JPH10206344A - 光学的むら検査装置および光学的むら検査方法 - Google Patents

光学的むら検査装置および光学的むら検査方法

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JPH10206344A
JPH10206344A JP9006965A JP696597A JPH10206344A JP H10206344 A JPH10206344 A JP H10206344A JP 9006965 A JP9006965 A JP 9006965A JP 696597 A JP696597 A JP 696597A JP H10206344 A JPH10206344 A JP H10206344A
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optical
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Kunio Ueda
邦夫 上田
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Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 対象物の光学的むらを自動的にばらつきなく
検査することができる光学的むら検査装置および光学的
むら検査方法を提供することである。 【解決手段】 CCDカメラ17により検査対象物10
0を撮像し、検査対象物100の画像に対応する画像デ
ータを出力する。画像データを規格化することによって
規格化画像データを得、規格化画像データに1次差分型
オペレータを適用してエッジ画像データを得る。エッジ
画像データに対してしきい値を設定してノイズ成分を除
去する。さらに、エッジ画像データに検査ウインドウを
設定し、検査ウインドウごとにエッジ画像データの積算
値を算出し、積算値が判定基準値を超えるか否かにより
光学的むらの有無を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、対象物の濃度のむ
ら、光透過率のむら等の光学的むらの有無を検査する光
学的むら検査装置および光学的むら検査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】カラーブラウン管用のシャドウマスク、
ディスプレイパネル、フィルム、紙等のシート状物は、
均一またはほぼ均一な濃度または透過率を有するように
製造される。このようなシート状物の検査段階では、製
造されたシート状物に濃度や光透過率のむらがないかど
うかを判定する必要がある。
【0003】例えば、シャドウマスクは、フォトエッチ
ング法を用いて金属薄板に多数の透孔をほぼ周期的に形
成することにより製造される。上記の多数の透孔に局所
的な寸法異常があると、シャドウマスクに光透過率のむ
らが発生する。このようなシャドウマスクの光透過率の
むらの有無は、通常、検査員の目視により判定される。
【0004】この場合、良品のシャドウマスクであって
も、許容される範囲の光学的むらが存在している。検査
員は、検査対象となるシャドウマスクを目視しながらそ
のシャドウマスクのむらを経験的に認識している良品の
シャドウマスクのむらと比べることにより検査対象とな
るシャドウマスクの良否を判定する。
【0005】このような良否の判定には、高度の熟練お
よび相当な経験が必要である。また、熟練の程度や経験
がほぼ同一であっても、検査員の個人差や健康状態によ
り良否の判定結果がばらつくことがある。
【0006】一方、特開平3−61805号公報には、
二次元的なむらの検査装置が開示されている。この検査
装置では、試料面を二次元的に撮像し、その撮像データ
を、ある幅を有する中間レベルと、その中間レベルを上
に超過しているレベルと、その中間レベルを下に超過し
ているレベルとに変換し、3値で画像表示している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の検査装置
によれば、二次元的なむらが見やすくなるが、検査対象
物が良品であるか否かの最終的な判断は検査員に委ねら
れており、自動的にむらを検出することはできない。そ
のため、上記の検査装置を用いても良否判断に高度の熟
練と相当の経験が必要となり、また検査員の個人差や健
康状態により良否の判定結果がばらつくこともある。
【0008】本発明の目的は、対象物の光学的むらを自
動的にばらつきなく検査することができる光学的むら検
査装置および光学的むら検査方法を提供することであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
(1)第1の発明 第1の発明に係る光学的むら検査装置は、対象物の光学
的むらを検出する光学的むら検査装置であって、対象物
の画像に対応する画像データを規格化することにより規
格化画像データを得る画像データ規格化手段と、規格化
画像データに基づいて規格化画像データの隣接画素間の
値の変動が大きい部分を表すエッジ画像データを作成す
るエッジ画像作成手段と、エッジ画像データに所定の大
きさの検査ウインドウを所定画素数ずつずらせながら設
定し、各検査ウインドウ内のエッジ画像データの画素の
値を積算する積算手段と、積算手段により得られた積算
値に基づいて光学的むらの有無を判定する判定手段とを
備えたものである。
【0010】このように、検査ウインドウごとに求めら
れたエッジ画像データの積算値に基づいて光学的むらの
有無が判定される。したがって、一定の基準を超える光
学的むらの有無を自動的に判定することができる。特
に、濃度変化の割合が大きくかつ小さなスポット状のむ
らを有効に判定することができる。
【0011】(2)第2の発明 第2の発明に係る光学的むら検査装置は、第1の発明に
係る光学的むら検査装置の構成において、エッジ画像作
成手段が、エッジ画像データにおいて所定のしきい値よ
りも小さい値を有する画素の値を0で置換するものであ
る。
【0012】この場合、濃度変化の小さいエッジ部分を
削除することによって、その後の積算処理の効率化を図
ることができる。
【0013】(3)第3の発明 第3の発明に係る光学的むら検査装置は、第1または第
2の発明に係る光学的むら検査装置の構成において、判
定手段が、検査ウインドウごとに算出された積算値の最
大値を求め、最大値が所定の基準値を超えるか否かによ
って光学的むらの有無を判定するものである。
【0014】この場合、積算値の最大値のみが判定対象
となることによって判定処理を効率的に行うことができ
る。
【0015】(4)第4の発明 第4の発明に係る光学的むら検査装置は、第1〜第3の
いずれかの発明に係る光学的むら検査装置の構成におい
て、規格化画像データのうち、対象物の非検査対象領域
に対応する画像データを無効にする無効手段をさらに備
えたものである。
【0016】これにより、対象物に検査対象領域と非検
査対象領域とが含まれる場合、両領域の境界部分におい
て隣接画素間の値の変動が大きくてもエッジ画像データ
を作成することがなく、上記境界の存在に基づく光学的
むらの誤判定を防止できる。
【0017】(5)第5の発明 第5の発明に係る光学的むら検査装置は、第4の発明に
係る光学的むら検査装置の構成において、積算手段によ
り得られた積算値を検査ウインドウ内に含まれる対象物
の検査対象領域の面積で除算して積算値を規格化する積
算値規格化手段をさらに備えたものである。
【0018】これにより、全ての検査ウインドウにおい
て同じ精度の積算値を用いて正確な判定が行われる。
【0019】(6)第6の発明 第6の発明に係る光学的むら検査装置は、第1〜第5の
いずれかの発明に係る光学的むら検査装置の構成におい
て、対象物を撮像して画像を取り込み、取り込んだ画像
を画像データとして画像データ規格化手段に与える画像
入力手段をさらに備えたものである。
【0020】この場合、対象物の画像に対応する画像デ
ータの取り込みから光学的むらの有無の判定までが自動
的に行われる。
【0021】(7)第7の発明 第7の発明に係る光学的むら検査装置は、第1〜第6の
いずれかの発明に係る光学的むら検査装置の構成におい
て、画像データ規格化手段が、画像データにおける低周
波成分を除去することにより規格化を行うものである。
【0022】これにより、対象物の性質に起因する画像
データの低周波成分や光学系に起因する画像データの低
周波成分が除去されるので、光学的むらの有無の判定が
正確に行われる。
【0023】(8)第8の発明 第8の発明に係る光学的むらの検査方法は、対象物の光
学的むらを検査する光学的むら検査方法であって、対象
物の画像に対応する画像データを規格化することにより
規格化画像データを算出し、算出された規格化画像デー
タに基づいて、規格化画像データの隣接画素間の値の変
動が大きい部分を表すエッジ画像データを作成し、エッ
ジ画像データに所定の大きさの検査ウインドウを所定画
素数ずつずらせながら設定し、各検査ウインドウ内のエ
ッジ画像データの画素の値を積算し、得られた積算値に
基づいて光学的むらの有無を判定するものである。
【0024】このように、検査ウインドウごとに求めら
れたエッジ画像データの積算値に基づいて光学的むらの
有無が判定される。したがって、一定の基準を超える光
学的むらの有無を自動的に判定することができる。特
に、濃度変化の割合が大きくかつ小さなスポット状のむ
らを有効に判定することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施例にお
ける光学的むら検査装置の正面図、図2は図1の光学的
むら検査装置の電気的構成を示すブロック図である。
【0026】図1の光学的むら検査装置は、検査対象物
を撮像して画像データを得るための光学測定装置10お
よび画像データに基づいて種々のデータ処理を行うデー
タ処理装置20により構成されている。
【0027】光学測定装置10においては、定盤11上
に光源13が配置され、光源13の上方にガラス等から
なる拡散板12が設けられている。光源13としては、
例えば高周波点灯型の蛍光灯が使用される。拡散板12
上には、図2に示すように、開口部14aを有するマス
ク板14が載置され、このマスク板14上に検査対象物
100が固定される。なお、以下の説明では、検査対象
物100がシャドウマスクである場合を説明する。この
場合、検査対象物100は中央部に透孔領域100aを
有する。
【0028】定盤11には、上方に延びる支持アーム1
5が立設されており、この支持アーム15にカメラ保持
部材16が上下方向に移動可能に取り付けられている。
また、カメラ保持部材16には、CCDカメラ17が水
平方向に移動可能に取り付けられている。これにより、
種々のサイズの検査対象物100の検査領域とCCDカ
メラ17の撮像領域とが一致するように、CCDカメラ
17を上下および左右に移動させることができる。
【0029】CCDカメラ17は、二次元CCD(電荷
結合素子)を有し、画像の濃淡を画像データとして出力
する。
【0030】データ処理装置20は、CCDカメラ17
のゲインおよびシャッタ速度を制御するカメラ制御装置
21、後述する画像処理を行う画像処理装置22、およ
び画像を表示するディスプレイ23を含む。
【0031】図2に示すように、光源13から出射され
た光は、拡散板12および検査対象物100の透孔を順
次通過してCCDカメラ17に入射する。この場合、検
査対象物100の透孔領域100aはマスク板14の開
口部14aに位置決めされている。したがって、検査対
象物100の透孔領域100aの周囲の領域はマスク板
14によりマスクされる。
【0032】CCDカメラ17は、検査対象物100の
画像を多値の画像データとして出力する。この画像デー
タは、カメラ制御装置21を介して画像処理装置22に
取り込まれる。
【0033】画像処理装置22は、予め記憶されたプロ
グラムに従って後述する判定処理を行うCPU(中央演
算処理装置)31、画像データおよびその他のデータを
一時的に記憶するRAM(ランダムアクセスメモリ)等
からなる主記憶装置32、データおよび各種指令を入力
するためのキーボード33、画像データおよびその他の
データを記憶する補助記憶装置34、および検査結果を
出力するためのプリンタ35を備え、これらは互いにバ
スライン36を介して接続されている。また、このバス
ライン36には、カメラ制御装置21およびディスプレ
イ23が接続されている。
【0034】次に、図3、図4、図5および図6を参照
しながら図1の光学的むら検査装置の動作を説明する。
図3は画像データの規格化処理の一例を示す波形図、図
4は光学的むらの判定処理を示すフローチャート、図5
および図6は光学的むらの判定処理におけるデータ処理
を示す波形図である。
【0035】まず、図1の拡散板12上に設置された検
査対象物100がCCDカメラ17により撮像され、検
査対象物100の画像が取り込まれる。CCDカメラ1
7は、検査対象物100の画像を画像データとして画像
処理装置22に転送する。画像処理装置22は、光源1
3の照明特性、CCDカメラ17のレンズ系の光学特性
および検査対象物100の性質に起因する画像データの
大きな変動(低周波成分)を除去するために規格化処理
を行う。
【0036】図3(a)はCCDカメラ17から出力さ
れる画像データの波形を示し、図3(b)はその画像デ
ータを平滑化することにより得られる平滑化データの波
形を示し、図3(c)は規格化処理により得られた規格
化画像データの波形を示す。図3の各波形において、横
軸は画素位置に相当し、縦軸は画素値に相当する。
【0037】図3の規格化処理では、画像データD1を
平滑化データD2で除算することにより規格化画像デー
タD3が得られる。このようにして得られた規格化画像
データD3は、画像処理装置22の主記憶装置32また
は補助記憶装置34に記憶される。
【0038】また、規格化画像データD3中のエッジを
検出するためのしきい値Thが入力され、主記憶装置3
2または補助記憶装置34に記憶される。ここで、エッ
ジとは画像における絵柄の輪郭部や色付部の境界をい
い、画像データにおいては画素の濃度値が大きく変化す
る部分をいう。
【0039】次に、CPU31は、主記憶装置32また
は補助記憶装置34に記憶された規格化画像データおよ
びエッジ検出用のしきい値Thに基づいて図4のフロー
チャートに示す光学的むらの判定処理を行う。以下の判
定処理では、検査対象物100の全体を光学的むらの検
査対象領域とし、この検査対象物100の全体に対応す
る規格化画像データに対して以下の処理を行う。
【0040】まず、主記憶装置32または補助記憶装置
34に記憶された規格化画像データおよびしきい値Th
を読み込む。図5は読み込まれた規格化画像データの波
形図である。(ステップS1)。
【0041】次に、規格化画像データに基づいてエッジ
画像データの抽出を行う。ここでは、Sobelオペレ
ータやPrewittオペレータ等の3画素×3画素の
1次差分型オペレータを用い、規格化画像データの各画
素ごとに順次1次差分型オペレータを適用してエッジ画
像の各画素の値を算出する。この処理の結果、図5
(a)に示す波形の規格化画像データが図5(b)に示
す波形を有するエッジ画像データに置換される。このエ
ッジ画像データでは、規格化画像データの隣接画素の値
の変動が大きい程、エッジ画像データの画素の値の変動
がより大きく設定されている(ステップS2)。
【0042】さらに、上記のエッジ画像データの各画素
の値と主記憶装置32または補助記憶装置34から読み
出したしきい値Thとを比較し、しきい値Th以下の画
素の値を“0”で置き換える。これにより、図5(c)
に示すように、しきい値Th以下のエッジ画像データが
ノイズとして除去された積算対象画像データが得られる
(ステップS3)。
【0043】次に、図7に示すように、積算対象画像デ
ータに対応する画像領域(積算対象画像領域)Aに対し
て所定のサイズの検査ウインドウWを設定する。検査ウ
インドウWのサイズは、検出対象となるむらの大きさよ
りも大きく、かつ対象となる画像領域Aを走査できる大
きさに設定される。すなわち、積算対象画像の全領域の
画素数の整数分の1となる大きさ、例えば、320画素
×256画素の積算対象画像領域Aの場合、32画素×
32画素の検査ウインドウWが設定される。また、図6
(d)は検査ウインドウWが設定された積算対象画像デ
ータの波形を示している(ステップS4)。
【0044】図7において、検査ウインドウWは、積算
対象画像領域Aの一端から検査ウインドウWの大きさの
1/2ピッチでウインドウ位置をずらせながら積算対象
画像領域Aの全領域を走査する。そして、1つの検査ウ
インドウ設定位置において、検査ウインドウW内の各画
素の値を積算する(ステップS5)。
【0045】上記の検査ウインドウW内の積算処理が積
算対象画像領域Aの全領域において終了すると(ステッ
プS6)、図6(e)に示すような各検査ウインドウ設
定位置ごとに積算値が得られる。
【0046】その後、図6(f)に示すように、各積算
値の中から最大値およびその検査ウインドウ設定位置を
検出する(ステップS7)。
【0047】そして、この積算値の最大値と予め定めら
れた判定基準値Tdとを比較することにより、検査対象
物の良否を判定する(ステップS8)。
【0048】最後に、良否の判定結果をディスプレイ2
3に表示するとともにプリンタ35に出力する(ステッ
プS9)。
【0049】このように、本実施例による光学的むら検
査装置においては、画素の値の変動の大きさに応じて数
値化されたエッジ画像データを検査ウインドウごとに積
算した積算値を用いて検査ウインドウ単位でむらの有無
を自動的に検査することができる。このために、特に、
濃度変化の割合が大きくかつ小さなスポット状のむらを
有効に検出することができる。
【0050】なお、本実施例において、CPU31が画
像データ規格化手段、エッジ画像作成手段、積算手段お
よび判定手段に相当し、CCDカメラ17が画像入力手
段に相当する。
【0051】図8および図9は、本発明の第2の実施例
による光学的むら検査装置の判定処理のフローチャート
である。第2の実施例による光学的むら検査装置は、検
査対象物100においてマスク板14に覆われた周辺領
域(非検査対象領域)を除く透光領域(有効領域)10
0aを検査対象領域とした場合の光学的むらの判定処理
を行う。
【0052】まず、光学的むら検査装置は、第1の実施
例と同様に、検査対象物100をCCDカメラ17によ
り撮像し、画像データを取り込む。画像処理装置22
は、CCDカメラ17から取り込まれた画像データに対
して規格化処理を行い規格化画像データを作成する。図
10は、規格化画像データに対応する規格化画像領域の
模式図である。規格化画像領域Cは検査対象物100と
同じ大きさに作成される。規格化画像領域Cの内部に
は、検査対象物100の透光領域100aに対応する有
効領域Bが形成されている。規格化画像データはエッジ
検出用のしきい値とともに主記憶装置32または補助記
憶装置34に記憶される。
【0053】つぎに、図8において、CPU31が主記
憶装置32または補助記憶装置34に記憶された規格化
画像データおよびエッジ検出用のしきい値Thを読み込
む(ステップS11)。
【0054】規格化画像領域Cの周辺領域Dはマスク板
14により遮蔽された部分に対応するため、有効領域B
と周辺領域Dとの境界付近の画素間には大きな濃度差が
生じている。このため、規格化画像領域C全体を検査対
象領域とすると、有効領域Bと周辺領域Dとの境界部分
がエッジとして誤って検出される。そこで、この周辺領
域Dの影響を打ち消すためのマスクデータを以下のよう
に作成する(ステップS12)。
【0055】図9は、マスクデータの作成動作を示すフ
ローチャートである。まず、規格化画像データの各画素
の値を検査し、画素が領域切り出し用の所定のしきい値
を超える値を有する場合に“1”を、また超えない値を
有する場合に“0”を設定する。これにより、規格化画
像領域Cの周辺領域Dに“0”が、有効領域Bに“1”
が設定された2値画像が得られる(ステップS12
0)。
【0056】そして、この2値画像に所定回数の収縮処
理を施し、“1”が設定された領域を僅かに縮小する。
これにより、0値の領域が規格化画像領域Cの周辺領域
Dを完全に覆うことができるマスクデータが作成される
(ステップS121)。
【0057】次に、第1の実施例におけるステップS2
と同じ処理を行い、エッジ画像データを得る(ステップ
S13)。
【0058】さらに、上記のマスクデータをエッジ画像
データに掛け合わせるマスク処理を行う。これにより、
エッジ画像データの周辺領域Dに対応するの画素の値が
全て“0”に置き換えられる(ステップS14)。
【0059】上記のマスク処理が終了すると、第1の実
施例におけるステップS3〜S5と同一のステップS1
5〜S17の処理が行われる。
【0060】その後、ステップS17の処理によって求
められた積算値の規格化処理を行う。図10において、
周辺領域Dの画素の値はステップS14のマスク処理に
よって無効(画素値が0)とされている。従って、検査
ウインドウW1ではその有効領域Rの面積で積算値を除
算する。また、例えば、検査ウインドウW2では検査ウ
インドウ内のすべての画素の値が有効であり、これによ
って積算値が求められている。そこで、検査ウインドウ
W2の面積で積算値を除算する。このような規格化処理
によって、有効領域Bと周辺領域Dを含む領域とにおけ
る積算値の精度を等しくすることができる(ステップS
18)。
【0061】上記の検査ウインドウ内の積算処理が積算
対象画像の全領域において終了すると(ステップS1
9)、積算値の中から最大値および最大値の領域を検出
する(ステップS20)。
【0062】そして、第1の実施例のステップS8〜S
9と同一のステップS21〜S22の処理を行い、判定
を終了する。
【0063】このように、第2の実施例による光学的む
ら検査装置においては、検査対象物の有効領域に対して
むらの有無を自動的に検査することができる。
【0064】なお、本実施例において、CPU31が無
効手段および積算値規格化手段に相当する。
【0065】さらに、上記第1および第2の実施例で
は、検査対象物がシャドウマスクである場合を説明した
が、本発明の光学的むら検査装置および光学的むら検査
方法は、ディスプレイパネル、フィルム、紙等のシート
状物の濃度むら、光透過率のむら等の光学的むら検査に
も同様にして適用することができ、さらにシート状物に
限らず任意の対象物の2次元的なむらの検査にも適用可
能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における光学的むら検査
装置の正面図である。
【図2】図1の光学的むら検査装置の電気的構成を示す
ブロック図である。
【図3】画像データの規格化処理の一例を示す波形図で
ある。
【図4】図1の光学的むら検査装置における光学的むら
の判定処理を示すフローチャートである。
【図5】光学的むらの判定処理におけるデータ処理を示
す波形図である。
【図6】光学的むらの判定処理におけるデータ処理を示
す波形図である。
【図7】積算対象画像領域における検査ウインドウの設
定状態を示す模式図である。
【図8】本発明の第2の実施例における光学的むら検査
装置の光学的むらの判定処理を示すフローチャートであ
る。
【図9】図8中のマスクデータ作成処理を示すフローチ
ャートである。
【図10】規格化画像領域の平面模式図である。
【符号の説明】
10 光学測定装置 20 データ処理装置 12 拡散板 13 光源 17 CCDカメラ 22 画像処理装置 100 検査対象物

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対象物の光学的むらを検出する光学的む
    ら検査装置であって、 前記対象物の画像に対応する画像データを規格化するこ
    とにより規格化画像データを得る画像データ規格化手段
    と、 前記規格化画像データに基づいて前記規格化画像データ
    の隣接画素間の値の変動が大きい部分を表すエッジ画像
    データを作成するエッジ画像作成手段と、 前記エッジ画像データに所定の大きさの検査ウインドウ
    を所定画素数ずつずらせながら設定し、各検査ウインド
    ウ内の前記エッジ画像データの画素の値を積算する積算
    手段と、 前記積算手段により得られた積算値に基づいて光学的む
    らの有無を判定する判定手段とを備えたことを特徴とす
    る光学的むら検査装置。
  2. 【請求項2】 前記エッジ画像作成手段は、前記エッジ
    画像データにおいて所定のしきい値よりも小さい値を有
    する画素の値を0で置換することを特徴とする請求項1
    記載の光学的むら検査装置。
  3. 【請求項3】 前記判定手段は、検査ウインドウごとに
    算出された積算値の最大値を求め、前記最大値が所定の
    基準値を超えるか否かによって光学的むらの有無を判定
    することを特徴とする請求項1または2記載の光学的む
    ら検査装置。
  4. 【請求項4】 前記規格化画像データのうち、前記対象
    物の非検査対象領域に対応する画像データを無効にする
    無効手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜3
    のいずれかに記載の光学的むら検査装置。
  5. 【請求項5】 前記積算手段により得られた前記積算値
    を前記検査ウインドウ内に含まれる前記対象物の検査対
    象領域の面積で除算して前記積算値を規格化する積算値
    規格化手段をさらに備えたことを特徴とする請求項4記
    載の光学的むら検査装置。
  6. 【請求項6】 前記対象物を撮像して画像を取り込み、
    取り込んだ画像を画像データとして前記画像データ規格
    化手段に与える画像入力手段をさらに備えたことを特徴
    とする請求項1〜5のいずれかに記載の光学的むら検査
    装置。
  7. 【請求項7】 前記画像データ規格化手段は、前記画像
    データにおける低周波成分を除去することにより規格化
    を行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載
    の光学的むら検査装置。
  8. 【請求項8】 対象物の光学的むらを検査する光学的む
    ら検査方法であって、前記対象物の画像に対応する画像
    データを規格化することにより規格化画像データを算出
    し、算出された前記規格化画像データに基づいて、前記
    規格化画像データの隣接画素間の値の変動が大きい部分
    を表すエッジ画像データを作成し、前記エッジ画像デー
    タに所定の大きさの検査ウインドウを所定画素数ずつず
    らせながら設定し、各検査ウインドウ内の前記エッジ画
    像データの画素の値を積算し、得られた積算値に基づい
    て光学的むらの有無を判定することを特徴とする光学的
    むら検査方法。
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