KR100877449B1

KR100877449B1 - 표면검사장치 및 방법

Info

Publication number: KR100877449B1
Application number: KR1020037003404A
Authority: KR
Inventors: 요시로 야마다
Original assignee: 요시로 야마다
Priority date: 2001-07-09
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2009-01-07
Also published as: CN1247987C; EP1406083B1; US20030151008A1; EP1406083A1; DE60235236D1; US6878956B2; JPWO2003006968A1; ES2339338T3; JP4932819B2; ATE456792T1; KR20030027120A; CN1464975A; JP4250076B2; WO2003006968A1; EP1406083A4; JP2009063592A; TWI233988B

Abstract

라인 이미지 센서(13)를 가진 카메라(11)에 의해 검사대상물(10) 위를 주사하여 얻은 화상데이터를 연산처리수단(16)에 입력하고, 라인메모리(17)와 가산기 (18)를 사용하여 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터를 가산하여 화상데이터열을 생성하고, 연산처리기(19)에 의해 주 주사방향에 연속하는 복수의 화소로 이루어지는 블록내의 화상데이터를 가산하여 블록내 가산데이터를 생성하고, 주 주사방향에서 서로 인접한 블록내 가산데이터의 상관치를 산출하여, 판정수단(20)으로 상관치를 역치판정함으로써 검사대상물(10)의 표면상태를 구하는 표면검사장치.

Description

표면검사장치 및 방법{SURFACE INSPECTION APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 이미지 센서를 가진 카메라를 사용하여 성형물, 그 밖의 여러가지 검사대상물의 상처나 오염과 같은 결함 등의 표면검사를 하는 표면검사장치 및 방법에 관한 것이다.

종래에는, 예를 들면, 압출(押出)성형물, 인발(引拔)성형물이나 로울성형물 등의 검사대상물의 표면결함 등의 검사에는, 광전변환소자를 일차원으로 배열하여 구성되는 라인 이미지 센서(라인 이미지 센서)를 사용한 CCD 카메라 등의 카메라가 사용되고 있다. 카메라가 검사대상물 위를 일차원 주사하여, 이에 따라 얻어진 화상데이터에 연산처리를 실시하여 검사된다.

비디오 카메라 등에 사용되는 이차원 이미지 센서에는 통상, 촬상화소(撮像畵素)가 시야폭 방향에 수백화소밖에 없는 데 대하여, 라인 이미지 센서는 시야폭 방향에 수천화소쯤의 촬상화소를 집적화하는 것이 가능하기 때문에, 라인 이미지 센서를 사용함으로써, 이차원 이미지 센서로는 불가능한, 폭이 넓은 철강, 종이, 필름 등의 검사대상물의 표면검사를 하는 것이 가능하다.

이러한 카메라에서는, 이미지 센서에 의한 명도의 읽기 정밀도에 광전변환소자에 따라 격차가 있다. 이 격차는 이미지 센서를 구성하는 개개의 광전변환소자 의 감도의 차 등의 원인에 의한 것으로, 소자 격차라 하며, 통상 3% 정도의 값을 취한다. 상술한 종래의 표면검사장치에서는, 이 소자격차의 범위를 넘는 명도변화가 없으면, 미세한 결함 등의 검출을 할 수 없다. 눈으로 확인하는 것에 의한 명암검출정밀도는 1/1500∼1/2000라고 말해지므로, 라인 이미지 센서를 사용한 표면검사장치는 눈으로 확인하는 것의 1/60의 정밀도밖에 없게 되어, 눈으로 확인하는 검사의 대체는 불가능하다고 여겨진다.

그 때문에, 이미지 센서의 소자격차를 보상하는 방법이 여러가지로 고려되고 있다. 일례로서, 라인 이미지 센서에 의해서 얻어지는 화상데이터열중 주(主) 주사방향에 연속하는 복수의 화소로 이루어지는 블록의 화상데이터를 가산하고, 또한 인접한 블록의 가산데이터의 상관연산을 하는 기술이 알려져 있다.

그러나, 이 방법은 하나의 주 주사라인상에서 인접한 화소에 걸쳐 있는 결함에 대해서는 검출이 가능하지만, 인접한 주 주사라인에 걸쳐 있는 결함이나, 주 주사라인상에서 인접한 화소에 걸치고, 또 인접한 주 주사라인에 걸쳐 있는 결함에 대해서는 검출을 할 수 없다. 이 때문에, 검사정밀도의 향상에 한계가 있었다.

본 발명의 목적은 검사대상물상의 결함을 인접한 주 주사라인에 걸쳐 있는 결함이나 주 주사라인상에서 인접한 화소에 걸치고, 또 인접한 주 주사라인에 걸쳐 있는 결함을 검출할 수 있고, 표면상태의 검사를 정밀도가 좋게 할 수 있는 표면검사장치 및 방법을 제공하는 것이다.

[발명의 개시]

본 발명에 의한 표면검사장치는 검사대상물을 주 주사방향에 주사하는 라인 센서를 가지며, 화상데이터를 얻는 카메라와,

상기 주 주사방향과 직교하는 부 주사방향에 상기 카메라와 검사대상물을 상대적으로 이동시키는 부 주사수단과,

상기 카메라로부터 출력되는 화상데이터에 대하여 연산처리를 실시하여 상기 검사대상물의 표면상태를 검사하는 연산처리수단을 구비하고,

상기 연산처리수단은 상기 부 주사방향에서 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터를 가산하여 화상데이터열을 생성하는 화상데이터열 생성수단과, 해당 화상데이터열을 사용하여 상기 검사대상물의 표면상태를 검사하는 판정수단을 구비하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 표면검사장치의 구성을 나타내는 블록도,

도 2는 제 1 실시형태에 있어서의 부 주사방향에 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터를 가산하여 화상데이터열을 생성하는 동작을 설명하는 도면,

도 3은 제 1 실시형태에 있어서의 연산처리기의 구성을 나타내는 블록도,

도 4는 도 3에 나타내는 연산처리기의 동작을 설명하는 도면,

도 5A, 도 5B, 도 5C는 검사대상물상의 여러가지 결함에 대하여 설명하는 도면,

도 6A, 도 6B는 하나의 주 주사라인내에만 존재하는 결함과 그에 대응하는 화상데이터 및 블록내 가산데이터의 관계를 나타내는 도면,

도 7A, 도 7B는 인접한 2개의 주 주사라인에 걸쳐 존재하는 결함과 그에 대응하는 블록내 가산데이터의 관계를 나타내는 도면,

도 8A, 도 8B는 주 주사라인상에서 인접하는 화소에 걸치고, 또한 인접한 2개의 주 주사라인에 걸친 결함과 그에 대응하는 화상데이터 및 블록내 가산데이터의 관계를 나타내는 도면,

도 9는 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 부 주사방향에 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터를 가산하여 화상데이터열을 생성하는 동작을 설명하는 도면,

도 10A, 도 10B, 도 10C는 제 3 실시형태에 있어서의 부 주사방향에 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터를 가산하여 화상데이터열을 생성하는 변형예를 설명하는 도면,

도 11은 제 3 실시형태에 있어서의 화상처리장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하에 도면을 참조하여 본 발명의 실시의 형태를 설명한다.

제 1 실시형태

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 표면검사장치의 구성을 나타내는 도면이다. 검사대상물(10)은 예를 들면 압출성형물, 인발성형물이나 로울성형물 등이고, 표면검사시에는 도시하지 않은 주(主)주사장치에 의해서 화살표 Y로 나타내는 방향(부(副) 주사방향)으로 이동한다. 또, 성형물을 성형시에 검사하는 경우는 성형기의 반송기구가 부 주사장치가 되기 때문에, 특별히 부 주사장치를 설치할 필요는 없다. 이 검사대상물(10)에 대향하여, 디지털 카메라(11)가 설치되어 있다.

디지털 카메라(11)는 결상 렌즈(12), CCD 라인 이미지 센서와 같은 라인 이미지 센서(13), 증폭기(14) 및 A/D 컨버터(15)에 의해 구성되어, 검사대상물(10)의 표면의 화상이 결상 렌즈(12)를 통해 라인 이미지 센서(13)상에 결상된다. 라인 이미지 센서(13)에 의한 검사대상물(10)상의 읽기 폭을 W로 하면, 결상 렌즈 (12)가 표준렌즈인 경우, 카메라(11)로부터 검사대상물(10)까지의 거리(대물거리)는 약 1.5W로 설정된다.

라인 이미지 센서(13)는 복수개(예를 들면, 5120개)의 광전변환소자를 화살표 X로 나타내는 방향(주 주사방향)으로 배열하여 구성되어 있고, 도시하지 않은 부 주사장치에 의해서 주 주사방향과 직교하는 방향(부주사방향) Y로 상대적으로 이동하는 검사대상물(10)상을 주 주사방향으로 주사하여 검사대상물(10)의 표면상태를 읽어내어, 화상신호를 출력한다.

부 주사장치는 이미지 센서(13)와 이미지 센서(13)상에 결상되는 검사대상물 (10)의 상을 주 주사방향과 직교하는 부 주사방향으로 상대적으로 이동시키는 장치로서, 상기한 바와 같이 (a)검사대상물(10)을 라인 이미지 센서(13)에 대하여 부 주사방향에 상대적으로 이동시키는 구성 외에, (b)라인 이미지 센서(13)를 검사대상물(10)에 대하여 부 주사방향으로 상대적으로 이동시킨다, (c)결상 렌즈(12)를 라인 이미지 센서(13)에 대하여 부 주사방향에 상대적으로 이동시킨다, (d)라인 이미지 센서(13) 및 결상 렌즈(12)를 검사대상물(10)에 대하여 부 주사방향으로 상대 적으로 이동시킨다고 하는 구성이어도 좋다.

여기서, 특히 (b), (c), (d)의 경우, 라인 이미지 센서(13)나 결상 렌즈(12)를 예를 들어 적층형의 압전 액츄에이터나, 정전 액츄에이터와 같은 미소한 구동이 가능한 마이크로 액츄에이터를 사용하여 이동(진동)시키면 된다.

라인 이미지 센서(13)로부터 출력되는 화상신호는 증폭기(14)에 의해서 증폭된 후, 더욱 A/D 컨버터(15)에 의해 예컨대 8비트 패러렐의 디지털 데이터로 변환되어, 디지털 카메라(11)로부터 화상데이터로서 출력된다.

디지털 카메라(11)로부터 출력되는 화상데이터는 화상처리장치(16)에 입력된다. 화상처리장치(16)는 입력되는 화상데이터에 대하여 소정의 화상처리를 실시함에 따라 검사대상물(10)의 표면상태의 검사결과를 출력하는 것으로, 이 예에서는 라인메모리(17), 가산기(18), 연산처리기(19) 및 판정기(20)에 의해서 구성된다.

라인메모리(17)는 디지털 카메라(11)로부터 입력되는 적어도 1주 주사라인 분량의 화상데이터를 기억하는 메모리이고, 라인 이미지 센서(13)에 있어서의 광전변환소자의 소자수(예를 들면, 5120소자)와 같은 단수의 시프트 레지스터 또는 FIFO(선입 ·선출) 메모리에 의해 구성된다.

디지털 카메라(11)로부터 출력되는 화상데이터는 가산기(18)의 제 1 입력단에 공급됨과 동시에, 라인메모리(17)에 공급된다. 라인메모리(17)의 출력은 가산기(18)의 제 2 입력단에 공급된다. 가산기(18)는 라인메모리(17)의 입출력의 화상데이터 A, B를 가산한다.

여기서, 가산기(18)의 제 1, 제 2 입력 A, B에 각각 입력되는 화상데이터는 라인 이미지 센서(13)의 동일소자로부터 얻어지는 화상신호에 대응하고 있다. 즉, 가산기(18)의 입력 A에 대하여 입력 B는 라인메모리(17)에 의해 1주 주사라인만큼의 시간 지연되고 있다. 예를 들면, 입력 A에 라인 이미지 센서(13)의 i번째(i=1, 2, …)의 소자에 대응하는 화상데이터가 입력될 때, 입력 B에는 같은 i번째의 소자에 대응하는 1주 주사라인전의 화상데이터가 라인메모리(17)로부터 입력된다. 따라서, 가산기(18)에서는 도 2에 나타낸 바와 같이 입력 A, B에 각각 입력되는 부 주사방향에 인접한 2개의 주 주사라인(N라인째와 N+1라인째, N+1라인째와 N+2라인째, …)의 화상데이터(21)가 가산되어, 화상데이터열(22)이 생성된다.

이렇게 해서 라인메모리(17)와 가산기(18)에 의해 구성되는 화상데이터열 생성기에 의해서 생성된 화상데이터열(22)은 연산처리기(19)에 입력된다. 연산처리기(19)는 가산기(18)로부터의 화상데이터열에 주 주사방향 X에 연속하는 복수의 화소로 이루어지는 블록의 화상데이터를 가산(적산)하여 블록내 가산데이터를 생성하여, 그것을 블록내의 최초의 화소의 화소데이터로 하고, 또한 주 주사방향에서 서로 인접한 블록내 가산데이터의 상관치를 산출하는 처리를, 블록의 위치를 주 주사방향에 시프트시켜서 반복해서 행한다.

구체적으로는, 연산처리기(19)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 가산기(18)로부터의 화상데이터열(22)(도 2 참조)이 초단에 입력되도록 접속된 M단의 시프트 레지스터(31) 및 2M단의 시프트 레지스터(32)와, 시프트 레지스터(31)의 각 단의 출력을 가산하는 가산기(33)와, 시프트 레지스터(32)의 후단의 M단의 출력을 가산하는 가산기(34)와, 가산기(33,34)의 출력이 공급되는 상관기(35)에 의해서 구성된다. 여기서, 1주 주사라인의 화상데이터의 화소를 주 주사방향에 연속하는 복수의 화소로 이루어지는 블록으로 분할하였을 때, M은 1블록을 구성하는 화소수이다. 이 M의 값은 임의로 변경가능한 것이 바람직하고, 예를 들면 1∼111과 같은 값을 취한다.

도 4는 연산처리기(19)의 동작을 설명하는 도면이다. 가산기(33)에서는 가산기(18)로부터 출력되는 화상데이터열(22)중 주 주사방향에 연속하는 M화소로 이루어지는 하나의 블록의 화상데이터가 가산된다. 가산기(34)로는 화상데이터열 (22)중 가산기(33)로 화상데이터가 가산되는 블록에 대하여 주 주사방향에 인접한 다음 블록의 화상데이터가 가산된다. 여기서, 가산기(33,34)로부터 출력되는 블록내 가산데이터를 b1, b2로 하면, 상관기(35)에서는, 예를 들면 양자의 차 b1-b2가 상관치(36)로서 구해진다.

화상데이터열(22)의 새로운 화소의 데이터가 시프트 레지스터(31,32)에 입력될 때마다, 도 4에 나타낸 바와 같이 가산기(33,34)로 화상데이터가 가산되는 블록의 위치가 차례로 주 주사방향에 시프트되어, 같은 동작이 행하여진다. 이러한 동작에 의해, 가산기(33,34)로부터 블록내 가산데이터 c1,c2;d1,d2;e1,e2;…가 차례로 출력되어, 상관기(35)로부터는 c1-c2, d1-d2, e1-e2가 상관치(36)로서 차례로 구해지게 된다.

여기서는, 상관기(25)는 인접한 블록내 가산데이터의 차를 상관치(36)로서 구하였지만, 인접한 블록내 가산데이터의 비(b1/b2,…)를 상관치(36)로서 구해도 좋다. 상관기(25)로부터 출력되는 상관치(36)는 도 1중의 판정기(20)에 입력된다. 판정기(20)는 예를 들면 콤퍼레이터에 의해서 구성되어, 상관기(26)로부터 출력되는 상관치(36)를 적당한 역치와 비교함으로써, 검사대상물(10)의 표면결함의 유무를 판정하고, 그 판정결과를 표면상태의 검사결과로서 출력한다.

즉, 검사대상물(10)상에 결함이 있으면, 그 결함의 근방에는 라인 이미지 센서(13)의 동일한 소자에 대응하는 화상데이터의 크기가 부주사에 따라, 즉 검사대상물(10)의 상대적 이동에 따라 시간적으로 변화함으로써, 상관기(35)로 얻어지는 상관치(36)가 커져, 판정기(20)에서 역치를 넘기 때문에, 판정기(20)로 이 결함을 인식할 수가 있다. 판정기(20)의 판정결과는, 예를 들면 퍼스널 컴퓨터에 의해 처리되어 도시하지 않은 표시장치에 의해 표시된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 실시형태의 표면검사장치에 의하면, 먼저 연산처리기(19)에서 블록내 가산을 함에 따른 누적기능과, 주 주사방향에서 인접하는 블록내 가산데이터의 상관을 취하는 것에 의한 자기상관기능에 의해서, 라인 이미지 센서(13)의 소자격차의 영향을 제거하는 동시에, 상관기(35)로 얻어지는 상관치 (36)가 커져, 결함의 검출감도를 높일 수 있다.

또한, 본 실시형태에 의하면, 특히 라인메모리(17)와 가산기(18)를 사용하여 부 주사방향에 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터를 가산하고, 이에 따라 얻어진 화상데이터열을 연산처리기(19)에 입력함으로써, 도 5A에 나타낸 바와 같이 검사대상물(10)상의 결함(51)이 하나의 주 주사라인(도면에서는 N번째의 라인)안에만 존재하는 경우는 물론, 도 5B와 같이 인접한 2개의 주 주사라인(도면에서는 N번째의 라인과 N+1번째의 라인)에 걸쳐 있는 결함(52)이나, 도 5C와 같이 주 주사라인상에서 인접한 화소에 걸치고, 또한 인접한 2개의 주 주사라인에 걸쳐 있는 결함(53)을 포함하여 검출할 수 있으므로, 한층 더 고정밀도의 검사가 가능하다.

이하에 이 원리를 상세하게 설명한다.

먼저, 도 5A에 나타낸 바와 같이 검사대상물(10)상의 결함(51)이 하나의 주 주사라인내에만 존재하는 경우, 도 6A에 나타낸 바와 같이 하나의 화소내에 존재하는 결함(50)에 대응하는 화상데이터[카메라(11)출력]와 비교하여, 2개의 화소에 걸쳐 존재하는 결함(51)에 대응하는 화상데이터의 출력이 작아진다. 1화소의 데이터가 2화소로 분배되기 때문에, 출력 레벨은 반이 된다. 다음 라인에서는 결함이 없기 때문에, 출력은 O이고, 부 주사방향에 인접한 2라인의 화상데이터를 가산하는 가산기(18)의 출력[화상데이터열(22)]은 N라인의 화상신호와 동일하다. 이 화상데이터열(22)이 연산처리기(19)의 누적기능에 의해서 주 주사방향의 블록내의 화소데이터가 누적되어, 해당 블록내의 소정의, 예를 들면 최초의 1화소의 화소데이터가 된다. 여기서, 설명의 편의상, 블록이 2화소로 이루어진다고 하면, 가산기(33)는 도 6B에 나타낸 바와 같이, 1화소 어긋난 2개의 화상데이터열을 가산한다. 이 때문에, 각 화소데이터에 다음 화소데이터가 가산되게 되고, 결함(51)에 대응하는 화소 c6'의 화상데이터의 레벨은 결함(50)에 대응하는 화소 c2'의 화상데이터와 같아지기(레벨이 커지기) 때문에, 결함(50)은 물론, 결함(51)에 대해서도 용이하게 검출할 수가 있다.

다음에, 도 5B에 나타낸 바와 같이 인접한 2개의 주 주사라인에 걸친 결함 (52)이 존재하는 경우, 도 7A에 나타낸 바와 같이 하나의 주 주사라인내의 하나의 화소내에 존재하는 결함(50)에 대응하는 화상데이터와 비교하여, 결함(52)에 대응하는 화상데이터의 출력이 작아진다. 이것은 N라인이라도 (N+1)라인이라도 동일하다. 그러나, 부 주사방향에 인접한 2라인의 화상데이터를 가산하는 가산기 (18)에 의해, 결함(52)에 대응하는 화상데이터열(22)의 출력은 결함(51)에 대응하는 화상데이터열(22)의 출력과 같아진다. 이 때문에, 2개의 주 주사라인에 걸쳐 존재하는 결함(52)도 용이하게 검출할 수가 있다.

또, 도 7B는 블록내 가산데이터를 나타내지만, 이 예의 경우는 주 주사방향의 2개의 화소에 걸쳐 있는 결함이 존재하지 않기 때문에, 블록내 가산은 불필요하다. 또한, 도 5C와 같이 주 주사라인상에서 인접한 화소에 걸치고, 또한 인접한 2개의 주 주사라인에 걸친 결함(53)이 존재하는 경우, 도 8A에 나타낸 바와 같이 하나의 주 주사라인내의 하나의 화소내에 존재하는 결함(50)에 대응하는 화상데이터와 비교하여, 결함(53)에 대응하는 화상데이터의 출력이 작아진다. 1화소의 데이터가 4화소로 분배되기 때문에, N라인, (N+1)라인 모두 결함(53)에 대응하는 화상데이터의 출력 레벨은 1/4이 된다. 그러나, 부 주사방향에 인접한 2라인의 화상데이터를 가산하는 가산기(18)에 의해, 결함(53)에 대응하는 화상데이터열(22)의 출력 레벨은 1/2까지 증폭된다. 이 화상데이터열(22)이 연산처리기(19)의 주 주사방향에서의 누적기능에 의한 효과에 의해서, 해당 블록내의 소정의, 예를 들면 최초의 1화소의 화소데이터로 된다. 여기서, 설명의 편의상, 블록은 2화소로 이루어진다고 하면, 가산기(33)는 도 8B에 나타낸 바와 같이, 1화소 어긋난 2개의 화상데이터열을 가산한다. 이 때문에, 각 화소데이터에 다음 화소데이터가 가산되게 되고, 결함(53)에 대응하는 화소 c6'의 화상데이터의 레벨은 결함(50)에 대응하는 화소 c2'의 화상데이터와 같아지기(레벨이 커지기) 때문에, 결함(50)은 물론, 결함(53)에 대해서도 용이하게 검출할 수가 있다.

제 2 실시형태

다음에, 도 9를 참조하여 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다. 제 2 실시형태에 관한 표면검사장치의 구성은 도 1에 나타낸 제 1 실시형태의 구성과 동일하다.

제 1 실시형태에서는, 디지털 카메라(11)로부터 출력되는 화상데이터(21)에 대하여, 라인메모리(17) 및 가산기(18)를 사용하여 부 주사방향 Y에 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터를 가산하여 화상데이터열(22)을 생성할 때, 이들 2개의 주 주사라인의 부주사방향 Y에 인접한 2개의 화소(주주사방향의 위치가 같은 화소)의 화상데이터를 가산하고 있다.

그러나, 부 주사방향에 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터를 가산하여 화상데이터열을 생성하는 방법은 이에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 도 9에 나타낸 것과 같은 방법으로 화상데이터열을 생성하여도 좋다. 이 방법으로는, 부 주사방향 Y에 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터(21)에 대하여, 부 주사방향에 인접하고 또한 주 주사방향에 인접한 4개의 화소의 화상데이터를 가산하는 처리를 해당 4개의 화소의 위치를 1화소단위로 주 주사방향에 시프트하여 실시함으로써, 화상데이터열(22A)를 생성한다.

이 방법에 의하면, 화상데이터열의 각 데이터의 크기가 커지기 때문에, 검사 정밀도를 더욱 높일 수 있고, 또한 예를 들면 도 5C 및 도 8에서 설명한 바와 같은 주 주사라인상에서 인접한 화소에 걸쳐, 또한 인접한 주 주사라인에 걸쳐 존재하는 결함(53)을 검출하는 데에 있어서 특히 유효하다.

제 3 실시형태

제 2 실시형태에 관한 표면검사장치의 전체구성도 도 1에 나타낸 제 1 실시형태의 구성과 동일하다. 제 2 실시형태와 같이 제 3 실시형태도 화상데이터열의 생성방법의 변형에 관한 것이다.

제 3 실시형태에서는, 부 주사방향에 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터를 가산하여 화상데이터열을 생성할 때, 제 1 실시형태와 마찬가지로 도 10A에 나타낸 바와 같이 2개의 주 주사라인의 부 주사방향에 인접한 2개의 화소(주 주사방향의 위치가 같은 화소)의 화상데이터를 가산하여 화상데이터열을 생성하는 처리에 더하여, 도 10B, 도 10C의 처리를 병용한다. 도 10B는 부 주사방향에 대하여 경사진 오른쪽 윗방향(제 1 방향)에서 인접한 화소의 화상데이터를 가산하여 화상데이터열을 생성하는 처리이다. 도 10C는 부 주사방향에 대하여 경사진 왼쪽 윗방향(제 2 방향)에서 인접한 화소의 화상데이터를 가산하여 화상데이터열을 생성하는 처리이다.

도 11은 제 3 실시형태에 있어서의 화상처리장치(16A)의 구성을 나타내는 도면이고, 라인메모리(17A)는 1주 주사라인분의 화소수(이 예에서는, 5120화소) +1=5121단의 시프트 레지스터에 의해 구성된다. 이 시프트 레지스터의 입력과, 5120단째의 출력, 5121단째의 출력, 5119단째의 출력이 가산기 (18A,18B,18C)에 의 해 각각 가산된다. 이에 따라, 가산기(18A)에서는 도 10A에 나타내는 2개의 주 주사라인의 부 주사방향에 인접한 2개의 화소의 화상데이터를 가산한 화상데이터열, 가산기(18B)에서는 도 10B에 나타내는 부 주사방향에 대하여 경사진 오른쪽 윗방향에서 인접한 화소의 화상데이터를 가산한 화상데이터열, 가산기(18C)에서는 도 10C에 나타낸 바와 같이 부 주사방향에 대하여 경사진 왼쪽 윗방향에서 인접한 화소의 화상데이터를 가산한 화상데이터열이 출력된다.

이들 화상데이터열은 각각 제 1 실시형태에서 설명한 것과 같은 연산처리기 (19A,19B,19C)를 지나 판정기(20A,20B,20C)에 입력되고, 역치판정된다. 이들 판정기(20A,20B,20C)의 판정결과는, 예를 들면 퍼스널 컴퓨터에 의해 처리되어 도시하지 않은 표시장치에 의해 표시된다. 이 경우, 판정기(20A,20B,20C)의 판정결과를 서로 구별이 되도록 색을 바꾸어 표시하여도 좋다.

본 실시형태에 의하면, 예를 들면 검사대상물(10)상에 존재하는 선형상과 같은 매우 가는 결함으로서, 라인 이미지 센서(13)위를 비스듬히 가로 지르는 것과 같은 결함에 대해서도, 용이하게 검출이 가능하다. 즉, 이러한 결함은 2개의 주 주사라인상에서 도 10B 또는 도 10C에 나타낸 바와 같이 부 주사방향에 대하여 기울어진 방향에서 인접한 화소에 걸쳐 나타나기 때문에, 이들 화소의 화상데이터를 가산한 후에 연산처리기로 처리함으로써, 용이하게 검출되게 된다.

본 발명은 그 외 여러가지로 변형하여 실시할 수 있다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는 라인 이미지 센서를 사용한 경우에 대하여 서술하였으나, 광전변환소자를 매트릭스형상으로 배열한 2차원 이미지 센서(에리어 센서라고도 한다)를 사용 한 경우에도 유효하다.

라인 이미지 센서에는 화소(광전변환소자)가 빈틈없이 배열되는 데 대하여, 2차원 이미지 센서에는 화소와 화소의 사이에 종횡으로 배선을 위한 불감영역이 존재한다. 그러나, 본 발명에 의하면, 부 주사방향에 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터의 가산기능과, 주 주사방향에서의 누적기능에 의해, 이러한 불감영역에 의한 검출감도의 저하를 보충할 수 있다.

또한, 실시형태에서는 라인메모리와 가산기를 사용하여 부 주사방향에 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터를 가산한 화상데이터열을 연산처리기를 통해 블록내 가산을 한 후, 판정기에 입력하였지만, 연산처리기를 통하지 않고서 판정기에 입력하여도 상관없다. 그러한 구성으로도, 본 발명의 소기의 목적을 달성할 수가 있다.

인간의 안구는 고시미동(固視微動)이라고 하는 미소한 진동을 하고 있다. 즉, 안구는 상하좌우를 볼 때의 운동과는 별도로, 고시미동을 함으로써, 망막이 자극에 익숙해지지 않도록 하는 것으로, 정밀도를 높이고 있다고 생각되고 있다. 고시미동의 주된 운동성분은 상하방향이다.

본 발명에 있어서 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터를 가산하는 처리는 이러한 인간의 안구의 고시미동에 상당하고 있다. 즉, 본 발명에서는 전자적인 처리 내지는 기계적인 처리에 의해서 부 주사방향의 이동(미동)을 하면서, 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터를 가산한 화상데이터열을 처리하여 표면검사를 함으로써, 검사정밀도를 높이고 있는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 검사대상물상의 주 주사라인에 걸쳐 있는 결함이나, 주 주사라인상에서 인접한 화소에 걸치고, 또한 인접한 주 주사라인에 걸쳐 있는 결함을 포함해서 검출할 수 있게 하여, 표면상태의 검사를 정밀도 좋게 할 수 있다.

Claims

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검사대상물을 주 주사방향에 주사하는 라인 센서를 가지며, 화상데이터를 얻는 카메라와,

상기 주 주사방향과 직교하는 부 주사방향에 상기 카메라와 검사대상물을 상대적으로 이동시키는 부 주사수단과,

상기 카메라로부터 출력되는 화상데이터에 대하여 연산처리를 실시하여 상기 검사대상물의 표면상태를 검사하는 연산처리수단을 구비하고,

상기 연산처리수단은 상기 부 주사방향에서 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터를 가산하여 화상데이터열을 생성하는 화상데이터열 생성수단과, 상기 화상데이터열을 사용하여 상기 검사대상물의 표면상태를 검사하는 판정수단을 구비하며,

상기 화상데이터열 생성수단은 상기 부주사방향에서 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터 중, 상기 주 주사방향에서의 동일위치의 화소의 화상데이터를 가산하고,

상기 판정수단은, 상기 화상데이터열 중 상기 주 주사방향에 있어서 연속하는 복수의 화소로 이루어지는 블록 내의 화상데이터를 가산하여 블록내 가산데이터를 산출하는 누적수단과, 상기 주 주사방향에서 인접한 블록의 블록내 가산데이터의 상관치를 산출하는 상관수단과, 상기 상관치를 역치판정하는 수단을 구비한 표면검사장치.
제 2 항에 있어서, 상기 화상데이터열 생성수단은 상기 부 주사방향에서 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터 중, 상기 부 주사방향에 인접하고, 또한 상기 주 주사방향에 인접한 4화소의 화상데이터를 가산하여 상기 화상데이터를 얻는 표면검사장치.
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검사대상물을 주 주사방향에 주사하는 라인 센서를 가지며, 화상데이터를 얻는 카메라와,

상기 주 주사방향과 직교하는 부 주사방향에 상기 카메라와 검사대상물을 상대적으로 이동시키는 부 주사수단과,

상기 카메라로부터 출력되는 화상데이터에 대하여 연산처리를 실시하여 상기 검사대상물의 표면상태를 검사하는 연산처리수단을 구비하고,

상기 연산처리수단은 상기 부 주사방향에서 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터를 가산하여 화상데이터열을 생성하는 화상데이터열 생성수단과, 상기 화상데이터열을 사용하여 상기 검사대상물의 표면상태를 검사하는 판정수단을 구비하며,

상기 화상데이터열 생성수단은 상기 부 주사방향에서 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터중, 상기 부 주사방향에 인접하고, 또한 상기 주 주사방향에 인접한 4화소의 화상데이터를 가산하여 제 1 화상데이터열을 생성하고, 상기 부 주사방향에서 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터중, 상기 부 주사방향에 대하여 기울어진 제 1 방향에서 인접한 2화소의 화상데이터를 가산하여 제 2 화상데이터열을 생성하고, 상기 부 주사방향에서 인접한 2개의 주 주사라인의 화상데이터중, 상기 부 주사방향에 대하여 기울어진 제 2 방향에서 인접한 2화소의 화상데이터를 가산하여 제 3 화상데이터열을 생성하고,

상기 판정수단은, 상기 화상데이터열 중 상기 주 주사방향에 있어서 연속하는 복수의 화소로 이루어지는 블록 내의 화상데이터를 가산하여 블록내 가산데이터를 산출하는 누적수단과, 상기 주 주사방향에서 인접한 블록의 블록내 가산데이터의 상관치를 산출하는 상관수단과, 상기 상관치를 역치판정하는 수단을 구비한 표면검사장치.
제 5 항에 있어서, 상기 화상데이터열 생성수단은 상기 카메라로부터 출력되는 화상데이터를 적어도 1 주 주사라인분 기억유지하는 라인메모리와, 상기 라인메모리의 입력의 화상데이터와 1 주 주사라인 전의 화상데이터를 가산하는 제 1 가산기와, 상기 라인메모리의 입력의 화상데이터와 (1주 주사라인+1화소) 전의 화상데이터를 가산하는 제 2 가산기와, 상기 라인메모리의 입력의 화상데이터와 (1 주 주사라인-1화소) 전의 화상데이터를 가산하는 제 3 가산기를 구비한 표면검사장치.
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제 2 항, 제 3항, 제 5항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부 주사수단은 상기 검사대상물을 상기 카메라에 대하여 상기 부 주사방향으로 이동시키는 표면검사장치.
제 2 항, 제 3항, 제 5항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부 주사수단은 상기 카메라를 상기 검사대상물에 대하여 부 주사방향으로 이동시키는 표면검사장치.
제 2 항, 제 3항, 제 5항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부 주사수단은 상기 카메라의 렌즈를 상기 라인 센서에 대하여 상기 부 주사방향으로 이동시키는 표면검사장치.
제 2 항, 제 3항, 제 5항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부 주사수단은 상기 카메라의 렌즈 및 이미지 센서를 상기 검사대상물에 대하여 상기 부 주사방향으로 이동시키는 표면검사장치.
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