JPH05276453A - 画像切り出し装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 被検体表面を露光走査して得た被検体表面画
像から所定光量の領域のみを切り出す操作を高速化す
る。 【構成】 常時は閉じており所定光量以上の光を受光す
ることにより開く微小面積のシャッタ素子を直線状に多
数配置した画像切り出し手段を被検体からの光線の通過
経路上において上記シャッタ素子の配列方向に直角の方
向へ移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，鉄，非鉄金属，合成樹
脂，ガラス，半導体などの被検体の表面を２次元的に走
査する走査器において，上記被検体の表面から測定され
る反射光に基づいて，上記被検体表面の画像を光学的に
切り出すための画像切り出し装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来，この種の画像処理装置を応用した
表面検査装置としては，例えば第３４回システム制御情
報学会研究発表講演会論文集（ＩＳＣＩＥ，第１０３頁
乃至第１０４頁，’９０−５）に開示された装置が挙げ
られる。上記開示の表面検査装置１_a を図５に示す。同
図に示す表面検査装置１_a によれば，画像センサ部が，
走行する鋼板等の被検体表面に光源からのレーザ光また
は白色光を照射し，上記被検体表面からの反射光を主走
査方向に画素毎に順次走査する受光部により受光し，反
射光の光強度をその強弱に応じた電気信号に変換し出力
する。そして，画像処理部は，図６に示すように，上記
画像センサ部からの画素毎の電気信号に基づいて，例え
ばある閾値を用いて画素毎に０（白い部分の画素）また
は１（ハッチングされた画素）の値に２値化された２次
元の量子化画像を作成する。そして，この量子化画像を
もとに，上記被検体表面の疵や欠陥と目される欠陥画像
の切り出し処理を行い，上記切り出された欠陥画像に関
する，例えば長さｈ，幅ｗ，面積等の特徴量を抽出す
る。引き続いて，判定部は，画像処理部からの欠陥画像
の特徴量に基づいて，上記被検体表面の疵や欠陥の種別
やこれらの等級を判定する。上記判定部では，上記した
ような判定を行うために，例えば逆伝播重み学習型，い
わゆるバックプロパゲーション型のニューラルネットワ
ークが用いられており，上記各種の特徴量に対応して予
め用意された学習用入力データにより学習済のニューラ
ルネットワークに，上記画像処理部により演算された欠
陥画像に関する特徴量がデータ入力されて演算される。
このような表面検査装置は，判定部における演算を高速
に行うことができる利点を有している。上記従来例では
量子化処理の後に切り出し処理を行っているが，その逆
を行うことも当然可能であり，本発明においてもどちら
を先に行うことも可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の表
面検査装置１_a では，画像処理部において２次元の量子
化画像が作成される際に，全ての画素について個々の画
素毎に（電気）信号を検出し，画像を切り出す必要があ
る。上記したように，全ての画素について，画像の切り
出し処理を実行するのでは，上記画像処理部における演
算時間を多く必要とし，特に高速で走行する被検体の表
面を正確に検査しようとする場合には，適切な方法とは
言い難い。他方，切り出し処理の必要な画像全体の大き
さが一定の場合に画像の解像度を向上させようとした
り，或いは画素の大きさが一定の場合に画像全体を広く
しようといった画像処理機能の向上化を図ろうとする場
合には，演算対象となる画素数を多くしなければならな
い。この様な場合，従来装置ではなおさら画像処理部に
おける演算に時間がかかり過ぎるといった問題があっ
た。本発明は，上記従来の問題点に鑑みてなされたもの
であって，被検体の表面の画像切り出しを高速化するこ
とのできる画像切り出し装置の提供を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明が採用する主たる手段は，その要旨とすると
ころが，被検体表面を露光走査して得た被検体表面画像
から所定光量の領域のみを切り出す画像切り出し装置に
おいて，常時は閉じており所定光量以上の光を受光する
ことにより開く微小面積のシャッタ素子を直線状に多数
配置した画像切り出し手段を被検体からの光線の通過経
路上において上記シャッタ素子の配列方向に直角の方向
へ移動させることを特徴とする画像切り出し装置であ
る。尚，この発明におけるシャッタ素子，画像切り出し
手段は以下に述べる実施例に示された構成に限定され
ず，上記の各機能を達成するあらゆる構成を含むもので
ある。

【０００５】

【作用】被検体からの所定光量以上の光がシャッタ素子
に当たるとシャッタ素子が開き，上記所定光量以上の光
を発する被検体部分の画像のみが切り出される。切り出
された画像の処理は任意であり，例えば２値化（量子
化）処理されたり，カラー処理等種々の処理が施され
る。この装置では，通常行われるような各画素への駆動
電圧の走査を行う必要が全くなく，画像切り出し手段内
のシャッタ素子に被検体表面からの光が入射した瞬間
に，画像の切り出しが行われ，極めて高速動作の画像切
り出しが実現できる。

【０００６】

【実施例】以下，添付図面を参照して，本発明を，切り
出した画像を２値化して被検体表面の欠陥を検出する装
置に適用した実施例につき説明し，本発明の理解に供す
る。なお，以下の実施例は，本発明を具体化した一例で
あって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものでは
ない。また以下の実施例は２次元表面の画像検出に関す
るものであるが，本発明は一次元的な検出についても当
然適用可能である。ここに図１は本発明を欠陥検出装置
に適用した画像切り出し装置８を示す配線ブロック図，
図２は上記欠陥検出装置の一構成要素である量子化処理
装置１３を示す配線ブロック図，図３は上記被検体表面
の表面欠陥画像などを切り出して量子化処理する状態を
示す概念図，図４は表面欠陥画像と欠陥検出装置の関係
を示す平面図である。

【０００７】本実施例に係る画像切り出し装置８は，図
１に示すように，受光によって電気的抵抗が変化する受
光素子２_a と印加電圧によって光透過率が変化する光変
調素子３とを直列に接続してなる位置検知素子４_a と，
印加電圧によって光透過率が変化する光変調素子３を複
数個直列に接続してなる形状認識素子５とからなり，該
位置検知素子４_a と該形状認識素子５とを直列に接続し
て構成された複数個の画像切り出し素子６を並列に接続
し直線的に配列し，該位置検知素子４_a と該形状認識素
子５との各接続点において隣あう該接続点を抵抗７を有
した配線で接続した回路から構成されている。また，上
記画像切り出し装置８と組み合わせて用いる量子化処理
装置１３は，図２に示す如く，受光によって電気抵抗が
変化する受光素子２_b とある一定の閾値以上の印加電圧
によって発光する発光素子９とを直列に接続してなる量
子化素子１０を並列に接続して構成された量子化回路１
１と，受光によって電気抵抗が変化する受光素子２_b か
らなる位置検知素子４_b を直列に接続して構成された位
置検知回路１２を，並列に接続して構成されている。図
３に示す如く，被検体１４の直上に上記画像切り出し装
置８を設置し，その上に上記量子化処理装置１３を設置
して上記画像切り出し素子の配列方向に直角に被検体に
対して相対移動させると，露光走査器Ｌからの光の被検
体１４表面での正反射光は，上記画像切り出し装置８と
上記量子化処理装置１３に入射せず，被検体１４表面に
異常部が存在した場合に異常部における乱反射光のみ
が，上記画像切り出し装置８と上記量子化処理装置１３
に入射する。このような入射光が得られるように，画像
切り出し装置８，量子化処理装置１３を有する画像処理
装置Ａの配設位置が決められている。

【０００８】この実施例では，画像切り出し装置８内の
位置検知素子４_a は１００個設け，形状認識素子５内の
光変調素子３は４個ずつ１００列形成された。また，量
子化処理装置１３内の位置検知素子４_b は１００個設け
られ，量子化素子１０は４個ずつ１００列形成された。
上記画像切り出し素子６が本発明のシャッタ素子に，画
像切り出し装置８が画像切り出し手段に，位置検知回路
１２が量子化素子に，また量子化処理装置１３が量子化
処理手段にそれぞれ該当する。そして，量子化処理装置
１３内の各位置検知素子４_b が，画像切り出し装置８内
の各位置検知素子４_a 内の光変調素子３の真上になるよ
うに配置し，量子化処理装置１３内の各量子化素子１０
内の受光素子２_b が，画像切り出し装置８内の各形状認
識素子５内の各光変調素子３の真上になるように配置し
た。そして図１のａ端子とｂ端子との間にａ端子側が正
となるように約５Ｖの電圧を印加し，図２のｃ端子に＋
５Ｖの電圧を印加した状態で，図３に示した様に，定常
光を照射しながら被検体１４である鉄板を，画像処理装
置Ａの下部に通過させた。その際に，鉄板表面が平滑で
あれば，正反射光は表面検査装置には照射されない。

【０００９】鉄板表面にキズがあれば，鉄板の移動方向
に対するキズの先端部分で光が乱反射され，反射光の一
部が画像切り出し装置８下部から画像切り出し装置８の
位置検知素子４_a に入射される。その結果，反射光の入
射した位置検知素子４_a 内の受光素子２_a の電気抵抗が
減少し，この受光素子２_a と直列に接続された光変調素
子３に印加される電圧が増大し，この光変調素子３は光
透過状態になる。ゆえに，反射光は，この光変調素子３
を透過して，画像切り出し装置８の上部に設置された量
子化処理装置１３内の１個の位置検知素子４_b に入射
し，量子化処理装置１３を作動させる。すなわち，画像
の切り出しが行われる。このように画像切り出し装置８
が作動するときには，量子化処理装置１３もほぼ同時に
作動する。画像切り出し装置８内の１個の位置検知素子
４_a 内の受光素子２_a に反射光が入射すると，位置検知
素子４_a に印加される電圧が減少し，逆に，形状認識素
子５に印加される電圧は増大する。さらに、反射光の照
射された位置検知素子４_aから，遠い位置にある形状認
識素子５ほど配線抵抗が大きくなり，その結果，それぞ
れの形状認識素子５に印加される電圧は，遠い位置にあ
る形状認識素子５ほど小さくなる。すなわち，反射光の
照射された位置検知素子４_a から，遠い位置にある形状
認識素子５内の光変調素子３には，閾値以上の電圧が印
加されず，光吸収状態になる。

【００１０】本実施例の場合，距離の単位として，図１
における隣あう形状認識素子５間の間隔を採用すると，
反射光の照射された位置検知素子４_a から，距離２単位
よりも大きい範囲にある形状認識素子５内の光変調素子
３は，すべて光吸収状態であった。その結果，キズによ
る反射光が，画像切り出し装置８内の１個の位置検知素
子４_a に入射したことによって，距離２単位以下にある
形状認識素子５のみを通して，キズの全体または一部か
らの反射光を透過させることができた。このことによ
り，キズ画像の場所を認識しキズ画像の一部または全体
を切り出すことができた。さらに、画像切り出し装置８
を透過してきた反射光は，量子化処理装置１３に入射さ
れる。すなわち，画像切り出し装置８内で光透過状態に
ある光変調素子３の真上にある量子化処理装置１３内の
受光素子２_b にのみ，反射光が入射する。その結果，距
離の単位として図２における量子化処理装置１３内の隣
あう位置検知素子４_b 間の間隔を採用すると，量子化処
理装置１３内の反射光の入射した１個の位置検知素子４
_b （受光素子２_b ）の電気抵抗と，その位置検知素子４
_b からの距離（２単位）以内にある位置検知素子４_b に
直列に接続された量子化素子１０内の受光素子２_b の電
気抵抗は，いずれも減少する。本実施例においては，量
子化処理装置１３内の位置検知素子４ａ内の１個と量子
化回路内の２０個からなる合計２１個の受光素子２_b の
電気抵抗が減少した。その結果，電気抵抗が減少した受
光素子２_b に直列に接続された発光素子９に印加される
電圧が増大する。そして，印加電圧が閾値以上になった
発光素子９のみが発光する。すなわち、閾値を基準にし
た２値化（量子化）処理が行われる。以上の実施例にお
いては，ＣＲＴやＣＣＤ，液晶などで行われているよう
な，各画素に印加される電圧を走査する必要が全くな
く、光の並列性をそのまま利用しているために，キズの
場所の認識，切り出し，量子化処理をほぼ同時に行うこ
とができ，高速処理ができる。このようにして得られた
キズ画像の一部または全体に対して，ニューラルネット
ワークを用いた認識処理を施した。

【００１１】本実施例によると，画像切り出し装置８に
よる位置検知後には，複数個からなる位置検知素子４_a
の内のいずれか１個の光変調素子３から，キズに起因し
た反射光が透過することになる。また，光透過状態にな
った形状認識素子５内の光変調素子３の分布を，画像処
理装置Ａの上部から見た場合，光透過状態になった位置
検知素子４_a 内の光変調素子３を含む面（走査方向に平
行の面）に対して，左右対象となっている。すなわち、
切り出した領域の中で，キズ画像の先端は，必ず切り出
し領域の上部中央に位置することになり，切り出し領域
内でのキズ画像の位置を，このレベルで特定できる。

【００１２】本実施例では，表面走査装置に印加する電
圧が５Ｖの場合について述べたが，印加電圧が１Ｖ，１
０Ｖ，３０Ｖ，１００Ｖの場合においても，各素子の電
気抵抗を変えることにより，同様の手法でキズの認識を
することができた。また，キズに限らず，被検体表面の
異物質や汚れなども認識することができた。

【００１３】

【発明の効果】本発明は，上記したように構成されてい
る。それによって，被検体表面の画像の切り出し処理を
光の並列性を利用した並列処理を行うことができ，画像
の各画素ごとに時分割処理を行う必要がなく、高速な画
像切り出し処理が実現できる。

【００１４】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を欠陥検出装置に適用した画像切り出
し装置８を示す配線ブロック図。

【図２】 上記欠陥検出装置の一構成要素である量子化
処理装置１３を示す配線ブロック図。

【図３】 上記被検体表面の表面欠陥画像などを切り出
して量子化処理する状態を示す概念図。

【図４】 表面欠陥画像と欠陥検出装置の関係を示す平
面図。

【図５】 従来の表面検査装置の概念図。

【図６】 従来の量子化画像から特徴部を抽出する手順
を示す機能ブロック図。

【符号の説明】

２_a ，２_b …受光素子 ３…光変調素子 ４_a ，４_b …位置検知素子 ５…形状認識素子 ６…画像切り出し素子 ７…抵抗 ８…画像切り出し装置 ９…発光素子 １０…量子化素子 １１…量子化回路 １２…位置検知回路 １３…量子化処理装置 １４…被検体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｋ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体表面を露光走査して得た被検体表
   面画像から所定光量の領域のみを切り出す画像切り出し
   装置において， 常時は閉じており所定光量以上の光を受光することによ
   り開く微小面積のシャッタ素子を直線状に多数配置した
   画像切り出し手段を被検体からの光線の通過経路上にお
   いて上記シャッタ素子の配列方向に直角の方向へ被検体
   に対して相対的に移動させることを特徴とする画像切り
   出し装置。
2. 【請求項２】 被検体の表面を２次元的に露光走査する
   露光走査器によって，上記被検体表面から測定される反
   射光の測定量に基づいて，上記被検体の表面の光学的に
   検出される状態を検出する画像切り出し装置において， 受光によって電気抵抗が変化する素子と印加電圧によっ
   て光透過率が変化する光変調素子とを直列に接続して構
   成された位置検知センサと，印加電圧によって光透過率
   が変化する光変調素子を複数個直列に接続して構成され
   た形状認識センサとからなり，該位置検知センサと該形
   状認識センサとを直列に接続して構成された複数個の表
   面検査センサを並列に接続し，該位置検知センサと該形
   状認識センサとの各接続点において隣りあう該接続点を
   抵抗を有した配線で接続し，該位置検知センサ側が正と
   なり該形状認識センサ側が負となるように，同一電源か
   らの電圧を印加する回路からなることを特徴とする画像
   切り出し装置。