(57)【要約】【課題】  複数台のカメラを用いても装置が大型化せず、全てのカメラで同一の画像ずらし量を実現できる欠陥検査装置を実現する。【解決手段】  複数のエリアに分割された検査対象の各分割エリアを、レンズ系及び所定数の画素からなるエリアセンサを備える複数台のカメラで撮像した画像情報を処理し、計算された特徴量に基づいて前記エリアの欠陥を識別する欠陥検査装置において、  前記複数台のカメラを固定配置するカメラボードと、  このカメラボードを、Ｘ，Ｙ方向の所定範囲で周期的に移動操作するアクチュエータ手段と、を備える。【選択図】                    図１
2008098968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のエリアに分割された検査対象の各分割エリアを、レンズ系及び所定数の画素からなるエリアセンサを備える複数台のカメラで撮像した画像情報を処理し、計算された特徴量に基づいて前記エリアの欠陥を識別する欠陥検査装置において、
前記複数台のカメラを固定配置するカメラボードと、
このカメラボードを、Ｘ，Ｙ方向の所定範囲で周期的に移動操作するアクチュエータ手段と、
を備えることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
前記アクチュエータ手段は、前記レンズ系の結像倍率をｍ、前記画素のピッチをδとしたとき、前記カメラボードを、ｍ・δ／２の範囲でＸ，Ｙ方向に周期的に移動操作することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記結像倍率及び画素ピッチ情報に基づいて前記カメラボードの移動量がセットされる位置規制手段を備え、前記アクチュエータ手段は、前記位置規制手段に対して前記カメラボードを移動操作するシリンダモータで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記アクチュエータ手段は、前記結像倍率及び画素ピッチ情報に基づいてその振動振幅が規制された圧電素子で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記アクチュエータ手段は、前記結像倍率及び画素ピッチ情報に基づいて前記カメラボードの移動量を制御する位置制御手段により移動操作されることを特徴とする請求項１または２に記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
固定フレームに対して第１のアクチュエータ手段によりＸ方向に周期的に移動操作されるサドルを備え、前記カメラボードは、前記サドルに対して第２のアクチュエータ手段によりＹ方向に周期的に移動操作されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のエリアに分割された検査対象の各分割エリアを、レンズ系及び所定数の画素からなるエリアセンサを備える複数台のカメラで撮像した画像情報を処理し、計算された特徴量に基づいて前記エリアの欠陥を識別する欠陥検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子等のパネル状の検査対象を、エリアセンサにより撮像した画像情報を用いて輝度欠陥（黒表示をした際に光ってはならない画素が光っているような欠陥）を検査する欠陥検査装置がある。
【０００３】
図２は、エリアセンサを備える２台のカメラによる欠陥検査装置の基本的システム構成を示す斜視図である。検査対象１００の検査エリアは、Ａ，Ｂに２分割され、各検査エリアは、レンズ２００Ａ，２００Ｂを介して夫々エリアセンサを３０１Ａ，３０１Ｂ備えるカメラ３００Ａ，３００Ｂにより撮像され、撮像された画像情報が夫々画像処理装置４００Ａ，４００Ｂに渡される。
【０００４】
パーソナルコンピュータ等からなる画像処理装置４００Ａ，４００Ｂは、画像入力ボード等を介して取り込んだ画像情報に基づき、検査対象１００の所定エリアＡ，Ｂの輝度情報を数値的に処理することにより欠陥検査を行い、各検査結果が統合される。
【０００５】
図３は、複数台のカメラにより撮像された画像情報に基づく検査結果を統合する、欠陥検査装置の機能ブロック図である。カメラ３００Ａ〜３００Ｎで撮像された画像情報は、夫々画像処理手段４００Ａ〜４００Ｎに取り込まれて画像処理され、担当する検査エリアの欠陥検査が実行される。
【０００６】
画像処理装置４００Ａ〜４００Ｎの検査結果は、座標変換手段５００により検査対象全体の検査結果に統合されて判定結果出力手段６００に渡される。このように複数の撮像系を統合合する検査システムでは、カメラ３００Ａ〜３００Ｎが備えるエリアセンサ３０１Ａ〜３０１Ｎの特性が一致している必要がある。
【０００７】
このため、各カメラ３００Ａ〜３００Ｎはゲイン調整機能を備え、システム稼動の初期ステップでは、オペレータによるゲイン調整を実行して各撮像系の特性を一致させるための準備操作を行なっている。
【０００８】
図４は、画像処理装置の具体的な構成例を示す機能ブロック図である。以下、画像処理装置４００Ａを代表として機能構成を説明する。カメラ３００Ａが備えるＣＣＤ等によるエリアセンサ３０１Ａで撮像された画像情報は、画像入力ボード４０１により画像処理装置４００Ａに取り込まれ、前処理手段４０２に渡される。
【０００９】
前処理手段４０２では、カメラ欠陥補正手段４０２ａにより、エリアセンサ自身の輝度抜け箇所の補正処理をした後、シェーディング補正手段４０２ｂによりエリアセンサの周辺部の感度と中心部の感度差を小さくして均一化する処理を実行し、検出処理手段４０３に渡す。
【００１０】
検出処理手段４０３では、輝点欠陥を目立たせるために微分系の強調フィルタ手段４０３ａにより処理し、二値化手段４０３ｂにより、あらかじめ設定してある閾値よりも高いレベルのフィルタリング部分を“１”、低いレベルのフィルタリング部分を“０”として欠陥の候補を抽出し、ラベリング４０４ｃにより抽出候補の夫々に番号を付与して判定処理手段に４０４に渡す。
【００１１】
判定処理手段に４０４では、特徴量計算手段４０４ａで欠陥候補の一つ一つについて、特徴量計算を実行する。特徴量とは、欠陥を判定するための数値であり、例えば、平均輝度、最大輝度、輝度体積、平均コントラスト、最大平均コントラスト等である。
【００１２】
特徴量計算手段４０４ａで計算された特徴量は、識別手段４０４ｂに出力され、この特徴量とあらかじめ設定してある閾値Ｌａと比較して閾値を越える候補を欠陥として識別しし、判定結果出力手段４０５に渡す。
【００１３】
図５は、各画像処理装置４００Ａ〜４００Ｎの信号処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１のゲイン調整の後、ステップＳ２で撮像画像が入力されると、ステップＳ３でカメラ欠陥の補正を行い、ステップＳ４でシェーディング補正を行なう。
【００１４】
更に、ステップＳ５で強調フィルタ処理を行ない、ステップＳ６で二値化処理を行い、ステップＳ７でラベリングを行なう。更に、ステップＳ８で特徴量の計算を行い、ステップＳ９で識別処理を行い、ステップＳ１０で判定結果を出力する。
【００１５】
検査エリアを複数に分割し、複数台のカメラで撮像する理由は、カメラに搭載されているＣＣＤ等のエリアセンサの解像度に限界があるためである。検査対象の液晶表示素子
（以下、ＬＣＤ）の解像度は、フルハイビジョンでは、1980×1080×RGB＝6,220,800である。
【００１６】
ＬＣＤとＣＣＤの画素比率を、欠陥識別のために最低でも1：3×3とすると、ＣＣＤに求められる解像度は、ＬＣＤの解像度の９倍で55,987,200となり、10,000,000画素のＣＣＤを搭載したカメラでも６台が必要となる。
【００１７】
更に微小な欠陥まで識別する場合には、ＬＣＤとＣＣＤの画素比率を更に増加させる必要があり、これに伴ないカメラ台数が増加することになる。
【００１８】
カメラの台数を増加させないで、ＣＣＤの見かけ上の解像度を上げることにより、ＬＣＤとＣＣＤの画素比率を上げる手法が知られている。これは、「画像ずらし」という技術であり、白黒のＣＣＤの場合、ＣＣＤの画素ピッチの１／２だけ縦横にずらしながら４回の撮像を行い、各画像を合成するとＣＣＤの解像度の４倍の解像度を持つ画像が得られるものである。
【００１９】
特許文献１には、ＣＣＤをイメージセンサとする撮像装置における「画像ずらし」による見かけ上の解像度向上の原理並びに光学系（レンズシフト）及び機械系（圧電素子）による画像ずらし手段が開示されている。
【００２０】
【特許文献１】特開平６−２６１２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
画像ずらし機構を内蔵するカメラを複数台用いる欠陥検査装置では、次のような問題点がある。
（１）装置が大型化する。画像ずらし機構を備えたカメラは、カメラ内部にピエゾＸＹステージが内蔵されているために重量が重くなり、大型になる。夫々のカメラ毎にＸＹステージのドライバも必要になる。それに伴ない、カメラを保持するステージの剛性も必要となり、検査装置の大型化につながる。
【００２２】
（２）装置が高価になる。ピエゾＸＹステージがカメラ台数分必要であり、ＸＹステージのドライバも必要であるため、高価になる。
【００２３】
（３）冷却ＣＣＤを搭載すると更に大型化、高価となる。ＣＣＤは、冷却することによってＳ／Ｎ比が著しく改善される。検査の精度を高めるために、ＣＣＤをペルチェ素子等により冷却する場合がある。冷却部を内臓したＸＹステージを搭載すると、カメラが非常に大きくなり、装置の更なる大型化、高価格化につながる。
【００２４】
（４）カメラ間で画像ずらし量が同一にならない。複数台のカメラを用いる際、どのカメラの画像も同一の画像処理が適用できるようにするためには、各カメラの画像ずらし量を一致させる必要がある。このずらし量を複数台のカメラで調整するのは煩雑であり、完全に一致させることはできない。
【００２５】
（５）画像ずらし機構を備えるカメラを使用する必要がある。画像ずらし機構を備えるカメラは種類が限定されるため、使用できるカメラが限定される。
【００２６】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、複数台のカメラを用いても装置が大型化せず、全てのカメラで同一の画像ずらし量を実現できる欠陥検査装置の実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）  複数のエリアに分割された検査対象の各分割エリアを、レンズ系及び所定数の画素からなるエリアセンサを備える複数台のカメラで撮像した画像情報を処理し、計算された特徴量に基づいて前記エリアの欠陥を識別する欠陥検査装置において、
前記複数台のカメラを固定配置するカメラボードと、
このカメラボードを、Ｘ，Ｙ方向の所定範囲で周期的に移動操作するアクチュエータ手段と、
を備えることを特徴とする欠陥検査装置。
【００２８】
（２）前記アクチュエータ手段は、前記レンズ系の結像倍率をｍ、前記画素のピッチをδとしたとき、前記カメラボードを、ｍ・δ／２の範囲でＸ，Ｙ方向に周期的に移動操作することを特徴とする（１）に記載の欠陥検査装置。
【００２９】
（３）前記結像倍率及び画素ピッチ情報に基づいて前記カメラボードの移動量がセットされる位置規制手段を備え、前記アクチュエータ手段は、前記位置規制手段に対して前記カメラボードを移動操作するシリンダモータで構成されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の欠陥検査装置。
【００３０】
（４）前記アクチュエータ手段は、前記結像倍率及び画素ピッチ情報に基づいてその振動振幅が規制された圧電素子で構成されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の欠陥検査装置。
【００３１】
（５）前記アクチュエータ手段は、前記結像倍率及び画素ピッチ情報に基づいて前記カメラボードの移動量を制御する位置サーボ制御装置により移動操作されることを特徴とする（１）または（２）に記載の欠陥検査装置。
【００３２】
（６）固定フレームに対して第１のアクチュエータ手段によりＸ方向に周期的に移動操作されるサドルを備え、前記カメラボードは、前記サドルに対して第２のアクチュエータ手段によりＹ方向に周期的に移動操作されることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の欠陥検査装置。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、次のような効果を期待することできる。
（１）全てのカメラが同一のアクチュエータ手段により変位するため、全部のカメラで同一の画素ずらし量を実現できる。
【００３４】
（２）画像ずらし機構のないカメラを搭載することができるため、カメラの選択肢が広がり、コストパフォーマンスを向上させることができる。
【００３５】
（３）カメラの台数が増えても、同一の構造（Ｘ，Ｙ２方向のアクチュエータ手段）で画像ずらしを行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用した欠陥検査装置におけるカメラステージの一実施形態を示す平面図である。
【００３７】
後述のアクチュエータ手段によりＸ，Ｙ方向に周期的に移動操作されるカメラボード１に、２台のカメラ２Ａ，２Ｂが固定配置されている。
【００３８】
所定の間隙を隔てて、カメラボード１を取り囲んで枠型のサドル３が配置されている。前記間隙に配置されたＹ方向だけ微動できる板バネ４ａ〜４ｄにより、カメラボード１はサドル３に対して相対位置が規制され、図示の中立位置に規制されている。
【００３９】
所定の間隙を隔てて、サドル３を取り囲んで枠型の固定フレーム５が配置されている。前記間隙に配置されたＸ方向だけ微動できる板バネ６ａ〜６ｄにより、サドル３は固定フレーム５に対して相対位置が規制され、図示の中立位置に規制されている。
【００４０】
第１のアクチュエータ手段を構成するシリンダモータ７が固定フレーム５に固定配置され、そのシリンダ７ａにより、サドル３を板バネ６ａ〜６ｄに抗してＸ方向の所定範囲に周期的に移動操作する。
【００４１】
第２のアクチュエータ手段を構成するシリンダモータ８がサドル３に固定配置され、そのシリンダ８ａにより、カメラボード１を板バネ４ａ〜４ｄに抗してＹ方向の所定範囲に周期的に移動操作する。
【００４２】
サドル３に対するカメラボード１のＹ方向の移動量は、サドル３とカメラボード１が対向する間隙に、サドル３側から突出して位置規制手段を形成するストッパ９ａ〜９ｄによりセットされる。これらストッパの突出量はネジ機構等で調整可能とされている。
【００４３】
同様に、固定フレーム５に対するサドル３のＸ方向の移動量は、固定フレーム５とサドル３が対向する間隙に、固定フレーム５側から突出して位置規制手段を形成するストッパ１０ａ〜１０ｄによりセットされる。これらストッパの突出量はネジ機構等で調整可能とされている。
【００４４】
シリンダモータ７のシリンダ７ａのＸ方向の操作極性及び操作周期は、ドライバ１１を介してコントローラ１２によりシーケンス制御される。同様に、シリンダモータ８のシリンダ８ａのＹ方向の操作極性及び操作周期は、ドライバ１３を介してコントローラ１２によりシーケンス制御される。
【００４５】
次に、すらし量の設定手順について説明する。図６は、カメラの結像関係を示す光学系である。検査対象１００とレンズ２００の主点間距離をｂ、レンズ主点とエリアセンサ（ＣＣＤ）３０１の像面間距離をａ、レンズの焦点距離をｆとすると、
１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ
が成り立つ。この時、像倍率ｍは、ｍ＝ｂ／ａである。
【００４６】
ＣＣＤの画素ピッチをδとすると、画素ずらしを行なう場合に、従来は検査対象のカメラ本体とレンズを固定してＣＣＤをＸ，Ｙ方向にδ／２だけ移動させて４回の撮像をするが、これは検査対象１００を固定して、カメラとレンズ、ＣＣＤを同時にｍ・δ／２移動させるのと等価である。
【００４７】
検査装置の設定時にａ，ｂ，ｆの値は分かるから、ｍも容易に計算することができ、カメラの移動量ｍ・δ／２を設定することができる。
【００４８】
図１の実施形態では、検査対象１００とレンズ２００の距離ｂに応じて算出される移動量ｍ・δ／２に基づいて、ストッパ９ａ〜９ｄ及び１０ａ〜１０ｄの突出量を調節する。検査対象とカメラが固定配置で撮像倍率が固定の場合には、ストッパの突出量を一定値に固定することができる。
【００４９】
図１の実施形態において、シリンダモータ７及び８により、夫々のシリンダ７ａ及び８ａの移動量を制御できる場合には、ｍとδの値を取得する設定手段１４からコントローラ１２に対して移動量ｍ・δ／２を設定し、コントローラ１２からドライバ１１及び１３を介してシリンダモータ７及び８のシリンダ７ａ及び８ａを位置制御することができる。
【００５０】
図１の実施形態では、アクチュエータ手段としてシリンダモータ７，８を例示したが、結像倍率ｍ及び画素ピッチδの値に基づいてその振動振幅が規制された圧電素子（ピエゾアクチュエータ等）で構成することもできる。
【００５１】
更に高精度の位置制御をする場合には、高精度の光学的距離センサによりカメラボード１及びサドル３の基準位置からの移動距離を測定し、この測定値と設定手段１４からの移動量設定値ｍ・δ／２をコントローラ１２に入力し、その偏差に基づいてドライバ１１及び１３を介してシリンダモータ７及び８を操作する位置制御サーボ系を構成することも可能である。
【００５２】
図１の実施形態では、カメラボード１に固定配置されるカメが２台の場合を例示したが、３台以上の任意台数を搭載することが可能である。搭載台数が多いほどＬＣＤ（Liquid Crystal Display）とＣＣＤの画素比率を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明を適用した欠陥検査装置におけるカメラステージの一実施形態を示す平面図である。
【図２】エリアセンサを備える２台のカメラによる欠陥検査装置の基本的システム構成を示す斜視図である。
【図３】複数台のカメラにより撮像された画像情報に基づく検査結果を統合する、欠陥検査装置の機能ブロック図である。
【図４】画像処理装置の具体的な構成例を示す機能ブロック図である。
【図５】画像処理装置の信号処理手順を示すフローチャートである。
【図６】カメラの結像関係を示す光学系である。
【符号の説明】
【００５４】
１  カメラボード
２Ａ，２Ｂ  カメラ
３  サドル
４ａ〜４ｄ  板バネ
５  固定フレーム
６ａ〜６ｄ  板バネ
７  シリンダモータ
７ａ  シリンダ
８  シリンダモータ
８ａ  シリンダ
９ａ〜９ｄ  ストッパ
１０ａ〜１０ｄ  ストッパ
１１  ドライバ
１２  コントローラ
１３  ドライバ
１４  設定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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