JPH073394B2 - 透明部材の異物測定装置 - Google Patents

透明部材の異物測定装置

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JPH073394B2
JPH073394B2 JP4112114A JP11211492A JPH073394B2 JP H073394 B2 JPH073394 B2 JP H073394B2 JP 4112114 A JP4112114 A JP 4112114A JP 11211492 A JP11211492 A JP 11211492A JP H073394 B2 JPH073394 B2 JP H073394B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は,透明部材中に混入し
た異物を検出し,計測する異物測定装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】一般に,板状に成形されて使用される透
明アクリル樹脂等のような透明な部材は,表示装置とし
てのCRT面を保護するために管面上に取り付けられて
いる。この場合,CRTに表示された画像は,この透明
アクリル樹脂板を通して見ることになるので,これにゴ
ミ等の異物が混入していると,CRT面の画像の光がこ
の異物などに当って散乱するため,画像を正確に視認す
ることができない。又,アクリル樹脂は絶縁性が高いた
め,電気絶縁材料としても使用されているが,ゴミ等の
異物が混入していると絶縁性が低下する。このため,ア
クリル樹脂板に製造する前の粉末原料の段階で,原料に
混入している異物を計測して原料管理がなされている
が,通常,このゴミ等の異物は肉眼では容易に確認し難
い程微小なものである。
【0003】そこで,このゴミ等の異物を検出して計数
するために,ある体積中どの程度の異物が混入している
かを測定している。そこで,従来は,粉末原料からサン
プルとして厚さ約3mm,縦横それぞれ約5mmの透明
アクリル樹脂板の小片を製造し,その小片を顕微鏡で観
察して混入異物の数を数えている。しかしながら,厚さ
が約3mmとはいえ,顕微鏡で拡大すると焦点深度が狭
くなり,厚さ方向(Z軸方向)の極く一部分しか観察す
ることができない。従って,試料を固定してこれを顕微
鏡でZ軸方向に上方にあるいは下方に,例えば3μmの
一定間隔で焦点を合わせながら移動させて観察しつつ異
物を計測し,その合計数が許容値内か否かにより良否を
判断していた。
【0004】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら,この
ような方法では,Z軸方向に対しては,例えば試料の厚
さが3mm,顕微鏡の焦点が10μmであったとする
と,この顕微鏡をZ軸方向に300回ずらしていかない
と全体を観察することができず,その上,顕微鏡の視野
で決まるX−Y方向に対しても移動させ計数するので,
経費,時間ともに多くかかるとともに,異物の数は人間
が計数していたので,誤差が生じる等の問題があった。
そこで,画像処理装置を用いて通常の画像処理により異
物を計数しようとすると,顕微鏡で観測される10μm
毎の画面の画像情報をハ−ドディスクに書き込んで,こ
れをそれぞれ画像処理することになるので,試料が,例
えば,2mm程度の厚さの場合には,1画面のハ−ドデ
ィスクの容量が約256KB程度であり,全検査対象画
面では,256×画面数KBもの大容量のハ−ドディス
クが必要であるとともに,測定時間も長くかかるという
問題があった。
【0005】
【問題点を解決するための手段】この発明は,Z軸方向
に移動させるための駆動機構を備えた試料を拡大観察す
る光学顕微鏡と,この光学顕微鏡の接眼レンズ部に接続
されて画像を撮像する撮像装置と,この撮像装置からの
画像信号をデジタル変換するA/D変換器と,このA/
D変換器からのデジタルの画像情報を記憶するフレ−ム
メモリと,このフレ−ムメモリに記憶されている画像情
報と新たに入力した画像情報とを比較演算して試料中に
混入する異物を高輝度蓄積あるいは低輝度蓄積のいずれ
かにより蓄積する演算器とを有し,フレ−ムメモリの画
像情報を画像処理して異物を計測する画像処理部と,フ
レ−ムメモリに格納されている画像信号をアナログ変換
するD/A変換器と,Z軸方向の駆動機構を制御する機
能と高輝度蓄積と低輝度蓄積とを選択する機能とフレ−
ムメモリへの書き込み,書き換えを指令する機能とを有
するコンピュ−タとを備え,画像情報を順次比較演算し
て高輝度蓄積あるいは低輝度蓄積してフレ−ムメモリ上
に異物を蓄積するとともに,この異物を計測するように
したものである。
【0006】
【作用】光学顕微鏡は,コンピュ−タの制御のもとに,
Z軸方向の駆動装置により,一定ピッチ毎にZ軸方向の
断面に沿って自動的に上方向に移動させ,2〜3μmの
一定ピッチ毎に焦点が合うとともに,この画像は撮像装
置により撮像され,異物(暗い異物)が存在する箇所
は,暗信号として,その他の背景は明信号としてそれぞ
れ電気信号に変換された後,A/D変換器によりデジタ
ル信号に変換され,このデジタルの画像情報はALU
(演算器)に入力する。このALUでは,現在入力した
画像情報と先にフレ−ムメモリに記憶されている画像情
報(現時点では初期設定されている背景のみの明信号)
が帰還されて比較演算される。この画像情報の比較演算
により,異物を示す暗信号が先に記憶されている背景の
画像情報の代わりにフレ−ムメモリに記憶される。この
フレ−ムメモリに記憶されている異物は計測され,D/
A変換器によりアナログ信号に変換されて表示装置に表
示される。フレ−ムメモリへの情報の書き込み,書き換
えはコンピュ−タの指令により行われる。
【0007】
【発明の実施例1】この発明の第1の実施例を,図1〜
図7により詳細に説明する。図1はこの発明の構成図,
図2〜図6は表示装置に表示されたZ軸方向の各画面1
6である。図7は高輝度蓄積あるいは低輝度蓄積を選択
する回路図,図8はフロ−チャ−ト図である。図1にお
いて,1は光学顕微鏡で,パルスモ−タ等によりZ軸方
向に一定のピッチ(例えば2〜3μm)で上下方向に駆
動可能なZ軸方向の駆動機構2を具備しており,このZ
軸方向の駆動機構2は,コンピュ−タ11により駆動制
御されているとともに,対物レンズ部1a側には,X−
Yテ−ブル3上に載置された試料13が位置決めされて
おり,接眼レンズ部1b側には,撮像装置5が接続され
ている。3は試料13を載置するX−Yテ−ブルで,X
−Y方向に移動させるためのX−Y軸方向の駆動機構4
を具備している。5は顕微鏡1の接眼レンズ部1bに接
続されている撮像装置で,この撮像装置5の出力側には
A/D変換器7を介して画像処理部6が接続されてい
る。
【0008】画像処理部6においては,フレ−ムメモリ
8に記憶されているひとつ前の画像情報と現在入力して
きた画像情報とを順次比較演算するALU9とD/A変
換器10と各部への命令,制御するコンピュ−タ11と
が内蔵されている。ALU9はフレ−ムメモリ8に書き
込まれている画像情報と現在の画像情報とを比較演算し
て,コンピュ−タ11の指令に基づいて命令デコ−ダ1
7により高輝度蓄積あるいは低輝度蓄積のいずれかの手
法が選択されて各画像情報中の異物14が順次蓄積され
る。コンピュ−タ11は,Z軸方向の駆動機構2および
X−Y軸方向の駆動機構4を制御する機能,画像情報を
加算して高輝度蓄積か低輝度蓄積かに選択する機能等を
備えている。フレ−ムメモリ8はメモリ容量として,例
えば,1フレ−ム分の画像情報を記録するのに,サンプ
リング周波数12MHz,量子化8ビットのものが用い
られている。12は表示装置,13は試料,14は試料
13中に混入している異物,15は気泡,16は撮像さ
れたあるいは表示装置12に表示されたZ軸方向の表示
画面である。
【0009】次に,作用動作について,図1に基づいて
詳細に説明する。試料13としてアクリル樹脂を用い,
この試料13中に混入しているゴミ等の異物14の測定
をする場合について説明する。まず,準備段階として粉
末であるアクリル樹脂原料の中から少量を取り出し,厚
さ約3mm,縦横約5mmの角形の透明なアクリル樹脂
の小片を試料13として成形する。この試料13はX−
Yテ−ブル3上に載置され,光学顕微鏡1の対物レンズ
部1aで断面部分をZ軸方向に観察できるように位置決
めされており,焦点は試料13の最深部(底面)に合わ
せている。
【0010】まず最初に,コンピュ−タ11の指令によ
り,異物14を暗信号として蓄積する低輝度蓄積が行わ
れる場合について説明する。光学顕微鏡1は,コンピュ
−タ11の制御のもとに,Z軸方向の駆動装置2によ
り,一定ピッチ毎にZ軸方向の断面に沿って自動的に上
方向に移動させれば,2〜3μm一定ピッチ毎に焦点が
合うとともに,この画像は撮像装置5により撮像され,
焦点の合った画像,即ち,一定のピッチa,b,c・・
・毎の画像(表示画面16)が得られる。この画像情報
は,A/D変換器7によりデジタル変換された後,画像
処理部6において各種の処理がなされ,これらは表示装
置12に表示される。
【0011】ここで,コンピュ−タ11の指令により,
命令デコ−ダ17が異物14を暗信号として表示する低
輝度蓄積を選択しているので,例えば,試料13のピッ
チ間隔が3μmであり,ピッチa,b,cにおける表示
画面16が,それぞれ図2〜図4に示すようであったと
すると,ピッチaでは,図2に示す表示画面16中の座
標(1,1),(1,3),(3,2),(3,4)に
表示されている箇所には異物14が混入している。同様
に,ピッチbでは,図3に示すように,座標(0,
0),(2,2),(3,3)に異物14が検出され,
ピッチcでは,図4に示すように,座標(1,4)に異
物14が検出される。このように,撮像装置5により撮
像される表示画面16では,異物14が存在する箇所
は,暗信号として,その他の背景は明信号としてそれぞ
れ電気信号に変換され,その画像信号はA/D変換器7
によりデジタル信号に変換されて,画像処理部6に入力
される。
【0012】画像処理部6においては,初期条件とし
て,コンピュ−タ11の指令により,フレ−ムメモリ8
には,背景のみの明信号を示す画像情報が記憶されてい
る。そこで,まず,図2に示すように,明暗表示された
表示画面16は,撮像装置5により明暗の電気信号に変
換され,A/D変換器7によりデジタルの画像情報に変
換される。このデジタルの画像情報はALU9に入力す
る。このALU9では,図7に示すように,現在入力し
た画像情報(入力A)と先にフレ−ムメモリ8に記憶さ
れている画像情報(現時点では初期設定されている背景
のみの明信号)(入力B)が帰還され,比較器23でA
<BであるかあるいはA>Bであるかが比較され,この
結果は,AND24あるいはAND25のいずれかから
の出力がOR26,OR22を介してフレ−ムメモリ8
に記憶される。即ち,比較の結果は,暗信号が選択され
るので,異物14が存在する箇所では,異物14を示す
暗信号が先に記憶されている背景の画像情報の代わりに
フレ−ムメモリ8に記憶される。フレ−ムメモリ8への
画像情報の書き込み,書き換えはコンピュ−タ11の指
令により行われる。
【0013】次いで,光学顕微鏡1を3μm上方に移動
すると,図3に示す位置で焦点が合い,この画像は,同
様に,撮像装置5により明暗信号で表示される画像信号
に変換され,同様に,A/D変換器7でデジタル画像信
号に変換された後,ALU9で先にフレ−ムメモリ8に
記憶されている画像情報(図2に示す画像)と比較され
て暗信号が蓄積されて,図5に示すように,座標(0,
0),(1,1),(1,3),(2,2),(3,
2),(3,3),(3,4)が異物14を示す暗信号
として出力され,フレ−ムメモリ8に記憶される。
【0014】さらに,光学顕微鏡1を3μm上方に移動
すると,図4に示す位置で焦点が合い,この画像は上記
と同様に,画像信号に変換され,A/D変換器7で,デ
ジタル画像信号に変換され,ALU9で,フレ−ムメモ
リ8に記憶されている画像情報と比較され,暗信号が蓄
積されて,図6に示すように,座標(0,0),(1,
1),(1,3),(1,4),(2,2),(3,
2),(3,3),(3,4)が異物14を示す暗信号
としてフレ−ムメモリ8に記憶される。このようにし
て,約500×500画素について,次々に各ピッチ毎
に試料13中の異物14が暗信号として蓄積される。実
際には,X−Y軸方向にも移動して観察されて,100
0画面程度の計測が行われる。このように,暗信号が次
々に蓄積された画像情報がフレ−ムメモリ8に記憶さ
れ,このフレ−ムメモリ8の画像情報が次々と書き換え
られるとともに,異物14が計測された画像情報は,D
/A変換器10によりアナログ変換され,表示装置12
に順次表示されている。
【0015】このようにして,試料13について光学顕
微鏡1によりZ軸方向が観察され,その結果は撮像装置
5により1秒間に30枚程度撮像される。試料13の断
面,即ちZ軸方向の観察が終了すると,最終画面からの
画像情報がフレ−ムメモリ8に記憶される。そこで,こ
の最終画面の画像情報は,通常の2値化処理等の手段で
画像処理され,蓄積された異物14が計数される。な
お,異物14が同一座標上に位置することは確率的には
ほとんどないので,この実施例では考慮されていない。
又,コンピュ−タ11により初期設定されるフレ−ムメ
モリ8の初期画像は,上記実施例に限定されることな
く,光学顕微鏡1で観察された最初の表示画面16であ
ってもよい。
【0016】次に,高輝度蓄積を行う場合には,比較器
18における比較の結果の大きい信号が異物14の明信
号として蓄積されるもので,上記の低輝度蓄積とは逆に
明信号の箇所が蓄積され,上記と同様に処理され,試料
13中の異物14が計測される。
【0017】
【発明の実施例2】この発明の第2の実施例を,異物1
4と気泡15とを測定する場合の実施例について,図
7,図8を用いて説明する。暗信号としての黒い異物1
4と明信号としての白い気泡15を測定する場合には,
最初,異物14について低輝度蓄積を行い,次に,気泡
15について高輝度蓄積が行なわれるもので,図8に示
すフロ−チャ−トに従って,コンピュ−タ11の指令に
より,低輝度蓄積と高輝度蓄積とが切り換えられて異物
14と気泡15とが蓄積される。そこで,高輝度蓄積か
低輝度蓄積かの指令を解読して,選択された信号を書き
込む回路としては,例えば,高輝度蓄積の場合は,図7
に示すように,帰還される信号をBとすると,比較器1
8において,新しい入力Aと帰還された入力Bとが比較
され,入力Aが大の場合には,比較出力A>Bが1とな
り,入力Aがコンピュ−タ11からの高輝度蓄積書き込
みの指令で,フレ−ムメモリ8へ書き込まれる。入力B
が大の場合には,比較器18の比較器出力A<Bが1と
なり,フレ−ムメモリ8の出力Bが,高輝度蓄積の指令
に従ってフレ−ムメモリ8へ書き込まれる。低輝度蓄積
の場合は,上記と逆に比較器23の比較結果の小さい信
号がフレ−ムメモリ8に書き込まれる。
【0017】そこで,まず,気泡15を測定する場合に
は,図8に示すフロ−チャ−トに従って,コンピュ−タ
11により高輝度蓄積が指令され,上記実施例1で述べ
たと同様にして気泡15が明信号としてフレ−ムメモリ
8へ蓄積され,その結果が画像ファイルに一旦保存され
る。次に,コンピュ−タ11により,低輝度蓄積が指令
され,これに従って,異物14が暗信号としてフレ−ム
メモリ8へ蓄積され,その結果が同様に画像ファイルに
保存される。このようにして,画像ファイルに保存され
ている異物14および気泡15に関する画像情報は,バ
ッファメモリ(図示せず)に読み出され,画像処理され
て気泡15および異物14が計測されるとともに,D/
A変換され,表示装置12に表示される。
【0019】
【発明の効果】この発明は,自動焦点機構を備え,Z軸
方向に移動させるための駆動機構を備えた試料を観察す
る光学顕微鏡と,この光学顕微鏡の接眼レンズ部に接続
されて画像を撮像する撮像装置と,この撮像装置からの
画像信号をデジタル変換するA/D変換器と,このA/
D変換器からのデジタルの画像情報を記憶するフレ−ム
メモリと,このフレ−ムメモリに記憶されている画像情
報と新たに入力した画像情報とを比較演算して試料中に
混入した異物を高輝度蓄積あるいは低輝度蓄積のいずれ
かにより蓄積する演算器とを有し,フレ−ムメモリの画
像情報を画像処理して異物を計測する画像処理部と,フ
レ−ムメモリに格納されている画像情報をアナログ変換
するD/A変換器と,Z軸方向の駆動機構を制御する機
能と高輝度蓄積と低輝度蓄積とを選択する機能とフレ−
ムメモリへの書き込み,書き換えを指令する機能とを有
するコンピュ−タとを備え,画像情報を順次比較演算し
て異物を高輝度蓄積あるいは低輝度蓄積のいずれかによ
りフレ−ムメモリ上に異物を蓄積するとともに,この異
物を計測するようにしたので,試料内にある異物は,1
枚の画像にすべて蓄積されるから,最終画面について画
像処理して異物を計測すればよいので,検査時間の節
約,短縮となるとともに,保存用の画像の写真も1枚で
よく経費の節約となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す構成図である。
【図2】この発明の実施例を示すもので,ピッチaの画
面を示す。
【図3】この発明の実施例を示すもので,ピッチbの画
面を示す。
【図4】この発明の実施例を示すもので,ピッチcの画
面を示す。
【図5】この発明の実施例を示すもので,ピッチaとピ
ッチbとの蓄積画面を示す。
【図6】この発明の実施例を示すもので,ピッチaから
ピッチcまでの蓄積画面を示す。
【図7】この発明の実施例を示すもので,低輝度蓄積と
高輝度蓄積とを選択する回路図を示す。
【図8】この発明の実施例を示すフロ−チャ−ト図であ
る。
【符号の説明】
1 光学顕微鏡 2 Z軸方向の駆動機構 5 撮像装置 6 画像処理部 7 A/D変換器 8 フレ−ムメモリ 9 演算器 10 D/A変換器 11 コンピュ−タ 12 表示装置 13 試料 14 異物 15 気泡

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項】 Z軸方向に移動させるための駆動機構を備
    えた試料を拡大観察する光学顕微鏡と,この光学顕微鏡
    の接眼レンズ部に接続されて画像を撮像する撮像装置
    と,この撮像装置からの画像信号をデジタル変換するA
    /D変換器と,このA/D変換器からのデジタルの画像
    情報を記憶するフレ−ムメモリと,このフレ−ムメモリ
    に記憶されている前記画像情報と新たに入力した画像情
    報とを比較演算して前記試料中に混入した異物を高輝度
    蓄積あるいは低輝度蓄積のいずれかにより蓄積する演算
    器とを有し,前記フレ−ムメモリの画像情報を画像処理
    して前記異物を計測する画像処理部と,前記フレ−ムメ
    モリに格納されている前記画像情報をアナログ変換する
    D/A変換器と,前記Z軸方向の駆動機構を制御する機
    能と高輝度蓄積と低輝度蓄積とを選択する機能と前記フ
    レ−ムメモリへの書き込み,書き換えを指令する機能と
    を有するコンピュ−タと,を備え,前記画像情報を順次
    比較演算して前記異物を高輝度蓄積あるいは低輝度蓄積
    のいずれかにより前記フレ−ムメモリ上にZ軸方向の異
    物を蓄積するとともに,この異物を計測することを特徴
    とする透明部材の異物測定装置。
JP4112114A 1992-04-03 1992-04-03 透明部材の異物測定装置 Expired - Lifetime JPH073394B2 (ja)

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