(57)【要約】【課題】可視光領域全体にわたる照明光を適切に選択可能であるとともに、簡易かつ小型化可能な構成で高速測定が可能な好適照明設定の判定方法、検査方法、画像処理装置を提供すること。【解決手段】光を透過させる位置に応じて透過波長が連続的に変化する光フィルタを備える照明フィルタ装置（４００）を用いて、広帯域光を狭帯域光（４０２）にした上で試料（２０）に照射する。試料の画像データをカメラ装置（２６０）により取り込む。光フィルタの位置を変化させることで試料に照射する光の波長を変化させながら試料の画像データを分析し、試料に適した照明設定を判定する。【選択図】　図１
2004004055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過させる位置に応じて透過波長が連続的に変化する光フィルタを含みかつこの光フィルタを介して試料を照明する少なくとも１つの照明手段と、前記試料の画像データを取得する画像取得手段とを備える画像処理装置を用い、前記試料の画像データが所定の画像特性を満たす結果となる好適な照明設定を判定するための好適照明設定の判定方法であって、
前記光フィルタに入射する照明光に対する前記光フィルタの相対位置を、予め決定された前記照明手段の動作方法に基づいて変化させるフィルタ移動工程と、
前記相対位置が変化された光フィルタを透過した照明光を前記試料の測定領域に照射する照明工程と、
前記試料の測定領域の画像データを取得する画像データ取得工程と、
前記画像データ取得工程で取得した取得画像データが所定の画像特性を満たすか否かを判定する画像特性判定工程と、
前記画像特性判定工程で前記所定の画像特性を満たすと判断された少なくとも１枚の画像データに基づき前記好適な照明設定を判定する好適照明設定判定工程と、を備えることを特徴とする好適照明設定の判定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の好適照明設定の判定方法において、
前記取得画像データが前記所定の画像特性を満たさない場合、前記光フィルタの透過波長を変更する透過波長変更工程を備え、
前記所定の画像特性を備えると判断された画像データを少なくとも１枚得るまで、前記透過波長変更工程で変更された照明設定パラメータごとに、前記フィルタ移動工程、前記照明工程、前記画像データ取得工程、前記画像特性判定工程を繰り返すことを特徴とする好適照明設定の判定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の好適照明設定の判定方法において、
複数の画像データが前記所定の画像特性を満たした場合、前記好適照明設定判定工程における前記好適な照明設定の判定は、前記所定の画像特性を満たす複数の画像データのうち最良のものに基づき行うことを特徴とする好適照明設定の判定方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の好適照明設定の判定方法において、
前記透過波長変更工程において、前記変更する透過波長の間隔を相対的に大きく変化させる波長大変化工程と、
前記波長大変化工程において、前記所定の画像特性を備える少なくとも一つの画像データまたは最良の画像特性を備える画像データを選択する画像仮選択工程と、
前記画像仮選択工程で選択された少なくとも１枚の画像データに対応する透過波長の近傍で、前記変更する透過波長の間隔を相対的に小さく変化させる波長小変化工程と、を備えることを特徴とする好適照明設定の判定方法。
【請求項５】
請求項４に記載の好適照明設定の判定方法において、
前記波長大変化工程において透過波長を変化させる範囲は、前記光フィルタの全透過波長領域に対応することを特徴とする好適照明設定の判定方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の好適照明設定の判定方法において、
前記画像処理装置は少なくとも１つの画像処理ツールを備え、
前記画像特性は前記少なくとも１つの画像処理ツールの動作により評価することを特徴とする好適照明設定の判定方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の好適照明設定の判定方法において、
前記画像処理装置を少なくとも部分的に自動で動作させて前記好適な照明設定を判定することを特徴とする好適照明設定の判定方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の好適照明設定の判定方法において、
前記画像データ取得工程は、前記光フィルタの状態に応じて開始することを特徴とする好適照明設定の判定方法。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の好適照明設定の判定方法において、
前記判定された好適な照明設定に基づいて、前記画像処理装置の少なくとも１つの動作プログラム、少なくとも１つの検査プログラム制御命令、少なくとも１つの照明手段制御命令を生成する第１のプログラム生成工程を備えることを特徴とする好適照明設定の判定方法。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の好適照明設定の判定方法において、
前記所定の画像測定を満たす少なくとも１枚の画像データの画像特性に基づいて、前記画像処理装置の少なくとも１つの動作プログラム、少なくとも１つの検査プログラム制御命令、少なくとも１つの照明手段制御命令を生成する第２のプログラム生成工程を備えることを特徴とする好適照明設定の判定方法。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の好適照明設定の判定方法において、
前記第１及び／または第２のプログラム生成工程において生成された画像処理装置の少なくとも１つのプログラム、前記少なくとも１つの検査プログラム制御命令、前記少なくとも１つの照明手段制御命令に基づいて前記好適照明設定の判定に用いた基準試料と比較する比較試料の検査を行う検査工程を備えることを特徴とする好適照明設定の判定方法。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の好適照明設定の判定方法において、
前記予め決定された照明手段の動作方法は、前記光フィルタの位置及び透過波長の少なくとも一方に対応するものであることを特徴とする好適照明設定の判定方法。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の好適照明設定の判定方法において、
前記試料の測定領域には、少なくとも２つの前記所定の画像特性に対応する少なくとも２種類の色特性が存在し、
前記少なくとも２つの所定の画像特性のそれぞれに関して、前記フィルタ移動工程、前記照明工程、前記画像データ取得工程、前記画像特性判定工程、前記好適照明設定判定工程を行うことを特徴とする好適照明設定の判定方法。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の好適照明設定の判定方法において、
前記画像処理装置にはスペクトル検出手段が設けられ、
少なくとも前記測定領域を相対的に広帯域の照明光により照明する広帯域光照明工程と、
前記広帯域の照明光に基づき少なくとも前記測定領域から出射された光に関するスペクトル検出結果を判定するスペクトル判定工程と、
前記スペクトル検出結果に基づいて前記光フィルタに入射する照明光に対する光フィルタの透過波長を判定する透過波長判定工程と、を備えることを特徴とする好適照明設定の判定方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の好適照明設定の判定方法において、
前記取得画像データが前記所定の画像特性を満たさない場合、前記光フィルタの透過波長を変更する透過波長変更工程を備え、
前記所定の画像特性を備えると判断された画像データを少なくとも１枚得るまで、前記透過波長変更工程で変更された照明設定パラメータごとに、前記フィルタ移動工程、前記照明工程、前記画像データ取得工程、前記画像特性判定工程を繰り返すことを特徴とする好適照明設定の判定方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の好適照明設定の判定方法において、
複数の画像データが前記所定の画像特性を満たした場合、前記好適照明設定判定工程における前記好適な照明設定の判定は、前記所定の画像特性を満たす複数の画像データのうち最良のものに基づき行われることを特徴とする好適照明設定の判定方法。
【請求項１７】
請求項１５または請求項１６に記載の好適照明設定の判定方法において、
前記スペクトル検出結果は、複数のピーク波長に対応する複数の光量ピークを示し、
前記透過波長変更工程では、前記光フィルタの透過波長の基礎とされていないピーク波長に基づいて、前記光フィルタの透過波長を変更することを特徴とする好適照明設定の判定方法。
【請求項１８】
試料に照明光を当ててその画像データを取得して検査するための検査方法であって、
光を透過させる位置に応じて透過波長が連続的に変化する光フィルタを介して前記試料を照明する少なくとも１つの照明手段と、前記試料の画像データを取得する画像取得手段とを備える画像処理装置を用い、
前記光フィルタに入射する照明光に対する前記光フィルタの相対位置を、予め決定された照明手段の動作方法に基づいて変化させるフィルタ移動工程と、
前記相対位置が変化された光フィルタを透過した照明光を前記試料の測定領域に照射する照明工程と、
前記試料の測定領域の画像データを取得する画像データ取得工程と、
前記画像データ取得工程で取得した取得画像データが所定の画像特性を満たす否かを判定する画像特性判定工程と、
前記取得画像データのうち少なくとも１つが前記所定の画像特性を満たすとき、前記画像処理装置が検査動作を行う検査工程、とを備えることを特徴とする検査方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の検査方法において、
前記画像処理装置にはスペクトル検出手段が設けられ、
少なくとも前記測定領域を相対的に広帯域の照明光により照明する広帯域光照明工程と、
前記広帯域の照明光に基づき少なくとも前記測定領域から出射された光に関するスペクトル検出結果を判定するスペクトル判定工程と、
前記スペクトル検出結果に基づいて前記光フィルタに入射する照明光に対する光フィルタの透過波長を判定する透過波長判定工程と、を備えることを特徴とする検査方法。
【請求項２０】
請求項１８または請求項１９に記載の検査方法において、
前記画像処理装置は少なくとも１つの画像処理ツールを備え、
前記検査動作、前記測定領域、前記所定の画像特性のうち少なくとも１つは、前記少なくとも１つの画像処理ツールにより定義することを特徴とする検査方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の検査方法において、
前記少なくとも１つの画像処理ツールを手動操作により選択及び位置決めすることを特徴とする検査方法。
【請求項２２】
請求項２０に記載の検査方法において、
前記少なくとも１つの画像処理ツールを少なくとも部分的な自動操作により選択及び位置決めすることを特徴とする検査方法。
【請求項２３】
請求項１８ないし請求項２２のいずれかに記載の検査方法において、
前記測定領域の画像特性には、前記測定領域におけるエッジ特性に対応するコントラスト、光量、グレースケールが含まれることを特徴とする検査方法。
【請求項２４】
試料に照明光を当ててその画像データを取得して分析するための画像処理装置であって、
前記試料の画像データを取得する画像データ取得手段と、
前記画像処理装置の少なくとも１つの構成要素の動作を制御する制御手段と、
光を透過させる位置に応じて透過波長が連続的に変化する光フィルタを有するフィルタプレート及び前記光フィルタに対して照明光を照射する光源を有しかつ少なくとも前記試料の測定領域を相対的に広帯域の照明光により照明する少なくとも１つの照明手段と、
前記フィルタプレートを前記光フィルタに対して略平行に移動させることで、前記照明光に対して前記フィルタプレートを位置決めする位置決め手段と、を備え、
前記照明手段は、前記光フィルタの透過波長を中心波長とする相対的に狭帯域の照明光を発生させ、
前記制御手段は、前記狭帯域の照明光の波長を変化させ、この変化させた波長ごとの画像データを前記画像データ取得手段に取得させ、この取得させた画像データの測定領域が所定の画像特性を満たすとき、前記取得させた取得画像データを検査させること特徴とする画像処理装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の画像処理装置において、
前記制御手段は、前記取得画像データが前記所定の画像特性を満たすか否かを少なくとも部分的に自動で評価させ、前記照明手段により発生された狭帯域照明光の波長を少なくとも部分的に自動で変化させ、前記所定の画像特性を満たす画像データを少なくとも１枚取得するまで、前記変化された狭帯域照明光の波長に基づく画像データを取得させることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２６】
請求項２４または請求項２５に記載の画像処理装置において、
少なくとも１つの画像処理ツールを備え、
前記画像特性は、前記画像処理ツールの動作の少なくとも一部に基づいて評価されることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２７】
請求項２４ないし請求項２６のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記制御手段は、前記位置決め装置が現時点での照明設定に対応する位置に前記フィルタプレートを位置決めさせたのに伴って、前記画像データの取得を開始させることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２８】
請求項２４ないし請求項２７のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記制御手段は、前記所定の画像特性を満たす取得画像データに対応する狭帯域照明光の波長に基づいて、少なくとも１つのプログラム、少なくとも１つの検査プログラム制御命令、少なくとも１つの照明手段制御命令を生成させることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の画像処理装置において、
前記制御手段は、前記所定の画像特性を満たす取得画像データの画像特性に基づいて、少なくとも１つのプログラム、少なくとも１つの検査プログラム制御命令、少なくとも１つの照明手段制御命令を生成させることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３０】
請求項２４ないし請求項２９のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記試料から出射された光を受光してスペクトル検出結果を出力するスペクトル検出手段を備え、
前記制御手段は、相対的に広帯域の照明光により光源に前記測定領域を照明させ、前記広帯域の照明光に基づき少なくとも前記測定領域から出射された光に関するスペクトル検出結果を前記スペクトル検出手段から受信して、前記スペクトル検出結果の光量ピークに対応した相対的に狭帯域の照明光を前記照明手段に発生させることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の画像処理装置において、
前記試料の測定領域と前記画像取得手段のカメラ装置との間の光路中に配置され、前記広帯域照明光に基づいて少なくとも前記測定領域から出射された光の一部を前記スペクトル検出手段に案内するビームスプリッタを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３２】
請求項３０または請求項３１に記載の画像処理装置において、
前記試料の測定領域から出射された光以外の光による前記スペクトル検出結果への影響を抑制するために前記スペクトル検出手段に到達する光を制限する開口調整機構を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３３】
請求項２４ないし請求項３２のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記フィルタプレートには、均一で異なる波長透過特性を有する均一光フィルタを複数有する階段状波長フィルタ部が設けられ、
前記制御手段は、前記照明手段及び前記画像処理装置に、前記複数の均一光フィルタのうち少なくとも２枚に対応する予備的な組合せの画像データを取得させ、この予備的な組合せの画像データのうちいずれが前記所定の画像特性を最もよく満たしているかを判断し、前記所定の画像特性を最もよく満たす画像データの画像特性に対応する均一光フィルタの透過波長に基づいて前記照明手段に最初の狭帯域照明光を照射させ、前記最初の狭帯域照明光に対応して取得された画像データが前記所定の画像特性を満たすか否かを少なくとも部分的に自動で評価し、少なくとも１枚の取得画像データが前記所定の画像特性を満たすまで、前記最初の狭帯域照明光を少なくとも部分的に自動で変更し、前記変更された狭帯域照明光に基づく画像データを前記画像取得手段に取得させることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３４】
請求項２４ないし請求項３３のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記少なくとも１つの照明手段には、前記画像取得手段の視野範囲に対する透過照明用光源、同軸落射照明用光源、リング照明用光源、拡散照明用光源のうち少なくとも１つが設けられることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３５】
請求項２４ないし請求項３４のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記少なくとも１つの照明手段には、前記光フィルタの手前に配置されて前記広帯域照明光の熱を吸収する熱吸収フィルタが設けられることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３６】
請求項２４ないし請求項３５のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記位置決め手段には直線的に動作する直線位置決め手段が設けられ、
前記光フィルタは板状透過帯域連続可変フィルタであり、
前記各狭帯域照明光は前記直線位置決め手段の直線的位置決め動作に基づいて選択されることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３７】
請求項２４ないし請求項３５のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記位置決め手段には回転運動を行わせる回転位置決め手段が設けられ、
前記光フィルタは円状またはリング状の透過帯域連続可変フィルタであり、
前記各狭帯域照明光は前記回転位置決め手段の回転動作に基づいて選択されることを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置などにおいて好適な照明設定を判定する好適照明設定の判定方法、この判定方法を用いた検査方法、及び画像処理装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
画像処理装置は試料に関する様々な形状特性を測定するものである。例えば、位置などに関する試料の測定値を、その試料用に予め設定しておいた基準位置などと比較するのに用いる。このような場合、試料表面の色が均一でなかったり、複数の色彩や模様が重ね合わされたりすることがあるが、照明光の色を適切に選択することで、上記のような場合でもコントラストを上げることができる。
【０００３】
従来の画像処理装置の中には、模様などの特徴を測定する際に、試料をステージ上に載置した後、ハロゲンランプ等から発生させた可視領域波長を全て含む光、いわゆる白色光を試料に照射して試料を測定するものがある。しかし、白色光を用いると、各単色光成分による特徴が重なり合ってしまい、各成分ごとの特徴を区別することが困難になることがある。
【０００４】
別の画像処理装置として、異なる単色光を発生させる複数の光源を用いて測定するものがある。この装置では、好適な照明設定を判定するためには、単色光の組み合わせごとに、すべての光源に対する電流または電圧を変化させなければならない。
【０００５】
複数の光フィルタの中から選んだ１枚以上の光フィルタを介して白色光を試料に照射することで、試料やその測定対象の特性ごとに異なる好適な照明光をつくり出すものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第６１５２５７７号明細書
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示される装置は遠隔照明装置に関するものである。この装置では、等間隔に形成された開口部に別々の透過波長特性を有する複数のカラーフィルタを設ける可動装置が用いられる。所定の色の照明光を選択するには、必要とするカラーフィルタが選択されるまで可動装置を動作させる。この装置では、利用可能な照明設定の数がフィルタを配置する開口部の数に限定されてしまう。従って、必要な透過波長特性を備えるカラーフィルタがない場合、好適な照明光を得ることができなくなる。
【０００８】
複数の光源やフィルタを用いると、装置の大きさ、製造コストで不利になるのに加え、複数の光源やフィルタの維持コストが大きくなる。また、特定の色や照明効果を得るために光源やフィルタの選択や調和、組合せなどをしなければならないのは、画像処理装置の平均的なユーザにとって簡単なことではない。
【０００９】
更に、光源やフィルタを組合せるための実際の動作を行うこととともに、光源やフィルタの組合せを分析して好適な照明光を判定することは、一般的な高速画像処理装置における他の動作と比較して時間のかかることであるため、装置の処理量を制限する要因となり、装置の経済的価値を減少させることになりかねない。更に、精密検査やエッジ検出において、的確な波長の照明光を選択・利用することは測定精度にとって大きな影響を与える可能性がある。
【００１０】
業務用汎用画像処理装置として用いるためには、可視光領域全体にわたる照明光を選択できることが非常に望ましい。また、この照明光は小型、簡易、高速な装置を用いて生成・選択されることが望ましい。更に、複数の画像処理方法及び照明方法を装置単体で行えること及び照明技術や画像処理技術に関する初心者にとっても操作が容易であることが望ましい若しくは必須である。
従って、試料に関する各種の形状測定を、安定的に、高速に、正確にかつ幅広い用途で行うことができるとともに、比較的初心者であっても操作可能な簡易なユーザインタフェースを用いて形状測定が可能な画像処理装置が強く求められていた。
【００１１】
本発明の目的は、可視光領域全体にわたる照明光を適切に選択可能であるとともに、簡易かつ小型化可能な構成で高速測定が可能な好適照明設定の判定方法、この判定方法を用いた検査方法、及び画像処理装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る好適照明設定の判定方法は、光を透過させる位置に応じて透過波長が連続的に変化する光フィルタを含みかつこの光フィルタを介して試料を照明する少なくとも１つの照明手段と、前記試料の画像データを取得する画像取得手段とを備える画像処理装置を用い、前記試料の画像データが所定の画像特性を満たす結果となる好適な照明設定を判定するためのものであって、前記光フィルタに入射する照明光に対する前記光フィルタの相対位置を、予め決定された前記照明手段の動作方法に基づいて変化させるフィルタ移動工程と、前記相対位置が変化された光フィルタを透過した照明光を前記試料の測定領域に照射する照明工程と、前記試料の測定領域の画像データを取得する画像データ取得工程と、前記画像データ取得工程で取得した取得画像データが所定の画像特性を満たすか否かを判定する画像特性判定工程と、前記画像特性判定工程で前記所定の画像特性を満たすと判断された少なくとも１枚の画像データに基づき前記好適な照明設定を判定する好適照明設定判定工程と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
本判定方法において、前記取得画像データが前記所定の画像特性を満たさない場合、前記光フィルタの透過波長を変更する透過波長変更工程を備え、前記所定の画像特性を備えると判断された画像データを少なくとも１枚得るまで、前記透過波長変更工程で変更された照明設定パラメータごとに、前記フィルタ移動工程、前記照明工程、前記画像データ取得工程、前記画像特性判定工程を繰り返すことが好ましい。
【００１４】
また、複数の画像データが前記所定の画像特性を満たした場合、前記好適照明設定判定工程における前記好適な照明設定の判定は、前記所定の画像特性を満たす複数の画像データのうち最良のものに基づき行うことができる。
【００１５】
前記透過波長変更工程において、前記変更する透過波長の間隔を相対的に大きく変化させる波長大変化工程と、前記波長大変化工程において、前記所定の画像特性を備える少なくとも一つの画像データまたは最良の画像特性を備える画像データを選択する画像仮選択工程と、前記画像仮選択工程で選択された少なくとも１枚の画像データに対応する透過波長の近傍で、前記変更する透過波長の間隔を相対的に小さく変化させる波長小変化工程と、を備えることが好ましい。
【００１６】
前記波長大変化工程において透過波長を変化させる範囲は、前記光フィルタの全透過波長領域に対応することが好ましい。
前記画像処理装置は少なくとも１つの画像処理ツールを備え、前記画像特性は前記少なくとも１つの画像処理ツールの動作により評価することができる。
前記好適な照明設定を判定する際の前記画像処理装置の動作は、手動、半自動、全自動のいずれかを選択することが可能である。
【００１７】
前記画像データ取得工程は、前記光フィルタの状態に応じて開始することができる。
前記判定された好適な照明設定または前記所定の画像測定を満たす少なくとも１枚の画像データの画像特性に基づいて、前記画像処理装置の少なくとも１つの動作プログラム、少なくとも１つの検査プログラム制御命令、少なくとも１つの照明手段制御命令を生成することが可能である。
ここで生成された画像処理装置の少なくとも１つのプログラム、前記少なくとも１つの検査プログラム制御命令、前記少なくとも１つの照明手段制御命令に基づいて前記好適照明設定の判定に用いた基準試料と比較する比較試料の検査を行う検査工程を備えることができる。
【００１８】
前記予め決定された照明手段の動作方法は、前記光フィルタの位置及び透過波長の少なくとも一方に対応させることが好ましい。
前記試料の測定領域には、少なくとも２つの前記所定の画像特性に対応する少なくとも２種類の色特性が存在し、前記少なくとも２つの所定の画像特性のそれぞれに関して、前記フィルタ移動工程、前記照明工程、前記画像データ取得工程、前記画像特性判定工程、前記好適照明設定判定工程が行うことも可能である。
【００１９】
前記画像処理装置にはスペクトル検出手段を設け、少なくとも前記測定領域を相対的に広帯域の照明光により照明する広帯域光照明工程と、前記広帯域の照明光に基づき少なくとも前記測定領域から出射された光に関するスペクトル検出結果を判定するスペクトル判定工程と、前記スペクトル検出結果に基づいて前記光フィルタに入射する照明光に対する光フィルタの透過波長を判定する透過波長判定工程と、を備えることが好ましい。
前記スペクトル検出結果は、複数のピーク波長に対応する複数の光量ピークを示し、前記透過波長変更工程では、前記光フィルタの透過波長の基礎とされていないピーク波長に基づいて、前記光フィルタの透過波長を変更することができる。
【００２０】
本発明に係る検査方法は、試料に照明光を当ててその画像データを取得して検査するためのものであって、光を透過させる位置に応じて透過波長が連続的に変化する光フィルタを介して前記試料を照明する少なくとも１つの照明手段と、前記試料の画像データを取得する画像取得手段とを備える画像処理装置を用い、前記光フィルタに入射する照明光に対する前記光フィルタの相対位置を、予め決定された照明手段の動作方法に基づいて変化させるフィルタ移動工程と、前記相対位置が変化された光フィルタを透過した照明光を前記試料の測定領域に照射する照明工程と、前記試料の測定領域の画像データを取得する画像データ取得工程と、前記画像データ取得工程で取得した取得画像データが所定の画像特性を満たす否かを判定する画像特性判定工程と、前記取得画像データのうち少なくとも１つが前記所定の画像特性を満たすとき、前記画像処理装置が検査動作を行う検査工程、とを備えることを特徴とする。
【００２１】
前記測定領域の画像特性には、前記測定領域におけるエッジ特性に対応するコントラスト、光量、グレースケールが含むことができる。
その他の方法及び構成については、前記好適照明設定の判定方法と同様のものを用いることができる。
【００２２】
本発明に係る画像処理装置は、試料に照明光を当ててその画像データを取得して分析するためのものであって、前記試料の画像データを取得する画像データ取得手段と、前記画像処理装置の少なくとも１つの構成要素の動作を制御する制御手段と、光を透過させる位置に応じて透過波長が連続的に変化する光フィルタを有するフィルタプレート及び前記光フィルタに対して照明光を照射する光源を有しかつ少なくとも前記試料の測定領域を相対的に広帯域の照明光により照明する少なくとも１つの照明手段と、前記フィルタプレートを前記光フィルタに対して略平行に移動させることで、前記照明光に対して前記フィルタプレートを位置決めする位置決め手段と、を備え、前記照明手段は、前記光フィルタの透過波長を中心波長とする相対的に狭帯域の照明光を発生させ、前記制御手段は、前記狭帯域の照明光の波長を変化させ、この変化させた波長ごとの画像データを前記画像データ取得手段に取得させ、この取得させた画像データの測定領域が所定の画像特性を満たすとき、前記取得させた取得画像データを検査させること特徴とする。
【００２３】
前記試料の測定領域と前記画像取得手段のカメラ装置との間の光路中に配置され、前記広帯域照明光に基づいて少なくとも前記測定領域から出射された光の一部を前記スペクトル検出手段に案内するビームスプリッタを備えることが好ましい。
前記試料の測定領域から出射された光以外の光による前記スペクトル検出結果への影響を抑制するために前記スペクトル検出手段に到達する光を制限する開口調整機構を備えることができる。
【００２４】
前記フィルタプレートには、均一で異なる波長透過特性を有する均一光フィルタを複数有する階段状波長フィルタ部が設けられ、前記制御手段は、前記照明手段及び前記画像処理装置に、前記複数の均一光フィルタのうち少なくとも２枚に対応する予備的な組合せの画像データを取得させ、この予備的な組合せの画像データのうちいずれが前記所定の画像特性を最もよく満たしているかを判断し、前記所定の画像特性を最もよく満たす画像データの画像特性に対応する均一光フィルタの透過波長に基づいて前記照明手段に最初の狭帯域照明光を照射させ、前記最初の狭帯域照明光に対応して取得された画像データが前記所定の画像特性を満たすか否かを少なくとも部分的に自動で評価し、少なくとも１枚の取得画像データが前記所定の画像特性を満たすまで、前記最初の狭帯域照明光を少なくとも部分的に自動で変更し、前記変更された狭帯域照明光に基づく画像データを前記画像取得手段に取得させることが可能である。
【００２５】
前記少なくとも１つの照明手段には、前記画像取得手段の視野範囲に対する透過照明用光源、同軸落射照明用光源、リング照明用光源、拡散照明用光源のうち少なくとも１つが設けられることが好ましい。
前記少なくとも１つの照明手段には、前記光フィルタの手前に配置されて前記広帯域照明光の熱を吸収する熱吸収フィルタが設けられることができる。
【００２６】
前記位置決め手段には直線的に動作する直線位置決め手段が設けられ、前記光フィルタは板状透過帯域連続可変フィルタであり、前記各狭帯域照明光は前記直線位置決め手段の直線的位置決め動作に基づいて選択してもよい。
これとは別に、前記位置決め手段には回転運動を行わせる回転位置決め手段が設けられ、前記光フィルタは円状またはリング状の透過帯域連続可変フィルタであり、前記各狭帯域照明光は前記回転位置決め手段の回転動作に基づいて選択することもできる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図を参照して以下に本発明の各実施形態を説明する。なお、各実施形態中、同様の機能・構造を有するものは同一の参照番号を付すものとする。
【００２８】
［第１実施形態］
図１には、本発明に係る画像処理装置１０の第１実施形態が示される。
画像処理装置１０は、試料２０の画像データを取得する画像データ取得部２００と、画像データ取得部２００の制御や画像データ取得部２００で取得された画像データの処理を行う制御部１００とから構成される。
【００２９】
画像データ取得部２００には、中央に光透過部２１２を有するステージ２１０が設けられ、このステージ２１０上に試料２０が載置される。１つ以上の光源２２０、２３０、２４０が設けられ、これら光源により照明光２２２、２３２、２４２が試料２０に照射される。試料２０から反射した光または試料２０を透過した光２５５は、レンズ機構２５０を介してカメラ装置２６０に集光され、試料２０の像を結像させる。カメラ装置２６０に取込まれた試料２０の画像データは、信号線２６２を介して制御部１００へと送信される。
なお、レンズ機構２５０とカメラ装置２６０は本発明の画像取得手段を構成するものである。
【００３０】
試料２０を照明する光源２２０、２３０、２４０に関し、光源２２０は透過光照明用であり、光源２３０は同軸落射照明用であり、光源２４０は側射照明用である。側射用光源２４０にはリング照明、プログラム可能なリング照明、拡散照明などを用いることができる。各光源は信号線２２１、２３１、２４１を介して制御部１００に接続されている。
図１のレンズ機構２５０は単一のレンズとして描かれているが、複数のレンズで構成したり、開口部、ビームスプリッタなど同軸落射照明を実現するための光学部品や画像処理に必要な他の部品を設けることができる。
【００３１】
レンズ機構２５０及び／またはカメラ装置２６０と、ステージ２１０との距離を調整することで、カメラ装置２６０に取込まれた試料２０の画像の焦点を変化させることができるようになっている。
例えば、ステージ２１０の位置を固定し、レンズ機構２５０及び／またはカメラ装置２６０を垂直方向に移動可能とする構成や、レンズ機構２５０及び／またはカメラ装置２６０の位置を固定し、ステージ２１０を垂直方向に移動可能とする構成、更に、ステージ２１０、レンズ機構２５０、カメラ装置２６０のすべてを垂直方向に移動可能とする構成が可能である。
【００３２】
図１に示されるように、制御部１００は、入出力インタフェース１１０と、制御手段１２０と、記憶手段１３０と、測定領域決定手段１５０と、照明用電源１９１を含む電源１９０とを備えるものであり、これら構成要素はデータ／制御バス１４０を介して、またはバス１４０を介さずに直接的に接続される。
各光源２２０、２３０、２４０の信号線２２１、２３１、２４１はいずれも照明用電源１９１に接続されている。
【００３３】
カメラ装置２６０から伸びる信号線２６２は入出力インタフェース１１０に接続される。信号線２６２は画像データを伝達するとともに、制御手段１２０または後述する画像生成回路３００からの信号を伝達することができる。
【００３４】
入出力インタフェース１１０には、信号線１０３を介して表示装置１０２が、１本以上の信号線１０５を介して１台以上の入力装置１０４が接続されている。表示装置１０２及び入力装置１０４を用いることで、各構成要素の動作プログラムの確認、作成、変更や、カメラ装置２６０から取込まれた画像データの確認、更に画像データ取得部２００の直接的制御などを行うことができる。
ただ、各構成要素の動作プログラムが事前に設定された全自動システムを用いる場合、表示装置１０２、入力装置１０４及びこれらに伴う信号線１０３、１０５を設けなくてもよいことが理解されよう。
【００３５】
記憶手段１３０には、画像データ取得部２００を動作させるためのプログラムが保存されており、このプログラムに基づき、画像データ取得部２００は、所望の画像特性を備える画像データを取込む。
また、記憶手段１３０には、画像処理装置１０全体を動作させるためのプログラムも保存されている。画像処理装置１０は、このプログラムに基づき、取込んだ画像データに対する各種検査動作及び測定動作を手動、半自動、全自動のいずれかで行い、入出力インタフェース１１０を介してその結果を出力する。
更に、記憶手段１３０には、入出力インタフェース１１０を介して入力装置１０４を操作可能なグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を構成するプログラムが含まれる。
【００３６】
図１に示されるように、画像処理装置１０には画像生成回路３００が設けられる。
画像生成回路３００は、画像データを取得する際の設定の判定や、所定の測定領域において所望の画像特性を備える画像データの取得を行うものである。
【００３７】
画像生成回路３００では画像処理ツールを用いることができる。この画像処理ツールには、二領域対照ツール（ｄｕａｌ　ａｒｅａ　ｃｏｎｔｒａｓｔ　ｔｏｏｌ）、エッジ検出ツール（ｅｄｇｅ　ｔｏｏｌ）、多チャンネル照明ツール（ｍｕｌｔｉ−ｃｈａｎｎｅｌ　ｌｉｇｈｔｉｎｇ　ｔｏｏｌ）、照明設定ツール（ｌｉｇｈｔ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｔｏｏｌ）などがある。各画像処理ツールは、米国特許出願第０９／４８４８９７号、米国特許出願第０９／７３６１８７号、米国特許出願第０９／９２１８８６号、米国特許出願第０９／９８７９８６号などに開示されている。
画像処理ツールは上記に限定されず、現在利用可能なものであれ、将来開発されるものであれ、あらゆる画像処理ツールを、画像取得設定の判定や、測定領域において所望の画像特性を備える画像データの取得に用いることができる。
【００３８】
本明細書でいう「画像特性」とは相対的に優れた画像結果を指し、例えば、模様特性、エッジ特性、その他上述の二領域対照ツール、エッジ検出ツール等の各種画像処理ツールを適切に機能させることができるものを含むものである。
更に「画像特性」には、判定された各種パラメータと、動作結果と、画像処理装置の各種ツールに基づく結果の組合せとが含まれる。画像処理装置の各種ツールに基づく結果の組合せには、判定された各種パラメータと、動作結果と、上述の各文献において画像結果として言及される結果の組合せとが含まれる。
【００３９】
図１、２に示されるように、画像処理装置１０の画像データ取得部２００には、信号線４０４を介して照明用電源１９１に接続された照明フィルタ装置４００が設けられる。この照明フィルタ装置４００は、光ファイバ線４０６を用いてカメラ装置２６０の視野範囲にある試料２０の測定領域に照射される光線を出射させるものである。光ファイバ線４０６には、放出光４０２の焦点合わせ用のレンズまたはそれに類するもの（図示せず）を設けることができる。
信号線４０４を介して伝達させる信号としては、照明フィルタ装置４００から出射される光の波長及び光量を制御する信号や、照明フィルタ装置４００の位置またはその他の状態を制御部１００の制御手段１２０に対して示す信号などが含まれる。
【００４０】
照明フィルタ装置４００を、光源２２０、２３０、２４０とは別の光源として使用可能であること、及び光源２２０、２３０、２４０に代えて光ファイバ線４０６と同様の１本以上の光ファイバ線を配置可能であることが理解されよう。
更に、カメラ装置２６０により取込まれる測定領域の画像特性または後述するスペクトル検出結果に基づいて照明フィルタ装置４００から出射される光の波長及び光量の両方を調整・選択可能であることも理解されよう。
【００４１】
図２に示されるように、本実施形態の照明フィルタ装置４００は、ハロゲンランプ４１０、第１のフィルタ４２０、第２のフィルタ４２２、透過帯域可変フィルタ装置４４０を備えるものである。
透過帯域可変フィルタ装置４４０は、位置決めキャリア４４２と、このキャリアに設けられた板状透過帯域可変フィルタプレート４４４と、モータ４４６とを備える。
【００４２】
別々のフィルタ部材を複数用いる装置と比べると、照明フィルタ装置４００は、画像処理装置１０を小型化しつつ、照明光の波長を実質的な限定なしに選択可能である。また、複数のフィルタを組み合わせる構成よりも単純かつ直感的な方法により照明光の波長を制御可能である。更に、比較的高速に照明光の波長を制御・変化させることで、従来の画像処理装置で実現できなかった照明の最適化技術及び選択技術を実現することができる。
【００４３】
ハロゲンランプ４１０は、第１のフィルタ４２０及び第２のフィルタ４２２を通過する光線４３０を発生させるものである。第１のフィルタ４２０及び第２のフィルタ４２２は熱吸収フィルタであり、光線４３０の熱を吸収するために用いられる。ここで、更なるフィルタやその他の熱吸収可能な部材を利用することも可能である。
【００４４】
ハロゲンランプ４１０の代わりに固体ランプ光源を用いることで熱吸収フィルタを省くこともできる。より一般的に言うと、光線４３０が板状透過帯域可変フィルタプレート４４４を通過する際の光線４３０の熱量が板状透過帯域可変フィルタプレート４４４や画像データ取得部２００の残りの箇所に悪影響を与えない限り、光源と熱吸収フィルタとの組合せは任意である。
【００４５】
板状透過帯域可変フィルタプレート４４４は、光ファイバ線４０６の入口手前で光線４３０を透過させるように配置される。フィルタプレート４４４には、例えば４２ｍｍの長さ寸法に沿って約４００〜７００ｎｍのスペクトル領域が分布する板状透過帯域可変干渉フィルタを設けることができる。従って、この板状透過帯域可変干渉フィルタでは長さ１ｍｍ当たり７．１ｎｍのスペクトル領域が存在することとなる。
【００４６】
フィルタプレート４４４は別の構成を採ることも可能であり、この別の構成については図８（Ａ）〜（Ｃ）とともに後述する。ただ、任意の板状透過帯域可変フィルタを用いて所望の線形分散を実現可能であることが理解されよう。例えば、モレリ　デニス　ダブリュ（Ｍｏｒｅｌｌｉ，　Ｄｅｎｎｉｓ　Ｗ．）著の「透過帯域可変フィルタ」（Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｆｉｌｔｅｒｓ）に開示される透過帯域可変フィルタを利用することができる。更に、フィルタプレート４４４への入射光の径を変化させることにより、フィルタプレート４４４から出射されるスペクトルの帯域幅を制御可能であることが理解されよう。
【００４７】
図２に示されるように、フィルタプレート４４４は位置決めキャリア４４２に設けられる。このキャリア４４２は、モータ４４６に駆動されることで図中Ｘ方向に沿って移動可能である。モータ４４６は、信号線４０４及びデータ／制御バス１４０を介して制御手段１２０により制御される。
モータ４４６によるフィルタプレート４４４の動作制御は、フィルタプレート４４４を正確に位置決めして光線４３０の照射位置を選択することで、光線４３２が所望の波長となって出射するようになされる。
【００４８】
位置決めキャリア４４２には、ベアリング機構や、ウォームギア駆動機構（ｗｏｒｍ　ｇｅａｒ　ｄｒｉｖｅ　ｓｙｓｔｅｍ）などのアクチュエータを設けることができる。フィードバック制御用の位置検出用エンコーダを設けることも可能である。モータ４４６にステッピングモータを用いて、信号線４０４を介した動作制御信号により制御してもよい。また、信号線４０４を介さずに、駆動パルスなどを直接受信する構成とすることもできる。
【００４９】
フィルタプレート４４４の動作制御に関しては、様々な速度及び分解能の各種の方法が周知または市販とされている。このため、光線４３０に対してフィルタプレート４４４を高速に制御可能なものであれば任意の装置を用いることができる。
【００５０】
フィルタプレート４４４を通過した光４３２は、光ファイバ線４０６の一端に入射し、光線４０２として他端から出射される。光ファイバ線４０６から出射した光線４０２は試料２０に照射される。
【００５１】
光ファイバ線４０６を用いることで、照明フィルタ装置４００を任意の位置に配置可能であることが理解されよう。更に、ハロゲンランプ４１０により生じた熱を、熱に弱い構成要素から引き離すことも可能となる。
しかし、例えば、ハロゲンランプ４１０の代わりに固体光源や光ファイバ光源を用いることで、熱自体の発生を抑えることも可能である。このような場合、照明フィルタ装置４００を試料２０に近接配置し、光ファイバ線４０６を用いないことも可能である。他の方法や部品を用いて試料２０を照明可能であることが理解されよう。
【００５２】
更に、板状透過帯域可変フィルタにより照明特性に関するメリットがあるものの、図８（Ｃ）を参照して後述する環状透過帯域可変フィルタも本発明の範囲に含まれることが理解されよう。例えば、図２の透過帯域可変フィルタ装置４４０に代えて図８（Ｃ）に示される構成要素を配置することが可能である。
【００５３】
図３には、照明フィルタ装置４００の照明設定を判定・保存する方法のフローチャートが示される。この方法は、基準試料２０の種類・特徴に応じて画像処理装置の動作を入力する仮測定モードにおいて一般的に用いることができるものであるとともに、その後に基準試料と同種類の比較試料を測定する本測定モード用のプログラムに用いることもできる。
照明フィルタ装置４００は、１つ以上の別の光源と組み合わせて測定領域を照明してもよく、また、照明フィルタ装置を複数用いて照明してもよいことが理解されよう。
【００５４】
光源の所望の組合せを判定する方法は、前述の米国特許出願第０９／７３６１８７号、米国特許出願第０９／９２１８８６号に開示されている。よって、図３とともに後述する操作を用いて、本発明に係る照明フィルタ装置の照明設定を判定・保存することができる。
更に、この動作は、測定領域を所望の状態で照明するための照明全体の組合せまたは照明ベクトルを判定する一連の動作に含めることができる。
【００５５】
図３に示されるように、本発明に係る照明設定判定方法が開始されると（工程Ｓ１００）、入力された画像データを用いて測定領域を決定する（工程Ｓ１０５）。この操作は、例えば、試料２０の画像データ上に表示された画像処理ツールを作業者または自動プログラムにより動作させることで行われる。
【００５６】
次に、１つ以上の照明設定を選択するための基準画像特性を設定する（工程Ｓ１１０）。ここで用いられる画像特性としては、測定領域における輝度、光量、エッジ付近のコントラストなどがある。これらの基準画像特性は、前述の米国特許出願第０９／４８４８９７号、米国特許出願第０９／７３６１８７号、米国特許出願第０９／９２１８８６号、米国特許出願第０９／９８７９８６号に開示されるような二領域対照ツール、エッジ検出ツール、多チャンネル照明ツール、照明設定ツールなどの画像処理ツールを用いて設定可能である。
【００５７】
次いで、１つ以上の照明調整用パラメータや照明調整用モデルを手動、半自動、全自動により選択または判定する（工程Ｓ１１５）。照明調整方法の例としては、１つ以上の照明調整用パラメータを初期化した後、所定条件が満たされるまで、これらパラメータを自動的にゼロから増加させる方法がある。この調整方法における増分の１単位は、透過帯域可変フィルタの位置変化の１単位に対応する波長変化の１単位に対応するものである。別の照明調整方法としては、光量の増加に伴って選択・判定する方法がある。照明調整用モデルの例については後述する。
【００５８】
その後、広帯域にわたる光線４３０がフィルタプレート４４４上の第１の位置を通過するようにフィルタプレート４４４を配置することで、第１の照明光を生じさせる（工程Ｓ１２０）。
この第１の照明光に基づいてカメラ装置２６０に取込まれた画像データの測定領域における画像特性を分析する（工程Ｓ１２５）。ここでの画像特性分析は、全自動、半自動、作業者による手動のいずれによっても可能であることが理解されよう。なお、本実施形態では、全自動で分析されることが好ましい。
【００５９】
次に、第１の照明光に基づく分析結果が、工程Ｓ１１０で設定された１つ以上の基準画像特性を満たすか否かを判定する（工程Ｓ１３０）。基準画像特性を満たす場合、次の工程Ｓ１３５に進む。満たさない場合、工程Ｓ１２０に戻り、工程Ｓ１１５に関して述べたように、透過帯域可変フィルタの位置を１単位分移動させることで、波長を１単位分増加させた上で工程Ｓ１２５、Ｓ１３０を繰り返す。
【００６０】
選択された照明光に基づく分析結果が基準画像特性を満たす場合、その際の照明設定を保存する（工程Ｓ１３５）。保存される照明設定とともに、１つ以上の関連する画像特性または画像結果を保存することも可能である。
【００６１】
次に、試料２０の測定領域における更なる照明調整の必要性を確認する（工程Ｓ１４０）。この確認は、全自動、半自動、（例えば画像結果を確認するユーザによる）手動のいずれの方法でも行うことができる。工程Ｓ１１５で選択・判定された照明調整用パラメータや照明調整用モデルに基づいて行うこともできる。更なる照明調整が必要な場合、工程Ｓ１２０に戻り、必要でない場合、次の工程に進む。
【００６２】
更なる照明設定が必要でない場合、工程Ｓ１２０〜Ｓ１４０で得られた１以上の照明設定のうち、実際に使用する最終的な照明設定を選択・判定する（工程Ｓ１４５）。
工程Ｓ１３５で保存した１つ以上の照明設定を、測定領域に関連付けてプログラムファイルの一部等に保存する（工程Ｓ１５０）。
本発明に係る動作はここで完了するが（工程Ｓ１５５）、その後各種測定動作が行われる。
【００６３】
上述の動作において、用途に応じて様々な照明調整用パラメータや照明調整用モデルを利用可能であることが理解されよう。例えば、波長増加パラメータの初期値が、画像処理装置１０の所望の出力や応答時間を得ることのできる最も微細なレベルに設定され、基準画像特性を満たす画像データが検出されるか否かにかかわらず、所定範囲内で波長を順次変更させ、最もよい結果に対応する照明設定を最終的な照明設定として選択することができる。
【００６４】
これとは別に、基準画像特性を満たす照明設定を検出した時点で動作を終了することもできる。
また、より広い間隔で波長を変化させてその中で最も基準画像特性に近い照明設定を判定する仮測定を行った後、仮測定で検出した照明設定を中心とするより限定された範囲をより狭い間隔で波長を変化させて最も基準画像特性に近い照明設定を判定することもできる。
【００６５】
更に、入射照明の名目光量を用いる前記照明調整用モデルの１つにより波長を選択した後、最もよい画像特性を示す光量設定が検出されるまで光量を連続的に変化させることも可能である。
更に、照明フィルタ装置４００の照明設定を調整・選択するためのその他の変数やモデルも利用可能である。
【００６６】
図３を参照した上述の操作により、測定領域表面の色や色パターン特性、物理的エッジといったオーバーラップ特性のある試料を検査するのに適した装置を実現可能であることが理解されよう。例えば、色や模様のある透かしを背景印刷パターン面に重ねる場合であっても透かしと背景面の両方を測定することで測定可能である。
【００６７】
別の例として、まだら模様の混合樹脂であっても、物理的エッジがあいまいかつ不規則な成形品の物理的エッジを検出することが可能である。照明色を適切に選択することで、測定領域のオーバーラップ特性の１つのコントラストや画像を明確にするとともに、複数の色特性が現れるのを抑えることができる。
従って、図３を参照して記載された操作を、同じ測定領域を検査すると各オーバーラップ特性が同様となる各試料に対して行って、照明フィルタ装置４００の照明設定の判定・保存に用いることができる。
【００６８】
図４には、照明設定の判定に用いた基準試料と比較可能な測定領域を備える比較試料に対し、先に保存された照明設定を用いることで、比較試料を画像化して画像特性を判定する方法のフローチャートが示される。この方法は、数多くの類似する部分を自動測定するためのプログラムを実行する間、繰返して用いることができるだろう。
【００６９】
操作が開始されると（工程Ｓ２００）、比較試料２０における分析を要する測定領域が選択される（工程Ｓ２１０）。
次に、選択された測定領域に対応する保存された照明設定を記憶手段１３０から読み出し（工程Ｓ２２０）、読み出された照明設定に基づいて照明フィルタ装置４００を調整する（工程Ｓ２３０）。
【００７０】
そして、調整された照明フィルタ装置４００により、画像化する比較試料２０を照明し（工程Ｓ２４０）、比較試料２０の画像データを取得する（工程Ｓ２５０）。
取得した画像を解析処理すると（工程Ｓ２６０）、操作は終了する（工程Ｓ２７０）。
【００７１】
図３に関する説明と同様に、図４を参照して記載された操作を、同じ測定領域を画像化及び／または検査すると各オーバーラップ特性が同様となる各試料に対して行って、照明フィルタ装置４００の照明設定の判定・保存に用いることができる。
【００７２】
［第２実施形態］
図５には、本発明に係る画像処理装置１０の第２実施形態が示される。
本実施形態の画像処理装置１０は、図１に示される第１実施形態の画像処理装置１０に類似する。しかし、本実施形態の画像処理装置１０は、レンズ機構の別の実施形態である第２レンズ機構６００と、試料２０の様々な色特性の分析に利用可能なスペクトル検出装置５００とを備える。分析された色特性を用いることにより、例えば、照明フィルタ装置４００から発生させ、試料２０に照射する照明光４０２の波長を選択することができる。
【００７３】
スペクトル検出装置５００は、試料２０からの光２５５を受光し、後述する１以上の波長検出機能を実行し、入出力インタフェース１１０に接続された信号線５０４を介して制御信号やデータを送受信する。スペクトル検出装置５００を動作させながら、光２２２、２３２、２４２、４０２のうちの１つ以上からなる広帯域の照明光を試料２０に当てる。スペクトル検出装置５００に対する光２５５の入射は、本実施形態のように第２レンズ機構６００を介すのではなく、試料２０からスペクトル検出装置５００へと直接行ってもよい。
【００７４】
図６には、第２レンズ機構６００と組み合わせて動作するスペクトル検出装置５００の一実施形態が示される。図６の実施形態では、透過光用光源２２０から発生された光２２２が広帯域照明光であり、光２２２は少なくとも一部が光透過性の試料２０を透過して第２レンズ機構６００に入射される。
前記構成の代わりに、同軸落射用光源２３０から発生された光２３２を広帯域照明として用いることもできる。この場合、光源３２０から生じた光２３２を第１ビームスプリッタ６０４により屈曲させ、第２レンズ機構６００及びカメラ装置２６０の光軸２６４と同軸の同軸光２３６とし、同軸光２３６の反射光を第２レンズ機構６００に入射させる。
【００７５】
第１ビームスプリッタ６０４に加えて、第２レンズ機構６００は、ケース６０２、第１レンズ６０６、第２ビームスプリッタ６０８、第２レンズ６１０を備える。第１、第２レンズ６０６、６１０は、ステージ２１０上の試料２０の視野範囲の像を拡大するためのものである。第１レンズ６０６をケース６０２から離隔させること及び第１レンズ６０６を複数のレンズの組合せで置換することが可能である。
【００７６】
使用される光にかかわらず、第１のレンズ６０６は、試料２２からの光２５５を受け、第１ビームスプリッタ６０４を介して光軸２６４に沿ってこの光２５５を出射する。光２５５の大部分は第２ビームスプリッタ６０８及び第２レンズ６１０を介してカメラ装置２６０で集光され、試料２０の画像をつくり出す。
【００７７】
光２５５の所定量は第２ビームスプリッタ６０８で反射されて反射光５５５となる。反射光５５５はレンズ５６０を介してスペクトル検出装置５００のスペクトル検出手段５８０により測定される。スペクトル検出装置５００は、光２５５中で大部分を占めるスペクトルの相対光量を検出し、測定範囲における試料２０の色特性を測定する。
【００７８】
スペクトル検出装置５００には、開口調整機構５７０を設けることができる。この開口調整機構５７０は、スペクトル検出装置５００の測定範囲を拡大・縮小させるものであり、スペクトル検出手段５８０により分析される試料２０の測定範囲を選択するのに用いるものである。スペクトル分析が特定箇所のみについて行われるように、試料及び／または画像の他の部分は除外される。
【００７９】
開口調整機構５７０は、カメラ装置２６０の視野範囲の中心に合わせて配置された中央開口部の大きさを調節するのみであってもよい。この場合、試料２０の測定領域は、画像処理ツールの位置及び／または分析対象の特性と一致させることができるとともに、カメラ装置２６０の視野範囲の中心に沿って配置される。そして、開口調整機構５７０により適切な開口部の大きさが選択され、中心に配置された測定領域、画像処理ツールの位置及び／または分析対象の特性に限った領域のスペクトル測定が実行される。開口部の大きさ調整のためには、公知の方法による絞り機構を用いることができる。
【００８０】
開口調整機構５７０には、画素ごとに制御可能な液晶表示装置（ＬＣＤ）型シャッタ／絞りを設けることができる。この場合、カメラ装置２６０に対する画像処理ツールの位置により測定領域が決定される。試料２０の測定領域が視野範囲の中央に位置しない場合であっても、測定領域に対応する光に対してのみスペクトル測定を行うために、画像処理ツールのデータに基づき、信号線５０４を介してＬＣＤ型シャッタ／絞りの画素が制御される。
【００８１】
スペクトル検出手段５８０としては市販の小型アレイセンサを１つ以上設けることができる。
また、スペクトル検出手段５８０には、試料２０からの光２５５をスペクトル検出手段５８０の表面に分散させる光学素子を必要に応じて設けることができる。この光学素子は当業者にとって自明であろう。
【００８２】
上記のようなスペクトル検出手段には一般的なフォトダイオードやアレイＣＣＤの入出力手段が設けられ、信号線５０４に接続可能である。アレイ上の所定位置における光量は、試料２０からの所定波長の光に対応する。
【００８３】
図７には、第２実施形態において照明フィルタ装置４００の照明設定を判定・保存する方法のフローチャートが示される。図７を参照して後述される動作の大半は、図３を参照して上述した動作の対応する箇所と同様である。本実施形態における操作は、後述する内容を除き、図３を参照して述べた対応する動作に類似し、その範囲や用途、変形例も同様であるものとして理解されたい。
【００８４】
本実施形態の操作方法が開始されると（工程Ｓ３００）、入力された画像において測定領域を決定する（工程Ｓ３０５）。
次に、１つ以上の照明設定選択用の基準画像特性を設定する（工程Ｓ３１０）。照明選択用の基準画像特性は、上記工程Ｓ１１０で述べたものが設定される。１つ以上の照明調整用パラメータや照明調整用モデルを選択または判定する（工程Ｓ３１５）。
【００８５】
そして、少なくとも測定領域を含む基準試料２０の広帯域スペクトルの照明を設定する（工程Ｓ３２０）。広帯域スペクトル照明は、透過光、同軸落射光、プログラム可能なリング照明光等の適切な光源を用いて設定される。
【００８６】
続いて、スペクトル検出手段５８０の積分時間（ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ）を設定する（工程Ｓ３２５）。スペクトル検出手段５８０に到達する光が限定され、この光は、少なくとも基準試料２０の拡大倍率及びスペクトル検出手段５８０手前の開口部に応じて変化することが理解されよう。よって、スペクトル検出手段５８０から十分な信号が得られるように積分時間を選択する。
【００８７】
広帯域スペクトル照明なしにスペクトル検出手段５８０の基線のオフセット値を測定し、例えば、周囲光及びスペクトル検出手段５８０の暗電流の影響を補償する（工程Ｓ３３０）。
工程Ｓ３２５、Ｓ３３０は、スペクトル検出手段５８０の動作精度を高めるための任意の工程であることが理解されよう。しかし、工程Ｓ３２５、Ｓ３３０の省略、及び画像処理装置のデザインに応じた初期設定値の利用が可能である。ここで説明する方法の残りの動作には重要な効果があるだろう。
【００８８】
例えばスペクトル検出手段５８０に検出された画像処理ツールの位置及びその分析結果に基づいて、中央に位置決めされた試料２０の測定領域におけるサブサンプル領域を手動、半自動、全自動のいずれかにより選択する（工程Ｓ３３５）。サンプリングの間には、工程Ｓ３２０で設定された広帯域照明光を用いる。
サブサンプル領域は、開口領域の選択、手動または自動による拡大倍率の変更、視野範囲における基準試料２０の位置変更により選択可能である。スペクトル検出手段５８０に収集されたサブサンプルを分析することで、照明フィルタ装置４００のような波長変換照明装置における１つ以上の中心波長候補を判定可能である。
【００８９】
スペクトル検出手段５８０は、基準試料２０の測定領域の色に応じて、１つ以上の波長の光量ピークを示すことが一般的であり、この波長の１つが所望の照明波長であることが多い。上述のように、検査される比較試料２０は、測定領域において表面色、色パターン特性、物理的エッジなどの複数のオーバーラップ特性を示す可能性があることが理解されよう。各オーバーラップ特性は、対応する波長において光量ピークを生じさせることが多い。
【００９０】
工程Ｓ３３５の動作結果に基づいて第１のまたはこれに続く照明用中心波長を設定する（工程Ｓ３４０）。ここで、この動作と同時にまたはこの動作の代わりに、工程Ｓ３１５の動作または結果に従って他の照明調整用パラメータを設定または調整可能である。照明フィルタ装置４００を用いて照明波長を設定することができる。
工程Ｓ３４０の動作において、工程Ｓ３３５の結果により示された最大光量ピークを、第１の照明用中心波長として設定してもよい。しかし、一般的に、照明により強調される所定の特性に対応する中心波長として設定・選択すべき光量ピークは必ずしもこの最大光量ピークとなるわけではない。
【００９１】
また、光量閾値の相対値または絶対値を超える１つ以上の光量ピークを工程Ｓ３３５の結果から判定し、その光量ピークの１つを第１の照明用中心波長として設定し、後述する工程Ｓ３４５の操作により分析される画像データの基礎として用いてもよい。その他の波長選択基準を用いることもできる。
【００９２】
次に、基準試料２０の測定領域における画像特性の結果を分析する（工程Ｓ３４５）。画像特性は、全自動、半自動、手動で分析できることが理解されよう。
【００９３】
現時点の中心波長及び他の照明設定パラメータにより、工程Ｓ３１０で設定される基準画像特性の１つ以上を満たす画像データが得られているかを判定する（工程Ｓ３５０）。この照明設定により、基準画像特性を満たす画像データが得られる場合、次の構成に進む。得られていない場合、中心波長及び／または照明光量などの他の照明設定パラメータを調整した上で、工程Ｓ３４０からやり直す。基準試料２０の測定領域において、基準画像特性を満たす画像データが得られる照明設定を保存する（工程Ｓ３５５）。ここで、保存した照明設定と関連付けて１つ以上の画像特性または結果を一緒に保存してもよい。
【００９４】
次に、基準試料２０の測定領域における更なる照明調整の必要性を確認する（工程Ｓ３６０）。照明調整は、様々な条件に基づいて求めることができる。ここでの確認は全自動、半自動、手動のいずれの方法でも行うことができる。また、工程Ｓ３１５で選択・判定された照明調整用パラメータや照明調整用モデルに基づいて行うことができる。
更に、工程Ｓ３３５、Ｓ３４０を参照して上述したように、複数の中心波長候補を判定してもよく、また、照明調整に、複数の中心波長候補の中から中心波長に対する調整を選択することもできる。即ち、１箇所の測定領域において測定される複数の色や色パターンの複数のオーバーラップ特性が存在する場合、このことは、メリットまたは不可避のものとなろう。更なる照明調整が必要な場合、工程Ｓ３４０に戻る。
【００９５】
更なる照明設定が必要でない場合、工程Ｓ３４０〜Ｓ３６０で得られた１つ以上の照明設定のうち、実際に使用する最終的な照明設定を選択・判定する（工程Ｓ３６５）。
工程Ｓ３６５で判定した１つ以上の照明設定を、測定領域に関連付けてプログラムファイルの一部等に保存する（工程Ｓ３７０）。
動作は続くものの、本方法の動作は終了する（工程Ｓ３７５）。
【００９６】
図５〜７を参照して上述した本発明に係る画像処理装置及び判定方法によれば、照明フィルタ装置の設定候補をより高速に判定し、本発明に用いる照明フィルタ装置の有用性及び用途を増加させることが理解されよう。加えて、広帯域照明光を用いて試料の様々な色特性を測定するために、図５及び図６の装置を画像処理装置において別々に用いることも可能である。
【００９７】
図８（Ａ）〜（Ｃ）には、本発明で用いる照明フィルタ装置で利用可能なフィルタプレートの３つの実施形態が示されている。
図８（Ａ）は、本発明で用いるフィルタプレートの第１実施形態である第１フィルタプレート８００を示すものである。第１フィルタプレート８００は、透明基板８０１及び板状透過帯域連続可変フィルタ部８０２を備える。フィルタ部８０２は断面が楔形状であるとともに、第１フィルタプレート８００の移動方向８０５に沿った長さ８０３を有する。本実施形態における長さ８０３の具体的数値は１５〜２０ｍｍである。なお、図中の楔形状は、理解を容易にするため誇張して表現している。
【００９８】
第１フィルタプレート８００は市販品を利用可能であり、このフィルタプレート８００に、図中、破線で示される透明部８０４を設けることもできる。透明部８０４は、図２の光線４３０などの広帯域光に対して適切に位置決めされる場合、照明フィルタ装置４００からの広帯域光を伝達するのに利用可能である。透明部８０４を用いない場合、図２の光線４３０などの広帯域光に当たらないようにフィルタプレート８００を位置決めすることで広帯域光を伝達可能である。
【００９９】
図８（Ｂ）は、本発明で用いるフィルタプレートの第２実施形態である第２フィルタプレート８１０を示すものである。第２フィルタプレート８１０は、透明基板８１１及び板状透過帯域連続可変フィルタ部８１２を備える。第２フィルタプレート８１０は、フィルタ部８１２に近接して階段状波長フィルタ部８１３を備える点を除き、第１フィルタプレート８００と同様のものである。
【０１００】
図８（Ｂ）に示されるように、階段状フィルタ部８１３は、３枚の「均一な」フィルタ８１４、８１５、８１６を有する。「均一な」フィルタとは、１枚のフィルタ全体で透過波長が変化しないことを意味する。フィルタ８１４−８１６の厚みは理解を容易にするために誇張して表現している。
【０１０１】
階段状フィルタ部８１３の各フィルタのスペクトル範囲は、フィルタ部８１２として具体化される照明フィルタ装置４００の全波長スペクトルの有用な部分を測定できるように選択される。例えば、可視光スペクトルの赤、緑、青を示す三原色のフィルタを用いることができる。各フィルタ８１４−８１６は、第２フィルタプレート８１０の移動方向８０５に沿った長さ８１７を有する。この長さ８１７は、図２の光線４３０などのフィルタプレートに照射される照明光のスポット径よりも大きいものとされる。従って、階段状フィルタ８１３の各フィルタは、図２の光線４３０などの光に対して適切に位置決めされると、所定波長の照明光を透過させる。
【０１０２】
図３を参照して上述したように、より広い間隔で波長を変化させてその中で最も基準画像特性に近い照明設定を判定する仮測定を行った後、仮測定で検出した照明設定を中心としたより限定された範囲をより狭い間隔で波長を変化させて基準画像特性を満たす照明設定を判定することで所望の照明波長を検出することができる。
階段状フィルタ部８１３を用いると、上記仮測定を高速に行うことができる。
【０１０３】
フィルタ部８１２の長さ方向全体を走査して広波長領域全体を大まかに測定する代わりに、階段状フィルタ部８１３の均一フィルタを選択することで、同じ全波長領域を少ない工程かつ短い距離で測定することができる。この結果、複数の仮画像を高速で取得して、反射／色特性や基準画像特性に関するより優れた情報を得ることができる。
仮測定により早く情報を得ることで、フィルタ部８１２における適切な箇所への移動が高速に行われ、照明特性の波長調整を更に最適化できる。
【０１０４】
図８（Ｃ）は、本発明で用いるフィルタプレートの第３実施形態である第３フィルタプレート８２０を示すものである。第３フィルタプレート８２０は円状のプレートであり、円形透明基板８２１及び環状透過帯域連続可変フィルタ部８２２を備える。フィルタ部８２２の断面は楔形状であり、図中の楔形状は、理解を容易にするため誇張して表現している。
第３フィルタプレート８２０は、周知の方法によりモータ８４６を用いて回転可能に配置されることで、図３の光線４３０と同様の光線８３０に対してフィルタ部８２２の各部が適切に位置決めできるようになっている。これにより、上述の板状透過帯域連続可変フィルタと実質的に同じ機能を発揮する。
【０１０５】
好適な各実施形態と組み合わせて本発明を説明してきたが、当業者にとって、数多くの代替、変形、変更が明らかであろう。よって、本発明に係る上述の実施形態は説明を目的としているのであり、本発明を限定するものではない。本発明の精神及び範囲から外れない様々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像処理装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】前記第１実施形態の画像処理装置で用いる照明フィルタ装置の一部断面図を含む正面図である。
【図３】前記第１実施形態の画像処理装置を用いた好適照明設定の判定方法を示すフローチャート図である。
【図４】前記第１実施形態の画像処理装置を用いた検査方法を示すフローチャート図である。
【図５】本発明に係る画像処理装置の第２実施形態を示すブロック図である。
【図６】前記第２実施形態の画像処理装置で用いるスペクトル検出装置の構成図である。
【図７】前記第２実施形態の画像処理装置を用いた好適照明設定の判定方法を示すフローチャート図である。
【図８】本発明に係る画像処理装置で用いるフィルタプレートの３つの実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１０　　　　　　画像処理装置
２０　　　　　　試料
１００　　　　　制御手段である制御部
２００　　　　　透過照明用光源
２３０　　　　　同軸落射用光源
２４０　　　　　リング照明用光源または拡散照明用光源
２５０　　　　　画像取得手段を構成するレンズ機構
２５５　　　　　光
２６０　　　　　画像取得手段を構成するカメラ装置
４００　　　　　照明手段である照明フィルタ装置
４０２　　　　　狭帯域の照明光
４１０　　　　　光源であるハロゲンランプ
４２０、４２２　熱吸収フィルタである第１及び第２のフィルタ
４３０、４３２　照明光
４４２　　　　　位置決め手段を構成する位置決めキャリア
４４４　　　　　光フィルタである板状透過帯域連続可変フィルタプレート
４４６　　　　　位置決め手段を構成するモータ
５７０　　　　　開口調整機構
５８０　　　　　スペクトル検出手段
６０８　　　　　ビームスプリッタである第２ビームスプリッタ
８００　　　　　第１フィルタプレート
８０２　　　　　光フィルタである板状透過帯域連続可変フィルタ部
８１０　　　　　第２フィルタプレート
８１２　　　　　光フィルタである板状透過帯域連続可変フィルタ部
８１３　　　　　階段状波長フィルタ部
８１４、８１５、８１６　均一フィルタ
８２０　　　　　第３フィルタプレート
８２２　　　　　光フィルタである環状透過帯域連続可変フィルタ部
８４６　　　　　位置決め手段であるモータ
【図１】
2004004055.tif 000003
【図２】
2004004055.tif 000004
【図３】
2004004055.tif 000005
【図４】
2004004055.tif 000006
【図５】
2004004055.tif 000007
【図６】
2004004055.tif 000008
【図７】
2004004055.tif 000009
【図８】
2004004055.tif 000010