TWI416094B

TWI416094B - Camera inspection method

Info

Publication number: TWI416094B
Application number: TW99113480A
Authority: TW
Inventors: Koichi Wakitani; Akihiro Sunouchi; Masanori Fukuda
Original assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-06-04
Filing date: 2010-04-28
Publication date: 2013-11-21
Also published as: JP2010281666A; JP5417997B2; TW201105956A; CN101923060A; CN101923060B

Description

攝像檢查方法

發明領域

本發明係有關於一種形成於電漿顯示裝置、液晶顯示裝置、太陽電池等基板上並於局部或全體包含重複圖形之圖形形狀之攝像檢查方法。

發明背景

有一種為檢查形成於電漿顯示裝置、液晶顯示裝置、有機EL顯示裝置、太陽電池等基板上之圖形形狀，而如第14圖所示，以安裝於測定頭3上之相機2掃瞄攝像被檢查物1，並藉影像處理而檢查其形狀之瑕疵之裝置。相機2主要使用線性掃描相機或TDI(Time Delayed Integration：時間延遲積分)掃描相機(以下簡稱為相機)。上述裝置中，被檢查物1之圖形之一部分或全部為重複圖形時，可比較重複圖形彼此而消除非瑕疵部分之圖形，而僅擷取瑕疵之圖形。此則顯示於第15圖。攝像被檢查物所得之影像50包含5組之第1~第5重複部(分別為51、52、53、54、55)。舉例言之，第3重複部53中包含瑕疵57時，則就各重複周期進行比較，可擷取該瑕疵57。

比較結果係第15圖之60。與比較對象無差異之部分以白色顯示，有差異之部分則以灰色顯示。第1重複部51與第2重複部52之比較結果為61、第2重複部52與第3重複部53之比較結果為62，第3重複部53與第4重複部54之比較結果為63，第4重複部54與第5重複部55之比較結果為64。由其等結果可擷取有差異之部分之瑕疵66及瑕疵67。在此雖擷取複數個瑕疵，但將僅由其中任選一個。如上所述，與僅有重複周期不同之像素進行比較，而可僅擷取瑕疵。

在此，已攝像之影像之圖形之重複周期P[像素]依據被檢查物之重複周期Z[μm]與影像之解析度R[μm/像素]而為以下(數1)所代表。就各像素進行比較之觀點而言，P宜為整數。舉例言之，第16圖中，顯示了就攝像所得之影像之重複周期P恰為「4」而攝像被檢查物11所得之影像進行比較處理之例。攝像影像係50a，比較結果係60a。如上所述，影像之重複周期P為整數時，原理上非瑕疵部分之圖形可完全消除。

P=Z÷R　(數1)

相對於此，第17圖則顯示就攝像所得之影像之重複周期P為「2.6」之被檢查物之攝像影像50b進行比較處理之例。實際之比較乃以像素單位進行，故採用最接近之整數「3」進行比較。比較結果係60b。如上所述，無法完全消除重複圖形，而發生消除不完全。上述消除不完全則將使非瑕疵部分被誤認為瑕疵，即所謂虛報之原因。設定瑕疵之閾值雖可避免虛報之發生，但將使瑕疵檢出之感度降低。另，至此雖為說明而以就各像素進行比較為前提，但插補像素間之資訊而加以使用以進行比較時亦同。此因相機(線性感測元件)之開口率並非100%之故。

為使P成整數，可使被檢查物之重複周期與影像之解析度成整數比。通常，無法自由選擇被檢查物之重複周期，故可考量藉控制影像之解析度而使P為整數。舉例言之，可考量攝像解析度R為10[μm]、重複周期Z為222[μm]之被檢查物之情形。此時，攝像影像之重複周期P為22.2[像素]。其最近整數為「22」或「23」，故可在P為「22」之解析度R=222÷22=10.09…[μm/像素]，或P為「23」之解析度R=222÷23=9.652173…[μm/像素]之條件下進行攝像。如上所述，若可使解析度自初始之R=10[μm/像素]改變數個百分比，即可實現P為整數之攝像。

線性感測元件(相機)所得之影像之解析度在感測元件之排列方向X與感測元件之掃瞄移動方向Y上係分別獨立決定者。X方向之解析度在X方向之解析度為Rx[μm/像素]、感測元件之像素尺寸為C[μm]、光學系統之倍率為M時，可以(數2)代表之。

Rx=C÷M　(數2)

為控制Rx，控制像素尺寸C或倍率M即可。在此，就控制M而使P為整數之選擇Rx之方法，已提案於專利文獻1等中。

Y方向之解析度係由相機與被檢查物之相對速度與相機之各線之掃瞄時間(以下記為H間隔時間)所決定。Y方向之解析度為Ry[μm/線]、相對速度為V[μm/秒]、H間隔時間為Ht[秒/線]時，可以(數3)代表之。

Ry=V×Ht　(數3)

然而，(數3)在Rx與Ry之值大不相同時可能不成立。

由(數3)可知，影像輸入時，相對速度V若變動，Ry亦將改變。難以將相對速度V保持一定時，可以某種方法測定相機與被檢查物之位置關係，並就其位置之一定變化個別就1線進行影像接收。藉此，無論相對速度V如何改變，亦可將Ry保持一定。又，可掌握相機與被檢查物之相對位置關係之方式眾多，諸如採用常用編碼器或線性標度尺、雷射位移計等。

以下之說明中，將上述方式略稱為線性編碼器。使用線性編碼器時，若進行1線之影像接收之線性編碼器讀取值之變化量(以下稱為H間隔距離)為Hd[μm/線]，則可以(數4)代表之。

Ry=Hd　(數4)

此時，則考量選擇Ry以使P為整數。由(數4)可知，改變Ry等於改變Hd。然而，實際上Hd僅可取離散值。此因受限於線性編碼器之解析度之故。線性編碼器之解析度為1[μm]時，Hd之可取得值為{1、2、3…}。前述之例中，解析度R雖須設成10.09090909…[μm/像素]之值，但該解析度即便使用諸如0.01[μm]之線性編碼器，亦不可能正確實現。又，線性編碼器可量測之解析度與精度有其極限，當然解析度較高者之量測時間較長，且成本較高。亦即，迄今之技術實質上不可能常保實現可使P為整數之Ry。

【先行技術文獻】【專利文獻】

【專利文獻1】特開2003-329609號公報

攝像檢查包含重複圖形之被檢查物時，必須自攝像所得之影像藉影像處理去除正常之重複圖形，而僅擷取瑕疵部分。此時，形成於被檢查物上之重複圖形在攝像所得之影像上未形成整數像素之周期時，即有無法正確去除重複圖形之問題。

為攝像重複圖形而於影像上獲致整數像素，可藉被檢查物之圖形之重複周期與攝像影像之解析度成整數比之解析度進行攝像。為此，可設置可使解析度略微改變之機構。然而，習知之構造無法具備上述之機構。

本發明可解決前述習知技術之問題，目的在提供一種在進行攝像時，可使解析度略微改變之攝像檢查方法之構成及方法。

為達成前述之目的，本發明之攝像檢查方法可於對被檢查物上之圖形影像進行攝像以檢查時，進行前述攝像之間隔內之至少其中之一相對於被檢查物之圖形間之間隔而形成不等間隔之掃瞄而進行攝像。

又，本發明係在攝像前預先決定攝像之間隔，並依據已決定之間隔而進行攝像，且在攝像時逐一決定攝像之間隔同時進行攝像。

又，本發明係對應被檢查物上之位置而改變攝像之間隔，且在攝像之間隔設為不等間隔時，選擇大於預設之間隔之攝像之間隔，並使用可進行時間延遲積分(TDI：Time Delayed Integration)動作之元件作為進行攝像之元件。

依據本發明，被檢查物之重複周期即便並非所攝像之影像之解析度之整數倍，亦可調節影像之解析度以使被檢查物之重複周期與所攝像之影像之解析度成整數比而攝像被檢查物，故可獲致藉影像處理而正確地去除形成於被檢查物上之正常之重複圖形部，並檢出瑕疵圖形之效果。

圖式簡單說明

第1圖係顯示本發明第1實施例之攝像檢查裝置之立體圖。

第2圖係顯示本第1實施例之攝像處理之流程圖。

第3圖係顯示本第1實施例之生成接收影像之時序之構造者。

第4圖係顯示本第1實施例之按等間距攝像被檢查物所得之攝像影像者。

第5圖係顯示本第1實施例之按不等間距攝像被檢查物所得之攝像影像者。

第6圖係顯示本第1實施例之按其它不等間距攝像被檢查物所得之攝像影像者。

第7圖係顯示本第1實施例之相機依據預設之攝像間距進行之攝像處理之流程圖。

第8圖係顯示本發明第2實施例之攝像處理之流程圖。

第9圖係顯示本第2實施例之生成接收影像之時序之構造者。

第10圖係顯示本發明第3實施例之被檢查物之圖形者。

第11圖係顯示本第3實施例之被檢查物之其它圖形者。

第12圖係顯示本第3實施例之較薄被檢查物之變形部分者。

第13圖係顯示本第3實施例之生成接收影像之時序之構造者。

第14圖係顯示藉習知之影像處理而檢查圖形形狀之瑕疵之裝置之立體圖。

第15圖係顯示比較鄰接之圖形重複部，結果擷取之瑕疵者。

第16圖係顯示被檢查物與攝像影像之重複周期一致時之比較處理之例者。

第17圖係顯示被檢查物與攝像影像之重複周期不一致時之比較處理之例者。

用以實施發明之形態明

以下，參照附圖詳細說明本發明之實施例。另，以下之說明中，相同構造附以相同標號，而適當省略其說明。

(第1實施例)

第1圖係顯示本發明第1實施例之使用線性感測元件(相機)之檢查裝置之例者。第1圖中，使用相機102攝像被檢查物101。相機102可藉相機掃瞄軸104而進行移動掃瞄。相機掃瞄軸104之位置可藉線性編碼器固定元件105a及線性編碼器可動元件105b而掌握。線性編碼器固定元件105a刻有等間隔之格子，藉線性編碼器可動元件105b加以讀取，即可就一定距離之移動自線性編碼器可動元件105b輸出訊號。

在此，為說明本第1實施例之特徵，而就作為比較對象之習知方法加以說明。

迄今，既已依循第2圖所示之流程圖進行攝像。即，在步驟S1中，係基於線性編碼器之解析度與攝像解析度而決定攝像間距，並加以採用而於步驟S2中攝像被檢查物整體。

此時，線性感測元件(相機102)接收影像之時序，係藉諸如第3圖之構造而生成。來自線性編碼器105之訊號將輸入至分頻器106。分頻器106則包含可設定分頻周期之設定機構107。分頻器106之輸出訊號將輸入至相機102。然而，上述構造中，相機102之接收周期受限為線性編碼器105之解析度之整數倍。

相對於上述之習知方法，本第1實施例之特徵將說明如下。另，以下將線性編碼器105之解析度稱為H間隔。

首先，假設H間隔之可設定最小之單位為「1」。V為常數，而H間隔為等間隔時可得之解析度Ry之值則如(數5)所示。

Ry={V,2V,3V,…}　(數5)

在此，相機102之攝像之間隔若非等間隔而為不等間隔，則可改變Y方向之各像素之解析度，即各像素之攝像範圍之大小。攝像時之H間隔諸如{1,2,1,2,…}般藉交互重複「1」與「2」之圖形形成不等間隔而進行攝像後，所得之影像將為混合有Ry=1V之部分與Ry=2V之部分者。在此，上述影像之解析度大致上可視為Ry=(1+2)÷2×V=1.5V之影像。

同樣地，H間隔諸如{1,2,2,1,2,2,…}般藉「1」與「2」之組合之圖形形成不等間隔而進行攝像，則所得之影像之解析度Ry大致上將為Ry=(1+2+2)÷3×V=2.5V。如上所述，使H間隔為不等間隔而進行攝像，即可不受H間隔之可設定最小單位之限制而決定Ry。

上述效果之具體例顯示於第4~6圖。第4圖係顯示按等間距攝像被檢查物之情形者。塗色部為被檢查物之黑色部分，白色部係被檢查物之白色部分，格子之塗色分別代表被檢查物之顏色。

在此，注意被檢查物之一部分101’。其長度為8[μm]，其顏色各有1[μm]為{白，白，黑，黑，白，白，黑，白}時，使H間隔為1[μm]而按等間隔攝像後，所得之攝像影像150之長為8像素。如第4圖所示，因以8像素攝像8[μm]，故所攝像之影像之解析度為1[μm/像素]。所得之攝像影像乃{白，白，黑，黑，白，白，黑，白}。

在此，若使H間隔為諸如{1,1,2,1,1,1,1}而進行攝像，則所得之影像之長度為7像素。其狀態顯示於第5圖。因以7像素攝像被檢查物之一部分101’之8[μm]，故大致上影像之解析度為8/7[μm/像素]。所得之攝像影像151乃{白，白，黑，白，白，黑，白}。

又，即便使H間隔為{1,1,1,2,1,1,1}而進行攝像，同樣地獲致之影像長為7像素。其狀態顯示於第6圖。大致上影像之解析度與第5圖之例相同。攝像被檢查物之一部分101’所得之攝像影像152乃{白，白，黑，灰，白，黑，白}。如上所述，按不等間隔進行攝像，大致上影像之解析度將不受H間隔之最小解析度之限制而可改變。

以下說明按不等間隔進行上述攝像時，決定欲攝像之H間隔之圖形之方法之一。用於攝像被檢查物之重複圖形而在影像上形成整數周期之條件一如(數6)。

R=T÷N　(數6)

在此，R、T、N分別代表攝像之解析度[μm/像素]、被檢查物之重複周期[μm]、1以上之整數。

一般而言，視欲檢出之最小瑕疵尺寸等之不同，概略之解析度R之值將預先決定，故符合(數6)之解析度R中，將選擇最接近預先決定之值者。舉例言之，預先決定之概略之解析度R之值為10[μm/像素]時，若攝像T=157μm之被檢查物，則由(數6)可得出N=16時之解析度R之值之R=9.8125[μm/像素]。N意指攝像所得之影像上之被檢查物之重複周期。預先求出最可實現上述之解析度R之H間隔之圖形，則依此進行攝像即可。以下即說明其方法。

H間隔可設其解析度為D而離散地加以選擇，若使該H間隔為H_k ，而形成H_k 之圖形之數量為N_k ，則所得之大致之Rs即以(數7)代表之。

Rs=Σ(N_k ×H_k )÷Σ(N_k )　(數7)

(數7)之Rs可諸如總體地篩選接近所欲之R之N_k 、H_k 之組合。

可獲致(數7)中視為接近所欲之R之Rs之圖形存在複數個。假設由Σ(N_k )之值較小者依序進行總體篩選，僅以R與Rs愈接近愈好之條件一般尚無法滿足(數7)。此係因Σ(N_k )之值愈大，愈容易使R與Rs一致之故。因此，必須注意R與Rs僅可接近至一定之程度。Rs與R一般可容許10%程度之誤差，故可以此為標準而加以控制。

較總體篩選更實用之方法，則可考量就(數7)追加若干限制。舉例言之，可考量採用H間隔之解析度D而追加僅可使用(數8)、(數9)之2種R(R_L 及R_H )之限制。

R_L =floor(R÷D)×D　(數8)

R_H =ceiling(R÷D)×D　(數9)

另，(數8)之floor(X)及(數9)之ceiling(X)分別代表有關X之底函數、頂函數。

對(數8)及(數9)套用前述之例，則為(數10)、(數11)，故可知可以「9」與「10」之2種組合形成圖形而構成H間隔。

R_L =floor(9.8125÷1)×1=9　(數10)

R_H =ceiling(9.8125÷1)×1=10　(數11)

設H間隔「9」而攝像之像素之數量為N₉ ，H間隔「10」而攝像之像素之數量為N₁₀ ，而加以代入(數7)，即成(數12)。

Rs=(N₉ ×9+N₁₀ ×10)÷(N₉ +N₁₀ )　(數12)

(數12)亦可能存在多數解。此時，可就(數7)之Σ(N_k )，即(數12)之(N₉ +N₁₀ )之值設定限制。舉例言之，圖形之周期(N₉ +N₁₀ )可限制為攝像所得之影像上之被檢查物之重複周期之因數。前述之例中為「16」。「16」之因數為「1,2,4,8,16」，故圖形之周期將由其中選擇R最接近9.8125者。

N₉ +N₁₀ ={1,2,4,8,16}　(數13)

就(數12)及(數13)求解，而分別求出R最接近期望值之9.8125之N₉ 及N₁₀ ，則可得出N₉ =3，N₁₀ =13。此時，Rs恰與R相等而為9.8125。然而，一般Rs與R並非必如本例般恰好一致。

如此，即可預先算出欲攝像之圖形。另，N₉ =3，N₁₀ =13之攝像圖形之數量B則如以下之(數14)所示，為560種，但採用其中任一種攝像圖形均無妨。

B=16!÷(3!×13!)=560　(數14)

攝像圖形可為諸如{9,9,9,10,10,10,10,10,10,10,10,10,10,10,10,10}，亦可為諸如{10,10,10,10,10,9,10,10,9,10,10,10,10,10,10,9}。

如上所述，預設將進行攝像之H間隔之圖形，並依此進行攝像，即可實現最接近有利之R之解析度。其流程圖顯示於第7圖。

第7圖中，首先，在步驟S5中，使用前述之(數6)決定解析度之目標值。其次，步驟S6中，使用(數12)及(數13)而決定攝像間距之圖形。依據如上而決定之圖形，在步驟S7中對被檢查物整體進行攝像。

另，為簡化說明，而以線性感測元件例示攝像元件，但線性感測元件之線方向之元件數與此處之動作無關。因此，不僅限於線性感測元件，僅有一元件之感測元件亦可謂相同。

(第2實施例)

參照第8、9圖，說明本第2實施例之被檢查物之攝像。本第2實施例中，藉欲攝像之影像之座標與接收間距之乘算而算出相機之次一作業位置，而無須預設將進行攝像之H間隔之圖形，即可逐一算出H間隔同時進行攝像。

此時之流程圖顯示於第8圖。

第8圖中，與前述第7圖之步驟S5相同，於步驟S11中算出並決定目標之解析度。在此，為說明上之便利，而將業經攝像之線數設為N。上述N在步驟S12中將先初始化為「1」。步驟S13中，將算出第N線之攝像位置。第N線之攝像位置相等於步驟S11中決定之目標之解析度與N之積。步驟S14中，將等待被檢查物與相機恰好到達該攝像位置再進行攝像。步驟S15中將判斷是否已對被檢查物整體完成攝像。若攝像尚未完成(S15之「否」)，則如步驟S16所示般對線數N增加「1」之後，再返回步驟S13。

其之可實現之構造例顯示於第9圖。欲進行攝像之間距係由設定機構109加以設定。不限於整數，亦可設定實數。第1實施例之例中，設定之值為R=9.8125。線性編碼器105將就一定之移動距離分別朝編碼計數器108傳送脈波。與第1實施例之例相同，脈波之間距設為1[μm]間距。即，藉1[μm]之解析度即可獲知現在位置。比較器112可檢出來自線性編碼器105之輸入值已超過來自乘法器111之輸入值，而輸出1個脈波。上述脈波則將輸入至接收線數計數器110及相機102。

最初，線性編碼器105之輸出為零，然後固定地逐漸增加，在接收線第1線上，乘法器111之輸出為1×9.8125=9.8125。線性編碼器105之值將逐漸增加，其初次超過該值係線性編碼器105之值為「10」時。此時將自比較器112輸出脈波，相機102則接受該脈波而進行攝像。同時，該脈波將送至接收線數計數器110，而使接收線數計數器110之值由「1」改為「2」。乘法器111之輸入為「2」，故輸出為2×9.8125=19.625。

次回，線性編碼器105之值超過該值係達到「20」之時。如本例所示，R之值若非線性編碼器105之解析度之倍數，結果接收間隔將為不等間距。另，構成方法並不限於在此所示之例。舉例言之，亦可構成於乘法器111中，以適當之位數調整乘算結果，亦即進行捨去、四捨五入、進位處理，比較器112僅對其結果檢出是否一致。又，亦可不使用乘法器111，而使用可按已進行接收之時序加算接收間距並予以儲存之加法器。

(第3實施例)

參照第10~13圖說明本第3實施例之被檢查物之攝像。視被檢查物之圖形不同，依其位置將可能異其重複間距。舉例言之，如第10圖所示，有一於1個被檢查物101上形成有重複間距不同之複數部分，諸如圖形A101a及圖形B101b之被檢查物。或，如第11圖所示，於被檢查物101上形成之具有某間距之重複之圖形C101c周邊，可能構成有具有其它重複間距之圖形D101d。

進而，如第12圖所示，使用較薄之被檢查物201時等，可能在製造程序中於被檢查物201產生伸縮等變形部分202等而導致重複間距局部不同之情形。上述情形下採用本第3實施例，亦可動態改變接收間距而加以對應。此則可藉預先決定H間隔之圖形之方法、逐一算出H間隔同時進行攝像之方法等任何方法進行實施。

第13圖顯示了逐一算出H間隔同時進行攝像之構造例。預先由攝像間距之設定機構109將對應被檢查物位置之間距記憶於可儲存被檢查物位置與接收間距之關係之儲存機構113，再對應接收線數計數器110之值加以讀取，並傳送至乘法器111而動態改變接收間距。此外之動作則與第2實施例之第9圖所示者相同。來自線性編碼器105之輸出脈波將為編碼計數器108所計算，並於比較器112比較其輸出與乘法器111之輸出，並藉已輸出之脈波決定相機102之攝像時序。

又，舉例言之，預先決定之概略之R值為10[μm/像素]時，若攝像T=157μm之被檢查物，則最接近10[μm/像素]之R由(數6)可算出N=16時之R值為R=9.8125[μm/像素]。然而，R若減小，則相機速度可能無法與之對應。因此，R必須大於由相機性能等所決定之預設值。在此，假設附加R大於10[μm/像素]之條件，則所得之解由(數6)可算出N=15時之R值為R=10.4666…[μm/像素]。如上所述，決定N時對R值設定下限，即可降低相機要求之性能。

又，使用TDI感測元件作為線性感測元件，則可就所檢查之各部分減少感度之偏差。

使用TDI感測元件，解析度改變之工件上之位置將對應TDI感測元件之段數而分散。可改變解析度之圖形之長度遠小於TDI感測元件之段數時，其效果較為明顯。因此，使用非TDI感測元件之感測元件時，隨著可改變解析度之圖形之排列及對被檢查物之掃瞄開始點之改變，即便攝像相同之被檢查物，所得之影像亦將不同，但使用TDI感測元件時，則有相對抑制上述之影像變化之效果。

產業之可利用性

本發明之攝像檢查方法，即便被檢查物之重複周期並非所攝像之影像之解析度之整數倍，亦可調節成整數比而進行攝像，故可去除被檢查物上之正常之重複圖形部，而正確地檢出瑕疵圖形，作為檢查液晶顯示裝置、電漿顯示裝置、有機EL顯示裝置、太陽電池等基板上所形成之局部或全體包含重複圖形之圖形形狀之方法，甚具效益。

1．．．被檢查物

2．．．相機

3．．．測定頭

11．．．被檢查物

50．．．影像

51~55．．．第1~第5重複部

57、66、67．．．瑕疵

60~64．．．比較結果

50a、50b．．．攝像影像

60a、60b．．．比較結果

101．．．被檢查物

101’．．．被檢查物之一部分

102．．．相機

104．．．相機掃瞄軸

105．．．線性編碼器

105a．．．線性編碼器固定元件

105b．．．線性編碼器可動元件

106．．．分頻器

107．．．設定機構

108．．．編碼計數器

109．．．設定機構

110．．．接收線數計數器

111．．．乘法器

112．．．比較器

113．．．儲存機構

150．．．攝像影像

151．．．攝像影像

152．．．攝像影像

201．．．被檢查物

202．．．變形部分

101a、101b、101c、101d．．．圖形A、圖形B、圖形C、圖形D

P．．．重複周期

R．．．解析度

S1～S2、S5～S7、S11～S16．．．步驟

V．．．相對速度

X．．．排列方向

Y．．．掃瞄移動方向

Z．．．重複周期