JPS6014165Y2 - 線対称パタ−ンの認識装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の利用分野〕 本考案は、円、だ円、三角形、方形等の線対称パターン
に存在する微小欠陥等の特徴部を認識する線対称パター
ンの認識装置に関するものである。

〔考案の背景〕

従来、線対称パターンの検査装置としては、パターンマ
ツチング方式と面積９周囲長によって検査する方式があ
る。

前者の方式は、第１図に示す如く、例えば対象とする円
形パターン１の良否を判定するのに正して円形パターン
３を回路内に用意しておき、これと検査対象の円形パタ
ーン１を重ね、不一致部分５を抽出し、５の大きさ等を
判定することにより検査パターン１の良否を判定する方
式と、第２図に示す如く検査パターン１とこれを任意角
回転したパターン６を重ね、不一致部分８，９を抽出し
、その大きさ等を判定することにより、検査パターン１
の良否を判定する方式が知られている。

これらの方式は円形パターン等、単純なパターンのある
程度大きな欠陥を検出する時有効であるが、微小な欠陥
を検出しようとすると、量子化誤差に欠陥が埋もれてし
まうという欠点がある。

ここで量子化誤差とは第３図ａ、 ｂにその例を示すよ
うに、被検査パターン１０．１３を論理回路で処理でき
るように、２次元メツシュ１１，１４で分割し、２値化
するがこの時生じる誤差である。

第３図ａｔ ｂは、この現象をわかりやすくするため、
検査対象の円の半径と同じ大きさのメツシュでパターン
を２値化した場合であり、１つのメツシュ内でパターン
のしめる割合が半分以上の時“１′、半分以下の時“０
°゛となるように２値化したものである。

第３図ａ、 ｂのメツシュで量子化したパターン１２．
１５を比較すると明らかなように同じ大きさの円でもメ
ツシュの位置により１絵素になったり、４絵素になった
りする。

この誤差をここでは量子化誤差と呼んでいる。

即ち、第１図、第２図に示したようにパターンマツチン
グ方式ではパターン１，３．６がともに量子化誤差を有
しているため、その不一致部分をとると、輪郭４，７上
にこの誤差が不一致部分として抽出されてくる。

また上記パターンマツチング方式では特に欠陥２が微小
な場合、この欠陥２はこの量子化誤差に埋もれてしまい
、検出することができない。

また、後者の面積９周囲長による検査方式は上記パター
ンマツチング方式と同じく２次元メツシュで２値化した
パターンについて、値“１°゛の絵素数を求め、これを
パターンの面積Ｓ１またその輪郭部分のみを抽出し、輪
郭図形について値ＧＧ １９９の絵素数を求め、これを
パターンの周囲長１としてこのＳ、 １が正しい値に
なっているかどうか、また円形パターンの場合、（２π
γ）２／πγ２＝１２／Ｓより、１２／Ｓ＝４？ｒ（一
定）の性質を利用して１２／Ｓを計算し、これが４？ｒ
になっているかどうかにより、円かどうかを判定する方
式である。

この方式によっても微小な欠陥は量子化誤差にうもれて
しまい、欠陥として検出することができない欠点を有し
ている。

〔考案の目的〕

本考案の目的は上記した従来技術の欠点をなくし、極め
て微小な欠陥をも欠陥として検出できる線対称パターン
の認識装置を提供するにある。

〔考案の概要〕

本考案は上記目的を遠戚するために、線対称パターンを
該線と直角方向に複数本の走査線にて走査して映像信号
を検知する撮像装置と、該撮像装置によって検知される
映像信号を２値化映像信号に変換する２値化回路と、該
２値化回路により出力される２値化映像信号を２次元的
な絵素に切出して記憶し中央の絵素に対する周囲の絵素
において傾きがあると認められたとき、線対称パターン
に輪郭があるとして２値化信号でもって抽出する輪郭抽
出手段と、該輪郭抽出手段から抽出される２値輪郭信号
の隣接する走査線において上記線対称パターンの線方向
に対する勾配があるか否かを勾配方向に応じて正負の極
性付号を付して−１゜０、＋１なる勾配信号でもって抽
出する勾配抽出手段と、該勾配抽出手段によって抽出さ
れる上記勾配信号を走査線毎に加算する勾配加算手段と
該勾配加算手段から走査線毎に出力される信号が零のと
きは無視して同一極性を有して連続して検知されるとき
線対称パターンに線対称でない特徴部があると判定する
判定手段とを備えたことを特徴とする線対称パターンの
認識装置である。

〔考案の実施例〕

以後本考案を図に示す実施例にもとづいて具体的に説明
する。

第４図は本考案の線対称パターンの検査装置の概略構成
を示した図である。

同図に示す如＜１６は線対称パターンを該線と直角方向
に走査して撮像し、走査線に沿ってシリーズの映像信号
を検知する撮像装置にして、例えばフォトダイオードア
レイ、ＴＶカメラ等がある。

１７は制御信号発生器にして、撮像装置１６に撮像され
た線対称パターンの像を走査させる走査信号１８を出力
すると共に水平同期信号１９を出力するものである。

２０は撮像装置から検知される映像信号を所定のスレッ
ショルドレベルでスレッショルドして２値化映像信号に
変換する２値化回路である。

２１，２２は１走査線及び２走査線の遅れた２値化映像
信号をつくるために１走査線のビット数を有し、−走査
線に亘って得られた２値化映像信号を記憶するシフトレ
ジスタ、２３は３×３の絵素の２値化映像信号を記憶す
る３×３の記憶素子２３ａ〜２３ｆから形成されたシフ
トレジスタである。

２５は輪郭抽出回路にして、記憶素子２３ｂ、２３ｄ、
２３ｆ、２３ｈの論理積否定をとり、更にこの論理積否
定の結果と記憶素子２３ｅとの論理積をとり、線対称パ
ターンの輪郭を抽出する回路である。

２６は１走査線のビット数を有し、−走査線に亘って得
られる輪郭信号を記憶するシフトレジスタである。

２８は２×３の絵素の輪郭信号を記憶する２×３の記憶
素子２３ａ〜２３ｆから形成されたシフトレジスタであ
る。

３０は勾配抽出回路にして、記憶素子２８ｄに記憶され
た値が°“１°゛で記憶素子２８ｅ及び２８ｆに記憶さ
れた値が°“０″のとき、記憶素子２８ｂに°“１′が
記憶されている場合に＋１なる勾配値信号を抽出し、記
憶素子２８ｆに記憶された値が“１゛で記憶素子２８ｄ
及び２８ｅに記憶された値が“０゛。

のとき記憶素子２８ｂに“１′°が記憶されている場合
に−１なる勾配値信号を抽出し、他の場合には勾配無し
ということで零なる勾配値信号を抽出するものである。

３１は勾配加算回路にして、勾配抽出回路３０から出力
される勾配値を一走査線毎に加算し、その結果を出力す
る回路である。

３２は判定回路にして、勾配抽出回路３０から出力され
る信号が零以外で同じ信号が続けて出力されるとき、線
対称パターンに欠陥が存在すると判定する回路である。

第５図は第４図に示す撮像装置がフォトダイオードアレ
イの場合に線対称パターンを走査して撮像する装置の具
体的実施例を示した図である。

この図に示す如く、３４は第４図１７〜３２で示される
電気回路部、３５は顕微鏡にして、上端にフォトダイオ
ードアレイ３３と下端に対物レンズ３７を備えている。

３６は照明装置、３８はテーブル、３９は線対称パター
ンが描かれた被検査物体、４０はテーブル３８の送りね
じ、ナツト部分、４１はテーブル３８を一定速度で駆動
させるためのモータである。

従って照明装置３６によって照射された被検査物体３９
上の線対称パターンは、対物レンズ３７により、フォト
ダイオードアレイ３３の受光面上に実像として投影され
る。

而してテーブル３８をモータ４１により一定速度で移動
させるとフォトダイオードアレイ３３上に投影された線
対称パターンの像も、一定速度で移動する。

そのため、フォトダイオードアレイ３３は、上記線対称
パターンを順次光電変換素子の配列方向に電気的に走査
しながら、この配列方向と直角方向に移行して幾本かの
走査線の映像信号を検知する。

ここでフォトダイオードアレイ３３とは直線上に数十か
ら数十個の光電変換素子を有し、各素子からの光電荷を
順次とり出してくることにより、−直線上の明暗画像を
電気信号に変換するものである。

上記の如くフォトダイオードアレイ３３等で構成された
撮像装置は、線対称パターンの該線の直角方向に走査し
て、走査線毎に映像信号を検知する。

この映像信号は２値化回路２０により２値化映像信号に
変換される。

モして２値化回路２０からの２値化映像信号とシフトレ
ジスタ２１、及び２２により走査しようとする走査線よ
り１及び２走査線分だけ前の２つの２値化映像信号がシ
フトレジスタ２３の各行に入力される。

このとき線対称パターンの輪部が絵素２３ｅに位置すれ
ば記憶素子２３ｅには°“１゛′なる信号が記憶される
。

なお線対称パターンは周囲に比べて明るいものとし、線
対称パターンからは“１′°なる２値化映像信号が検知
されるものとする。

次に輪郭抽出回路２５は上記シフトレジスタ２３の各記
憶素子２３ａ〜２３ｉに記憶された２値化映像信号２４
ａ〜２４ｉを読み出し、記憶素子２３ｅに“１′なる信
号が記憶され、且記憶素子２４ｂ、２４ｄ、２４ｆ、２
４ｈのいずれかに０°′の信号が記憶されている（２４
ｂＸ２４ｄＸ２４ｆＸ２４ｈ＝０）とき記憶素子２３ｅ
の絵素に線対称パターンの輪郭が存在するものとしてｌ
゛なる信号を出力し、他のときは全て“０゛の信号を出
力する。

このようにして輪郭抽出回路２７から輪郭信号が抽出さ
れる。

すでにシフトレジスタ２６には、走査しようとする走査
線より１走査線前に輪郭抽出回路２５から出力された輪
郭信号が記憶される。

而してシフトレジスタ２８の第１行目の記憶素子２８ａ
、２８ｂ、２８ｃには、輪郭抽出回路２５より出力され
る各絵素の輪郭信号が記憶され、シフトレジスタ２８の
第２行目の記憶素子２８ ｄｖ ２８ ｅ、２８ｆには
、シフトレジスタ２６から出力される１走査線前の輪郭
信号が記憶される。

この輪郭信号２９ａ〜２９ｆは勾配抽出回路３０に読み
込まれ、勾配抽出回路３０は第６図ａに示した状態のと
き、即ち記憶素子２８ｄに１゛、記憶素子２８ｅ、及び
２８ｆに“０゛信号が記憶され、且記憶素子２８ｂに°
゛１なる信号が記憶されているとき、正方向の勾配があ
るものとして＋１なる勾配値を出力し、第６図すに示し
た状態のとき、即ち記憶素子２８ｆに°“１゛′、記憶
素子２８ｄ及び２８ｅに゛０゛信号が記憶され、且記憶
素子２８ｂに“１°゛なる信号が記憶されているとき、
負方向の勾配があるものとして−１なる勾配値を出力し
、他の状態とき、勾配がないものとして零なる勾配値を
出力する。

次に勾配加算回路３１は上記勾配抽出回路３０から出力
される勾配値を走査線毎に加算し、その結果を出力する
。

判定回路３２はこの加算された勾配値が零のとき無視し
て、＋１の勾配値もしくは−１の勾配値が交互に出現せ
ず、連続して出現したとき線対称パターンに欠陥がある
と判定する。

以上の処理を第７図ａに示す如、線対称パターンである
円形パターンに直線上の欠陥がある場合について具体的
に説明する。

即ち撮像装置１６によって上記パターンを走査しながら
撮像しシリーズの映像信号を検知する。

次にこの映像信号は２値化回路２０により２値化映像信
号に変換されてシフトレジスタ２３を介してシフトレジ
スタ２３に印加され、シフトレジスタ２３には、３×３
の絵素からなる２値化映像信号が記憶される。

これらの２値化映像信号は輪郭抽出回路２５によって走
査線４２にそって輪郭４３が抽出され第７図すに示す如
く形成される。

次にシフトレジスタ２８にこの輪郭の絵素が記憶され、
輪郭が走査線４２と直角方向に対して時計の回転方向に
傾斜しているときには第７図ｅに示す如く白点である＋
１の勾配値が勾配抽出回路３０から出力され、輪郭が走
査線４２と直角方向に対し反時計方向に傾斜していると
きには第７図Ｃに示す如く黒点である−１の勾配値が勾
配抽出回路３０から出力され、傾斜、即ち勾配がないと
きには無印である零なる勾配値が勾配抽出回路３０から
出力される。

この勾配値は勾配加算回路３１によって走査線４２毎に
加算され、その結果が第７図ｄに示すように＋１のとき
白点、−ｉのとぎ黒点、零のとき無印にて示される。

第７図ａ、 ｂ、 Ｃ，ｄから明らかなように線対称パ
ターンが左右対称のときには一走査線の勾配値の和は零
となる。

また、量子化誤差により輪郭が１ビツトずれたとしても
、その隣接部分のビットで補正されるため、必ず勾配値
の和は第７図ｄに示す如く＋１と−１とが交互に出現す
る。

しかし線対称パターンに欠陥が存在すると、第７図ｄに
示す如く、勾配値の和は＋１、もしくは−１で連続する
。

即ち第７図ｅに示す如くこの連続部分を検知することに
より線対称パターンの欠陥部分は検知される。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、従来の如く２次元
パターンの全てをメモリに記憶させてパターンマツチン
グにより比較検査する方式に比較して線対称パターンに
ついて簡単な装置構成により微小欠陥等を高速、高感度
でもって認識できる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の対称パターンの検査装置のパターンマツ
チング方式を説明するための図、第２図は従来の対称パ
ターン検査装置の９０°回転パターンマツチング方式を
説明するための図、第３図は量子化誤差を説明するため
の図、第４図は本考案の対称パターン検査装置の一実施
例を示すためのブロック図、第５図は第４図に示す撮像
装置の一例を示した図、第６図ａ、 ｂは第４図に示す
勾配抽出回路の動作を説明するために示した図、第７図
ａ、 ｂ！ ｃ、 ａｔ ｅは、線対称パターンとして
円形パターンの場合について各々輪郭抽出回路、勾配抽
出回路、勾配加算回路、判定回路から出力される信号を
パターンにて示した図である。 １６・・・・・・撮像装置、２０・・・・・・２値化回
路、２３・・・・・・シフトレジスタ、２５・・・・・
・輪郭抽出回路、２訃・・・・・シフトレジスタ、３０
・・・・・・勾配抽出回路、３１・・・・・・勾配加算
回路、３２・・・・・・判定回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 線対称パターンを該線と直角方向に複数本の走査線にて
   走査して映像信号を検知する撮像装置と、該撮像装置に
   よって検知される映像信号を２値化映像信号に変換する
   ２値化回路と、該２値化回路により出力される２値化映
   像信号を２次元的な絵素に切出して記憶し、中央の絵素
   に対する周囲の絵素において傾きがあると認められたと
   き線対称パターンに輪郭があるとして２値化信号でもっ
   て抽出する輪郭抽出手段と、該輪郭抽出手段からの抽出
   される２値輪郭信号の隣接する走査線において上記線対
   称パターンの線方向に対する勾配があるか否を勾配方向
   に応じて正負の極性符号を付して−Ｌ Ｏｔ 千１なる
   勾配信号でもって抽出する勾配抽出手段と、該勾配抽出
   手段によって抽出される上記勾配信号を走査線毎に加算
   する勾配加算手段と、該勾配加算手段から走査線毎に出
   力される信号が零のときは無視して同一極性を有して連
   続して検知されるとき線対称パターンに線対称でない特
   徴部があると判定する判定手段とを備え付けたことを特
   徴とする線対称パターンの認識装置。