JP4061289B2 - 画像検査方法及び装置 - Google Patents
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Description
(1)従来のディジタル画像処理法での微細な欠落や出張り等の欠陥画像の検査に参照画像と被検査画像のフーリエ変換(FFT)画像の畳み込み(convolution)とその逆フーリエ変換(FFT)を行う方法(位置補正方法については、非特許文献1、計算時間については、非特許文献2を参照)。
(2)従来のディジタル画像処理法では大サイズ画像中の極微小な欠陥を識別するためには、電子カメラの画素上に記録した画像で比較を行う(非特許文献3参照)。
その他、従来技術として、光アナログ識別法であるフーリエ変換画像比較法(非特許文献4参照)、鮮明画像の大視野取得法(非特許文献5参照)がある。
(1)従来のディジタル画像処理法での微細な欠落や出張り等の欠陥画像の検査に参照画像と被検査画像のフーリエ変換(FFT)画像の畳み込み(convolution)とその逆フーリエ変換(FFT)を行う方法は、画像処理上比較する2画像の位置合わせの前処理を必要とし、それにかなりの処理時間を要するという課題があった。
(2)また、従来のディジタル画像処理法では大サイズ画像中の極微小な欠陥を識別するためには、電子カメラの画素上に記録した画像で比較を行うために微小物体の拡大が必要不可欠であり、拡大すれば識別視界を狭めざるを得ないという課題があった。
(3)さらに、光アナログ識別法であるフーリエ変換画像比較法では多重マッチトフィルタ等の高価な機器と高度な技術を用い、更に検出画像欠陥等の表示を最終的にはディジタル表示する必要があり、検査系が複雑になるという課題があった。
(1)従来のように、画像の微細な欠落や出張り等の欠陥画像の検査に従来行われていた参照画像と被検査画像のフーリエ変換(FFT)画像の畳み込み(convolution)とその逆フーリエ変換(FFT)によるディジタル画像処理技術とは異なり、本発明は、被検査画像の欠陥部分又は差異部分だけをその位置と共に画像表示し、画像の位置合せの前処理を必要としない、一般的画像の欠陥検査又は画像比較のための新しいディジタル画像検査方法及び装置を提供することを目的とする。そのため、本発明は、例えば、参照画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)パターンと位相スペクトル(位相情報)パターンを分離して参照画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)と被検査画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)の差分をとったものに参照画像のフーリエ変換像の位相スペクトル(位相情報)を用いて逆フーリエ変換像を形成するようにしている。
コンピュータは、参照画像又は参照画像のフーリエ変換像を記憶部又はカメラから取り込み、
コンピュータは、被識別画像又は被識別画像のフーリエ変換像を記憶部又はカメラから取り込み、
コンピュータは、強度情報については、参照画像のフーリエ変換像及び被識別画像のフーリエ変換像の両方について求め、位相情報については、参照画像のフーリエ変換像及び被識別画像のフーリエ変換像のいずれか又は両方について求め、
コンピュータは、参照画像のフーリエ変換像と被識別画像のフーリエ変換像の強度情報の差分をとり、その差分した強度情報と、参照画像又は被識別画像のいずれかのフーリエ変換像の位相情報とによる式の逆フーリエ変換像を求め、
コンピュータは、逆フーリエ変換像を出力部又は表示部に出力し、
前記逆フーリエ変換像により、被識別画像の画像欠陥または参照画像と被識別画像との画像上の差異を、被識別画像と参照画像の差分として抽出する画像検査方法が提供される。
本発明は、上述の画像検査方法において、
コンピュータは、参照画像を記憶部又は検査対象の画像を撮影するための第2のカメラから取り込み、参照画像をフーリエ変換して、強度情報と位相情報を求め、
コンピュータは、被識別画像のフーリエ変換像の強度情報を記憶部又はフーリエ変換レンズ若しくは凸レンズの後焦点面上に置かれて検査対象のフーリエ変換像を撮影するための第1のカメラから取得することができる。
コンピュータは、参照画像を記憶部又は検査対象の画像を撮影するための第2のカメラから取り込み、参照画像をフーリエ変換して、強度情報と位相情報を求め、
コンピュータは、被識別画像を記憶部又は前記第2のカメラから取り込み、被識別画像のフーリエ変換像の強度情報を求めることができる。
コンピュータは、参照画像のフーリエ変換像の強度情報を記憶部又はフーリエ変換レンズ若しくは凸レンズの後焦点面上に置かれて検査対象のフーリエ変換像を撮影するための第1のカメラから取得し、
コンピュータは、参照画像を記憶部又は検査対象の画像を撮影するための第2のカメラから取り込み、参照画像をフーリエ変換して、位相情報を求め、
コンピュータは、被識別画像のフーリエ変換像の強度情報を記憶部又は前記第1のカメラから取得することができる。
コンピュータは、参照画像のフーリエ変換像の強度情報を記憶部又はフーリエ変換レンズ若しくは凸レンズの後焦点面上に置かれて検査対象のフーリエ変換像を撮影するための第1のカメラから取得し、
コンピュータは、参照画像を記憶部又は検査対象の画像を撮影するための第2のカメラから取り込み、参照画像をフーリエ変換して、位相情報を求め、
コンピュータは、被識別画像を記憶部又は前記第2のカメラから取り込み、被識別画像のフーリエ変換像の強度情報を求めることができる。
コンピュータは、被識別画像を記憶部又は検査対象の画像を撮影するための第2のカメラから取り込み、被識別画像をフーリエ変換して、強度情報と位相情報を求め、
コンピュータは、参照画像のフーリエ変換像の強度情報を記憶部又はフーリエ変換レンズ若しくは凸レンズの後焦点面上に置かれて検査対象のフーリエ変換像を撮影するための第1のカメラから取得することができる。
コンピュータは、被識別画像を記憶部又は検査対象の画像を撮影するための第2のカメラから取り込み、被識別画像をフーリエ変換して、強度情報と位相情報を求め、
コンピュータは、参照画像を記憶部又は前記第2のカメラから取り込み、参照画像のフーリエ変換像の強度情報を求めることができる。
コンピュータは、被識別画像のフーリエ変換像の強度情報を記憶部又はフーリエ変換レンズ若しくは凸レンズの後焦点面上に置かれて検査対象のフーリエ変換像を撮影するための第1のカメラから取得し、
コンピュータは、被識別画像を記憶部又は検査対象の画像を撮影するための第2のカメラから取り込み、被識別画像をフーリエ変換して、位相情報を求め、
コンピュータは、参照画像のフーリエ変換像の強度情報を記憶部又は前記第1のカメラから取得することができる。
コンピュータは、被識別画像のフーリエ変換像の強度情報を記憶部又はフーリエ変換レンズ若しくは凸レンズの後焦点面上に置かれて検査対象のフーリエ変換像を撮影するための第1のカメラから取得し、
コンピュータは、被識別画像を記憶部又は検査対象の画像を撮影するための第2のカメラから取り込み、被識別画像をフーリエ変換して、位相情報を求め、
コンピュータは、参照画像を記憶部又は前記第2のカメラから取り込み、参照画像のフーリエ変換像の強度情報を求めることができる。
レーザ光源と、
参照画像、被識別画像、又は、参照画像若しくは被識別画像のフーリエ変換像を得るためのカメラと、
レーザ光源からの光を平行光に変換して検査対象に照射し、検査対象からの反射光又は透過光を前記カメラに入射するための光学系と、
検出された画像を記憶する記憶部及び該画像を出力する表示部若しくは出力部とを有し、前記カメラにより得られた画像を処理するコンピュータと
を備え、
前記コンピュータは、参照画像又は参照画像のフーリエ変換像を前記記憶部又は前記カメラから取り込み、
前記コンピュータは、被識別画像又は被識別画像のフーリエ変換像を前記記憶部又は前記カメラから取り込み、
コンピュータは、強度情報については、参照画像のフーリエ変換像及び被識別画像のフーリエ変換像の両方について求め、位相情報については、参照画像のフーリエ変換像及び被識別画像のフーリエ変換像のいずれか又は両方について求め、
前記コンピュータは、参照画像のフーリエ変換像と被識別画像のフーリエ変換像の強度情報の差分をとり、その差分した強度情報と、参照画像又は被識別画像のいずれかのフーリエ変換像の位相情報とによる式の逆フーリエ変換像を求め、
前記コンピュータは、逆フーリエ変換像を前記出力部又は前記表示部に出力し、
前記逆フーリエ変換像により、被識別画像の画像欠陥または参照画像と被識別画像との画像上の差異を、被識別画像と参照画像の差分として抽出する画像検査装置が提供される。
(1)本発明によると、従来のディジタル画像処理演算とは異なり、参照画像と被検査画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)の差分と参照画像のフーリエ変換像の位相スペクトル(位相情報)を用いて逆フーリエ変換像をつくって被検査画像の欠陥検査を行うという従来にない新しい画像処理演算法を提案してそれを用いるため、画像の位置合わせの前処理を必要としない従来のディジタル画像処理法の及ばない新技術を開発することができた。
図1に、画像検査方法の説明図を示す。
この図は、一例として、ディジタル画像欠陥の検査法について説明している。以下、本実施の形態では、主に、一例として、欠陥や異物の検査に関して説明するが、本発明は、これに限らず、参照画像と被識別画像との比較検査等に適用することができる。
(1)2次元フーリエ変換の定義
図2に、画像空間と周波数空間との説明図を示す。
f(x、y):参照画像信号 (光の強度)とすると、2次元フーリエ変換の定義式は、次のように示される。
いま、参照画像:f1(x、y)、被識別画像:f2(x、y) とすると、フーリエ変換により両画像を周波数空間へ写像した後、極形式で表現すると、次式となる。
r(ω1、ω2)=r1(ω1、ω2)−r2(ω1、ω2)
上述のF(ω1、ω2)を求める際に、参照画像の位相の代わりに、被識別画像の位相を用いてもよい。その場合、F(ω1、ω2)は、参照画像と被識別画像の差分振幅と被識別画像の位相を用いて極形式で次式のような変形式で表現できる。
なお、上述のF(ω1、ω2)を求める際に、(r1−r2)の代わりに、(r2−r1)を用いてもよい。
図3に、デジタル画像欠陥検査の基本原理の説明図を示す。
この図は、上述のように、参照画像をそれぞれ2パターンの被識別画像(欠陥あり)と比較して、その欠陥を検出した例である。
参照画像または被検査画像の鮮明な映像を得て、その画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)と位相スペクトル(位相情報)とを取得するにはつぎのような手法を用いる。
(b) 参照画像または被検査画像を取得するという光学系は、画像面をフーリエ変換レンズの前焦点面に置き、フーリエ変換レンズの後焦点面を前焦点面とする逆フーリエ変換レンズの後焦点面とするリレーレンズ系で構成される。参照画像または被検査画像は画像寸法の一致のためにリレーレンズ系の最後尾の焦点面で取得する。
(c) 一方、参照画像あるいは被検査画像を含む基板面またはそれらの画像から生ずるフーリエ変換画像は、偏光板と波長フィルタを付けたCCDカメラ(電子カメラ)で受光光学系を構成して撮影される。偏光板と波長フィルタは画像質の向上を図ると共に金メッキ等の基板上の画像の組成測定を可能とし特定物質表面の光吸収性を画像の鮮明化に用いられる。
(d)被検査画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)の撮影は前項に示した光学系のフーリエ変換レンズの後焦点面で行う。なお、必要によっては参照画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)の撮影も同様にフーリエ変換レンズの後焦点面で行う。
図4に、画像検査装置の測定光学系についての構成図の一例を示す。
この測定光学系は、CCDカメラ(電子カメラ、ディジタルカメラ)1、CCDカメラ(電子カメラ、ディジタルカメラ)2、コンピュータ3、レーザ4、偏光板5及び6、検査対象7、レンズL,L0,L1,L2、空間フィルタPH、ハーフミラーHM、1/2波長板を備える。後述するように、CCDカメラ1及びハーフミラーHMは、実施の形態によって必要がない場合、それに応じて省略することができる。また、コンピュータ3は、必要に応じて、CCDカメラ1又は2のいずれの画像を入力するか入力部等からの入力又は予め定めた設定により、適宜選択することができる。なお、参照画像または被検査画像の鮮明な映像の取得にはこのようなリレーレンズ系を用いなくてもよい。検査対象7としては、図示の位置に基板等の被識別画像又は参照画像を取得するためのいずれかが配置される。なお、参照画像又はそのフーリエ像は、予め記憶図に記憶しておいて、コンピュータ3が必要に応じてそれを読み出して用いてもよい。
1)参照基板または被測定基板等の画像は基本的には検査対象(オブジェクト)位置の物体画像をCCDカメラ2で撮影する。撮影された画像のフーリエ変換像から振幅スペクトルと位相スペクトルを分離し、その振幅スペクトルと位相スペクトルを欠陥画像識別に用いる。
2)参照基板または被測定基板等の画像に微小な画像が含まれ、画像を拡大しなければCCDカメラの画素中に微小画像が写らない程度の小さな画像欠陥識別に対しては、オブジェクト位置に置く基板のフーリエ変換像の振幅スペクトルはCCDカメラ1の位置で撮影される。参照基板の位相スペクトルはCCDカメラ2の位置で画像が撮影されて、その画像のフーリエ変換像の位相スペクトルが欠陥識別に用いられる。
3)レーザ光がオブジェクトにあたって散乱される光回折パターンは物体が小さなほどその拡がり角が大きい。すなわち、光回折パターンを用いた画像処理は微小物体の情報を大視野中で微小なものほど拡大して取り出すことができることになる。
4)光回折パターンは物体の位置が何処にあってもフーリエ変換レンズの後焦点面では光軸中心に重なって現れる、という特徴がある。
コンピュータ3は、中央処理装置(CPU)である処理部101、入力部102、出力部103、表示部104、記憶部105及びインタフェース部(I/F)106を有する。また、処理部101、入力部102、出力部103、表示部104、記憶部105、インタフェース部(I/F)106は、スター又はバス等の適宜の接続手段で接続されている。記憶部105は、参照画像振幅スペクトル画像ファイル51、参照画像位相スペクトル画像ファイル52、被識別振幅スペクトル画像ファイル53、被識別位相スペクトル画像ファイル54、振幅スペクトル間の差分画像ファイル55、逆フーリエ変換像ファイル56を含む。
以下に、画像上の微細な欠陥あるいは微細な画像上の差異の抽出描画法について、各種の実施の形態を説明する。なお、以下に説明する各フローチャートの各ステップにおいて、「参照画像の入力」又は「参照画像のフーリエ変換像の入力」等のステップでは、図4で示した装置において、検査対象7の位置に参照画像が配置されて測定され、一方「被識別画像の入力」又は「被識別画像のフーリエ変換像の入力」等のステップでは、検査対象7の位置に被識別画像が配置されて測定される。
図6に、画像検査方法の第1の実施の形態のフローチャートを示す。
コンピュータ3(処理部101、以下同様。)は、参照画像を記憶部105又はCCDカメラ2からインタフェース部106を介してから取り込む(S101)。コンピュータ3は、被識別画像を記憶部105又はCCDカメラ2からインタフェース部106を介してから取り込む(S103)。なお、予め記憶部105に参照画像又は被識別画像が記憶されている場合は、コンピュータ3は、記憶部105からそのデータを読み取って用いることができる。
以上のようにして、コンピュータ3は、逆フーリエ変換像により、被識別画像の画像欠陥または参照画像と被識別画像との画像上の差異を、被識別画像と参照画像の差分として抽出する。
図7に、画像検査方法の第2の実施の形態のフローチャートを示す。
コンピュータ3は、参照画像を記憶部105又はCCDカメラ2からインタフェース部106を介してから取得する(S101)。コンピュータ3は、被識別画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)を記憶部105又はCCDカメラ1からインタフェース部106を介してから取得する(S203)。
コンピュータ3は、参照画像をフーリエ変換して、振幅スペクトル(強度情報)と位相スペクトル(位相情報)を求める(S109)。
以後、コンピュータは、第1の実施の形態と同様の処理ステップS113〜S117を実行する。
図8に、画像検査方法の第3の実施の形態のフローチャートを示す。
コンピュータ3は、参照画像を記憶部105又はCCDカメラ2からインタフェース部106を介してから取り込む(S101)。コンピュータ3は、参照画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)を記憶部105又はCCDカメラ1からインタフェース部106を介してから取得する(S201)。コンピュータ3は、被識別画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)を記憶部105又はCCDカメラ1からインタフェース部106を介してから取得する(S203)。
コンピュータ3は、参照画像をフーリエ変換して、位相スペクトル(位相情報)を求める(S209)。
以後、コンピュータは、第1の実施の形態と同様の処理ステップS113〜S117を実行する。
図9に、画像検査方法の第4の実施の形態のフローチャートを示す。
コンピュータ3は、参照画像を記憶部105又はCCDカメラ2からインタフェース部106を介してから取り込む(S101)。コンピュータ3は、参照画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)を記憶部105又はCCDカメラ1からインタフェース部106を介してから取得する(S201)。コンピュータ3は、被識別画像を記憶部105又はCCDカメラ2からインタフェース部106を介してから取り込む(S103)。
コンピュータ3は、参照画像をフーリエ変換して、位相スペクトル(位相情報)を求める(S209)。また、コンピュータ3は、被識別画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)を求める(S111)。
以後、コンピュータは、第1の実施の形態と同様の処理ステップS113〜S117を実行する。
以下に、「3.画像検査処理」で説明したフローチャートの変形例を示す。上述の例では、位相スペクトル(位相情報)として参照画像のそれを用いて逆フーリエ変換像を計算したが、変形例では、位相スペクトル(位相情報)として被識別画像のそれを用いて逆フーリエ変換像を計算する。なお、各ステップで番号が同じものは、同じ処理を示す。
図10に、画像検査方法の第1の実施の形態の変形例のフローチャートの変形例を示す。
コンピュータ3(処理部101、以下同様。)は、被識別画像を記憶部105又はCCDカメラ2からインタフェース部106を介してから取り込む(S101’)。コンピュータ3は、参照画像を記憶部105又はCCDカメラ2からインタフェース部106を介してから取り込む(S103’)。なお、予め記憶部105に被識別画像又は参照画像が記憶されている場合は、コンピュータ3は、記憶部105からそのデータを読み取って用いることができる。
図11に、画像検査方法の第2の実施の形態の変形例のフローチャートを示す。
コンピュータ3は、被識別画像を記憶部105又はCCDカメラ2からインタフェース部106を介してから取得する(S101’)。コンピュータ3は、参照画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)を記憶部105又はCCDカメラ1からインタフェース部106を介してから取得する(S203’)。
コンピュータ3は、被識別画像をフーリエ変換して、振幅スペクトル(強度情報)と位相スペクトル(位相情報)を求める(S109’)。
以後、コンピュータは、第1の実施の形態の変形と同様の処理ステップS113、S115’、S117を実行する。
図12に、画像検査方法の第3の実施の形態の変形例のフローチャートを示す。
コンピュータ3は、被識別画像を記憶部105又はCCDカメラ2からインタフェース部106を介してから取り込む(S101’)。コンピュータ3は、被識別画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)を記憶部105又はCCDカメラ1からインタフェース部106を介してから取得する(S201’)。コンピュータ3は、参照画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)を記憶部105又はCCDカメラ1からインタフェース部106を介してから取得する(S203’)。
コンピュータ3は、被識別画像をフーリエ変換して、位相スペクトル(位相情報)を求める(S209’)。
以後、コンピュータは、第1の実施の形態の変形と同様の処理ステップS113、S115’、S117を実行する。
図13に、画像検査方法の第4の実施の形態の変形例のフローチャートを示す。
コンピュータ3は、被識別画像を記憶部105又はCCDカメラ2からインタフェース部106を介してから取り込む(S101’)。コンピュータ3は、被識別画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)を記憶部105又はCCDカメラ1からインタフェース部106を介してから取得する(S201’)。コンピュータ3は、参照画像を記憶部105又はCCDカメラ2からインタフェース部106を介してから取り込む(S103’)。
コンピュータ3は、被識別画像をフーリエ変換して、位相スペクトル(位相情報)を求める(S209’)。また、コンピュータ3は、参照画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)を求める(S111’)。
以後、コンピュータは、第1の実施の形態の変形と同様の処理ステップS113、S115’、S117を実行する。
(1)フーリエ変換像の取得法
画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)と位相スペクトル(位相情報)を取得するには次のような手法を用いる。
コンピュータ3は、参照画像をCCDカメラ2でディジタルコンピュータ3に取り込み、コンピュータ3により、画像をフーリエ変換して画像の振幅スペクトル(強度情報)と位相スペクトル(位相情報)とに分けてコンピュータの記憶部105に記憶させる。
レーザ4により被検査画像または参照画像にレーザ光を照射し、コンピュータ3は、散乱光をフーリエ変換レンズの焦点面でCCDカメラ1等で取り込むことによる。コンピュータ3は、取り込んだデータを、記憶部105に記憶する。なお、この際に用いる位相スペクトルは、撮影された参照画像から求められたフーリエ変換像の位相スペクトル分である。なお、検査画像の中に画像を拡大しなければCCDカメラ2のピクセルの中に画像を記録できないほどの小さな対象画像があるとき、参照画像のフーリエ変換像の中には微小画像情報は拡大されているから、参照画像として初めからフーリエ変換像を用いるほうがよい。すなわち、大視野中での数ミクロンの欠陥画像を比較する場合などはこのケースにあてはまる。
参照画像または被検査画像の鮮明な映像を得て、その画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)と位相スペクトル(位相情報)とを取得するには、つぎのような手法を用いる。レーザ4により、望ましくは、拡大平行レーザ光束を1/2波長板を通して基板面または画像面と一定の角度を持たせた斜方照射または平行照射、あるいは垂直方向照射を行う。画像面の撮影は、画像面をフーリエ変換レンズの前焦点面に置き、フーリエ変換レンズの後焦点面を前焦点面とする逆フーリエ変換レンズの後焦点面で参照画像または被検査画像を取得する、という方法で行う。なお、参照画像または被検査画像の鮮明な映像の取得にはこのようなリレーレンズ系を用いなくてもよい。また、画像面撮影に当たっては偏光板をCCDカメラ(電子カメラ)の前に置いて散乱画像の偏光特性による鮮明画像を大視野で撮る方法を採用してもよい。
(a)照射光束:
参照基板あるいは被検査基板への照射光は、波長選択されたレーザ光を1/2波長板を通して偏光面の角度を決定し、更に拡大平行にして基板面と一定の角度を持った斜方照射または平行照射、あるいは垂直方向照射として、対象基板に照射する。
参照画像或いは被検査画像は被検査基板が検査のために通る(または設定される)位置で撮影されることが画像寸法の補正をかける必要が生じないために望ましい。他の撮影位置はリレーレンズ系の逆フーリエ変換レンズの後焦点面であってもよい。
参照画像あるいは被検査画像を含む基板面を前焦点面として設置されて凸レンズ(フーリエ変換レンズ)の後焦点面上にそれらの画像から生ずるフーリエ変換像を、偏光板と波長フィルタを付けた受光器であるCCDカメラ1で撮影する。受光器であるCCDカメラ1の前に偏光板と波長フィルタを付加して、画像質の向上を図ると共に金メッキ等の基板上の画像の組成測定を可能とし特定物質表面の光吸収性を画像の鮮明化に用いることができる。
また、透過型基板に対しては、被検査画像または参照画像の光回折パターンをフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)として用いることができる。
参照画像をCCDカメラで撮影し、その画像のフーリエ変換像の振幅スペクトル(強度情報)と位相スペクトル(位相情報)とに分離する。被検査画像に平行レーザ光を照射して凸レンズの後焦点面でフーリエ変換像を撮影し、先の参照画像のフーリエ変換の振幅スペクトル(強度情報)との差分をとり、参照画像のフーリエ変換の位相スペクトル(位相情報)と合わせて逆フーリエ変換像をつくれば、画像的に差分された微小欠陥等の画像とその位置が大視野で計測される。電子基板等のフーリエ変換パターンから基板上の微小欠陥や微粒子等を大視野で基板全面を瞬時に識別し欠陥等の位置を特定できる従来の技術に無い新技術を提供する。
実際のソースコードに関しては、主なところでもたとえば次のような処理を含めてもよい。
・2次元配列を用意してその中に画素値を書き込んだり、そこから読み出したりする。
・画素値を、必要に応じて整数(int)から実数(double)に変換したり、あるいはその逆の変換をしたりする。
・画像フーリエ変換結果は複素数となるため、いったん直行形式(実部と虚部)で表現しておき、それを極形式(振幅と位相)の表現に変換する。
・画像フーリエ変換の結果に対数処理を施す。
・画像間減算において、負の数になった画素に適切な処理を施す(画一的に、それらをすべて画素値=0にするのではない)。
・周波数空間での画像データ表示のために2次元配列画素データのままでシャッフリングを行う。
・2次元配列画素データを画像ファイルとして保存(データ出力)にするために、ビットマップ形式のファイルヘッダー部を作成する。それは最終的な解像度との関連で、その都度適切に決定する必要がある。
(1)一般的なサイズの画像の欠陥検査法および装置
(2)パターン付電子基板上の欠陥検査法および装置
(3)半導体産業における微細欠陥検査法および装置
(4)紙幣・硬貨の検査装置
(5)一般的な画像の一致度の検査法と装置
(6)指紋等の簡便な照合法と装置
3 コンピュータ
4 レーザ
5、6 偏光板
7 検査対象
Claims (23)
- コンピュータは、参照画像又は参照画像のフーリエ変換像を記憶部又はカメラから取り込み、
コンピュータは、被識別画像又は被識別画像のフーリエ変換像を記憶部又はカメラから取り込み、
コンピュータは、強度情報については、参照画像のフーリエ変換像及び被識別画像のフーリエ変換像の両方について求め、位相情報については、参照画像のフーリエ変換像及び被識別画像のフーリエ変換像のいずれか又は両方について求め、
コンピュータは、参照画像のフーリエ変換像と被識別画像のフーリエ変換像の強度情報の差分をとり、その差分した強度情報と、参照画像又は被識別画像のいずれかのフーリエ変換像の位相情報とによる式の逆フーリエ変換像を求め、
コンピュータは、逆フーリエ変換像を出力部又は表示部に出力し、
前記逆フーリエ変換像により、被識別画像の画像欠陥または参照画像と被識別画像との画像上の差異を、被識別画像と参照画像の差分として抽出する画像検査方法。 - 請求項1に記載の画像検査方法において、
コンピュータは、参照画像を記憶部又は検査対象の画像を撮影するための第2のカメラから取り込み、参照画像をフーリエ変換して、強度情報と位相情報を求め、
コンピュータは、被識別画像のフーリエ変換像の強度情報を記憶部又はフーリエ変換レンズ若しくは凸レンズの後焦点面上に置かれて検査対象のフーリエ変換像を撮影するための第1のカメラから取得する、
前記画像検査方法。 - 請求項1に記載の画像検査方法において、
コンピュータは、参照画像を記憶部又は検査対象の画像を撮影するための第2のカメラから取り込み、参照画像をフーリエ変換して、強度情報と位相情報を求め、
コンピュータは、被識別画像を記憶部又は前記第2のカメラから取り込み、被識別画像のフーリエ変換像の強度情報を求める、
前記画像検査方法。 - 請求項1に記載の画像検査方法において、
コンピュータは、参照画像のフーリエ変換像の強度情報を記憶部又はフーリエ変換レンズ若しくは凸レンズの後焦点面上に置かれて検査対象のフーリエ変換像を撮影するための第1のカメラから取得し、
コンピュータは、参照画像を記憶部又は検査対象の画像を撮影するための第2のカメラから取り込み、参照画像をフーリエ変換して、位相情報を求め、
コンピュータは、被識別画像のフーリエ変換像の強度情報を記憶部又は前記第1のカメラから取得する、
前記画像検査方法。 - 請求項1に記載の画像検査方法において、
コンピュータは、参照画像のフーリエ変換像の強度情報を記憶部又はフーリエ変換レンズ若しくは凸レンズの後焦点面上に置かれて検査対象のフーリエ変換像を撮影するための第1のカメラから取得し、
コンピュータは、参照画像を記憶部又は検査対象の画像を撮影するための第2のカメラから取り込み、参照画像をフーリエ変換して、位相情報を求め、
コンピュータは、被識別画像を記憶部又は前記第2のカメラから取り込み、被識別画像のフーリエ変換像の強度情報を求める、
前記画像検査方法。 - 請求項1に記載の画像検査方法において、
コンピュータは、被識別画像を記憶部又は検査対象の画像を撮影するための第2のカメラから取り込み、被識別画像をフーリエ変換して、強度情報と位相情報を求め、
コンピュータは、参照画像のフーリエ変換像の強度情報を記憶部又はフーリエ変換レンズ若しくは凸レンズの後焦点面上に置かれて検査対象のフーリエ変換像を撮影するための第1のカメラから取得する、
前記画像検査方法。 - 請求項1に記載の画像検査方法において、
コンピュータは、被識別画像を記憶部又は検査対象の画像を撮影するための第2のカメラから取り込み、被識別画像をフーリエ変換して、強度情報と位相情報を求め、
コンピュータは、参照画像を記憶部又は前記第2のカメラから取り込み、参照画像のフーリエ変換像の強度情報を求める、
前記画像検査方法。 - 請求項1に記載の画像検査方法において、
コンピュータは、被識別画像のフーリエ変換像の強度情報を記憶部又はフーリエ変換レンズ若しくは凸レンズの後焦点面上に置かれて検査対象のフーリエ変換像を撮影するための第1のカメラから取得し、
コンピュータは、被識別画像を記憶部又は検査対象の画像を撮影するための第2のカメラから取り込み、被識別画像をフーリエ変換して、位相情報を求め、
コンピュータは、参照画像のフーリエ変換像の強度情報を記憶部又は前記第1のカメラから取得する、
前記画像検査方法。 - 請求項1に記載の画像検査方法において、
コンピュータは、被識別画像のフーリエ変換像の強度情報を記憶部又はフーリエ変換レンズ若しくは凸レンズの後焦点面上に置かれて検査対象のフーリエ変換像を撮影するための第1のカメラから取得し、
コンピュータは、被識別画像を記憶部又は検査対象の画像を撮影するための第2のカメラから取り込み、被識別画像をフーリエ変換して、位相情報を求め、
コンピュータは、参照画像を記憶部又は前記第2のカメラから取り込み、参照画像のフーリエ変換像の強度情報を求める、
前記画像検査方法。 - 請求項2、4、5、6、8、9のいずれかに記載の画像検査方法において、
レーザが、被識別画像に平行レーザ光を照射して、
前記第1のカメラが、フーリエ変換レンズ又は凸レンズの後焦点面でフーリエ変換像の強度情報を撮影する前記画像検査方法。 - 請求項2乃至9のいずれかに記載の画像検査方法において、
レーザが、1/2波長板を通して、さらに、照射領域を拡大した平行レーザ光束を、基板面または画像面と一定の角度を持たせた斜方照射、平行照射又は垂直方向照射を行い、
前記第2のカメラが、画像面の撮影は、画像面をフーリエ変換レンズ又は凸レンズの前焦点面に置き、フーリエ変換レンズの後焦点面を前焦点面とする逆フーリエ変換レンズ又は凸レンズの後焦点面で参照画像または被識別画像を取得する、
前記画像検査方法。 - 請求項1乃至9のいずれかに記載の画像検査方法において、
参照画像と被識別画像とのフーリエ変換像の強度情報が一致していた場合、又は、それらの強度情報の差分がゼロ又は実質的にゼロの場合には、両画像が一致しているという情報を画面上に表示する前記画像検査方法。 - 請求項1乃至9のいずれかに記載の画像検査方法において、
偏光板をカメラの前に置くことにより、散乱画像の偏光特性による鮮明画像を大視野で撮るようにした前記画像検査方法。 - 請求項1乃至9のいずれかに記載の画像検査方法において、
第1又は第2カメラは、偏光板と波長フィルタを付加することにより、特定物質表面の光吸収性を画像の鮮明化のために撮影するようにした前記画像検査方法。 - レーザ光源と、
参照画像、被識別画像、又は、参照画像若しくは被識別画像のフーリエ変換像を得るためのカメラと、
レーザ光源からの光を平行光に変換して検査対象に照射し、検査対象からの反射光又は透過光を前記カメラに入射するための光学系と、
検出された画像を記憶する記憶部及び該画像を出力する表示部若しくは出力部とを有し、前記カメラにより得られた画像を処理するコンピュータと
を備え、
前記コンピュータは、参照画像又は参照画像のフーリエ変換像を前記記憶部又は前記カメラから取り込み、
前記コンピュータは、被識別画像又は被識別画像のフーリエ変換像を前記記憶部又は前記カメラから取り込み、
コンピュータは、強度情報については、参照画像のフーリエ変換像及び被識別画像のフーリエ変換像の両方について求め、位相情報については、参照画像のフーリエ変換像及び被識別画像のフーリエ変換像のいずれか又は両方について求め、
前記コンピュータは、参照画像のフーリエ変換像と被識別画像のフーリエ変換像の強度情報の差分をとり、その差分した強度情報と、参照画像又は被識別画像のいずれかのフーリエ変換像の位相情報とによる式の逆フーリエ変換像を求め、
前記コンピュータは、逆フーリエ変換像を前記出力部又は前記表示部に出力し、
前記逆フーリエ変換像により、被識別画像の画像欠陥または参照画像と被識別画像との画像上の差異を、被識別画像と参照画像の差分として抽出する画像検査装置。 - 請求項15に記載の画像検査装置において、
前記カメラは、検査対象の画像を撮影して参照画像又は被識別画像を得るための第2のカメラと、フーリエ変換レンズ若しくは凸レンズの後焦点面上に置かれて検査対象のフーリエ変換像を撮影して参照画像若しくは被識別画像のフーリエ変換像を得るための第1のカメラを含み、
前記コンピュータは、参照画像を前記記憶部又は前記第2のカメラから取り込み、参照画像をフーリエ変換して、強度情報と位相情報を求め、
前記コンピュータは、被識別画像のフーリエ変換像の強度情報を前記記憶部又は前記第1のカメラから取得する、
前記画像検査装置。 - 請求項15に記載の画像検査装置において、
前記カメラは、検査対象の画像を撮影するための第2のカメラを含み、
前記コンピュータは、参照画像を前記記憶部又は前記第2のカメラから取り込み、参照画像をフーリエ変換して、強度情報と位相情報を求め、
前記コンピュータは、被識別画像を前記記憶部又は前記第2のカメラから取り込み、被識別画像のフーリエ変換像の強度情報を求める
前記画像検査装置。 - 請求項15に記載の画像検査装置において、
前記カメラは、検査対象の画像を撮影して参照画像又は被識別画像を得るための第2のカメラと、フーリエ変換レンズ若しくは凸レンズの後焦点面上に置かれて検査対象のフーリエ変換像を撮影して参照画像若しくは被識別画像のフーリエ変換像を得るための第1のカメラを含み、
前記コンピュータは、参照画像のフーリエ変換像の強度情報を前記記憶部又は前記第1のカメラから取得し、
前記コンピュータは、参照画像を前記記憶部又は前記検査対象の画像を撮影するための第2のカメラから取り込み、参照画像をフーリエ変換して、位相情報を求め、
前記コンピュータは、被識別画像のフーリエ変換像の強度情報を前記記憶部又は前記第1のカメラから取得する、
前記画像検査装置。 - 請求項15に記載の画像検査装置において、
前記カメラは、検査対象の画像を撮影して参照画像又は被識別画像を得るための第2のカメラと、フーリエ変換レンズ若しくは凸レンズの後焦点面上に置かれて検査対象のフーリエ変換像を撮影して参照画像若しくは被識別画像のフーリエ変換像を得るための第1のカメラを含み、
前記コンピュータは、参照画像のフーリエ変換像の強度情報を前記記憶部又は前記第1のカメラから取得し、
前記コンピュータは、参照画像を前記記憶部又は前記第2のカメラから取り込み、参照画像をフーリエ変換して、位相情報を求め、
前記コンピュータは、被識別画像を前記記憶部又は前記第2のカメラから取り込み、被識別画像のフーリエ変換像の強度情報を求める、
前記画像検査装置。 - 請求項15に記載の画像検査装置において、
前記カメラは、検査対象の画像を撮影して被識別画像又は参照画像を得るための第2のカメラと、フーリエ変換レンズ若しくは凸レンズの後焦点面上に置かれて検査対象のフーリエ変換像を撮影して被識別画像若しくは参照画像のフーリエ変換像を得るための第1のカメラを含み、
前記コンピュータは、被識別画像を前記記憶部又は前記第2のカメラから取り込み、被識別画像をフーリエ変換して、強度情報と位相情報を求め、
前記コンピュータは、参照画像のフーリエ変換像の強度情報を前記記憶部又は前記第1のカメラから取得する、
前記画像検査装置。 - 請求項15に記載の画像検査装置において、
前記カメラは、検査対象の画像を撮影して被識別画像又は参照画像を得るための第2のカメラを含み、
前記コンピュータは、被識別画像を前記記憶部又は前記第2のカメラから取り込み、被識別画像をフーリエ変換して、強度情報と位相情報を求め、
前記コンピュータは、参照画像を前記記憶部又は前記第2のカメラから取り込み、参照画像のフーリエ変換像の強度情報を求める
前記画像検査装置。 - 請求項15に記載の画像検査装置において、
前記カメラは、検査対象の画像を撮影して被識別画像又は参照画像を得るための第2のカメラと、フーリエ変換レンズ若しくは凸レンズの後焦点面上に置かれて検査対象のフーリエ変換像を撮影して被識別画像若しくは参照画像のフーリエ変換像を得るための第1のカメラを含み、
前記コンピュータは、被識別画像のフーリエ変換像の強度情報を前記記憶部又は前記第1のカメラから取得し、
前記コンピュータは、被識別画像を前記記憶部又は前記第2のカメラから取り込み、被識別画像をフーリエ変換して、位相情報を求め、
前記コンピュータは、参照画像のフーリエ変換像の強度情報を前記記憶部又は前記第1のカメラから取得する、
前記画像検査装置。 - 請求項15に記載の画像検査装置において、
前記カメラは、検査対象の画像を撮影して被識別画像又は参照画像を得るための第2のカメラと、フーリエ変換レンズ若しくは凸レンズの後焦点面上に置かれて検査対象のフーリエ変換像を撮影して被識別画像若しくは参照画像のフーリエ変換像を得るための第1のカメラを含み、
前記コンピュータは、被識別画像のフーリエ変換像の強度情報を前記記憶部又は前記第1のカメラから取得し、
前記コンピュータは、被識別画像を前記記憶部又は前記第2のカメラから取り込み、被識別画像をフーリエ変換して、位相情報を求め、
前記コンピュータは、参照画像を前記記憶部又は前記第2のカメラから取り込み、参照画像のフーリエ変換像の強度情報を求める、
前記画像検査装置。
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