JPS61114382A - パターンの外観検査方法及び装置 - Google Patents

パターンの外観検査方法及び装置

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JPS61114382A
JPS61114382A JP59234907A JP23490784A JPS61114382A JP S61114382 A JPS61114382 A JP S61114382A JP 59234907 A JP59234907 A JP 59234907A JP 23490784 A JP23490784 A JP 23490784A JP S61114382 A JPS61114382 A JP S61114382A
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、パターンの形状や濃淡異常、特に発光ダイオ
ードや各種ランプ類の発光異常を、そのパターンの形状
や明るさの分布で検査する方法に関するものである。
〔発明の背景〕
従来の方法は、ランプの明るさの上限、下限値を設定し
、ラングの各場所での明るさがこの範囲に入っているか
どうかで検査を行なうものが主でおった(特公昭57−
211532号)。すなわち、ランプ個々の全体的な明
るさのバラツキに対処するため、ランプの特定部分の明
るさを基準にして上限、下限値を決めるようにしている
。しかしながら、この方法は、ランプの良否を明るさの
単なる一様性のみで判定する場合には充分適用できるが
、厳密な明るさの分布状態を計測して判定する必要があ
る場合や発光部内の欠陥(暗部)の形状にて判定する必
要がある場合には適用できない。
特に、発光ダイオード等の発光パターンの検査に於いて
は、原因に応じて欠陥パターンが様々でわ夛、それによ
シ良/不良の判定規準が異なる。例えば、ある欠陥は、
同じ明るさでも、発光部の周辺よりは中心に位置する方
が致命度が高いというような規準が存在する。従って、
このような判定には、個々の欠陥の形状、明るさ、大き
さ1位置等を定量的に検出できる新しい方法が必要とな
る。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、これら課題を解決するために、先ず撮
像した2次元画像の内から発光部を検出し、その発光部
の全体的な形状や明るさの分布を解析することによυ、
パターンの良否を自動判定する外観検査方法を提供する
ことにある。
〔発明の概要〕
かかる目的を達成するために、本発明では、発光パター
ンをTV左カメラによシ取シ込み、この2次元多値画像
データの内、発光部のみのデータを一次元データ、例え
ば濃淡投影分布データや濃淡頻度分布データに変換し、
そのデータを解析することによりパターンの良否を判定
する方法を特徴とする。図2(a)は濃淡投影分布デー
タに変換した場合の原理を説明するためのものである。
図中、1はTV左カメラよって撮像された2次元多値画
像、2は被検査物の発光パターン、3は欠陥部、4は次
式で示す発光パターン2内の画像の投影分布である。
なおp(i、j)は画像1内の(i、j)点での明暗値
、m(i、j)は発光パターンの範囲を示すもので1が
内部、0が外部を示す。f (i)はi軸へ投影した濃
淡投影分布である。すなわち、f(io)は、i=i@
で、発光パターン内部のみの明暗値p(i、j)を加算
したものである。ここでは、欠陥が存在するため、点線
で示した正常の分布の山が欠けたものとなる。i = 
j 、では、発光パターンの外側によった部分の投影の
ため明部が少なく、f (i)の値が若干低くなる。以
上説明した様に、もし欠陥が存在すれば、濃淡投影分布
4に適確に反映するので、計算機でフーリエ変換等によ
る波形解析を行なえば欠陥の存在や特徴が分る。次に、
図2(b)により濃淡頻度分布データに変換した場合の
原理を説明する。回内の濃淡頻度分布5は、発光パター
ン内の各濃淡値の出現頻度を求めたものである。従って
、欠陥(暗部)が存在する場合には、右側の正常な発光
部の分布の他に、左側の様な欠陥部の分布が存在するこ
とになる。そこで、この#に炎頻度分布を解析すれば、
欠陥の存在や特徴が分ることになる。
画像1から発光パターンの範囲2を求めるには、一般に
発光部と背景とは明るさが明瞭に異なるので、2値化等
で可能でろる。
〔発明の実施例〕 以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
第1図は本発明を用いた発光ダイオードの発光パターン
の検査装置の全体宿成図である。発光ダイオード6の発
光パターンはレンズ7t−介して拡大されTV左カメラ
の撮像面に結像する。TV左カメラに於いて、結像面を
走査することにより発光パターンはアナログ画像信号8
Sに変換される。
このアナログ画像信号8SはA/D変換器9でデジタル
多値画像信号9Sに変換され圧抜、1次元データ検出回
路10に入力される。なお、このデジタル多値画像信号
は形式上は時系列に送られるので1次元であるが、実際
には、発光パターンを表現する2次元多値画像データで
ある。1次元データ検出回路10では、入力多値画像信
号から1次元の濃淡投影分布又は濃淡頻度分布等を求め
るためのものである。この検出された1次元データは1
次元データ検出回路内の記憶回路に順次格納され、一画
面の処理が終了した後、データバス108を介して、計
算機11に取り込まれる。計算機11では、濃淡投影分
布の波形解析又は濃淡頻度分布の広がシの解析を行ない
、欠陥部が存在するか否かを判定する。なお、タイミン
グ発生口w112は、計算機11からの制御信号11g
に従って、カメラの同期信号12a、A/D変換タイミ
ング信号12b及び一次元データ検出回路10への基本
クロックを発生するものである。
先ず、1次元データに濃淡投影分布を用いた場合に関し
て説明する。第3図はこの場合の1次元データ検出回路
10の具体的な回路例を示したものである。大別すると
、クロック12Cのタイミングで画像の走査位置の1座
標、j座標を示すカウンタ13,14、濃淡投影分布を
格納する記憶回路15、画像p(i、j)の加算を実行
するための加算器16、及び発光パターンの範囲を抽出
する比較器17から成る。ここでは、i座標への投影を
行なう場合を説明する。9Sにp (0+ O) 。
・・・・・・+ p(’a+ 0)+・・・・・・、 
p (0,jsa )、・・・・・・。
p(1m、Jwa)という向傷信号が順次入力され死時
、i座標カウンタ13の出力値138は、各j(関して
0〜i、が繰り返し出力されることになる。すると、濃
淡投影分布記憶回路15の出力(OUT)には、このア
ドレス信号138に従って、現時点での濃淡投影分布値
f (i) (i = 0〜i、のいずれか)が順次出
力される。加算器1Gでは、この出力値f (t)と多
値画像信号9Sの値p(i、j)が加算され、その結果
を、書き込み許可信号178が1”の時のみ、再度同一
アドレス信号書き込む。書き込み許可信号178は、多
値画像信号9Sを比較器17で閾処理(閾値p、)して
得られた発光部を示すパターンm(i、j)と基本クロ
ック12CとのANDによシ作られる。
この様にすると、発光部の範囲(m(i、j)=1)の
濃淡投影分布、すなわち、前述の(1)式で示された分
布を得ることができる。なお、ここでの説明はi座標へ
の投影としたが、j座標カウンタ14を用いれば、j座
標への投影も実現できその分布を一次元データとして用
いてもよい。また、発光部を求めるための2値化の閾値
p、をここでは固定しているが、計算機11によって個
々の発光パターンの状態に応じて、変更できる様にして
もよい。
この様にして求めた濃淡投影分布f (i)の波形解析
を次のようにして計算機11で実現する。ここではフー
リエ変換の例で説明する。通常、任意関数f(x)はs
in関数とωS関数の合成で表現できる。もし関数f 
(x)が周期2tの奇関数ならば、次の様にさらに簡単
にsin関数のみで合成できる。
従って、各フーリエ変換係数す、の値は、f(x)るか
を示すこととなる。もし、正常な発光ノ(ター(bs 
bx・・・・・・) ;(Bl + O+ 0°°°・
・・)となる。一方第2図(a)のような不良品の濃淡
投影分布の場合、特定の7−リエ係数す、が、正常のも
のと異なる値を示すはずでらる。そこで、入力発光・シ
ターンに対して、これらの係数(特徴量)を求めて、予
め正常な発光パターン等から求めである基準値b1゜と
比較すればよいこととなる。なお、この係数す、は、次
式で得られる。
ここでNは濃淡投影分布f (i)に対するサンプリン
グ個数であり、サンプリング開始終了座標をi=i、、
i=l、とすると、F (X)は次式を満足するものと
する。
もし、発光パターンの全体的な明るさの違いを問題とし
ない場合は、次の様な平均明度で正規化し九係数す、/
を用いてもよい。
予め定めである正常な発光パターンの基準値との比較の
方法に関しては、後述する。
次に、1次元データに濃淡頻度分布を用いた場合に関し
て説明する。第4図は、この場合の1次元データ検出回
路10の具体的な回路例を示したものである。大別する
と、濃淡頻度分布を格納する記憶回路18、発光パター
ンの範囲を抽出する比較器19、及び濃淡値の個数をカ
ウントするための加算器20からなる。濃淡頻度分布記
憶回路18は、すべての濃淡値、例えばA/D変換器9
(第1図)が8ビツトならば0〜255に対応するアド
レスO〜255が存在し、各アドレスの内容がその濃淡
値の頻度を示すものとする。さて、現在の画像走査位置
が(i、j)とすると、9Sには濃淡値p(i、j)が
入力する。すると、濃淡@度分布記憶回路のアドレスが
pい、j)となり、その内容、すなわち、それまでに計
数した濃淡値p(i、j)の出現頻度の値がOUTに出
力される。
この出力値は加算器20で′1”加算され、書き込み許
可信号198が1”の時のみ、再度、同一アドレスに格
納される。書き込み許可信号198は、多値画像信号9
Sを比較器19で閾処理(閾値p、)して得られた発光
部を示すパターン信号と基本クロック12CとのAND
により作られる。
この様にすると、発光部の範囲のみの濃淡頻度分布を得
ることができる。なお、発光部を求めるための2値化の
閾値p、をここでは固定しているが、先と同様に、計算
機11によって個々の発光パターンの状態に応じて変更
できる様にしてもよい。
この様にして求めた濃淡頻度分布hφ)の広がシを次の
ように計算機11で求める。広がりを求める理由は前述
の原理で説明したように、欠陥が存在する場合、正常な
発光部の分布の他に第2図(b)に示した様な小さな分
布が付加され、全体の分布が広がる丸めである。ここで
は広がりを定量化するために次のような濃淡頻度分布の
分散値(%微量)を用いる。
ただし、 そして、屯し、発光パターンの全体的な明るさの違いを
問題としない場合は、次の様に正規化した分散値を用い
てもよい。
この分散値と、予め定められている正常な発光パターン
の分散値を比較して不良パターンを判定する。なお、分
布の広が9を求める簡易的な方法として、hω)>0を
満足する濃淡値pの内の最大のものp mat  と最
小のものp m1m  の差(p、、、 −pIlll
)を用いてもよい。
以上説明した1仄元データの特徴量、すなわち、濃淡投
影分布のフーリエ係数す、又は、/J!淡頻度分布の分
散値σDによって、不良パターンを判別する必要がある
。そのために次に示すユークリッド距離り、”、Dノを
用いる。
D、”=(σD−σD、)ま ただし基準値b1..σD、は、例えば、複数の良品パ
ターンから得られた各フーリエ係数の平均値や良品パタ
ーンの濃淡頻度分布の分散値を用いる。
そして、このユークリッド距離DB”l Dt”が一定
値Ds*” I I)to”  よシ大となった時、不
良発光パターンと判駕すればよい。なお、ユークリッド
距離を用いずに、各基準値に基づいて設定される上限と
下限値内に被検査発光パターンの各フーリエ係数す、又
は、分散1筐σpが入っているかで判定してもよい。ま
た、フーリエ係数の判定には、各係数の相関を考慝して
次式で表現されるマハラノビス距離を用いてもよい。
Dig”=(X−x)”−5−”−(x−x)・・・・
・・・・・(8) ただし す、1:第1番目の良品発光パターンの第1次7−リエ
係数 す、:被検査発光パターンの第1次フーリエ係数 上式に於いて、S及びXは、M個の良品の発光パターン
を用いて予め求めておく行列とベクトルである。そして
上式のマハラノビス距離り一が一定[Dy、”よp大き
くなった場合、被検査発光パターンを不良とすることに
なる。
〔発明の効果〕
以上説明したごとく、本発明によれば、(1)発光パタ
ーンの微妙な明るさの分布の違い、(2)発光パターン
の微妙な形状の違い等で、従来にない、木目の細かい判
定が可能となる。さらに処理の高速化、装置の小型化が
図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明を採用した発光パターンの外観検査装
置の構成図、第2図は、本発明の詳細な説明するための
図、第3図は、第1図の1次元データ検出回路の一構成
例、第4図は、第1図の1次元データ検出回路の他の構
成例を示す図である。 1・・・TVカメラで撮像された画像、2・・・発光パ
ターン、3・・・欠陥部、4・・・濃淡投影分布、5・
・・濃淡頻度分布、6・・・発光ダイオード、7・・・
レンズ、8・・・TVカメラ、9・・・A/D変換器、
1o・・・1次元データ検出回路、11・・・計算器、
12・・・タイミング発生回路、13・・・i座標カウ
ンタ、14・・・j座標カウンタ、15・・・濃淡投影
分布記憶回路、16゜20・・・加算器、17.19・
・・比較器、18・・・濃淡頻度分布記憶回路。 fJ3   図 冨 4 口

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、パターンの外観検査に於いて、検査パターンを走査
    して、2次元多値画像を得る第1の手段と、上記2次元
    多値画像内の検査パターンの範囲を検出する第2の手段
    と、その範囲内の上記2次元多値画像データを1次元デ
    ータに変換する第3の手段と、上記1次元データから特
    徴量を得る第4の手段と、その特徴量と予め定められて
    いる基準量との比較で検査パターンの良否を判定する第
    5の手段から成ることを特徴とするパターンの外観検査
    装置。 2、上記2次元多値画像を2値化して得られる特定部を
    検査パターンの範囲とすることを特徴とする上記第1項
    記載のパターンの外観検査装置。 3、上記範囲内の2次元多値画像データを一次元の濃淡
    投影分布データに変換することを特徴とする上記第1項
    記載のパターンの外観検査装置。 4、上記範囲内の2次元多値画像データを、一次元の濃
    淡頻度分布データに変換することを特徴とする上記第1
    項記載のパターンの外観検査装置。 5、上記特徴量として濃淡投影分布の複数次のフーリエ
    変換係数を用いることを特徴とする上記第3項記載のパ
    ターンの外観検査装置。 6、上記特徴量として濃淡頻度分布の分散値、又は、頻
    度が1以上の最大濃淡値と最小濃淡値の差を用いること
    を特徴とする上記第4項記載のパターンの外観検査装置
    。 7、上記検査パターンから得られる特徴量と予め定めた
    基準量との比較をそれらのユークリッド距離計算又はマ
    ハラノビス距離計算で行うか、あるいは基準量に基づき
    定められた上限と下限値の間に該特徴量が入るか否かで
    行なうことを特徴とする上記第1項記載のパターンの外
    観検査装置。 8、上記基準量は複数個の良パターンから得られる特徴
    量を用いて決定することを特徴とする上記第1項記載の
    パターンの外観検査装置。
JP59234907A 1984-11-09 1984-11-09 パターンの外観検査方法及び装置 Expired - Lifetime JPH0638271B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63114357U (ja) * 1987-01-21 1988-07-23

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51108536A (ja) * 1975-03-19 1976-09-25 Kogyo Gijutsuin
JPS59133770A (ja) * 1983-01-19 1984-08-01 Konishiroku Photo Ind Co Ltd 画像判別装置

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