JPH02108167A - 光学検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、ＩＣチップ等の検査対象物の稜線部分に生じ
た欠けを検出するための光学検査装置に関する。

Ｂ、従来の技術 従来、ＩＣチップ、カーボンプレート等の矩形平板物品
の稜線部に生じる欠けの有無を検査する光学検査装置と
しては、第７図に示す方式のものが知られている。

図において、１は、ＩＣチップ等の薄板状の検査対象物
、２は検査対象物１の表面を均一に照明するために斜め
上方に配置した白色光源からなる複数の照明装置、３は
検査対象物１の表面を撮影するＴＶカメラ、４は画像処
理装置で、Ａ／Ｄコンバータ５と画像処理演算部６とか
ら構成されるいる、７は欠陥の有無を判定する判定装置
、８は画像処理装置４の処理結果を表示するモニタ装置
である。

このような従来の光学検査装置においては次のようにし
て検査対象物１の表面稜線部分に生じる欠陥（傷、欠け
１割れ等）を検出する。

光学検査装置１の表面を照明装置２により均一に照明し
た状態で、ＴＶカメラ３により検査対象物１の表面を撮
像し、このＴＶカメラ３から出力されるアナログ信号を
画像処理装置４のＡ／Ｄコンバータ５によりデジタル信
号に変換した後１画像処理演算部６により２値化すると
共に、欠陥検査に必要な処理を行う。すなわち、画像全
体として白（もしくは黒）の面積が多い、あるいは白で
囲まれた領域内に黒部が混在している等を識別し、その
結果を基にして判別装置７により欠陥の有無を判定する
。

Ｃ０発明が解決しようとする課題 ところで、上述のような従来の欠陥検査装置では、モニ
タ装置８に表示する程度の２値化画像の白又は黒の面積
で欠陥の有無を判定するものであるため、照明の不均一
性やＴＶカメラの感度の不均一性による対象画像の輝度
や入力信号の濃度レベルの変換特性の歪が２値画像に直
接反映し、したがって大きな欠陥しか判別できない。

また、仮に検査対象物１の表面を均一に照明できたとし
ても、光の回折などにより必ずしも欠陥部と正常部との
間に明確な輝度差が生じるとは限らず、しかも白と黒の
境界部では、輝度レベルが微妙であるため、白、黒のい
ずれになるかは再現性に乏しい。したがって、白もしく
は黒の面積で判別する場合には、小さな欠陥の判別は不
可能である。

さらにまた、上述のような従来の方式では、物品製作上
の寸法のばらつきが欠陥検査の誤判定につながる間屈も
あった。

本発明は、照明による輝度むらおよび物品の公差等によ
るばらつきに左右されることなく物品の稜線部に生じた
欠けを確実に検出できる光学検査装置を提供することを
目的とする。

９８課題を解決するための手段 一実施例を示す第１図により説明すると、本発明に係る
光学検査装置は、稜線部に欠け１ａが生じる検査対象物
１を照明する照明手段２ａ〜２ｄと、照明された検査対
象物１の表面画像を検出する画像入力手段３と、この画
像入力手段３からの信号を２次元のデジタル画像に変換
するＡ／Ｄコンバータ１１と、このＡ／Ｄコンバータ１
１からのデジタル画像を鮮鋭化処理するエツジ処理部１
２と、このエツジ処理された画像データを２値化する２
値化処理部１３と、この２値画像データを記憶するメモ
リ部１４と、２値画像データを複数回膨張処理した後、
同じ方法および同じ回数収縮処理する膨張・収縮処理部
１５と、この膨張・収縮した画像データとメモリ部１４
に記憶された画像データとの排他的論理和をとる論理演
算部１６と、この論理演算部１６の結果から検査対象物
の欠けの有無を判定する判定手段１７とを具備すること
により、上述の技術的課題を解決する。

Ｅ６作用 画像入力手段３により検出された検査対象物１の表面画
像をＡ−Ｄ変換した後、エツジ処理部１２により鮮鋭化
処理して検査対象物１の輪郭を強調する。この画像デー
タは２値化処理部１３により２値画像に変換され、そし
てこの２値画像を膨張・収縮処理部１５で複数回膨張処
理しかつ収縮処理する。これにより、欠陥部の消去処理
が行われる１次いで、論理演算部１６は、膨張・収縮さ
せた画像と、メモリ部１４に記憶されている２値画像と
の排他的論理和をとることで欠陥の抽出を行い、その結
果から、欠陥の有無を判定する。

したがって、照明むらや検査対象物１の公差などのばら
つきに左右されることなく、検査対象物１の稜線部に生
じた欠け１ａを確実に検出できる。

なお、本発明の詳細な説明する上記り項およびＥ項では
、本発明を分かり易くするために実施例の図を用いたが
、これにより本発明が実施例に限定されるものではない
。

Ｆ、実施例 以下、本発明の実施例を図面について説明する。

第１図は、本発明による光学検査装置の全体構成図であ
る。

図において、１はＩＣチップ、カーボンプレート等の薄
板状の検査対象物で、その表面稜線部に欠け１ａを有し
ているｓ２ａ〜２ｄは検査対象物１の四辺に対向してほ
ぼ水平方向から検査対象物１を照明できるよう配置した
照明装置であり、このような照明形態をとることにより
検査対象物１の表面稜線部分における輝度変化の情報を
適確にとらえることが可能になる。

３は検査対象物１の真上に配置されたＴＶカメラなどか
ら構成される画像入力装置で、検査対象物１の表面像を
撮影するものである。

１０は画像入力装置３からの信号を欠陥検出に適合した
画像処理する画像処理装置である。この画像処理装置１
０は、画像入力装置３から出力されるアナログ信号をデ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１１と、Ａ／Ｄ
コンバータ１１により変換された２次元のデジタル画像
を鮮鋭化、すなわち検査対象物１の表面領域と背景との
境界部分であるエツジ部分を強調するエツジ処理部１２
と、エツジ処理された画像データを２値化する２値化処
理部１３と、２値化された画像データを格納するメモリ
部１４と、２値化処理された画像データを複数回膨張さ
せた後、複数回収縮させる膨張・収縮処理部１５と、膨
張・収縮させた画像データとメモリ部１４に格納した元
の画像データとの排他的論理和をとる論理演算部１６と
から構成されている。

また、１７は論理演算部１６からのデータにより欠陥の
有無を判定する判定装置である。

次に、このように構成された本実施例の動作を第２図〜
第６図を参照して説明する。

照明装置２ａ〜２ｃにより４方向から照明された検査対
象物１の表面を画像入力装置３により検出すると、検査
対象物１の表面中央に関しては明確な情報が得られない
が、検査対象物１の表面稜線部分に関しては輝度変化の
明確な情報が得られる。

このような照明状態にした検査対象物１の表面を撮像し
た画像入力装置３からのアナログ信号は、画像処理装置
１０のＡ／Ｄコンバータ１１により２次元のデジタル画
像に変換される。第２図（ａ）はＡ／Ｄコンバータ１１
を介した後の原画面２０の輝度分布を表わしたもので、
ハツチング部分２０ａは検査対象物１の表面領域であり
、梨子地部分２０ｂは欠陥領域であり、また、ハツチン
グ部分２０ａの周囲を囲む部分は背景領域である。

第２図（ｂ）　、　　（ｃ）は、第２図（ａ）のＡ−Ａ
′線およびＢ−Ｂ’線における輝度分布を示したもので
ある。正常部Ａ−Ａ″では、検査対象物１の周囲の状況
と検査対象物１そのものとの輝度が全く異なるため、第
２図（ｂ）に示すように検査対象物１の領域と背景領域
との境界の明暗がはっきりしている。また、欠けが存在
するＢ−Ｂ’間では、欠は部分が傾斜しているため、第
２図（ｃ）のｂ□−ｂ２に示すように白と黒の中間色に
相当する輝度レベルとなる。

したがって、画面全体として、背景に相当する検査対象
物１の周囲は高輝度（白）に、検査対象物１の正常部は
低輝度（黒）に、欠は部分は中間輝度（灰色）になる。

一方、画像入力装置３からのアナログ信号をＡ／Ｄコン
バータ１１により変換することにより、第３図（ａ）に
示すようにｎＸＱ個の画素からなる２次元のデジタル画
像に変換された後、エツジ処理部１２において、濃淡画
像の中からエツジの鮮鋭化が行われる。

すなわち、ｎＸＱの画像データのうち、ラプラシアンオ
ペレータを採用して、ある３×３のデータ（ａｌ−１＋
ａｊ−０）＋（ａｌ＋　　ａｊ−２）＋（ａｌ＊ｉ＋　
ａｊ−ｊｙ（ａｉ−、、ａｊ）、（ａｉ、　ａｊ）、（
ａｉや、ｔ　ａｊＬ（ａｌ−ｘ＋ａｊ＋ｔＬ（ａｌ＋　
ａｊ＊、Ｌ（ａｌｅ□ｔ　ａＪ＊ｚ）に対し、第３図（
ｂ）に示すように、各データにＰ□、Ｐ２゜・・・・・
・Ｐｇをかけ合せ、その総和ｂｉ、ｊを、ｂｉ、ｊ＝　
ａ　Ｌｌ、　ｊ−□Ｘ　Ｐ、＋　ａｉ、　ｊ−１Ｘ　Ｐ
。

＋ａｉ＋０．　ｊ−１ｘＰ、＋ａｉ−ｔ＋　ｊｘｐ４＋
　ａｉ、　ｊＸ　Ｐ５＋　ａｌ、ｔ＋　ｊｘ　ｐ。

＋　ａｌ−１＋　ｊ＋、Ｘ　Ｐ７＋ａｌ＋　ｊ＋□ＸＰ
ｅ＋ａｉやｘ、ｊ−ｘＸＰｓ とし、これらのデータの中央値ａｌ＋　Ｊと置き換える
。このような操作を行うことにより、Ｐ工〜Ｐ、の値を
適当に選定すると、縦方向に関し、輝度レベルの変化の
ある箇所を強調したり、局部的に存在する高輝度部、低
輝度部を周囲の状況に同化させたりすることができる。

本実施例の場合には、Ｐ１〜Ｐ、の値として、Ｐ１＝−
１，Ｐ２＝−１，Ｐ３＝−１，Ｐ４＝−１゜Ｐ、＝−８
，Ｐ、＝−１，Ｐ７＝−１，ＰＩｌ＝−１゜Ｐ、−−１
を選ぶ。

このように値を選定して、第３図（ｂ）に示すラプラシ
アンオペレータによるエツジ強調処理を行うと、輝度変
化が存在する箇所が強調され、その部分が高輝度となる
。すなわち、本実施例の場合は、検査対象物１の矩形の
輪郭が高輝度（白に近く）になり、検査対象物１の周囲
（背景）および表面中央部分が低輝度（黒に近く）なる
。また、欠けが存在すると、第２図（ａ）に示すように
欠陥部においても上記と同様に輝度レベルに差が生じる
ため、欠は部分の輪郭も浮きぼりになる。

画像エツジの鮮鋭化処理がなされた後の画像データは、
２値化処理部１３において、ある閾値で２値化され、第
４図（ａ）に示す２値画像になる。

すなわち、入力画像において、輝度変化の存在する検査
対象物１の稜線部および欠陥部の輪郭が白く検出できる
ことになる。この２値画像データはメモリ部１４に書き
込まれ、記憶される。

次に、第４図（ａ）に示すように２値化された画像デー
タを膨張・収縮処理部１５に取り込んで、以下に述べる
膨張、収縮処理を施す。

まず、膨張処理を複数回行う。この膨張処理には２通り
の方法があり、その１つは、第５図（ａ）（ｂ）に示す
ように、ある画像データの上下。

左右に対し１個でも白い点が存在した場合、そのデータ
を白とする処理である。すなわち、１箇所白い点が存在
すると、上下左右の４点（４近傍）が白になるという処
理であり、第３図（ｂ）に示した式と同様に表わすと、 ｂｉ、ｊ−ａｉ、ｊ　０Ｒａｉ＋　ｊ−ｔ　０Ｒａｉ−
０゜ｊ　０Ｒａｉ＊ｘ＋　ａｊ　０Ｒａｉ、ａｊ＋ｔと
なる。

また、他の１つは、第５図Ｃｃ、）　、　　（、ｄ）に
示すように、ある画像データの上下、左右、斜め方向の
８点のうち、１個でも白い点が存在すると、そのデータ
を白にする処理である。すなわむ、この８−近傍膨張処
理により１箇所白が存在すれば。

その周＠８点も白になる。本実施例は、上記４−近傍、
８−近傍のいずれの膨張処理方法を用いてもよい。従っ
て、第４図（ａ）に示す画像データに対し、上述の膨張
処理を２〜３＠繰り返し行うと、第４図（ｂ）に示すよ
うに白の領域が拡大し。

欠陥部分は完全に白で埋められることになる。

次に、第４図（ａ）に示す膨張画像データを、第５図で
述べたような膨張処理方式と同一方式で、今度は同じ回
数だけ収縮処理を施す。この時のｂｉ、ｊは、 ｂｉｙ　ｊ＝ａＬ　ｊ　ＡＮＤａｔ、　ｊ−０Ａ　Ｎ　
Ｄ　ａ　ｉ−、。

ａｊ　ＡＮＤａＬｏ、　ａｊ　ＡＮＤ　ａｉ、　ａｊ、
、となる。すると、白い箇所が収縮され、第４図ＣＱ）
のようになる。ここで、同じ方法で同じ回数だけ膨張、
収縮させたため、欠陥がなければ。

第４図（ａ）の画像と（Ｑ）の画像は同じになる。

しかし、欠陥が存在する場合は、第４図（ａ）の画像で
存在した欠陥部の思い島２１が、第４図（Ｃ）では白に
変る。そこで、メモリ部１４に記憶した第４図（ａ）に
示す元の画像データと、膨張、収縮処理した後の第４図
（ｃ）に示す画像データとの排他的論理和を論理演算部
１６で実行する。その結果、第６図に示すように欠陥部
２１の部分のみが白くなった画像となる。

よって、最終的に排他的論理和処理した画像データを判
定装置１７に出力して、画像データ内に白画像が存在す
るか否かを見ることにより、欠けの有無を判定すること
ができる。

なお、本発明においては、エツジ処理はラプラシアンオ
ペレータに限定されないほか、膨張、収縮の回数も実施
例に示す回数（２〜３回）に限定されない。

Ｇ０発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、入力画像に対しエ
ツジの鮮鋭化処理を施した後、２値化し、この２値画像
を複数回膨張処理した後、同じ方法で同じ回数収縮処理
し、この処理結果と上記２値画像との排他的論理和から
得たデータに基づき欠陥の有無を判定するようにしたの
で、照明むらや物品の公差等によるばらつきに左右され
ることなく物品の稜線部に生じる欠けを確実に検出する
ことができ、かつ従来、作業者の目視で行っていた稜線
部の欠陥検査を自動化できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学欠陥検査装置の一例を示す構
成図、第２図（ａ）〜（Ｑ）は本実施例における入力画
像の輝度分布を示す説明図、第３図（ａ）、（ｂ）は本
実施例における画像鮮鋭化処理の説明図、第４図（ａ）
〜（Ｑ）は本実施例における画像処理の過程を示す説明
図、第５図（ａ）〜（ｄ）は膨張処理の説明図、第６図
は本実施例による最終処理結果の画像を示す説明図、第
７図は従来の光学検査装置の構成図である。 検査対象物 画像入力装置 Ａ／Ｄコンバータ エツジ処理部 メモリ部 膨張・収縮処理部 論理演算部　　　１７：判定装置 ２値化処理部 ２ａ〜２Ｃ：照明装置 １０：画像処理装置 １３　：

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 稜線部に欠けが生じる検査対象物を照明する照明手段と
   、 照明された検査対象物の表面画像を検出する画像入力手
   段と、 この画像入力手段からの信号を２次元のデジタル画像に
   変換するＡ／Ｄコンバータと、 このＡ／Ｄコンバータからのデジタル画像を鮮鋭化処理
   するエッジ処理部と、 このエッジ処理された画像データを２値化する２値化処
   理部と、 この２値画像データを記憶するメモリ部と、前記２値画
   像データを複数回膨張処理した後、同じ方法および同じ
   回数収縮処理する膨張・収縮処理部と、 この膨張・収縮した画像データと前記メモリ部に記憶さ
   れた画像データとの排他的論理和をとる論理演算部と、 この論理演算部の結果から検査対象物の欠けの有無を判
   定する判定手段とを具備することを特徴とする光学検査
   装置。