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JPH01313743A - Method for inspecting colored periodic pattern - Google Patents

Method for inspecting colored periodic pattern

Info

Publication number
JPH01313743A
JPH01313743A JP63146619A JP14661988A JPH01313743A JP H01313743 A JPH01313743 A JP H01313743A JP 63146619 A JP63146619 A JP 63146619A JP 14661988 A JP14661988 A JP 14661988A JP H01313743 A JPH01313743 A JP H01313743A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
image data
periodic pattern
image
sample
Prior art date
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Granted
Application number
JP63146619A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2683248B2 (en
Inventor
Kazuo Watanabe
一生 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority to JP63146619A priority Critical patent/JP2683248B2/en
Publication of JPH01313743A publication Critical patent/JPH01313743A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2683248B2 publication Critical patent/JP2683248B2/en
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    • GPHYSICS
    • 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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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make a pitch at the level of a signal by a colored periodic pattern short and to prevent the occurrence of moire by performing inspection based on image data obtained by picking up an image after the levels of the video signals of respective colors constituting the colored periodic pattern become equal. CONSTITUTION:Light sources 1a-1c for R, G and B are constituted so that they can respectively and independently adjust the intensity of light and an optical fiber bundle 3 obtained by bundling optical fibers 2a-2c which receive the light from the respective light sources is bundled so that the fibers of the respective colors are uniformly mixed at an outgoing port 4. By illuminating a sample 46 placed on an XY stage 50 with said fiber as a light source, the image is picked up with a television camera 41. While observing the video signals, the light quantities of R, G and B are adjusted so that the levels of the signals become equal in the respective colors and the spectrum of illuminating light is set. Thus, the colored periodic pattern can be inspected based on the image data obtained by irradiating the sample 46 having the colored periodic pattern with the light and picking up the image.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カラーテレビカメラに用いられる逼像管や固
体撮像管素子に用いられる色分解フィルタや液晶デイス
プレィ装置に用いられるカラーフィルタなど着色した単
位パターンを繰り返し配列した周期パターンの欠陥、ム
ラなどを検査する方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention is applicable to color separation filters used in picture tubes and solid-state image pickup tube elements used in color television cameras, and color filters used in liquid crystal display devices. The present invention relates to a method of inspecting a periodic pattern in which unit patterns are repeatedly arranged for defects, unevenness, etc.

〔従来”の技術〕[Conventional” technology]

従来、CCDカラーフィルタ、液晶カラーフィルタは、
パターンの欠陥やムラがあると撮像した映像や表示する
映像の欠陥になり、また表面に微小な凹凸があるとその
カラーフィルタを使用した製品が不良となってしまうた
め、カラーフィルタの製造途中または後に検査を行い、
欠陥のあるカラーフィルタを除外しなければならない。
Conventionally, CCD color filters and liquid crystal color filters are
Defects or unevenness in the pattern will cause defects in captured images or displayed images, and minute irregularities on the surface will cause products using the color filter to be defective. Afterwards, an inspection is carried out,
Defective color filters must be excluded.

このようなカラーフィルタの検査は、従来、顕微鏡検査
、各種照明を用いた目視検査で行われてきたが、個人差
、欠陥見逃しなどの問題があった。
Inspection of such color filters has conventionally been carried out by microscopic inspection or visual inspection using various types of illumination, but there have been problems such as individual differences and overlooked defects.

そこで、これらの問題を解決するためにいろいろの方法
が提案されている。
Therefore, various methods have been proposed to solve these problems.

第9〜11図により周期性パターンをテレビカメラによ
り撮影し、画像処理する検査方法について説明する。
An inspection method of photographing a periodic pattern with a television camera and processing the image will be described with reference to FIGS. 9 to 11.

第9図に示す検査装置においては、第10図に示すよう
な周期的な開口を単位パターン51として持つ被検査体
46の開口面積の異常を検知するため、直流電源49で
点灯される白熱ランプ48と拡散板47で構成される透
過照明部により被検査体46を照明し、TVカメラ41
で検査領域を撮影する0画像処理装置1f42はTVカ
メラの出力信号をA/D変換してデジタル画像データと
し、フレームメモリ、及び演算器により画面の加算、減
算を含む各種の画像処理を高速で行う。制御装置43は
画像処理装置42、及びXYステージ50と駆動機構4
5で構成されるパターン移動機構を制御してパターンの
移動を行う。なお、第10図において52.53は欠陥
をもった単位パターンである。
In the inspection apparatus shown in FIG. 9, in order to detect an abnormality in the opening area of the object to be inspected 46 having periodic openings as a unit pattern 51 as shown in FIG. The object to be inspected 46 is illuminated by a transmitted illumination unit composed of a light beam 48 and a diffuser plate 47,
The image processing device 1f42, which photographs the inspection area, A/D converts the output signal of the TV camera into digital image data, and performs various image processing including addition and subtraction on the screen at high speed using the frame memory and arithmetic unit. conduct. The control device 43 includes the image processing device 42, the XY stage 50, and the drive mechanism 4.
The pattern is moved by controlling the pattern moving mechanism comprised of 5. Note that in FIG. 10, 52 and 53 are unit patterns with defects.

TVカメラ41によるビデオ信号の単位開口による変化
が無視できる撮影条件、例えば1画素に対応するパター
ン面積に単位開口11が10個程度入るようにし、パタ
ーンを移動変位させる方向がTVカメラ41の走査線方
向で、パターンの変位距離が画素ピッチの整数倍となっ
ている場合について第11図により説明する。
The photographing conditions are such that changes due to unit apertures of the video signal by the TV camera 41 can be ignored, for example, about 10 unit apertures 11 are included in the pattern area corresponding to one pixel, and the direction in which the pattern is moved and displaced is the scanning line of the TV camera 41. A case where the displacement distance of the pattern is an integral multiple of the pixel pitch will be explained with reference to FIG. 11.

パターンの欠陥がある所を通る直線上の光透過重分布は
、例えば第11図(a)に示すようになり、第10図の
53で示すような開口面積が正常なパターン51よりも
大きい欠陥、即ち白欠陥による光透過率の変化54や、
第10図の52で示すように開口面積が正常なパターン
51よりも小さい欠陥、即ち黒欠陥による光透過率の変
化55が検出される。また、第11図(a)の場合と同
じ線上を走査したビデオ信号を示すと第11図(b)の
ようになり、パターンの照明ムラ、撮像面の感度ムラ等
による緩やかな信号変化(シェーディング)とビデオ信
号処理装置で発生するランダムノイズ、及び光学系に付
着したゴミなどによる信号の局部的な変化56が現れる
The light transmission weight distribution on a straight line passing through a pattern defect is, for example, as shown in FIG. 11(a). , that is, a change in light transmittance 54 due to white defects,
As shown by 52 in FIG. 10, a change 55 in light transmittance due to a defect whose opening area is smaller than that of the normal pattern 51, that is, a black defect, is detected. In addition, when the video signal is scanned on the same line as in the case of Fig. 11 (a), it becomes as shown in Fig. 11 (b), and the gradual signal change (shading) due to uneven illumination of the pattern, uneven sensitivity of the imaging surface, etc. ), random noise generated in the video signal processing device, and local changes 56 in the signal due to dust adhering to the optical system.

このようなビデオ信号を複数フレームを加算することに
より、加算回数をNとしたときランダムノイズ成分の比
率を1/Jにまで減少することができる(第11図(C
))。次に、パターンを変位させて同様の画面加算処理
をした場合、第11図(、d)に示すように、パターン
の移動と共にパターン上の欠陥による信号も移動してい
るが、撮像系のシェーディングや光学系のゴミ等による
信号56の位置は変化していない。そこで、第11図(
c)で示すデータから第11図(d)に示すデータを減
算すると、両データに含まれるシェーディングやゴミな
どによる信号56は消去され、パターンの光透過率変化
による信号と低減されたランダムノイズ成分だけが残り
、この結果、欠陥による信号はパターンの移動量に応じ
た画素数能れた位置でその近傍の平均値に対する値の差
がほぼ同じで、符号が反転して現れ、その反転する順2
序は欠陥の種W4(白欠陥、黒欠陥)によって逆転する
By adding multiple frames of such video signals, the ratio of random noise components can be reduced to 1/J when the number of additions is N (see Figure 11 (C).
)). Next, when the pattern is displaced and similar screen addition processing is performed, as shown in Figure 11 (d), the signal due to the defect on the pattern also moves as the pattern moves, but the shading of the imaging system The position of the signal 56 has not changed due to dust in the optical system or the like. Therefore, Figure 11 (
When the data shown in FIG. 11(d) is subtracted from the data shown in c), the signal 56 due to shading, dust, etc. contained in both data is erased, and the signal 56 due to the light transmittance change of the pattern and the reduced random noise component are removed. As a result, the signal due to the defect appears with almost the same difference in value from the average value in the vicinity at a position where the number of pixels corresponds to the amount of pattern movement, and the sign appears inverted, and the order of the inversion is 2
The order is reversed depending on the defect type W4 (white defect, black defect).

以上のような処理をした画像データは欠陥部のみ明るさ
が局部的に変化しているため、モニタで観察すれば容易
に欠陥として認識することができ、また欠陥部での周囲
に対する明暗の反転の順序で欠陥の種類を識別すること
もできる。
In the image data processed as above, the brightness changes locally only in the defective area, so it can be easily recognized as a defect by observing it on a monitor, and the brightness at the defective area is reversed relative to the surrounding area. It is also possible to identify the type of defect in the order of .

次に、パターンの移動方法について第12図により説明
する。
Next, a method of moving the pattern will be explained with reference to FIG.

第12図に示すように、被検査体位置P0〜P、があり
、前述の移動はこの図のPoとP、に相当する。この場
合、2箇所から得られる画像データのみで処理を行った
場合、同図のH方向に開口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■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Po、P+ 、Pz、Pi、P4で撮像して得た画像
データをもとに、PoとP、、P、とP!、PoとPi
、PoとP4の組み合わせで各々について所定の処理を
行って異方性を解消することができる。また、図のPl
からP8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P0の画像データから減算して得ら
れる画像データに基づいて検出を行っても同様に異方性
を回避することができ、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。そして、各位置で撮像して得られる画像
データには前記したランダムノイズ成分とシェーディン
グ成分、さらに固定ノイズ成分などが含まれており、ラ
ンダムノイズ成分は、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することができ、またシェーデ
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うこ
とによって消去できる。例えば、第12図のP、の位置
で32フレ一ム分、PI で8フレ一ム分の加算を行い
、P、での画像データを4倍した画像データからPoで
の画像データを減算すれば両画像データの総和は「0」
となり、シェーディング成分や固定ノイズ成分が消去さ
れる。また、P、からP、の各位置において、それぞれ
4フレ一ム分の画面加算を行った場合、P、からpH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、同様にシェ
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次元微分値が得られる。さらに、以上の
ような処理によりシェ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、て軽微なム
ラ成分の検出が可能になり、また微小欠陥や周期の短い
ムラによる画像データの変化を抑制することもできる。
As shown in FIG. 12, there are inspected object positions P0 to P, and the above-mentioned movement corresponds to Po and P in this figure. In this case, if processing is performed using only image data obtained from two locations, spots caused by changes in the aperture ratio in the H direction in the figure will be detected, but changes in other directions, such as the ■ direction, will be detected. There is a drawback that large spots with small changes in the H direction are not detected, which causes anisotropy in detection sensitivity. ni, Po and P,,P, and P! , Po and Pi
, Po and P4 can be subjected to predetermined processing to eliminate anisotropy. Also, Pl in the figure
Similarly, anisotropy can be avoided even if detection is performed based on image data obtained by subtracting the sum of image data at each position arranged on the circumference from the image data at the center position P0, as shown in P8. In addition, a value that approximates the curvature of the brightness distribution that is easily visually responsive can be obtained, resulting in test results that are close to visual inspection. The image data obtained by imaging at each position includes the aforementioned random noise component, shading component, and fixed noise component, and the random noise component is obtained by adding multiple frames at each moving position. In addition, shading components and fixed noise components can be eliminated by performing calculations on image data such that the sum of the number of frames of image data becomes "0". For example, add 32 frames at position P and 8 frames at PI in Figure 12, and subtract the image data at Po from the image data obtained by multiplying the image data at P by 4. In this case, the sum of both image data is “0”.
As a result, shading components and fixed noise components are eliminated. Also, if screen addition for 4 frames is performed at each position from P to P, the addition result of image data from P to pH is equivalent to the addition result of image data for 32 frames. Therefore, by subtracting from the result of adding 32 frames worth of image data at the position of Po, the shading component and fixed noise component will be deleted in the same way, and
A two-dimensional differential value of the brightness distribution is obtained. Furthermore, if smoothing processing is applied to the image data whose shading components and fixed noise components have been reduced through the above processing,
Random noise components are further reduced, making it possible to detect extremely slight unevenness components, and also suppressing changes in image data due to minute defects or short-cycle unevenness.

以上のような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う方法も提案されてい
る。
A method has also been proposed for automatically determining whether a product is good or bad based on image data that has been subjected to the above-described image processing.

第13図は第11図と同様な条件で測定した例を示し、
第13図(a)〜(e)は第11図と同様であり、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、Dは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)である。第1
3図(e)には被検査体の開口率の変化による成分が抽
出されていることが分かる。この場合、被検査体の移動
量は、検出しようとするムラの状態により異なるが、ム
ラの変化する周期の増大に伴って被検査体の移動量も増
大し、フレーム、メモリの画素数に換算して2画素から
20画素程度に設定する。次に、第13図(e)の画像
データに対して、十分広い領域の画像データの平均値を
減算すると第13図(f)に示すようになり、また第1
3図(e)の画像データを微分すると第13図(g)に
示すようになり、検出しようとするムラの性質に応じて
所定の闇値S+ 、32を設定することにより自動的に
ムラを検出することができる。第13図(h)は第13
図(g)の画像データに対して閾値S+ 、S2を設定
し、闇値を越えた場合を「1」、越えない場合を「0」
として示した2値化データである。そして、第13図(
a)のCに示すような孤立したムラを検出し、製品不良
とする場合は、第13図(f)または(g)の画像デー
タに対してSlのような闇値を設定すればまい。
Figure 13 shows an example measured under the same conditions as Figure 11,
Figures 13 (a) to (e) are the same as Figure 11, where A is a portion where the aperture ratio changes gradually, B is a portion where the aperture ratio changes periodically, and C is a change in the aperture ratio. The large and isolated portion D is a local variation component (fixed noise component) of the video signal due to dirt in the optical system, etc. 1st
It can be seen from FIG. 3(e) that components due to changes in the aperture ratio of the object to be inspected are extracted. In this case, the amount of movement of the object to be inspected varies depending on the state of the unevenness to be detected, but as the period of variation of the unevenness increases, the amount of movement of the object to be inspected also increases. The number of pixels is set to about 2 to 20 pixels. Next, by subtracting the average value of the image data in a sufficiently wide area from the image data in FIG. 13(e), the result shown in FIG. 13(f) is obtained.
When the image data in Fig. 3(e) is differentiated, it becomes as shown in Fig. 13(g), and by setting a predetermined darkness value S+, 32 according to the nature of the unevenness to be detected, the unevenness can be automatically detected. can be detected. Figure 13 (h) is the 13th
Threshold values S+ and S2 are set for the image data in figure (g), and when the darkness value is exceeded, it is set as "1", and when it is not exceeded, it is set as "0".
This is the binarized data shown as . And Figure 13 (
If an isolated unevenness as shown in C of a) is detected and the product is determined to be defective, a darkness value such as Sl may be set for the image data of FIG. 13(f) or (g).

また、第13図(a)のBに示すような周期的に変化す
るムラを検出して製品不良とする場合は、第13図(f
)または(g)の画像データに対してS2のような闇値
を設定し、第13図(h)に示すような2値化データに
変換した後、近傍画素を加算して第13図(i)に示す
ような所定の領域内のムラの数、即ち密度データに変換
し、この密度データに対して所定の闇値S3を設定して
比較することにより周期的に変化しているムラのみを検
出し、その結果から製品の良・不良を判定することがで
きる。
In addition, when detecting periodically changing unevenness as shown in B in FIG. 13(a) and determining the product as defective,
) or (g), set a darkness value such as S2, convert it to binarized data as shown in FIG. The number of irregularities in a predetermined area as shown in i) is converted into density data, and by setting a predetermined darkness value S3 for this density data and comparing it, only irregularities that are changing periodically can be determined. It is possible to detect whether the product is good or bad based on the results.

〔発明が解決すべき課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、前述した検査方法を多色周期パターンの
検査に通用した場合、R,G、Bなどに着色された1組
のパターンを単位パターンとして扱うために、第14図
に示すように周期パターンの配列ピッチが大きくなって
盪像画素との周期が接近するために撮像した映像のモア
レが強くなり、検出感度が高くできないという問題があ
った。また、単に透過光だけで検査した場合、表面にあ
る透明層の凹凸や遮光パターン上の公陥の検出が確実で
ないという問題があった。
However, when the above-mentioned inspection method is applied to the inspection of multicolor periodic patterns, in order to treat a set of patterns colored in R, G, B, etc. as a unit pattern, the periodic patterns are As the array pitch becomes larger and the period of the image pixels becomes closer, moiré in the captured image becomes stronger, and there is a problem in that the detection sensitivity cannot be increased. Further, when inspecting only using transmitted light, there is a problem in that irregularities in the transparent layer on the surface or defects on the light-shielding pattern cannot be detected reliably.

本発明は上記問題点を解決するためのもので、高感度で
確実にカラーフィルタなどの検査を行うことができる着
色周期パターンの検査方法を提供することを目的とする
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method for inspecting a colored periodic pattern, which enables highly sensitive and reliable inspection of color filters and the like.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

そのために本発明は、着色周期性パターンを有する試料
に光を照射し、I最像して得られた画像データから着色
周期性パターンを検査する方法において、着色周期性パ
ターンを構成する各色のビデオ信号レベルが等しくなる
ようにして撮像した画像データに基づいて検査すること
を特徴とする。
To this end, the present invention provides a method for inspecting a colored periodic pattern from image data obtained by irradiating light onto a sample having a colored periodic pattern and reimaging the sample. It is characterized in that the inspection is performed based on image data captured so that the signal levels are equal.

〔作用〕[Effect]

本発明は、着色周期性パターンを構成する各色のビデオ
信号レベルが等しくなるようにして撮像した画像データ
に基づいて着色周期性パターンの検査を行うものであり
、着色周期性パターンによる信号レベルにおけるピッチ
を短くしてモアレの発生を防止し、解像度を高く設定し
て高感度の欠陥検出を行うことが可能となる。
The present invention inspects a colored periodic pattern based on image data captured such that the video signal level of each color constituting the colored periodic pattern is equal, and the pitch in the signal level due to the colored periodic pattern is It is possible to shorten the time to prevent moiré, and set a high resolution to perform highly sensitive defect detection.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例を図面を参照して説明する。 Examples will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す図、第2図は光源の構
成の一実施例を示す図で、第9図と同一番号は同一内容
を示している。なお、la〜ICはそれぞれR,G、B
用光源、2a〜2Cは光ファイバ、3は光ファイバ束、
4は出射口、5はレンズである。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the configuration of a light source, and the same numbers as in FIG. 9 indicate the same contents. In addition, la to IC are R, G, and B, respectively.
2a to 2C are optical fibers, 3 is an optical fiber bundle,
4 is an exit aperture, and 5 is a lens.

R,、G、B用光源1a〜lcは、例えば第2図に示す
ようにハロゲンランプ11からの光を反射鏡12で集光
し、カラーフィルタ13を通して特定の色の光を光ファ
イバ2a〜2Cで受光するように構成され、各々独立に
光強度を調整できるようになっている。各光源の光を受
けた光ファイバ2a〜2cを束ねた光ファイバ3は、出
射口4で各色のファイバが均一に混合されるように束ね
られている。このファイバを光源としてXYス、デージ
50上に!!置された試料46を照明し、テレビカメラ
41で撮像する。この映像信号を観察しながら、信号レ
ベルが各色間じになるようにR,G、Bの光量を調整し
て照明光のスペクトルを設定すると、第14図に示すよ
うにカラーフィルタの配列ピッチがR,G、Bを単位と
していたものが、第3図に示すように、1/3となり、
その結果モアレの発生が抑制され、解像度を高く設定し
て検査することが可能となり、高感度の欠陥検出を行う
ことができる。
For example, as shown in FIG. 2, the R, G, and B light sources 1a to lc condense light from a halogen lamp 11 with a reflecting mirror 12, and pass the light of a specific color through a color filter 13 to optical fibers 2a to lc. They are configured to receive light at 2C, and each light intensity can be adjusted independently. The optical fibers 3 are made up of bundled optical fibers 2a to 2c that receive light from each light source, and are bundled so that the fibers of each color are uniformly mixed at the output port 4. Use this fiber as a light source on the XY system and Daige 50! ! The placed sample 46 is illuminated and imaged by a television camera 41. While observing this video signal, set the spectrum of the illumination light by adjusting the R, G, and B light intensity so that the signal level is between each color, and the arrangement pitch of the color filters will be changed as shown in Figure 14. What used to be R, G, and B as units becomes 1/3 as shown in Figure 3,
As a result, the occurrence of moiré is suppressed, inspection can be performed with a high resolution, and defects can be detected with high sensitivity.

ところで、第1図に示すような透過光による検出では、
第4図に示すように、ガラス21内に形成した着色パタ
ーン22、遮光パターン23上の透明なオーバーコート
層24の凹凸25や異物26を検出することはできない
か、確実でない。この場合には、第5図に示すような暗
視野落射照明や、その他明視野落射照明(図示せず)を
用いて第1図で説明した検出を行えばよい。第5図の試
料35が反射型の着色画像のときは、第1図で説明した
ようなR,G、Bを各々独立に調整できる光源を用いれ
ばよい。
By the way, in detection using transmitted light as shown in Figure 1,
As shown in FIG. 4, the unevenness 25 and foreign matter 26 of the transparent overcoat layer 24 on the colored pattern 22 and the light-shielding pattern 23 formed in the glass 21 cannot be detected or cannot be detected reliably. In this case, the detection described in FIG. 1 may be performed using dark-field epi-illumination as shown in FIG. 5 or other bright-field epi-illumination (not shown). When the sample 35 in FIG. 5 is a reflective colored image, a light source that can independently adjust R, G, and B as described in FIG. 1 may be used.

第5図においては、光源31からの光を反射鏡33で反
射させ、対物レンズ36の周囲に配置した環状コンデン
サレンズ34を通して試料35を照明するものである。
In FIG. 5, light from a light source 31 is reflected by a reflecting mirror 33, and a sample 35 is illuminated through an annular condenser lens 34 disposed around an objective lens 36.

第5図では試料の微小部分を照明するように図示してい
るが、レンズ34と試料との距離を変えてテレビカメラ
により所望の範囲を撮像できるように照明領域を設定す
ればよい。
Although FIG. 5 shows that a minute portion of the sample is illuminated, the illumination area may be set by changing the distance between the lens 34 and the sample so that a desired range can be imaged by the television camera.

第6図は撮像装置として冷却型CCDカメラを使用した
本発明の他の実施例を示す図で、図中、61は冷却型C
CDカメラ、62は画像処理装置、64はシャッタ、6
5はシャッタ駆動装置、66は試料である。
FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the present invention using a cooled CCD camera as an imaging device, and in the figure, 61 is a cooled CCD camera.
CD camera, 62 is an image processing device, 64 is a shutter, 6
5 is a shutter driving device, and 66 is a sample.

冷却型CCDカメラ61は、電子冷却方式等により冷却
して暗電流やノイズを無視できる程度まで大幅に減少さ
せ、暗い領域での長時間露光が可能なCCDカメラで、
積算光量に対する映像信号の直線性が良好であることが
特徴であり、従来の高感度テレビカメラでも映し出せな
かった暗い領域を高画質で鮮明に写し出すことができ、
1画素・1秒間当′たり数個オーダーの光子まで検出す
ることが可能である。
The cooled CCD camera 61 is a CCD camera that is cooled using an electronic cooling method or the like to significantly reduce dark current and noise to a negligible level, and is capable of long-time exposure in dark areas.
It is characterized by good linearity of the video signal with respect to the integrated light amount, and can clearly capture dark areas with high image quality that could not be captured even with conventional high-sensitivity TV cameras.
It is possible to detect up to several photons per pixel per second.

このような冷却型CCDカメラ61を使用し、撮像した
ときの各色の信号レベルが同じになるように各色の光量
調整を行い、光ファイバ3により試料66を照射してC
CDカメラで撮像する。そして、試料なしで撮像した画
像データをIo、試料を入れてI最像した画像データを
I、シャッター4を閉じて撮像した画像データを■。と
すると、試料上の点の透過率Tは、 1、i。
Using such a cooled CCD camera 61, the light intensity of each color is adjusted so that the signal level of each color is the same when the image is captured, and the sample 66 is irradiated with the optical fiber 3 to obtain CCD.
Take an image with a CD camera. Then, the image data taken without the sample is Io, the image data taken with the sample inserted is I, and the image data taken with the shutter 4 closed is ■. Then, the transmittance T of a point on the sample is 1, i.

として計算できる。ここでI、1.、I、は対応する位
置の画像データであり、シャッター閉(光量=0)のと
きの画像データが無視できれば、T=1/I。
It can be calculated as Here I, 1. , I is the image data at the corresponding position, and if the image data when the shutter is closed (light amount = 0) can be ignored, then T=1/I.

として透過率が得られる。この演算は画像処理装置2に
より各画像データをフレームメモリに記憶した後、画面
間演算で行うことができる。そして、冷却型CCDカメ
ラの画素数が512X5L2とすれば、この演算で約2
5万点の透過率データが得られることになる。こうして
得られた画像データにはシェーディングや撮像系のゴミ
等の成分は含まれていないため、この画像に対して前述
したような各検査項目に応じた画像処理を行うことによ
り1度の測定で検査を行うことが可能である。
The transmittance is obtained as . This calculation can be performed by inter-screen calculation after each image data is stored in the frame memory by the image processing device 2. If the number of pixels of the cooled CCD camera is 512x5L2, this calculation will result in approximately 2
Transmittance data for 50,000 points will be obtained. The image data obtained in this way does not contain components such as shading or dust in the imaging system, so by performing image processing on this image according to each inspection item as described above, it is possible to perform a single measurement. It is possible to conduct an inspection.

また、光源が安定していれば画像データI、をメモリに
記憶させておき、これを使用するようにすれば試料毎に
測定を行う必要がなく、測定時間を短縮することができ
る。
Further, if the light source is stable, the image data I is stored in the memory and used, thereby eliminating the need to perform measurement for each sample and reducing the measurement time.

通常の固体撮像素子や撮像管では、光量と映像信号の直
線性が十分でなく、また熱電子の形容が大きく高精度の
測定は困難であり、イメージディセクタ管をフォトンカ
ウト法で用いる場合には、空間分解能や直線性、S/N
は良好であるが、撮像時間が長いという問題があった(
1画素当たり1ms程度、25万画素として約4分)が
、本発明においては冷却型CCDカメラを使用すること
により、数sec以内で撮像でき直線性も良好となる。
With ordinary solid-state image sensors and image pickup tubes, the linearity of the light intensity and video signal is insufficient, and the thermionic form is large, making it difficult to measure with high precision. are spatial resolution, linearity, S/N
was good, but there was a problem that the imaging time was long (
(about 1 ms per pixel, about 4 minutes for 250,000 pixels), but in the present invention, by using a cooled CCD camera, an image can be captured within several seconds and the linearity is also good.

また、欠陥検出は画像データに対して、微分処理を行う
ことにより、試料移動を行うことなく、従来の撮像(フ
レーム積分)→試料移動→撮像(フレーム積分)を行っ
た結果に相当する画像データが得られその後、同様な画
像処理を行えば欠陥検出を行うことができる。この場合
、例えば第7図(a)、(b)、(C)のような微分処
理の空間フィルタを使用することにより特徴抽出を行え
ばよい。第7図(a)、(b)の空間フィルタを使用す
れば1次元のエツジ抽出を行うことができ、第7図(c
)の空間フィルタを使用すれば2次元のエツジ強調を行
うことができる。そして、画像データのバラツキ、解像
特性、検出すべき欠陥の性質などに応じて空間フィルタ
を選択すれば良く、また白/黒欠陥の識別は第7図(C
)の空間フィルタを使用して着目画素の大きさを判別し
、周囲画素に対する着目画素の大きさにより識別するこ
とができる。
In addition, defect detection is performed on image data by performing differential processing on image data, which is equivalent to the result of conventional imaging (frame integration) → sample movement → imaging (frame integration), without moving the sample. After this is obtained, defects can be detected by performing similar image processing. In this case, feature extraction may be performed by using spatial filters for differential processing, such as those shown in FIGS. 7(a), (b), and (C). One-dimensional edge extraction can be performed by using the spatial filters shown in Figures 7(a) and (b), and Figure 7(c)
) can perform two-dimensional edge enhancement. Then, the spatial filter can be selected according to the variation in image data, resolution characteristics, and the nature of the defect to be detected.
) is used to determine the size of the pixel of interest, and identification can be made based on the size of the pixel of interest relative to surrounding pixels.

また、ムラの検出判定も第7図(C)の空間フィルタを
使用することにより、第13図で説明したような一連の
撮像動作を行ったのと同じ結果が得られ、第13図の場
合と同様、画面加算処理、闇値の設定を行うことにより
検出・判定まで行うことができる。
Furthermore, by using the spatial filter shown in Fig. 7(C) to detect unevenness, the same results as when performing a series of imaging operations as explained in Fig. 13 can be obtained, and in the case of Fig. 13, Similarly, detection and judgment can be performed by performing screen addition processing and setting the darkness value.

ところで、第6図の透過率測定方法では、−画素毎のデ
ータのバラツキがそのままデータに影響を与えるため高
精度の測定を行うためには測定点を中心とする小領域の
画像データ、例えば5×5pix〜10X10pixな
どの平均値を演算する必要がある。測定点が限られてい
る場合には、CPUによる処理でも演算に要する時間は
少なくてすむが、測定点が多くなるとCPUによる処理
では多くの時間を要するので、その場合には透過率デー
タが得られたフレームメモリに画像処理の1種である平
滑フィルタ処理を行った後、所定の画像データを読み出
すようにすれば高速化することが可能となる。  ゛ 前述したように、冷却型CCDは積算光量に対する映像
信号の直線性が良好であることが特徴であるが、透過率
の低い試料を測定する場合には、試料なしで撮像した画
像データ■1をmaxに近い値に設定しても試料を入れ
て撮像した画像データ■の値が小さくなり直線性の僅か
な誤差や暗電流などが透過率値に影響する。
By the way, in the transmittance measurement method shown in Fig. 6, - Variations in data for each pixel directly affect the data, so in order to perform highly accurate measurements, image data of a small area centered around the measurement point, for example 5 It is necessary to calculate an average value such as ×5 pix to 10×10 pix. If the number of measurement points is limited, the time required for calculation by the CPU can be reduced, but if the number of measurement points is large, the processing by the CPU will require a lot of time. If predetermined image data is read out after performing smoothing filter processing, which is a type of image processing, on the frame memory that has been stored, speeding up can be achieved.゛As mentioned above, a cooled CCD is characterized by good linearity of the video signal with respect to the integrated light amount, but when measuring a sample with low transmittance, image data captured without a sample ■1 Even if is set to a value close to max, the value of the image data (2) captured by inserting the sample becomes small, and slight errors in linearity, dark current, etc. affect the transmittance value.

このため、■及びI、を撮像するときに、これらの二つ
の画像データレベルがほぼ等しく、十分な大きさを持つ
ように撮像した方が精度の高い結果が得られ、その場合
画像処理には、補正演算が必要となる。
Therefore, when capturing images of ■ and I, it is better to capture images so that the data levels of these two images are approximately equal and have sufficient size, and in that case, image processing requires , correction calculations are required.

そのための一つの方法として11撮像時の露光時間が、
■の時の1/Tとなる様にシャッタを動作させてIと■
、をほぼ同じ値とすることが可能である。
One way to do this is to set the exposure time during image capture in 11.
Operate the shutter so that it becomes 1/T at ■, and
, can be set to almost the same value.

しかし、メカシャッタには、動作時間のバラツキがある
ため、特にシャツタ開時間が短い場合には誤差が大きく
なる欠点があり、この誤差が無視できない場合には、シ
ャツタ開時間を測定し、その値によりデータを補正すれ
ば良い。
However, mechanical shutters have the disadvantage that the operating time varies, so the error becomes large especially when the shutter open time is short. If this error cannot be ignored, measure the shutter open time and use that value. Just correct the data.

第8図はこれを実現するための本発明の他の実施例を示
す図であり、第6図と同一番号は同一内容を示している
。なお、図中、70′はハーフミラ−171は光センサ
、72は測定装置である。
FIG. 8 is a diagram showing another embodiment of the present invention for realizing this, and the same numbers as in FIG. 6 indicate the same contents. In the figure, 70' is a half mirror 171 which is an optical sensor, and 72 is a measuring device.

本実施例では、ハーフミラ−70により撮像時の光の一
部をセンサ71で検出し、検出信号が得られている時間
を測定装置72で測定することにより露光時間を求める
。こうして求めた露光時間によりデータを補正し、■と
1.の二つの画像データレベルをほぼ等しくすることが
できる。
In this embodiment, a sensor 71 detects a part of the light when an image is captured by a half mirror 70, and a measuring device 72 measures the time during which a detection signal is obtained, thereby determining the exposure time. Correct the data using the exposure time determined in this way. It is possible to make the two image data levels approximately equal.

また、冷却型CCDの蓄積時間を変化させ、例えば試料
を入れて撮像した画像データ■の方を長くしてIとI、
のレベルを等しくしてもよい。この場合、時間の設定は
十分な精度で行えるが、光透過率が低い場合、1.を撮
像する時間がIの時の1/T倍であるため、例えば透過
率が0.1%程度のときには1000倍の時間を必要と
することになる。
In addition, by changing the storage time of the cooled CCD, for example, the image data (I) and (I) captured by inserting the sample are made longer.
may have the same level. In this case, the time can be set with sufficient accuracy, but if the light transmittance is low, 1. Since the time to image is 1/T times that of I, for example, when the transmittance is about 0.1%, it takes 1000 times as much time.

またIと■1の撮像時に光源の明るさを変えても同様な
結果を得ることができる。
Also, similar results can be obtained by changing the brightness of the light source when taking images of I and 1.

このように、本実施例では透過率データが高分解能の画
像データとして得られるため、この画像データを処理し
て試料の位置や回転などを自動的に認識して、所定位置
のデータを得ることができ容易に自動測定化が可能であ
る。また測定対称品種の変更も、メカ調整なしでプログ
ラムの変更だけで対応できる。
In this way, in this example, the transmittance data is obtained as high-resolution image data, so this image data can be processed to automatically recognize the position and rotation of the sample to obtain data at a predetermined position. This allows for easy automatic measurement. In addition, changes in the product to be measured can be handled simply by changing the program without mechanical adjustment.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明によれば、着色パターンによるモア
レの発生を防止することができるので解像度を高く設定
して高感度の欠陥検出を行うことができ、また落射照明
等を用いることにより通過光による照明では検出できな
い欠陥も確実に検出することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of moiré due to colored patterns, so it is possible to set a high resolution and perform highly sensitive defect detection, and by using epi-illumination etc. It is possible to reliably detect defects that cannot be detected with conventional lighting.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す図、第2図は光源の構
成の一実施例を示す図、第3図は着色周期パターンと撮
像信号レベルの関係を示す図、第4図は特定の欠陥を説
明するための図、第5図は落射照明方法を説明するため
の図、第6図は冷却型CCDカメラによりI最像する場
合の実施例を示す図、第7図は空間フィルタを示す図、
第8図は露光時間を測定するようにした本発明の他の実
施例を示す図、第9図は従来の周期性パターンの検査方
法を説明するための図、第10図は周期性パターンとそ
の欠陥を説明するための図、第11図は従来の検出方法
を説明するだめの図、第12図はパターン移動方法を説
明するための図、第13図はムラ検出の方法を説明する
ための図、第14図は着色周期パターンと撮像信号レベ
ルの関係を示す図である。 1 a〜1 c−R,GXB用光源、2 a 〜2 c
 −・・光ファイバ、3・・・光ファイバ束、4・・・
出射口、5・・・レンズ。 出  願  人  大日本印刷株式会社代理人 弁理士
  蛭 川 昌 信(外4名)第4図 第 5 図(イ) 第6図 第7図 (a)     (b)       (c)第8図 第S図 第10図 ’  l  ’、  :  ’、c・ −o○○○ご− 一−−−○σ○○○− −○○○○○−・ \ :   :  152:    : 第11図 第12図 第14図 派
Fig. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing an embodiment of the configuration of the light source, Fig. 3 is a diagram showing the relationship between the coloring periodic pattern and the imaging signal level, and Fig. 4 is a diagram showing the relationship between the coloring periodic pattern and the imaging signal level. Figure 5 is a diagram to explain a specific defect, Figure 5 is a diagram to explain an epi-illumination method, Figure 6 is a diagram showing an example of I-imaging with a cooled CCD camera, and Figure 7 is a diagram showing a space. Diagram showing the filter,
FIG. 8 is a diagram showing another embodiment of the present invention in which exposure time is measured, FIG. 9 is a diagram for explaining a conventional periodic pattern inspection method, and FIG. 10 is a diagram illustrating a periodic pattern inspection method. Figure 11 is a diagram to explain the defect, Figure 11 is a diagram to explain the conventional detection method, Figure 12 is a diagram to explain the pattern movement method, and Figure 13 is a diagram to explain the unevenness detection method. and FIG. 14 are diagrams showing the relationship between the coloring periodic pattern and the imaging signal level. 1 a ~ 1 c-R, light source for GXB, 2 a ~ 2 c
-... Optical fiber, 3... Optical fiber bundle, 4...
Output port, 5...lens. Applicant Dai Nippon Printing Co., Ltd. Agent Patent attorney Masanobu Hirukawa (4 others) Figure 4 Figure 5 (a) Figure 6 Figure 7 (a) (b) (c) Figure 8 S Figure 10 'l', : ', c・ -o○○○go- 1---○σ○○○- -○○○○○-・\ : : 152: : Figure 11 Figure 12 The 14th school

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)着色周期性パターンを有する試料に光を照射し、
撮像して得られた画像データから着色周期性パターンを
検査する方法において、着色周期性パターンを構成する
各色のビデオ信号レベルが等しくなるようにして撮像し
た画像データに基づいて検査することを特徴とする着色
周期性パターンの検査方法。
(1) Irradiating a sample with a colored periodic pattern with light,
A method of inspecting a colored periodic pattern from image data obtained by imaging, characterized in that the inspection is performed based on image data captured such that the video signal level of each color constituting the colored periodic pattern is equal. A method for inspecting colored periodic patterns.
(2)R、G、B各色の光量を独立に調整可能な光源に
より試料を照明することを特徴とする請求項1記載の着
色周期性パターンの検査方法。
(2) The method for inspecting a colored periodic pattern according to claim 1, characterized in that the sample is illuminated by a light source whose light intensity for each color of R, G, and B can be adjusted independently.
(3)落射照明により試料を照明することを特徴とする
請求項1記載の着色周期性パターンの検査方法。
(3) The method for inspecting a colored periodic pattern according to claim 1, characterized in that the sample is illuminated by epi-illumination.
(4)冷却型CCDカメラにより試料を撮像することを
特徴とする請求項1記載の着色周期性パターンの検査方
法。
(4) The method for inspecting a colored periodic pattern according to claim 1, characterized in that the sample is imaged by a cooled CCD camera.
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