JPS62201335A - 周期性パタ−ンの斑検査方法 - Google Patents

周期性パタ−ンの斑検査方法

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JPS62201335A
JPS62201335A JP4306986A JP4306986A JPS62201335A JP S62201335 A JPS62201335 A JP S62201335A JP 4306986 A JP4306986 A JP 4306986A JP 4306986 A JP4306986 A JP 4306986A JP S62201335 A JPS62201335 A JP S62201335A
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Kazuo Watanabe
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956Inspecting patterns on the surface of objects

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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、カラーテレビ用ブラウン管に用いられるンヤ
ドウマスク、カラー撮像装置用色分解フィルタ、液晶表
示パネル用カラーフィルタ、電子管に用いられるメッン
ユ状電極、VDTフィルタ、漏逸装置用メツシュフィル
タ、ロータリーエンコーダ、リニアエンコーダ、■C用
フォトマスク、フンネルレンズ、レンチキュラーレンズ
など一定の光学的性質、形状をもつ単位(以下単位パタ
ーン)が−次元方向、或いは二次元方向に規則的に繰り
返し配列されている工業製品、あるいは単位パターンが
、その光学的性質、形状及び1次元方向、2次元方向の
配列ビ、チが徐々、に変化しながら繰り返し、配列され
ている工業製品の単位パターンの形状、大きさ、又は位
置などに起因する光学的性質の不均一性より生ずる斑を
検査する方法に関する。
(従来技術) 従来、上記した周期性パターンを有する工業製品の検査
は、一般にその周期性パターンを構成する単位パターン
の形状、大きさ、配列ピッチ、又は色などの要素を専用
の測定器で測定するが、その測定結果が所定の品質規格
を満足するものであっても、前記単位パターンが多数配
列されている製品全体を眺めたときの光学的性質の不均
一性が著しい場合はその製品を不良品として取り除く必
要が生ずる。
例えば、カラーテレビ用ブラウン管に用いられるンヤド
ウマスクやカラー撮像装置用色分解フィルターの検査を
行なう場合、専用の測定器により単位パターン毎に前記
した要素の検査を行ない、さらに最終製品において人為
的な手段(発明が解決しようとする問題点) 従来の方法によれば、単位パターンの操り返し配列から
成る周期性パターンにおいて、前記単位パターンを有す
る工業製品の斑を検査する工程は、裸眼又は顕微鏡を用
いて行なわれるのが通例であるが、多数の製品を検査す
るためには、多大な人手を必要とすることや、さらに官
能検査であるために信頼性や検査精度に欠けるなどの問
題点があった。
そこで本発明は前記工業製品の斑を能率良く高精度に検
査することを可能とする方法を提供することを目的とす
る。
〔発明の41°4成〕 (問題点を解決するための手段) 本発明は単位パターンの繰り返し配列から成る周期性パ
ターンの該単位パターンの形状、大きさ、配列ピッチ、
又は色などの不均一性により生ずる斑を自動的に検査す
る方法において、前記周期1生パターンを画像入力装置
により複数の画素に分割して、各画素ごとのディジタル
データとしてフレーム単位に画酸メモリに格納し、フレ
ーム1′1道位の画像データを得る手段と、前記画像デ
ータを得る段階で生じたランダムノイズ成分や光源の輝
度分布に起因するンエーディング成分および光学系又は
製品に付着した汚れに起因するパルス性のノイズ(以下
固定ノイズと呼ぶ)などを抑圧して前記周期性パターン
の斑成分を抽出することによって認識し易くする手段と
、以上のようにして得られた画像データにもとづいて製
品の良、不良の判定を行なう手段とを設け、上記した目
的を達成したものである。
(作 用) 上記の本発明によれば、ディジタル的な画像処理の手法
を応用して周期性パターンの斑成分の抽出を行なうこと
により、斑成分を強調して表示することができ目視検査
の工程において、目視認識の補助手段として用いれば従
来の方法では捕えffLい斑を容易に認識できるという
作用がある。
さらに、また、抽出された前記斑成分と判定規準とを電
気的な手段で比佼することにより斑検査の自動化が図れ
るため、多大な人手を必要とせず、製造工程の流れに合
わせて迅速に精度のよい検査が行なえるという作用もあ
る。
(実施例) 以下、本発明を図示する実施例にもとづいて、さらに詳
しく説明する。
第1図は本発明に係る方法を実施する装置の一例を示す
ブロック図で、図中1はTVカメラ。
2は画像処理装置δ、3は制御部、4は画像表示用ディ
スプレイ、5は駆動機構、6は被検査体。
7は拡散板、8は白熱ランプ、9は直流電源。
10はXYステージを示す。しかして1本発明の動作内
容を説明すると、まず、直流電源9で点灯される白熱ラ
ンプ8と拡散板7から成る透過照明部により被検査体6
を照明し、TV左カメラで彼検冴体6の中の検査領域を
撮影して得られたビデオ信号を画像処理装置2に入力し
、該画像処理装置の中で、該ビデオ信号をA/D変換し
、フレームメモリに格納し、後述の処理を行なうと」1
に、制御装置3の制御に従って駆動a 4’f/i 5
とXYステージ10から成る被検査体移動機構により前
記検査領域を移動し、被検査体6の斑検査を行なう。
第2図は被検査体6の一例を示しており、周期的な開口
を単位パターン11として有する周期性パターンである
第3図は画像処理装置2の処理内容およびその効果を説
明するために各処理工程に対応するデータをアカログ波
形として模式的に示したものである。
第3図(alは被検査体6の開口率分布の一例で、゛単
位パターン11の形状がTV左カメラのビデオ信号波形
において無視されるような撮像条件、例えば画像処理装
置2のフレームメモリの1画素に対応する被検査体6上
の単位パターン11が10個程度となるような撮像条件
とした場合について示しており、図中Aは開口率の変化
が緩やかな部分、Bは開口率が周期的に変化している部
分、Cは開口率の変化が大きく、しかも孤立している部
分を示している。
第3図(b)は画像処理装置2に入力されたTV左カメ
ラの走査線1木分のビデオ信号波形で。
第3図(alに示した開口率分布に対応しており、前記
透過照明部の照度分布の不均一性、撮像面の感度分布の
不均一性などによる緩やかな変化を示す信号成分(ンエ
ーディング成分)とビデオ信号の処理回路で発生するラ
ンダムノイズ成分、および光学系の汚れなどによるビデ
オ信号の局部的な変化成分(固定ノイズ成分)Dが示さ
れている。
□ 第3図(C1は画像処理装置2により前記ランダム
ノイズ成分を抑圧した結果の画像データを示しており、
前記ビデオ信号をフレームメモリに記憶し、N枚のフレ
ームを加算することによって、フレーム間に変化のない
信号成分は増加するのに対して、ランダムノイズ成分は
フレーム間に相関がないため平均振幅で1/何に減衰す
ることを利用してランダムノイズ成分を抑圧したもので
ある。なお、フレームメモリはN枚用いてもよいが、1
枚のフレームメモリを巡回型構成で用いることにより同
様の効果が得られる。
さらに第3図(dlは被検査体6を微小移動させた後、
上記したランダムノイズ成分の抑圧を行なった結果を示
している。
そして第3図telは第3図(Clに示した画像データ
から第3図((1)に示した画像データを減算した結果
の画像データを示したもので、第3図(C)。
(dlの画像データに含まれるンエーディング成分や固
定ノイズ成分で代表される被検査体6の微小移動によっ
て変化しない成分が消去さ九て、被検査体6の開口率の
変化による成分が1山出されたことを示している。なお
、被検査体6の微小移動の移動可は、検出しようとする
斑の状態により異なるが、斑の変化する周期の増大に伴
って被検査体6の移動量も増加し、本実施例ではフレー
ムメモリの画素数に換算して2画素から200画素範囲
が適値である。
以上は、被検査体6を一次元方向に1回微小移動し、そ
の前後で撮像して得た画像データにもとづいて処理し、
斑成分を抽出する方法を示したものである。
第4図は被検査体6を微小移動させる際の移動方法を説
明するために移動位置を模式的に示したものであり、図
中PoからPsは被検査体6の撮像位置に対応している
。例えば上記した移動によって撮像した位置は同図のP
。とPlに相当する。しかし、この2箇所から得られる
画像データのみで処理を行なった場合、同図のH方向に
開1]率が変化することによって生じた斑は検出される
が、他の方向、例えばV方向に変化が大きく、H方向に
変化が小さい斑は検出されないという検出感度の異方性
を生ずる欠点があるが、例えば同図のPOH”1+  
”2+  PK*  P4 テ撮像して得た画像データ
をもとに、PoとPl、PoとI’2. PG、、!:
 Ps、 PQとP4の粗合せで各々について第3図(
elで説明した処理を行なうことによって前記異方性が
解消される。また第4図のPlからPsのように円周上
に配列した各位置での画像データの合計を中心位置Po
の画像データから減算して得られる画像データにもとづ
いて検出処理を行なっても、上記した異方性が回避でき
、しかも視覚的に反応し易い明るさ分布の曲率を近似し
た値が得られ、目視検査に近い検査結果となる特徴を有
する。
ところで以上は被検n体6の移動方法を中心に説明した
ものであるが、各位置で撮j象して得られる画像データ
には前記したランダムノイズ成分とンエーディング成分
さらに固定ノイズ成分などが含まれており、これらの不
要な成分を低減させる方法を次に述べる。まずランダム
ノイズ成分は前述した方法と同様にして第4図に示した
各移動位置において、複数フレーム分を加算することで
抑圧できる。またンエーディング成分や固定ノイズ成分
は画像データのフレーム数の総和が「0」となるように
画像データの演算を行なうことによって消去できる。例
えば第4図のPoの位置で32フレ一ム分、Plで8フ
レ一ム分の加′l、1シを行ない、Plでの画像データ
を4倍した画像データからP。での画1゛タデータを減
算すれば両画像データが32フレ一ム分相当)画像デー
タを加算したことになるため、7咳両画像データのフレ
ーム数の総和は「0」となりンエーディング成分や固定
ノイズ成分が消去される。さらに別の例を示すと、第4
図のPlからPsの各位置において、それぞれ4フレ一
ム分の画面加席な行なった場合、P、からPsの画像デ
ータの加算結果は32フレ一ム分の画像データの加算結
果に相当するから、Poの位置で32フレ一ム分の画像
データを加算した結果から減算すれば上記の例と同様に
ンエーディング成分や固定ノイズ成分が消去されると共
に明るさ分布の2次微分値が得られる。
さらに、また1以上のような処理によりンエーディング
成分や固定ノイズ成分の低減された画像データに対して
、平滑処理を加えると、ランダムノイズ成分がさらに減
少し極めて軽微な斑成分の検出が可能になり、また微小
欠陥や周期の短かい斑による画像データの変化を抑制し
て周期の長い斑成分を選別して検出することもできる。
以上説明した処理を被検査体6の全領域に対して行ない
、得られた被検査体6の全体が処理された画像データを
TVモニタに表示することによって被検査体6の斑の発
生している部分のみ輝度レベルの変化として現われるた
め、目視の検査においても容易に斑の認識ができる。
次に上記の画像処理が施された画像データをもとに製品
の良・不良の判定を自動的に行なう方法について述べる
第3図(f)、 (g)は第3図(e)の画像データか
ら直流成分を除去した画像データを示すもので、第3図
(flは第3図1゛e)に示した画家データの十分広い
領域の画像データの平均値を減算して求めた画像データ
、第3図(glは第3図(elの画像データを微分した
画像データを示すものである。そして、検出しようとす
る斑の性質に応じて所定の閾値(Sl、S2)を設定す
ることにより自動的に斑が(炙出される。
第3図(11)は第3図(glの画像データに7tして
、閾値S1およびS2を設定し、閾値を越えたものを「
l」、越えないものを「0」として示した2値化データ
である。さらに閾1直と斑との関係を説明すると、まず
第3図(alの中のCに示されるような孤立した斑を検
出し製品不良とする場合、第3図(fl、 (glの画
像データに対しSlのような閾値を設定すればよい。ま
た別の例として、第3図(alO中のBに示されるよう
な同期的に変化している斑を検出し製品不良とする場合
、第3図(r)、 (g)の画像データに対しS2のよ
うな閾値を設定した後、第3図(hlに示すような2値
化データに変換し、さらに第3図(ilのような該2値
化データから所定の領域内の斑の数、すなわち密度デー
タに変換し、該密度データに対し、所定の閾fi(ES
sを設けて比較を行なうことによって、周期的に変化し
ている斑のみを検出し、その結果から製品の良・不良判
定が可能となり、目視検査に近い検査結果が得られる。
次に以上の実施例により被検査体6の開口率が周期的に
変化していることにより生じた斑を自勤倹森した列を示
す。被検査体6の単位パターン1]の直径が100μm
、配列ピッチが300μm で、第2図に示すような配
列をもつ周期性パターンを第1図に示すような透過光に
より照明し、↑最像管を用いたTVカメラ1でG O0
,7mX450ya を全検査領域とした場合、撮1(
1,時間および画像処理時間の合計が約5秒で、明るさ
の変化が0.5%と目視検査の検出限界に近い開口率の
変化を検出し、製品の良・不良を適確に判定することが
できた。
なお、本発明で示した撮像方法および照明方法としては
、斑の情報を含むビデオ信号が得られるものであれば全
て使用できる。例えば撮像方法としては撮像管や固体撮
像素子(エリアセンサ、又はラインセンサ)を用い1゛
vカメラ。
イメージディテクタとフライングスポット管を用いた撮
像装置、X線TV撮影装置、電子顕敞鏡撮影装置などに
よる方法、またi!l:(明方法としては透過光照明、
透過暗視野照明1反射暗視野照明、正反射照明などを用
いた方法が上げられる。さらに照明光の性質としては、
コヒーレンス、分光特性、偏光など何れも検出しようと
する斑を撮像した際の信号のSN比が高くなるように選
択すればよい。
〔発明の効果〕
以上のとおり本発明によれば、周期性パターンを有する
種々の工業製品の微妙な斑をその周期パターンを構成す
る単位パターンが解像されないような撮影視野で撮影し
て、その画像データを画像処理することにより斑成分を
抽出し、TVモニタに前記斑成分を表示することで目視
では認識しにくい斑を各局に捕えることができ、さらに
斑の性質を判別し、その結果にもとづいて製品の良・不
良を自動的に判定することも可能となり、検査111t
度、信頼性および生産能率の向上など顕著な効果が見ら
れた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る方法を実施するための1・・・・
・・・・・′rvカメラ 2・・・・・・・・・画像処理装置 3・・・・・・・・・111す細部 4・・・・・・・・i” Vモニタ 5・・・・・・・・・駆動磯構 6・・・・・・・・・被検査体 7・・・・・・・・・拡散板 8・・・・・・・・・白熱ランプ 9・・・・・・・・・直流電源

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)単位パターンの繰り返し配列から成る周期性パタ
    ーンにおける光学的性質の均一性の乱れにより生じた斑
    を検査する方法において、該周期性パターンを撮像し、
    画素分解してフレーム単位の画像データを得る手段と該
    周期性パターンを所定の位置へ移動する手段を設け、該
    周期性パターンを複数の位置へ移動して得られる画像デ
    ータに基づいて該周期性パターンの均一性を検査するよ
    うに構成したことを特徴とする周期性パターンの斑検査
    方法。
  2. (2)上記した画像データが複数フレームの画像データ
    を加算して得た画像データであることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の周期性パターンの斑検査方法。
  3. (3)上記した画像データが該周期性パターンの各位置
    で得られる各画像データのフレーム数の総和が「0」と
    なるように処理して得た画像データであることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項または第2項記載の周期性パ
    ターンの斑検査方法。
  4. (4)上記した画像データが該周期性パターンにおける
    光学的性質の分布の曲率に応じた値となるように該周期
    性パターンを複数の位置に移動し、処理して得た画像デ
    ータであることを特徴とする特許請求の範囲第1項、第
    2項または第3項記載の周期性パターンの斑検査方法。
  5. (5)上記した画像データが該周期性パターンの所定の
    位置関係にある2点間の光学的性質の差の分布となるよ
    うに移動し、処理して得られた画像データであることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項または第3項
    記載の周期性パターンの斑検査方法。
  6. (6)上記した処理が該周期性パターンの光学的性質の
    変化が所定レベル以上となる画素の密度が所定の値以上
    となる部分を不良として認識できるような処理であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項、第3項
    、第4項または第5項記載の周期性パターンの斑検査方
    法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6491076A (en) * 1987-10-02 1989-04-10 Hitachi Ltd Measuring apparatus for magnetic recording medium
JPH0220155U (ja) * 1988-07-25 1990-02-09
JPH02224572A (ja) * 1989-02-27 1990-09-06 Suraidetsukusu Kk Ccd電子映像用xy送り装置
JPH07151704A (ja) * 1993-11-26 1995-06-16 Dainippon Printing Co Ltd ビューファインダー用カラーフイルターの検査装置
JP2009276165A (ja) * 2008-05-14 2009-11-26 Panasonic Corp 基板検査装置

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