）の白い（明るい）領域が図４のＣ３側の領域に相当する。
Ｃ１点付近のエグレ欠陥においては、最適撮影角度の光は遮られず、その部分で、光が撮影手段に多く入射するため、欠陥部は、白部（明るい値１の領域）として示される。
尚、このようにして撮影された画像を直接所定のスライスレベルで２値化して図５（ａ）に示す２値化画像データを得る代わりに、撮影した画像データを空間フィルタリング処理（Ｓ１３１）し、欠陥部を強調して得られた画像データを所定のスライスレベルで２値化して、図５（ａ）に示す２値化画像データを得ても良い。
【００１４】
このようにして得られた２値化画像データに対して所定数以上の同じ値をもつ画素が連結している領域、即ち図４におけるＣ３側である白部の領域を除去する処理を施すことにより、図５（ｂ）に示す画像データを得ることができ、結果、白部を欠陥として得ることができる。
【００１５】
または、このようにして得られた２値化画像データに対して、所定画素数よりも少なく、同じ値を持つ画素が連結している領域のみを抽出する処理を行い、即ち図４におけるＣ４（白部）領域をのみ抽出してこれを欠陥部とする処理を行っても良い。
【００１６】
図５（ａ）に示す画像データより図５（ｂ）に示す画像データを得る方法は、これらに限定されない。例えば、図５（ａ）に示す画像データを欠陥Ｃ４が消えるまで縮退処理を繰り返した後、得られた縮退した画像データに対し、膨張処理を同じ回数だけ施し、図５（ｃ）に示す画像データを得ることができるが、図５（ｃ）に示す画像データに対し、更に白黒を反転する反転処理を施した画像データ（図示していない）と、図５（ａ）に示す画像データとを画素毎にＡＮＤ処理を施すことにより、図５（ｂ）に示す画像データを得ることもできる。
【００１７】
尚、図６は、図５（ａ）に示す画像データの境界部を拡大した図で、６１０は欠陥部、６２０はノイズによって点在する微小連結領域で非欠陥部である。
このまま、２値化処理を行い、上記のように直ぐ図５（ｂ）に示す画像データを求めて欠陥を検出すると図６に示すノイズによって点在する非欠陥部も欠陥として抽出されてしまう。
このような場合、２値化した画像データに対し、欠陥部６１０と大きな連結部領域（Ｃ３側の連結領域）が繋がらない程度に膨張処理を施し、６２０のノイズによって点在する微小連結領域のみを大きな連結領域（Ｃ３側の連結領域）に繋げてから上記図５（ａ）の画像データから図５（ｂ）の画像データを得る処理を行って、欠陥抽出をしても良い。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、上記のように、高い検出感度で、且つ、作業の簡単なシャドウマスクの表面検査方法の提供を可能としている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表面欠陥の検査方法を説明するための処理フロー図の１例
【図２】本発明の表面欠陥の検査方法を実施するための装置の１例の概略構成図
【図３】シャドウマスクと撮影手段との位置関係を示した断面図
【図４】シャドウマスクの各位置における最適撮影角度と撮影視野との関係を説明するための断面図
【図５】２値化データの処理を説明するための図
【図６】膨張処理を説明するための図
【図７】撮影適合角度および最適撮影角度を説明するための図
【図８】シャドウマスクの各位置における最適撮影角度の違いを説明するための図
【符号の説明】
１００ 検査装置
１１０ 撮影手段
１１３ レンズ
１１３Ａ 撮影方向
１１３Ｓ 撮影視野
１１３Ｌ 撮影視野の境界
１１５ ＣＣＤカメラ
１１５Ａ ＣＣＤ素子
１１７ ケーブル
１２０ 光源
１３０ ステージ
１４０ 画像処理部
１５０ テレビモニター
１６０ テーブル
１８０ シャドウマスク
６１０ 欠陥部
６２０ 非欠陥部
７１０ 貫通孔部
７１１ テーパー部
７２０ エグレ欠陥部
７３０ 撮影適合角の光
７８０ シャドウマスク
８１０ 貫通孔部
８１１ テーパー部
８８０ シャドウマスク
θＬ 撮影角度
θｏ 最適撮影角度
θ１〜θ５ 最適撮影角度
Claims (3)
- 少なくとも、シャドウマスクの被検査領域全域が最適撮影角度で一度は撮影できるようにシャドウマスクを一方向に移動させながら、レンズを介して光センサー部へ光を到達させる面状撮影手段により、撮影された画像データを画像処理することにより、シャドウマスクの孔の縁が欠けた表面欠陥を検査する方法であって、面状撮影手段の撮影角を鋭角としてあおり撮影にてシャドウマスクを撮影するもので、シャドウマスクの面状撮影手段とは反対側に設けられた光源からのシャドウマスクを透過した透過光を面状撮影手段にて撮影し、撮影により得られた画像データを画像処理手段にて画像処理して表面欠陥を抽出するもので、前記画像処理が、撮影した画像データを直接２値化処理し、または撮影した画像データを空間フィルタリング処理して得られた画像データを２値化処理し、２値化処理により得られた２値化画像データに対して、所定数以上の欠陥部の画素と同じ値をもつ画素が連結している領域を抽出対象から除去する処理を施し、残った欠陥部の画素と同じ値を持つ画素領域を抽出するものであることを特徴とする表面欠陥の検査方法。
- 少なくとも、シャドウマスクの被検査領域全域が最適撮影角度で一度は撮影できるようにシャドウマスクを一方向に移動させながら、レンズを介して光センサー部へ光を到達させる面状撮影手段により、撮影された画像データを画像処理することにより、シャドウマスクの孔の縁が欠けた表面欠陥を検査する方法であって、面状撮影手段の撮影角を鋭角としてあおり撮影にてシャドウマスクを撮影するもので、シャドウマスクの面状撮影手段とは反対側に設けられた光源からのシャドウマスクを透過した透過光を面状撮影手段にて撮影し、撮影により得られた画像データを画像処理手段にて画像処理して表面欠陥を抽出するもので、前記画像処理が、撮影した画像データを直接２値化処理し、または撮影した画像データを空間フィルタリング処理して得られた画像データを２値化処理し、２値化処理により得られた画像データに対して所定画素数よりも少なく、欠陥部の画素と同じ値を持つ画素が連結している領域のみを抽出する処理を施すものであることを特徴とする表面欠陥の検査方法。
- 少なくとも、シャドウマスクの被検査領域全域が最適撮影角度で一度は撮影できるようにシャドウマスクを一方向に移動させながら、レンズを介して光センサー部へ光を到達させる面状撮影手段により、撮影された画像データを画像処理することにより、シャドウマスクの孔の縁が欠けた表面欠陥を検査する方法であって、面状撮影手段の撮影角を鋭角としてあおり撮影にてシャドウマスクを撮影するもので、シャドウマスクの面状撮影手段とは反対側に設けられた光源からのシャドウマスクを透過した透過光を面状撮影手段にて撮影し、撮影により得られた画像データを画像処理手段にて画像処理して表面欠陥を抽出するもので、前記画像処理が、撮影した画像データを直接２値化処理し、または撮影した画像データを空間フィルタリング処理して得られた画像データを２値化処理し、２値化処理により得られた２値化画像データに対して膨張処理を施し、得られた２値化画像データに対して所定画素数よりも少なく、欠陥部の画素と同じ値を持つ画素が連結している領域のみを抽出する処理を施すものであることを特徴とする表面欠陥の検査方法。
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