(57)【要約】【課題】撮像対象物の主面の垂線と、撮像方向に伸びる光軸とが非平行な状態で撮像対象物の主面を撮像することによって低下した画像の解像度を補正し、画質の良いデジタル画像データを得ることができる画像処理装置及び検査装置を提供する。【解決手段】ラインセンサカメラ２５は、結像光を電気信号に変換し、１ライン毎に画像取り込み部３１に出力する。画像取り込み部３１は、１ラインのデータを垂直につなぎ合わせる処理を実施して２次元画像データを生成する。補正部３２は、２次元画像データに対して、被検体の垂線とラインセンサカメラ２５の光軸がなす角度に応じて画像内の所定方向の解像度を補正する処理を行う。【選択図】図１
2007316698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像対象物の主面の垂線と、撮像方向に伸びる光軸とが非平行な状態で前記主面を撮像することによって生成された２次元画像データに対して、前記垂線と前記光軸がなす角度に応じて画像内の所定方向の解像度を補正する処理を行うことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記２次元画像データが示す画像において、前記所定方向に１列に並んだ複数の部分画像のデータ値を補正する際に、隣接する前記部分画像のデータ値の差分と、前記角度に応じた係数とを用いて、前記解像度を補正する処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
隣接する前記部分画像のデータ値の差分を演算する差分演算手段と、
補正後のデータ値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段によって記憶された、過去に算出された前記補正後のデータ値に対して、前記角度に応じた係数を乗算する乗算手段と、
前記差分減算手段の演算結果と前記乗算手段の乗算結果とを加算することによって前記補正後のデータ値を演算する補正データ演算手段と、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記垂線と前記光軸が平行な状態で前記主面を撮像した場合の解像度と一致するように前記所定方向の解像度を補正することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記所定方向に直交する方向の解像度に一致するように前記所定方向の解像度を補正することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項６】
撮像対象物の主面の垂線と、撮像方向に伸びる光軸とが非平行な状態で前記主面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が前記撮像対象物の主面上を前記所定方向に移動するように、前記撮像対象物と前記撮像手段の少なくとも一方を移動させる移動手段と、
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像処理装置と、
を備えたことを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハや液晶ガラス基板、プリント配線板等の撮像対象物の表面を撮像して得られた画像データの解像度を補正する画像処理装置に関する。また、本発明は、本画像処理装置を備え、撮像対象物の表面を検査する為の検査装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ラインセンサカメラを用いて撮像対象物の画像を読み取る画像読み取り装置では、読み取りを行う際には、被検体の面（主面）の垂線に対し、ラインセンサカメラの光軸を、平行ではなく、ある角度に傾けてラインセンサカメラを設置し、ラインセンサカメラもしくは被検体を、被検体の面に平行な方向に走査して撮像することによって２次元の画像データを得ている（例えば特許文献１参照）。また、エリアセンサカメラを用いての撮像対象物の画像を読み取る画像読み取り装置においても同様に、被検体の面の垂線に対し、エリアセンサカメラの光軸を、平行ではなく、ある角度に傾けた状態でエリアセンサカメラを設置して撮像することによって２次元の画像データを得ている。
【特許文献１】特開２００１−９１４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、被検体の面の垂線に対してカメラの光軸をある角度に傾けてカメラを設置し斜めから撮像すると、カメラの各受光面（画素）が通常は正方形であり、カメラを傾けた方向の撮像範囲が広がる為、カメラの光軸を被検体の面の垂線に対して平行にして撮像する時の解像度に比べて解像度が低下した（ぼけた）画像データが生成される。さらに、設置するカメラの角度に応じて、カメラを傾けた方向の撮像範囲が変化してしまう為、解像度の低下の度合いも変化してしまう。一般的に、得られた２次元画像データに対して、カメラを傾けた方向の解像度の低下を補正する処理は行われていない為、各受光面（画素）が正方形であるカメラを用いたとしても、得られた２次元画像データの縦と横の解像度は異なったものとなる。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、撮像対象物の主面の垂線と、撮像方向に伸びる光軸とが非平行な状態で撮像対象物の主面を撮像することによって低下した画像の解像度を補正し、画質の良い画像データを得ることができる画像処理装置及び検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、撮像対象物の主面の垂線と、撮像方向に伸びる光軸とが非平行な状態で前記主面を撮像することによって生成された２次元画像データに対して、前記垂線と前記光軸がなす角度に応じて画像内の所定方向の解像度を補正する処理を行うことを特徴とする画像処理装置である。
【０００６】
また、本発明の画像処理装置において、前記２次元画像データが示す画像において、前記所定方向に１列に並んだ複数の部分画像のデータ値を補正する際に、隣接する前記部分画像のデータ値の差分と、前記角度に応じた係数とを用いて、前記解像度を補正する処理を行うことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の画像処理装置は、隣接する前記部分画像のデータ値の差分を演算する差分演算手段と、補正後のデータ値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段によって記憶された、過去に算出された前記補正後のデータ値に対して、前記角度に応じた係数を乗算する乗算手段と、前記差分減算手段の演算結果と前記乗算手段の乗算結果とを加算することによって前記補正後のデータ値を演算する補正データ演算手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の画像処理装置において、前記垂線と前記光軸が平行な状態で前記主面を撮像した場合の解像度と一致するように前記所定方向の解像度を補正することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の画像処理装置において、前記所定方向に直交する方向の解像度に一致するように前記所定方向の解像度を補正することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、撮像対象物の主面の垂線と、撮像方向に伸びる光軸とが非平行な状態で前記主面を撮像する撮像手段と、前記撮像手段が前記撮像対象物の主面上を前記所定方向に移動するように、前記撮像対象物と前記撮像手段の少なくとも一方を移動させる移動手段と、上記の画像処理装置とを備えたことを特徴とする検査装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、撮像対象物の主面の垂線と、撮像方向に伸びる光軸とが非平行な状態で撮像対象物の主面を撮像することによって低下した画像の解像度を補正し、画質の良い画像データを得ることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の第１の実施形態を説明する。図１は、本実施形態による欠陥検査装置の構成を示している。図１に示すように、欠陥検査装置１は、検査部２、メインコンピュータ３、欠陥抽出・判定部４、及び画像保存部５を有している。検査部２は被検体の画像を取得して検査を実施する為の構成を有している。メインコンピュータ３は、検査部２の制御を行いながら、被検体の画像を取り込んで補正や画像処理を行い、画像を記憶する。欠陥抽出・判定部４は、メインコンピュータ３によって記憶された画像を用いて欠陥の抽出や分類、判定を行う。画像保存部５は、欠陥抽出・判定部４で得られる欠陥画像や判定結果等を保存する。図２は、検査部２を横から見た場合の外観を示している。
【００１３】
図１及び図２に示すように、検査部２は、スキャンステージ１０（保持部）を有している。スキャンステージ１０には、モータ１１Ａを含むスキャンステージ駆動部１１（移動手段）が設けられている。スキャンステージ駆動部１１は、スキャンステージ１０上に搭載された回転ステージ１２（保持部）を、矢印Ａで示す直線方向に移動させる駆動部である。回転ステージ１２は、内部に搭載されたモータ１３Ａを含む回転ステージ駆動部１３によって、矢印Ｂで示す回転方向（被検体Ｗの面内で回転する方向）に回転自在になっている。回転ステージ駆動部１３は、ガラス基板やウェハなどの被検体Ｗの回転方向の位置合わせを行う駆動部である。回転ステージ１２上端には、テーブル１４が搭載されている。テーブル１４には吸着孔が形成され、そのそれぞれに対して吸着電磁弁１５が接続されており、被検体Ｗを真空吸着によって固定することができる。
【００１４】
テーブル１４の上方には、照明部２０が被検体Ｗに向けて配置されている。照明部２０は、照明用の光源及び光学系を有している。照明用の光源には、例えば、ハロゲンランプと熱線吸収フィルタとコンデンサレンズとを内部に備えたランプハウスが用いられている。照明用の光学系には、例えば、ランプハウスからの光束を収束させる集光レンズとファイバ束とが用いられている。照明部２０は、入射角θ0で被検体Ｗを照明するもので、被検体Ｗとの間には、光束を収束させるシリンドリカルレンズ２１及びスリット２２が配置されている。照明部２０、シリンドリカルレンズ２１、及びスリット２２は一体に構成され、照明角度駆動部２３によって、被検体Ｗの面の垂線に対する角度を任意に変えられるようになっており、例えば、入射角θ0よりも大きい入射角θ1で被検体Ｗの表面を照明することも可能である。
【００１５】
さらに、テーブル１４の上方には、照明部２０から照射された光の反射光が入射可能なように、撮像手段であるラインセンサカメラ２５が配置されている。ラインセンサカメラ２５では、複数の受光面（ラインセンサの各画素センサ）が直線状に（図２の紙面に垂直な方向に受光面が一列に並ぶように）配置されており、被検体Ｗの直線状の領域が結像される。ラインセンサカメラ２５は、被検体Ｗの面の垂線に対して、光学系の光軸がある角度（θ0'：0°＜θ0'＜90°）で傾いた状態で設置されている。ラインセンサカメラ２５と被検体Ｗとの間には、フィルタ２６がある。フィルタ２６には、照明光の波長帯域を制限して干渉像が得られるように狭帯域フィルタが用いられており、フィルタ駆動部２７によって、光学経路に対してフィルタ２６を挿抜したり、フィルタ２６の種類を切り替えたりすることができるようになっている。
【００１６】
図１に示す検査部２の各種センサ２８は、被検体Ｗの吸着保持や照明部２０の傾斜角度などを検出して正しく検査が行えるようにする為のセンサである。操作入力部２９は、作業者の操作を受け付けて、後述する各種の処理を実施する為のものである。表示部３０は、作業者が操作入力部２９を操作する際の補助を行う表示や、検査画面、後述する保存された画像及び判定結果等の表示を行う。そして、このように構成された検査部２は、外来光の影響を受けないように不図示の暗箱状の筐体に収容されている。さらに、被検体Ｗへのパーティクルの付着を防止する為に、筐体の上部から空気清浄用のフィルタを通してダウンフローが流れるようになっている。
【００１７】
メインコンピュータ３は、画像取り込み部３１、補正部３２、画像前処理部３３、駆動制御部３７、及び画像記憶部４０を有している。画像取り込み部３１には、ラインセンサカメラ２５で撮像された１ラインのデータが、スキャンステージ１０の移動に同期して、又は回転ステージ１２の回転に同期して取り込まれる。画像取り込み部３１は、１ラインのデータ毎に、必要な並び替えなどの前処理を行い、補正部３２に送る。各メモリに余裕があれば、２ラインのデータを垂直（スキャンステージ１０及び回転ステージ１２の移動方向）につなぎ合わせる処理を実施して被検体Ｗの全体画像を１枚の２次元画像（原画像）にしてもよい。
【００１８】
画像取り込み部３１には、本発明の画像処理装置の一実施形態である補正部３２が接続されている。補正部３２は、原画像のデータに対して各種補正を行う。例えば、照明部２０の配光は一般的に均一ではなく、被検体Ｗの被照射部分には光量ムラがある。また、ラインセンサカメラ２５の各画素センサの感度が等しくない。この為、ラインセンサカメラ２５の出力データには、シェーディングが現れることが知られている。補正部３２は、あらかじめ記憶されているシェーディングのデータを用いて、本来の輝度の画像に修正すべく、原画像のデータに対して補正を行う。
【００１９】
また、被検体Ｗの照明部２０からラインセンサカメラ２５までの光路上に各種レンズが挿入されている場合は、レンズのばらつきや収差等でラインセンサカメラ２５の出力データに歪が生じる。このような歪も、補正部３２にあらかじめ記憶されている歪のデータを用いて、本来の倍率がかけられた画像に修正される。
【００２０】
また、ラインセンサカメラ２５の各受光面（画素）が正方であっても、ラインセンサカメラ２５の光軸を被検体Ｗの面の垂線に対してある角度に傾けて、垂線と光軸が非平行となるようにラインセンサカメラ２５を設置して撮像した場合は、各画素に対する被検体Ｗ上の撮像面は正方ではなくなり、垂線と光軸が平行になるようにラインセンサカメラ２５を設置して撮像した時の解像度に比べて解像度が低下する。この低下した解像度も、補正部３２にあらかじめ記憶されている、撮像角度に応じたデータを用いて、本来の画素の（正方の）解像度に修正される。
【００２１】
上述した補正部３２の機能は、補正部３２の動作及び機能を実現する為のプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、その記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行させることにより実現される。ここで、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００２２】
また、上述したプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータから、伝送媒体を介して、あるいは伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように、情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上述したプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能を、コンピュータに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００２３】
補正部３２には、画像前処理部３３が接続されており、必要に応じてフィルタリング等の前処理を行うことができる。画像前処理部３３には、画像記憶部４０が接続されており、被検体Ｗ全体の２次元画像データを構築して記憶しておくことができる。また、駆動制御部３７は、操作入力部２９を介して入力された作業者の指示に従って、被検体Ｗの移動に係る検査部２内の各部の動作を制御したり、画像取り込み部３１による画像の取り込み動作を制御したりする。
【００２４】
欠陥抽出・判定部４は、欠陥抽出部４１、欠陥分類部４２、欠陥判定部４３、及び欠陥辞書４４を有している。欠陥抽出部４１は画像記憶部４０と接続されており、画像記憶部４０によって記憶されている、補正部３２や画像前処理部３３で処理が行われた画像データを受け取り、被検体Ｗの固有の画像である被検査体外形画像や特定パターン画像等を除去し、パターンマッチングなどを利用して欠陥領域を抽出する。
【００２５】
欠陥分類部４２は、欠陥抽出部４１において抽出された欠陥領域の画像と、欠陥辞書４４に蓄えられたデータとを比較して欠陥を分類し、欠陥種類の特定を行う。また、欠陥分類部４２は、特定された欠陥について欠陥情報（欠陥の分類及び種類）を作成する。欠陥判定部４３は、欠陥抽出部４１で欠陥が抽出されなければ被検体Ｗを良品とみなし、欠陥抽出部４１で欠陥が抽出された時は、欠陥分類部４２が特定した欠陥情報の内容から、製造工程に影響を与える欠陥が被検体Ｗに存在するか否かを判断する。ここでの判断基準となるデータとして、あらかじめ登録されているものが使用される。欠陥判定部４３の判定結果は画像保存部５に渡される。
【００２６】
画像保存部５は、画像・判定結果保存部５１を有する。画像・判定結果保存部５１では、欠陥抽出部４１で抽出された欠陥領域の画像データ、及び撮像条件を変えて撮像した場合の欠陥領域の画像データ、欠陥分類部４２で分類された欠陥の種類や名前の情報、欠陥判定部４３での判定結果等が保存される。
【００２７】
次に、上述した構成を有する欠陥検査装置１による動作の流れを説明する。まず、生産ラインの上流より送られた複数枚の被検体が、人の手あるいは生産ラインの搬送装置（以下、搬送装置等という）により、図示しないキャリアに装填してセットされる。その後、操作入力部２９に検査開始が入力されることにより、欠陥検査装置１が動作を開始する。
【００２８】
搬送装置等は、キャリアから特定の被検体Ｗを取り出し、テーブル１４上に被検体Ｗを、不図示のアライメント装置等でアライメントを行い偏芯が取れた状態で正確に載置する。テーブル１４上に被検体Ｗが正確に載置されると、駆動制御部３７が吸着電磁弁１５をＯＮ（起動）してテーブル１４上の被検体Ｗを吸着固定する。その後、駆動制御部３７は、スキャンステージ駆動部１１に命令を出してスキャンステージ１０を移動させ、各種センサ２８に含まれるノッチ検出センサの測定領域内に被検体Ｗの周縁部を移動させる。さらに、駆動制御部３７は、回転ステージ駆動部１３に命令を出して回転ステージ１２を回転させる。ノッチ検出センサが被検体Ｗの周縁部のノッチを検出したら、駆動制御部３７はその位置を基準として登録する。その後は、被検体Ｗの回転位置が常に同じになるように、回転ステージ１２を回転させる制御が行われる。
【００２９】
ノッチ検出センサと回転ステージ１２の回転位置を決めたら、駆動制御部３７はフィルタ駆動部２７に命令を出してフィルタ２６を光路上から抜き取る。また、駆動制御部３７は、照明角度駆動部２３に命令を出して、被検体Ｗの面の垂線に対し入射角θ1の角度で照明するように照明部２０の角度を調整させる。ここまでの処理で準備段階が終了したので、駆動制御部３７は照明部２０に被検体Ｗを照明させ、全体画像を取得する制御を開始する。
【００３０】
照明部２０は被検体Ｗを照明するが、照明部２０から出た光束の内、入射角θ1以外の光束は、スリット２２によって遮られ、入射角θ1の角度で入射する光だけが被検体Ｗに当たる。この時、ラインセンサカメラ２５の光軸が、被検体Ｗの面の垂線に対し角度θ0'（＝θ0）の位置に配置されている為、被検体Ｗに全く凹凸がない場合には、被検体Ｗの表面で正反射した光束はラインセンサカメラ２５には入射しない。しかし、被検体Ｗに傷や、埃、欠陥又は正常なパターンがあった場合は、入射角θ1の角度で入射する光束の中に反射角θ0'（＝θ0）で散乱する光束が発生し、この散乱光がラインセンサカメラ２５に像を結ぶ。
【００３１】
ラインセンサカメラ２５は、結像光を電気信号に変換し、１ライン毎に画像取り込み部３１に出力する。駆動制御部３７は、画像取り込み部３１に撮像開始トリガ信号を出力するとともに、スキャンステージ１０を矢印Ａで示す１軸方向（被検体Ｗの面に平行かつラインセンサカメラ２５の可動面に平行な方向）に走査を開始させる。その後、駆動制御部３７は、ラインセンサカメラ２５の画素解像度毎のライン画像を取り込むようスキャンステージ１０及び画像取り込み部３１を制御する。これによって、ラインセンサカメラ２５に対して被検体Ｗが移動するので、ラインセンサカメラ２５から出力されるラインセンサカメラ２５の画素解像度毎のラインデータを取り込んだ順番に足し合わせると、被検体Ｗの全体像が得られる。
【００３２】
このように取得した画像データに対して、補正部３２は、あらかじめ記憶しているシェーディングのデータを用いてシェーディング補正をして、本来の輝度の画像に修正する処理を行う。また、補正部３２は、あらかじめ記憶している歪のデータを用いて歪補正をして、本来の倍率がかけられた画像に修正する処理を行う。また、補正部３２は、あらかじめ記憶している、撮像角度に応じたデータを用いて解像度補正をして、本来の画素の（正方の）解像度の画像に修正する処理を行う。撮像角度に応じたデータとは、例えば搬送装置等によって操作入力部２９にラインセンサカメラ２５の撮像角度が入力された時に、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）等で呼び出される補正演算式の係数である。
【００３３】
次に、この解像度補正処理の具体例を図３、図４、図５を参照して説明する。ラインセンサカメラ２５の各画素の受光面が正方であるとする。図３に示すように、このラインセンサカメラ２５の光軸を、被検体Ｗの面の垂線に平行に設置して撮像した時（被検体Ｗの垂直撮像時）、被検体Ｗ上の撮像面において、画素あたりの縦横比をLy:Lxとすると、当然ながらLy:Lx=1:1である。しかしながら、このラインセンサカメラ２５の光軸を、被検体Ｗの面の垂線に対して角度θ0だけ傾けて撮像した時（被検体Ｗの斜め撮像時）、被検体Ｗ上の撮像面において、画素あたりの縦横比をL'y:Lxとすると、L'y:Lx≠1:1となり、画素が正方ではなくなる。
【００３４】
撮像面において、矢印Ａに直行する方向の画素の幅は、角度θ0によらず常にLxであるが、撮像面において、矢印Ａ方向の画素の幅は、角度θ0傾けることで、Lyの1/cos(θ0)倍になる。すなわち、画素あたりの縦横比はL'y:Lx=1/cos(θ0):1となる。
【００３５】
以下、1/cos(θ0)=αとし、α=2(θ0=60°)の時について、図４を参照しながら解像度補正の方法を説明する。被検体Ｗの垂直撮像時に得られる被検体Ｗの画像の内、図３の矢印Ａ方向に１列に並んだ画素（部分画像）を抜きとったものが図４（ａ）左側に示されている。a(1)は、ラインセンサカメラ２５による１ライン目の撮像時の画素の輝度値を表している。同様に、a(2)，a(3)，・・・，a(10)はそれぞれ、ラインセンサカメラ２５による２ライン目，３ライン目，・・・，１０ライン目の撮像時の画素の輝度値を表している。
【００３６】
また、被検体Ｗの斜め撮像時に得られる被検体Ｗの画像の内、図３の矢印Ａ方向に１列に並んだ画素（部分画像）を抜きとったものが図４（ａ）右側に示されている。Y(1)は、ラインセンサカメラ２５による１ライン目の撮像時の画素の輝度値を表している。同様に、Y(2)，Y(3)，・・・，Y(10)はそれぞれ、ラインセンサカメラ２５による２ライン目，３ライン目，・・・，１０ライン目の撮像時の画素の輝度値を表している。
【００３７】
θ0=60°の時は、Y(1)は、１ライン目の画素と２ライン目の画素の２画素を撮像した時の輝度値を表していることになるので、
Y(1)=a(1)+a(2)
Y(2)=a(2)+a(3)
Y(3)=a(3)+a(4)
Y(4)=a(4)+a(5)
Y(5)=a(5)+a(6)
・・・
Y(x)=a(x)+a(x+1)
である。
【００３８】
ここで、Y(1)=a(1)+a(2)=0（a(1)=a(2)=0）とし、xライン目において、１ライン前の輝度値との差をy(x)=Y(x)-Y(x-1)とすると、
y(1)=Y(1)-Y(0)=Y(1)=0
y(2)=Y(2)-Y(1)=(a(2)+a(3))-(a(1)+a(2))=a(3)-a(1)=a(3)
y(3)=Y(3)-Y(2)=(a(3)+a(4))-(a(2)+a(3))=a(4)-a(2)=a(4)
y(4)=Y(4)-Y(3)=(a(4)+a(5))-(a(3)+a(4))=a(5)-a(3)
y(5)=Y(5)-Y(4)=(a(5)+a(6))-(a(4)+a(5))=a(6)-a(4)
・・・
となる（図４（ｂ））。
【００３９】
ここで、y'(x)=y(x-1)+y'(x-2)とし、存在しないものは0とすると、
y'(1)=0+0=0
y'(2)=y(1)+0=0
y'(3)=y(2)+y'(1)=a(3)+0=a(3)
y'(4)=y(3)+y'(2)=a(4)+0=a(4)
y'(5)=y(4)+y'(3)=(a(5)-a(3))+a(3)=a(5)
・・・
となり（図４（ｃ））、この値は、ラインセンサカメラ２５の光軸を、被検体Ｗの面の垂線に対して平行にして撮像した時に得られる輝度値となり、３ライン目から生成することが可能となる。
【００４０】
よって、α=2(θ0=60°)においては、
a(x)=y'(x)=y(x-1)+y'(x-2)  ・・・（１）
と表すことができる。つまり、被検体Ｗの斜め撮像時の隣接する画素の輝度値の差分であるy(x)（=Y(x)-Y(x-1)）を用いて再帰的にy'(x)を計算することにより、被検体Ｗの垂直撮像時の画素の輝度値であるa(x)を求めることができる。
【００４１】
次に、1/cos(θ0)=αとし、α=3(θ0≒70.5°）の時について、図５を参照しながら説明する。α=2の時と同様、被検体Ｗの垂直撮像時に得られる被検体Ｗの画像の内、図３の矢印Ａ方向に１列に並んだ画素（部分画像）を抜きとったものが図５（ａ）左側に示されている。a(1)は、ラインセンサカメラ２５による１ライン目の撮像時の画素の輝度値を表している。同様に、a(2)，a(3)，・・・，a(10)はそれぞれ、ラインセンサカメラ２５による２ライン目，３ライン目，・・・，１０ライン目の撮像時の画素の輝度値を表している。
【００４２】
また、被検体Ｗの斜め撮像時に得られる被検体Ｗの画像の内、図３の矢印Ａ方向に１列に並んだ画素（部分画像）を抜きとったものが図５（ａ）右側に示されている。Y(1)は、ラインセンサカメラ２５による１ライン目の撮像時の画素の輝度値を表している。同様に、Y(2)，Y(3)，・・・，Y(10)はそれぞれ、ラインセンサカメラ２５による２ライン目，３ライン目，・・・，１０ライン目の撮像時の画素の輝度値を表している。
【００４３】
θ0≒70.5°の時は、Y(1)は、１ライン目の画素と２ライン目の画素と３ライン目の画素の３画素を撮像した時の輝度値を表していることになるので、
Y(1)=a(1)+a(2)+a(3)
Y(2)=a(2)+a(3)+a(4)
Y(3)=a(3)+a(4)+a(5)
Y(4)=a(4)+a(5)+a(6)
Y(5)=a(5)+a(6)+a(7)
・・・
Y(x)=a(x)+a(x+1)+a(x+2)
である。
【００４４】
ここで、Y(1)=a(1)+a(2)+a(3)=0（a(1)=a(2)= a(3)=0）とし、xライン目において、１ライン前の輝度値との差をy(x)=Y(x)-Y(x-1)とすると、
y(1)=Y(1)-Y(0)=Y(1)=0
y(2)=Y(2)-Y(1)=(a(2)+a(3)+a(4))-(a(1)+a(2)+a(3))=a(4)-a(1)=a(4)
y(3)=Y(3)-Y(2)=(a(3)+a(4)+a(5))-(a(2)+a(3)+a(4))=a(5)-a(2)=a(5)
y(4)=Y(4)-Y(3)=(a(4)+a(5)+a(6))-(a(3)+a(4)+a(5))=a(6)-a(3)=a(6)
y(5)=Y(5)-Y(4)=(a(5)+a(6)+a(7))-(a(4)+a(5)+a(6))=a(7)-a(4)
・・・
となる（図５（ｂ））。
【００４５】
ここで、y'(x)=y(x-2)+y'(x-3)とし、存在しないものは0とすると、
y'(1)=0+0=0
y'(2)=0+0=0
y'(3)=y(1)+0=0
y'(4)=y(2)+y'(1)=a(4)+0=a(4)
y'(5)=y(3)+y'(2)=a(5)+0=a(5)
y'(6)=y(4)+y'(3)=a(6)+0=a(6)
y'(7)=y(5)+y'(4)=(a(7)-a(4))+a(4)=a(7)
・・・
となり、この値は、ラインセンサカメラ２５の光軸を被検体Ｗの面の垂線に平行にして撮像した時に得られる輝度値となり、４ライン目から生成することが可能となる。よって、α=3(θ0≒70.5°)においては、
a(x)=y'(x)=y(x-2)+y'(x-3)  ・・・（２）
と表すことができる（図５（ｃ））。
【００４６】
α=2及びα=3の時の計算式（１）及び（２）より、
1≦α＜2の場合は、a(x)=y(x)+(2-α)*y'(x-1)+(α-1)*y'(x-2)
2≦α＜3の場合は、a(x)=y(x-1)+(3-α)*y'(x-2)+(α-2)*y'(x-3)
3≦α＜4の場合は、a(x)=y(x-2)+(4-α)*y'(x-3)+(α-3)*y'(x-4)
と表すことができるので、一般的にｎを正の整数とし、補間も考慮すると、
n≦α＜n+1の場合は、a(x)=y(x-(n-1))+((n+1)-α)*y'(x-n)+(α-n)*y'(x-(n+1))  ・・・（３）
（ただし、Y(1)=0、演算途中の存在しない値を0とする。また、「*」は乗算記号を意味するものとする。）
と表すことができる。
【００４７】
すなわち、角度θ0に応じた演算式（３）を用いると、走査方向の解像度を補正することができ、ラインセンサカメラ２５の光軸を被検体Ｗの面の垂線に平行にして撮像した時の画像に修正することができる。言い換えると、走査方向の解像度が、走査方向に直交する方向の解像度に一致するように補正することができる、
【００４８】
このようにして補正部３２で各種補正を施した画像において、さらに、必要であれば、画像前処理部３３でフィルタリング等を行った後、画像記憶部４０で被検体Ｗ全体の画像データを構築して記憶する。画像記憶部４０に画像データが格納されると、欠陥抽出・判定部４の欠陥抽出部４１は、その画像データを、あらかじめ記憶されている理想的な良品の被検体の画像のデータと比較する。欠陥抽出部４１は、被検体Ｗの固有の画像である被検体外形画像、露光範囲の外形画像や特定パターン画像等を画像から除去した後、良品の被検体の画像との相違点を画像処理によって抽出する。相違点を含む所定の領域は、欠陥抽出部４１が欠陥と判定した領域（欠陥領域）として取り扱われる。
【００４９】
欠陥抽出部４１で抽出された欠陥領域の画像データは欠陥分類部４２に送られる。欠陥分類部４２は、その欠陥領域の画像データに基づいて、あらかじめ蓄えられた欠陥の情報を欠陥辞書４４から読み込んで比較し、欠陥種類の特定を行う。欠陥辞書４４に登録されている欠陥が発見された場合には、欠陥分類部４２は、その欠陥の名前を、抽出した欠陥領域に対して付与するとともに、欠陥情報を生成する。
【００５０】
さらに、欠陥判定部４３は、欠陥情報の内容から欠陥が被検体Ｗに存在するか否かを判断するとともに、被検体Ｗを生産ラインの下流に流してよいか否かを判定する。欠陥判定部４３で良否判定が行われた後には、欠陥抽出部４１で抽出された欠陥領域の画像データ、欠陥情報、判定結果等が画像保存部５の画像・判定結果保存部５１に保存される。なお、欠陥抽出部４１で欠陥が抽出されなかった場合は、そのまま欠陥判定部４３で良品と判断してもよい。
【００５１】
本実施形態によれば、被検体Ｗの面の垂線に対して、光軸をある角度に傾けてラインセンサカメラ２５を設置し、斜めから撮像した際に生じる走査方向の解像度の低下を、簡単な演算式を用いて補正し、被検体Ｗの面の垂線に対して光軸が平行となるようにラインセンサカメラ２５を設置して撮像した際の本来の画素解像度を生成することができる。したがって、走査方向の解像度を高め、画質の良いデジタル画像データを得ることができる。また、特殊なカメラを搭載することがない為、低コストで走査方向の解像度を高めることができる。また、その後の欠陥抽出、分類、良否判定等において、精度の良い検査結果を得ることができる。
【００５２】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図６は、本実施形態による欠陥検査装置１の構成を示している。本実施形態では、第１の実施形態と異なる構成のみについて説明する。メインコンピュータ３には、画像処理ボード６が搭載されている。画像処理ボード６は、メインコンピュータ３内のＣＰＵと接続されている内部バス、例えば、ＰＣＩバスに接続される。ＰＣＩバスには、画像処理ボード６が着脱可能に接続される。
【００５３】
画像処理ボード６では、補正部６２がハードウェアで構成されている。画像取り込み部３１で得られた画像データは、ＰＣＩバスを経由して画像処理ボード６へ送られる。第１の実施形態による補正部３２と同様に補正部６２は、あらかじめ記憶しているシェーディングのデータを用いてシェーディング補正をして、本来の輝度の画像に修正する。また、補正部６２は、あらかじめ記憶している歪のデータを用いて歪補正をして、本来の倍率がかけられた画像に修正する。また、補正部６２は、あらかじめ記憶している撮像角度に応じたデータを用いて解像度補正をして、本来の画素の（正方の）解像度の画像に修正する。
【００５４】
以下、ハードウェアで構成された補正部６２の構成を説明するとともに、画像取り込み部３１で得られた画像データに対して、補正部６２が、あらかじめ記憶している撮像角度に応じたデータを用いて、本来の画素の（正方の）解像度の画像に修正する処理の内容を説明する。
【００５５】
第１の実施形態において、ラインセンサカメラ２５の光軸を、被検体Ｗの面の垂線に対して角度θ0だけ傾けた状態で撮像した時に得られる画像を本来の画素解像度の画像に修正する演算式は、下記の通りであると導かれた。
Y(x)：xライン目のある画素の輝度値
a(x)：xライン目の補正後の輝度値
y(x)= Y(x)-Y(x-1)
α=1/cos(θ0)
とすると、
1≦α＜2の場合は、
a(x)=y(x)+(2-α)*y'(x-1)+(α-1)*y'(x-2)
2≦α＜3の場合は、
a(x)=y(x-1)+(3-α)*y'(x-2)+(α-2)*y'(x-3)
3≦α＜4の場合は、
a(x)=y(x-2)+(4-α)*y'(x-3)+(α-3)*y'(x-4)
・・・
n≦α＜n+1の場合は、
a(x)=y(x-(n-1))+((n+1)-α)*y'(x-n)+(α-n)*y'(x-(n+1))
ただし、Y(1)=0、演算途中の存在しない値を0とする。
【００５６】
図７は、上記演算式に従った演算を行うハードウェア回路のブロック図である。ＦＩＦＯ７１〜７６は、バッファリングとフロー制御を行うものである。ＦＩＦＯはリードポインタとライトポインタ、格納場所と制御ロジックからなり、格納場所としてはＲＡＭ等が用いられる。例えばY(x)の輝度データが入力される時には、ＦＩＦＯの出力は１ライン前のY(x-1)となっている。
【００５７】
セレクタ８１〜８５は、複数の入力から１つを選択し出力することができる。ＦＦ（フリップフロップ）９１〜９４は、ＣＬＫ（クロック）信号に同期してその時点での入力の値を出力することができる。各ＦＦのＣＬＫ信号として、画像処理ボード６内で生成される同一の信号を用いることにより、各データ間の同期を取ることができる。減算機９５〜９６、乗算器９７〜９８、加算器９９は、入力された複数のデータをそれぞれ減算、乗算、加算して出力することができる。
【００５８】
減算器９５〜９６が本発明の差分演算手段の一実施形態である。ＦＩＦＯ７３〜７６が本発明の記憶手段の一実施形態である。乗算器９７〜９８が本発明の乗算手段の一実施形態である。加算器９９が本発明の補正データ演算手段の一実施形態である。
【００５９】
まず、1≦α＜2の場合の回路の動作について説明する。Ｄａｔａ ＩＮより輝度値Y(x)が入力されたとする。このデータはＦＩＦＯ７１及び減算器９５に送られている。この時、ＦＩＦＯ７１の出力は１ライン前のY(x-1)であり、減算器９５によってY(x)-Y(x-1)、すなわちy(x)が演算されてセレクタ８１へ送られる。セレクタ８１により、入力bすなわちy(x)が選択され、出力oよりy(x)が出力されてＦＦ９１へ送られる。
【００６０】
ここで、加算器９９の出力をy'(x)とすると、y'(x)はＦＩＦＯ７３へ送られている。ＦＩＦＯ７３の出力はy'(x-1)であり、このデータはセレクタ８２へ送られる。セレクタ８２により、入力aすなわちy'(x-１)が選択され、出力oよりy'(x-１)が出力されて、乗算器９７へ送られる。
【００６１】
一方、セレクタ８４には、あらかじめメモリ等に格納されている、撮像角度θ0に応じたデータである(2-α)，(3-α)，・・・が入力されており、セレクタ８４により、(2-α)が選択され、出力oより(2-α)が出力されて乗算器９７へ送られる。乗算器９７では、入力されている２つのデータであるy'(x-１)と(2-α)の乗算、すなわち(2-α)*y'(x-１)が演算されてＦＦ９２へ送られる。
【００６２】
また、ＦＩＦＯ７３の出力データy'(x-1)は、セレクタ８２へ送られるとともに、ＦＩＦＯ７５へも送られている。ＦＩＦＯ７５の出力はy'(x-2)であり、このデータはセレクタ８３へ送られる。セレクタ８３により、入力aすなわちy'(x-2)が選択され、出力oよりy'(x-2)が出力されて、乗算器９８へ送られる。
【００６３】
一方、セレクタ８５には、あらかじめメモリ等に格納されている、撮像角度θ0に応じたデータである(α-1)，(α-2)，・・・が入力されており、セレクタ８５により、(α-1)が選択され、出力oより(α-1)が出力されて乗算器９８へ送られる。乗算器９８では、入力されている２つのデータであるy'(x-2)と(α-1)の乗算、すなわち(α-1)* y'(x-2)が演算されてＦＦ９３へ送られる。
【００６４】
ＦＦ９１〜９３により、それぞれに入力されているデータ、すなわちy(x)、(2-α)*y'(x-１)、(α-1)* y'(x-2)が、画像処理ボード６内の同一ＣＬＫ信号でそれぞれの同期を取ってから加算器９９へ送りこまれる。加算器９９では、入力されている３つのデータの加算、すなわちy(x)+(2-α)*y'(x-１)+(α-1)* y'(x-2)が演算されてＦＦ９４へ送られる。このデータは1≦α＜2の時のy'(x)であり、最初に加算器９９の出力をy'(x)とした仮定と一致する。
【００６５】
最後に、ＦＦ９４においてＣＬＫ信号で同期を取ってから出力されるデータが補正後の輝度値a(x)となる。ここで、α=1の時、すなわち被検体Ｗの面の垂線に対してラインセンサカメラ２５の光軸を平行にして撮像した時に、上述の処理を行うと、a(1)=0となり、１ライン目のデータがなくなってしまう。これを避けたいのであれば、セレクタ８１で入力a、すなわちY(x)を選択し、出力oよりY(x)を出力し、セレクタ８４及びセレクタ８５で入力a、すなわち0を選択し、出力oより0を出力することにより、Ｄａｔａ ＯＵＴにはY(x)が出力されることとなり、入力された輝度値をそのまま出力することができるので、１ライン目のデータも失うことがない。
【００６６】
次に、2≦α＜3の場合の回路の動作について説明する。Ｄａｔａ ＩＮより輝度値Y(x)が入力されたとする。このデータはＦＩＦＯ７１に送られている。この時、ＦＩＦＯ７１の出力は１ライン前のY(x-1)であり、このデータはＦＩＦＯ７２及び減算器９６に送られている。この時、ＦＩＦＯ７２の出力はY(x-1)よりも１ライン前のY(x-2)であり、減算器９６によってY(x-1)-Y(x-2)、すなわちy(x-1)が演算されてセレクタ８１へ送られる。セレクタ８１により、入力cすなわちy(x-1)が選択され、出力oよりy(x-1)が出力されてＦＦ９１へ送られる。
【００６７】
ここで、加算器９９の出力をy'(x)とすると、y'(x)はＦＩＦＯ７３へ送られている。ＦＩＦＯ７３の出力はy'(x-1)であり、このデータはＦＩＦＯ７４へ送られる。ＦＩＦＯ７４の出力はy'(x-2)であり、このデータはセレクタ８２へ送られる。セレクタ８２により、入力bすなわちy'(x-2)が選択され、出力oよりy'(x-2)が出力されて、乗算器９７へ送られる。
【００６８】
一方、セレクタ８４には、あらかじめメモリ等に格納されている、撮像角度θ0に応じたデータである(2-α)，(3-α)，・・・が入力されており、セレクタ８４により、(3-α)が選択され、出力oより(3-α)が出力されて乗算器９７へ送られる。乗算器９７では、入力されている２つのデータであるy'(x-2)と(3-α)の乗算、すなわち(3-α)*y'(x-2)が演算されてＦＦ９２へ送られる。
【００６９】
また、ＦＩＦＯ７３の出力データy'(x-1)は、ＦＩＦＯ７４へ送られるとともに、ＦＩＦＯ７５へも送られている。ＦＩＦＯ７５の出力はy'(x-2)であり、このデータはＦＩＦＯ７６へ送られる。ＦＩＦＯ７６の出力はy'(x-3)であり、このデータはセレクタ８３へ送られる。セレクタ８３により、入力bすなわちy'(x-3)が選択され、出力oよりy'(x-3)が出力されて、乗算器９８へ送られる。
【００７０】
一方、セレクタ８５には、あらかじめメモリ等に格納されている、撮像角度θ0に応じたデータである(α-1)，(α-2)，・・・が入力されており、セレクタ８５により、(α-2)が選択され、出力oより(α-2)が出力されて乗算器９８へ送られる。乗算器９８では、入力されている２つのデータであるy'(x-3)と(α-2)の乗算、すなわち(α-2)* y'(x-3)が演算されてＦＦ９３へ送られる。
【００７１】
ＦＦ９１〜９３により、それぞれに入力されているデータ、すなわちy(x-1)，(3-α)*y'(x-2)，(α-2)* y'(x-3)が、画像処理ボード６内の同一ＣＬＫ信号で同期を取ってから加算器９９へ送りこまれる。加算器９９では、入力されている３つのデータの加算、すなわちy(x-1)+(3-α)*y'(x-2)+(α-2)* y'(x-3)が演算されてＦＦ９４へ送られる。このデータは、2≦α＜3の時のy'(x)であり、最初に加算器９９の出力をy'(x)とした仮定と一致する。最後に、ＦＦ９９においてＣＬＫ信号で同期を取ってから出力されるデータが補正後の輝度値a(x)となる。
【００７２】
1≦α＜2、2≦α＜3の場合についてのハードウェアによる解像度補正処理を説明したが、3≦αの場合は、セレクタ８１前段のＦＩＦＯ及び減算器と、セレクタ８２及びセレクタ８３前段のＦＩＦＯと、セレクタ８４及びセレクタ８５前段の、角度に応じた係数とを増やして構成することで対応ができ、上述したような解像度補正処理が行える。また、補正処理を行わなくても良い場合は、上述したα=1の時と同様にセレクタ８１，８４，８５の入力を選択すれば、入力された輝度値Y(x)をそのまま出力することができる。
【００７３】
ここで、どのような場合でも、Ｄａｔａ ＩＮより輝度値Y(x)が入力されて、Ｄａｔａ ＯＵＴより補正後の輝度値a(x)が出力されるまでに、２段のＦＦを介すのみであるので、処理時間としては２ＣＬＫ分の遅れしか生じない。このようにして画像処理ボード６の補正部６２で各種補正を施した画像は、再びＰＣＩバスを経由してメインコンピュータ３に送られ、第１の実施形態で述べたように、必要であれば画像前処理部３３でフィルタリング等が行われた後、被検体Ｗ全体の画像データが構築されて画像記憶部４０に格納される。その後、欠陥抽出、分類、判定が行われ、画像・判定結果等が保存される。
【００７４】
本実施形態によれば、被検体Ｗの面の垂線に対して、光軸が平行となるようにラインセンサカメラ２５を設置して、斜めから撮像した際に生じる走査方向の解像度の低下を、画像処理ボード６内のハードウェアで構成した回路で補正し、被検体Ｗの面の垂線に対してラインセンサカメラ２５の光軸を平行にして撮像して得られる本来の画素解像度を生成することができる。したがって、画質の良いデジタル画像データを得ることができる。
【００７５】
また、特殊なカメラを搭載することがない為、低コストで走査方向の解像度を高めることができる。また、その後の欠陥抽出、分類、良否判定等において、精度の良い検査結果を得ることができる。さらに、ハードウェアにて各種補正を行う為、ソフトウェアでの処理に比べて処理時間を短縮することができる。
【００７６】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記の各実施形態では、撮像手段としてラインセンサカメラを例にしたが、２次元のエリアセンサカメラでも本発明を適用することができ、走査方向に画素解像度ずつずらして画像を取り込んで、同様の解像度補正処理することによって同じ効果が得られる。
【００７７】
また、汎用性を考慮して、画像処理ボードの接続インターフェースにＰＣＩバスを使用する構成としたが、画像データ量やバスの転送速度を考慮して、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓバス、ＰＣＩ−Ｘバス、ＩＳＡバス、ＡＧＰバス等の拡張バスを使用する構成としてもよい。さらに、ＬＡＮ、無線ＬＡＮ、ＳＣＳＩ、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、ＰＣカードといった通信インターフェースで構成してもよい。
【００７８】
また、画像処理ボードに補正部のみの機能を搭載した実施形態を示したが、画像取り込み部や、画像前処理部等もハードウェアで構成し、画像処理ボードに搭載してもよい。さらに、これを１枚の基板に集約せず、画像取り込み部を搭載したキャプチャボードをメインボードとし、そのドータボードとして画像処理ボードを構成し、双方の基板を専用のインターフェースを用いて接続する構成としてもよい。ハードウェア回路で構成することにより、ソフトウェアでの処理に比べ、格段に処理時間を短縮できる。
【００７９】
また、長方形の画素を持つカメラを用いて、被検体の面の垂線とカメラの光軸を平行にして撮像した２次元画像データにおいて、本発明の解像度補正処理を施すことによって、画素の短辺の解像度を有する２次元画像データを生成することができる。
【００８０】
また、ラインセンサカメラのライン方向に画素解像度分ずらして撮像し、上記の実施形態の解像度補正処理を施すことにより、被検体の照明部からラインセンサカメラまでの光路上に各種レンズが挿入されている為に生じる歪を補正する歪補正処理として応用ができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１の実施形態による欠陥検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による欠陥検査装置が備える検査部の構成を示す構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における画像の解像度補正方法を説明する為の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における画像の解像度補正方法を説明する為の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における画像の解像度補正方法を説明する為の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による欠陥検査装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による欠陥検査装置が備える補正部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８２】
１・・・欠陥検査装置、２・・・検査部、３・・・メインコンピュータ、４・・・欠陥抽出・判定部、５・・・画像保存部、６・・・画像処理ボード、２５・・・カメラ、３２，６２・・・補正部
【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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【図７】
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