JPH0543265B2 - - Google Patents

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JPH0543265B2
JPH0543265B2 JP6596086A JP6596086A JPH0543265B2 JP H0543265 B2 JPH0543265 B2 JP H0543265B2 JP 6596086 A JP6596086 A JP 6596086A JP 6596086 A JP6596086 A JP 6596086A JP H0543265 B2 JPH0543265 B2 JP H0543265B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被検査試料、特に磁気デイスク塗膜
等の傷、突起等の欠陥を光電変換素子等の検出器
で検出して検査する欠陥検査装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、鋼板あるいは磁気デイスク塗膜等の被検
査試料の上に存在する傷、突起などの欠陥を検査
する方法として、被検査試料をテレビカメラ等で
撮像し、得られた映像信号を閾値で2値化するこ
とにより傷、突起等の欠陥の認識を行なう方法が
用いられている。
上記の方法において、検査面の状態が安定な場
合には、正常面からの検出信号は一定であるた
め、固定の閾値で2値化して欠陥を抽出すること
が可能である。
しかし検査面の状態が不安定な場合、例えば磁
気デイスク塗膜面の塗膜厚さが変化している場合
には、検出信号Sは第7図に示すように変化し、
固定閾値で欠陥を認識することが不可能である。
これに対処する方法としては、例えば特開昭54
−3638号公報に示されているような浮動形2値化
法がある。
この方法は、検出信号Sを縮小、平滑し、更に
一定レベルを加減算したものを閾値として2値化
するものである。この方法によれば、例えばプリ
ント板の欠陥検査等の場合には、パターンおよび
微小欠陥の検出が可能である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上記従来技術では、第7図に示したよ
うな検出信号Sの場合において、微小欠陥イ〜ホ
を弁別しようとすると背景の変化まで2値化する
ことになり、欠陥検出を行なうことができないと
いう問題がある。
すなわち、第7図に示すように、信号の縮小平
滑信号L1,L2を小さくし、固定レベルを加減す
ることにより、欠陥イ,ロ,ニを弁別することが
できるが、この場合には欠陥ハ,ホは検出するこ
とができない。
欠陥ハ,ホも検出するためには閾値L1′、(L2′)
を第8図のようにしなければならないが、この場
合にはハ,ホの2値化の地に、背景も2値化して
しまうので、誤検出となつてしまう。
また、一般に浮動閾値法は電気回路の動的応答
を利用しているので、検査速度を大幅に変化させ
たい場合や、背景の変動周期(周波数)が異なる
試料を検査したい場合には、電気的時定数を変更
せねばならないので、手間を要するという問題も
ある。
又、外観不良欠陥の中には、正常部とのコント
ラストは低いが、面積が比較的大きい為、目視検
査では容易に検出可能であるが、光学的な自動検
出が困難なものがある。
このような欠陥の検出信号は第7図のヘの如き
波形となり、出力レベルの変化だけで欠陥判定し
ようとする場合、ノズルレベルと全く区別できな
くなり、欠陥を見逃してしまうという問題もあ
る。
本発明の目的は、上記のごとき従来の問題点に
鑑みて、検出信号のレベルが欠陥信号の変化に比
べて緩やかに大きく変動し、更に面積は比較的大
きいが、正常部とのコントラストが低い為、出力
変化がノイズレベルと同等であるような欠陥信号
も感度よく抽出することができるようにした欠陥
検査装置を提供することにある。
〔問題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため本発明においては、
検出信号から検出信号の低周波成分の信号を減算
して両者の差信号を求め、上記検出信号に現れる
欠陥信号の時間幅と略同等の値に予め設定した所
定時間幅のゲート信号を次々にオーバラツプして
発生し、上記の各ゲート信号の時間幅内において
上記差信号を積分して絶対値に変換し、その積分
値の絶対値を予め設定した所定の閾値と比較しそ
の絶対値が閾値以上のとき欠陥と判定する(特許
請求の範囲第1項)か、若しくは、上記差信号を
先ず絶対値に変換し、上記の各ゲート信号の時間
幅内において上記差信号の絶対値を積分し、その
積分値を予め設定した所定の閾値と比較しその積
分値が閾値以上のとき欠陥と判定する(特許請求
の範囲第2項)のように構成している。
〔作用〕
欠陥信号やノイズ信号を含む検出信号から該検
出信号の低周波成分を減算した差信号を求め、上
記検出信号に現れる欠陥信号の時間幅と略同等の
値に予め設定した所定時間幅毎に積分すると、欠
陥部の積分値は、正常部の積分値に比べて著しく
大きな値になる。
すなわち、上記の積分する時間幅を欠陥信号の
継続時間幅と略同等にすることにより、検出信号
の緩やかで大きな変動を受けないようにすること
が出来る。
また、差信号の積分値の絶対値を求めることに
より、コントラストが低くて大きさが比較的大き
な欠陥も確実に検出することが出来る。
また、特許請求の範囲第2項に記載するごと
く、差信号を先ず絶対値に変換したのち、その積
分値を求めるものにおいては、差信号の振幅が正
負にほぼ均等に分布しているような欠陥の場合で
も欠陥を適確に抽出することが出来る。
したがつて、前記のごとく構成することによ
り、ノイズ成分を含む検出信号から、欠陥部を感
度良く、かつ、正確に検出することが出来る。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図から第6図によ
り具体的に説明する。
第1図は本発明の一実施例の全体構成を示した
もので、磁気デイスク塗膜面等の被検査試料の面
を螺旋状に走査して光電素子により欠陥検出を行
なう外観検査装置の例である。
第1図において、1は磁気デイスク、2は直進
テーブル、3はスピンドル、4,5は駆動用のモ
ータ、6は光電素子、7はリニアエンコーダ、8
はロータリエンコーダ9は増幅器、10はA/D
変換器、11,12はカウンタ、13は分周回
路、14はodd(奇数)回路、15はeven(偶数)
回路、16及び17は信号処理器、18は閾値設
定器、19はOR回路、20はメモリである。
欠陥検出は、磁気デイスク1を直進テーブル2
上に設けたスピンドル3に取付け、駆動モータ4
及び5により光電素子6に対して螺旋状に走査し
て行なう(第2図)。
この検出動作により、光電素子6からは塗膜面
の明るさに応じて第5図Aの如き検出信号Sが増
幅器9に、リニアエンコーダ7からは直進テーブ
ル2のR座標がカウンタ11に、ロータリエンコ
ーダ8からはスピンドル3(磁気デイスク1)の
θ座標がカウンタ12に出力される。
第5図Bは第5図Aに示すヘの部分を拡大して
示した図である。なお、第5図において、Aのみ
は時間軸を縮小して示してあり、B〜Kは同一時
間軸で示してある。
上記の光電素子6からの検出信号は増幅器9で
増幅された後、A/D変換器10に入力する。
A/D変換器10においては、ロータリエンコー
ダ8からの出力信号(第5図G)をクロツクとし
て用い、検出信号をA/D変換して信号処理器1
6及び信号処理器17に出力する。
信号処理器16,17では、A/D変換器10
からのEOC信号(第5図H)が入力する毎に、
検出信号Sの低周波成分(第5図A,BのM)の
抽出及び検出信号Sと低周波信号Mとの差の演算
を行ない、該差信号(第5図CのR)を基に、分
周回路13、odd回路14、even回路15によつ
て創成したゲート信号時間内における差信号Rの
積分値の絶対値と閾値設定器18により設定した
閾値とを比較し、閾値より大きい場合のみ書き込
み命令21によりメモリ20に差信号Rの積分値
の絶対値を書き込む。この時カウンタ11,12
からのR座標、θ座標を欠陥の位置情報として用
いる。
分周回路13からの出力信号を第5図Iに、
odd回路14からの出力信号を第5図Jに、even
回路15からの出力信号を第5図Kに示す。
上記の各信号は、第5図Dに示したゲート信号
を創成するための信号で、odd(奇数)信号によ
り第5図Dに示すi,kのゲート信号を、even
(偶数)信号により第5図Dに示すi,lのゲー
ト信号を創成する。
本実施例においては、分周クロツクの周期を
W/2、odd信号、even信号の周期をW、odd信
号とeven信号との位相差をW/2とした。
第5図HにはA/D変換器10から出力される
EOC信号を示す。この信号は、検出信号のA/
D変換が終了する毎に出力される信号で、第5図
Gに示すエンコーダ出力よりΔtだけ遅れて出力
される。
次に、第3図により、第1図の信号処理器1
6,17の構成及び動作を詳述する。なお、信号
処理器16と信号処理器17はゲート信号が1/2
周期ずれて動作する以外は、構成、動作共全く同
一であるため、信号処理器16についてのみ説明
する。
第3図において、22,23はN/2ビツトの
シフトレジスタ除算器、33は加減算を行なう演
算器、36は24,25,30は加算器、26,
27,32は減算器、28,29,34,35は
ラツチ回路、31は絶対値交換器、37は比較
器、38はAND回路である。
まず検査開始前にシフトレジスタ22,23及
びラツチ回路28,29,34,35の内容をク
リアする。
次に、シフトレジスタ22,23、加算器3
0、除算器31により検出信号Sの低周波成分
(第5図A,BのM)の抽出を行なう。この低周
波成分の抽出は、検出信号Sの一定範囲を順次平
均化していくことにより行なう。すなわち第3図
の如く、シフトレジスタ22とシフトレジスタ2
3とは直列に接続されており、A/D変換器10
からEOC信号が出力される毎にA/D変換器1
0からのA/D変換された検出信号(以後A/D
信号と記述する)はシフトレジスタ22と加算器
24に、シフトレジスタ22から出力されたA/
D信号はシフトレジスタ23と加算器25に入力
する。
加算器24ではA/D変換器10からのA/D
信号とラツチ回路28にラツチしたデータとを加
算し、減算器26に出力する。
減算器26では、加算器24の加算データから
シフトレジスタ22から出力されたA/D信号を
減算してラツチ回路28に出力する。
以上の動作をA/D変換器10からEOC信号
が出力される毎に行なうことにより、シフトレジ
スタ22にストアしたデータの積分値を常にラツ
チ回路28にラツチすることができる。
同様に加算器25、減算器27、ラツチ回路2
9により、シフトレジスタ23にストアしたデー
タの積分値をラツチ回路29にラツチすることが
できる。
ラツチ回路28,29にラツチしたデータは加
算器30により加算し、この加算結果を除算器3
1により1/Nに除算することにより、シフトレ
ジスタ22と23にストアされているN個のA/
D信号の平均値を求めることができる。
また減算器32では、シフトレジスタ22から
出力された(N/2)+1番目のA/D信号から
除算器31から出力された平均値を減算して演算
器33に出力する。
この信号処理は、第5図B,Cにおいて検出信
号SBから低周波信号Mを減算して差信号Rを求
める動作に相当する。
次に演算器33、ラツチ回路34,35によ
り、分周回路13、odd回路14によつて創成し
たゲート信号時間内における前記差信号Rの積分
値を求める。
すなわち演算器33では、減算器32から順次
出力される差信号Rと、ラツチ回路34にラツチ
したデータとの加減算を行ない、演算結果を
EOC信号が入力する毎にラツチ回路34に出力
し、ラツチ回路34のデータを更新する。
ラツチ回路34では、次のodd信号が入力する
までデータの更新を続け、odd信号が入力された
らラツチ回路35にデータを出力する。
上記の動作により、ラツチ回路35には、ゲー
ト信号時間内における差信号Rの積分値が、odd
信号が入力される毎に更新されてラツチされる。
ラツチ回路35から出力されたデータは、絶対
値変換器36によつて絶対値に変換され、比較器
37に送られる。
比較器37では、絶対値変換器36から出力さ
れたゲート信号時間内における差信号Rの積分絶
対値と閾値設定器18で設定した閾値とを比較
し、絶対値変換器36から出力された差信号Rの
積分絶対値が大きい場合のみ“1”の信号を
AND回路38に出力し、oddの“1”信号との
ANDを取り、OR回路19を介してメモリ20に
書き込む。
この時、同時にリニアエンコーダ7及びロータ
リエンコーダ8のカウンタ11,12から検出位
置のR座標、θ座標も取込み、欠陥の位置情報と
して用いる。
メモリ20へのデータの書込みは、AND回路
38により、比較器37からの書込み信号とodd
回路14からのodd信号(第5図J)の論理積を
とつて書込み命令21により行なう。
以上の説明では、odd信号によつて信号処理を
行なう信号処理器16についてのみ説明したが、
本実施例においては、第1図に示した如くeven
信号によつて信号処理を行なう信号処理器17が
併設してある。
上記の信号処理器16と信号処理器17の違い
は、前述した如くodd信号(第5図J)とeven信
号(第5図K)の位相が1/2周期ずれていること
である。これは、ゲート信号を互いにオーバラツ
パさせて欠陥信号の見落としを防止したもので、
オーバラツプ量はゲート幅Wの1/2以外でもよい。
要は、odd、evenの処理が時間的に交差していれ
ばよい。
第5図は、第1図〜第3図に示した実施例の各
部における信号を示したものである。
第5図において、Aは欠陥信号イ〜ヘを含む検
出信号S及び低周波信号Mを示し、検出信号S
は、磁気デイスク塗膜面等の被検査試料1の反射
率の変化を光電素子6により検出した場合の例で
ある。
検出信号Sは欠陥信号イ〜ヘの変化に比べて緩
やかに大きく変動しており、更に欠陥信号と同程
度の周期で変化するノイズ成分を含んでいる。
これらの検出信号の変動は、塗膜の塗布むらや
照明光の明るさ変動、塗膜面の表面粗さ等が原因
である。
次に、BはAにおける欠陥信号への周辺を時間
tの範囲に渡つて拡大した検出信号Sと低周波信
号Mを示したもので、コントラストが低くて大き
さが比較的大きい欠陥の検出信号例である。な
お、Aのみは時間軸を縮小して示してあり、B〜
Kは同一時間軸で示してある。
またCはBにおける検出信号Sと低周波信号M
との差信号Rを示したものである。
またDは時間Wのゲート幅を有するゲート信号
をi,j,k,lの順に走査していく様子を示し
ており、ゲート幅時間は欠陥信号の時間幅、すな
わち欠陥信号への継続時間幅と同等、もしくは僅
かに大きい値に設定してある。
また、次々と発生するゲート信号は、欠陥信号
の見落としをなくすため互いにオーバラツプさせ
ることが肝要である。Dの例では、オーバラツプ
時間がW/2の場合を示す。
上記のように、ゲート幅W時間内の検出信号S
と低周波信号Mとの差信号Rの積分絶対値を順次
抽出していくことにより、欠陥信号イ〜ヘを容易
に抽出することが本発明の要点である。すなわ
ち、ゲート幅Wの時間幅を欠陥信号の時間幅と略
同等にしたことにより、検出信号Sの緩やかで大
きな変動を受けないようにし、更に差信号Rの積
分絶対値を抽出することにより、コントラストが
低くて、大きさが比較的大きい欠陥も容易に抽出
できるわけである。
次に、Eはゲート信号i,j,k,lに対応し
た差信号Rの積分値ΣRi,ΣRj,ΣRk,ΣRlを示し
たものであり、Fはこの積分値の絶対値|ΣRi
|、|ΣRj|、|ΣRk|、|ΣRl|と閾値Lを示して
いる。
図示のごとく、上記の欠陥信号への部分を走査
したj,kのゲート信号においては、閾値Lを超
える差信号Rの積分値の絶対値|ΣRj|、|ΣRk
|が抽出され、他のノイズ成分のみの積分値の絶
対値|ΣRi|、|ΣRl|とはつきり区別できること
が判る。
また、Gはロータリエンコーダ8からの出力信
号、HはA/D変換器10から出力されるEOC
信号、Iは分周回路13から出力される分周信
号、Jはodd回路14から出力されるodd信号、
Kはeven回路15から出力されるeven信号を示
している。
以上の原理及び構成により、検出信号のレベル
が欠陥信号の変化に比べて緩やかに大きく変動
し、欠陥信号と同程度の周期で変化するノイズ成
分を含む場合において、コントラストが低くて大
きさが比較的大きい欠陥があつた場合でも、欠陥
信号のみを感度よく安定に抽出できるようになつ
た。
次に、第4図は本発明の他の実施例図であり、
第6図は第4図の実施例の信号波形図である。
第4図は、信号処理器16のうちで第3図の内
容と異なる部分のみを示したものであり、その他
の部分は前記第1〜3図と同様である。
本実施例の特徴は、検出信号Sと低周波信号M
との差信号に対して絶対値変換を行なつた後、ゲ
ート時間内における積分値を演算する点にある
(前記第3図の実施例では、差信号を積分した後、
絶対値変換を行なつている)。
このため回路は第4図の如く構成した。すなわ
ち減算器32で検出信号Sと低周波信号Mとの減
算を行なつた後、この差信号をまず絶対値変換器
39に入力して絶対値に変換する。
次に、絶対値変換器39から出力される差信号
の絶対値を、加算器40、ラツチ回路34,35
から成る積分手段に入力し、この積分値と閾値設
定器18に設定した閾値を比較器37で比較す
る。
比較の結果、ラツチ回路35から出力されるゲ
ート時間内の積分値が大きい場合のみ“1”なる
信号をAND回路38に出力し、oddの“1”な
る信号とANDを取り、OR回路19を介してメモ
リ20に書き込む。
本実施例による欠陥検査装置は、検出信号Sと
低周波信号Mとの差信号が第6図C′のR′の如き場
合に特に有効である。
以下、本実施例の効果を第6図により説明す
る。
第6図において、C′は、検出信号Sと低周波信
号Mとの欠陥部の差信号R′の一例を示したので、
前記第5図Cの例とは異なり、出力が正、負にほ
ぼ均等に分布した例である。
このような差信号R′を前記第3図の実施例で
示した検査装置で処理すると、Dに示したi,
j,k,lのゲート時間内の積分値は、E′の
ΣR′i,ΣR′j,ΣR′k,ΣR′lとなり、その絶対値は
F′の如くいずれも閾値L以下となるので欠陥とし
て抽出できない。この理由は、欠陥部の差信号
R′の出力が正、負にほぼ均等に分布しているた
め、ゲート時間内で積分した時、正、負の出力が
互いにキヤンセルして小さな積分値しか得られな
くなるためである。
そこで本実施例では、先に差信号R′を絶対値
に変換し、その後ゲート内の積分値を求めること
にした。
第6図C″は差信号の絶対値R″を示し、その出
力値は全て正の値である。
この差信号の絶対値R″をDに示したi,j,
k,lのゲート時間内で積分した結果がF″の
ΣR″i,ΣR″j,ΣR″k,ΣR″lである。
図示の如く、上記の欠陥部を走査したj,kの
ゲート信号において、閾値Lを超える積分値
ΣR″j,ΣR″kが抽出され、他のノイズ成分のみの
積分値ΣR″i,ΣR″lとはつきり区別できることが
判る。
なお、これまでの実施例では、磁気デイスクを
例として、検査方法を説明したが、本発明は磁気
デイスク以外の試料の検査にも適用できることは
明白である。
更に、前記の実施例では、A/D変換を用いて
検出信号の低周波成分の抽出、検出信号と低周波
信号の差の演算、ゲート信号内の差信号の積分等
を行なつているが、ローパスフイルタ等を使用し
たアナログ的な方法により行なうこともできる。
又、前記の実施例では、エンコーダクロツクを
基本にしてゲートの発生を行なつているが、必ず
しもこれを用いる必要はない。すなわち、回転速
度が一定のモータを用いた場合には、水晶発振器
などを用いて非同期なクロツクによりA/D変
換、ゲート発生等を行なつても構わない。このよ
うな構成にすればより安価な構成となるが、欠陥
の位置情報は前記実施例に比べて多少不正確にな
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、検出信号
に現れる欠陥信号の時間幅と略同等の時間幅を有
するゲート信号を互いにオーバラツプするように
実時間で発生させ、該ゲート幅内での検出信号と
低周波信号との差信号の積分値の絶対値、あるい
は差信号の絶対値の積分値が、設定した閾値を超
えた時、欠陥信号と判定するようにしたので、検
出器より得られる検出信号のレベルが欠陥信号の
変化に比べて緩やかに大きく変動し、欠陥信号と
同程度の周期で変化するノイズ成分を含み、更に
コントラストが低くて大きさが比較的大きい欠陥
の場合でも、欠陥信号を見落しなく感度よく抽出
できる効果を奏する。
特に、差信号の絶対値の積分値と所定の閾値と
を比較するもの(第4図の実施例)においては、
検出信号が正負にほぼ均等に分布した差信号の場
合でも、欠陥を適確に抽出することが出来る。
また本発明によれば簡単な回路構成でもつて欠
陥を感度よく検査できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の欠陥検査装置の一実施例の全
体構成図、第2図は被検査試料の走査方法を説明
するための平面図、第3図は第1図における信号
処理器の内部構成及び動作を説明するための図、
第4図は本発明の他の実施例図、第5図は第1図
〜第3図に示した実施例の各部における信号を示
した図、第6図は第4図の実施例の各部における
信号を示した図、第7図及び第8図は従来例を説
明するための信号波形図である。 <符号の説明>、1……磁気デイスク、2……
直進テーブル、3……スピンドル、4,5……モ
ータ、6……光電素子、7……リニアエンコー
ダ、8……ロータリエンコーダ、9……アンプ、
10……A/D変換器、11,12……カウン
タ、13……分周回路、14……odd回路、15
……even回路、16,17……信号処理器、1
8……閾値設定器、19……OR回路、20……
メモリ、21……書込み命令、22,23……シ
フトレジスタ、24,25,30,40……加算
器、26,27,32……減算器、28,29,
34,35……ラツチ回路、31……除算器、3
3……演算器、36,39……絶対値変換器、3
7……比較器、38……AND回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被検査試料を相対的に走査して物理的な変化
    を検出する検出器と、該検出器から出力される検
    出信号の低周波成分の信号のみを抽出する低周波
    信号抽出手段と、上記検出信号から低周波信号を
    減算して両者の差信号を出力する減算手段と、上
    記検出信号に現れる欠陥信号の時間幅と略同等の
    値に予め設定した所定時間幅のゲート信号を次々
    にオーバラツプして発生するゲート発生手段と、
    上記の各ゲート信号の時間幅内において上記差信
    号を積分する積分手段と、該積分手段で積分した
    値を絶対値に変換する変換手段と、該変換手段か
    ら出力される積分値の絶対値を予め設定した所定
    の閾値と比較しその絶対値が閾値以上のとき欠陥
    と判定する比較判定手段とを備えたことを特徴と
    する欠陥検査装置。 2 被検査試料を相対的に走査して物理的な変化
    を検出する検出器と、該検出器から出力される検
    出信号の低周波成分の信号のみを抽出する低周波
    信号抽出手段と、上記検出信号から低周波信号を
    減算して両者の差信号を出力する減算手段と、上
    記差信号を絶対値に変換する変換手段と、上記検
    出信号に現れる欠陥信号の時間幅と略同等の値に
    予め設定した所定時間幅のゲート信号を次々にオ
    ーバラツプして発生するゲート発生手段と、上記
    の各ゲート信号の時間幅内において上記変換手段
    から出力される差信号の絶対値を積分する積分手
    段と、該積分手段から出力される積分値を予め設
    定した所定の閾値と比較しその積分値が閾値以上
    のとき欠陥と判定する比較判定手段とを備えたこ
    とを特徴とする欠陥検査装置。
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