特開 2024-128119 検出方法および検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024128119

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】検出方法および検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/892 20060101AFI20240912BHJP

【ＦＩ】

G01N21/892 A

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024113197

(22)【出願日】2024-07-16

(62)【分割の表示】P 2020102355の分割

【原出願日】2020-06-12

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中嶋 伸也

(57)【要約】

【課題】複数のイメージセンサを用いた検査装置および検査方法において、被検査体における対象物の検出再現性および検出確率を向上させる。
【解決手段】本検査装置は、シートＳを撮像するイメージセンサ１０１～１１６と、シートＳに光を照射する照明装置２と、イメージセンサ１０１～１１６の出力から、対象物Ｅの画像を生成する画像処理装置７とを備える。画像処理装置７は、イメージセンサ１０１～１１６の出力に基づいて、シートＳの所定範囲の画像を共通に含む取込画像Ｐａ～Ｐｄを生成する。画像処理装置７は、生成した取込画像Ｐａ～Ｐｄごとに、シートＳにおける対象物Ｅの画像を抽出する。画像処理装置７は、抽出した対象物Ｅの画像同士を、当該画像に映る対象物Ｅの特徴量に基づいて、関連付ける。画像処理装置７は、関連付けた対象物Ｅの画像同士を合成する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検査体における対象物のサイズを検出することにより、前記被検査体を検査する検査装置であって、
前記被検査体を撮像する複数のイメージセンサと、
前記被検査体に光を照射する照明装置と、
前記複数のイメージセンサの出力から、前記対象物の画像を生成する画像処理装置と
を備え、
前記画像処理装置は、
前記複数のイメージセンサの出力に基づいて、前記被検査体の所定範囲の画像を共通に含む複数の取込画像を生成し、
生成した複数の取込画像ごとに、前記被検査体における対象物の画像を抽出し、
抽出した前記対象物の画像同士を、当該画像に映る前記対象物の特徴量に基づいて、関連付け、
関連付けた前記対象物の画像同士を合成する
ことを特徴とする検査装置。

【請求項2】

請求項１記載の検査装置において、
前記画像処理装置は、他の前記対象物の画像と関連付けられていない前記対象物の画像を、他の前記対象物の画像と合成せずに出力することを特徴とする検査装置。

【請求項3】

請求項１または２記載の検査装置において、
前記特徴量は、当該画像に映る前記対象物の、面積、アスペクト比、重心、前記対象物に外接された矩形の中心および重心、輝度階調、フィレ径ならびに主軸の長さのいずれか一つを含むことを特徴とする検査装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項記載の検査装置において、
前記複数のイメージセンサは、それぞれが、前記被検査体を走査する方向である走査方向の分解能をｘとし、前記走査方向と垂直をなす方向である副走査方向の分解能をｙとした場合、前記走査方向に（１／ｎｘ）＋ｍｘ画素ごとに並んで配置されており、前記副走査方向に（１／ｎｙ）＋ｐｙ画素ごとに並んで配置されていることを特徴とする検査装置。ただし、ｎｘは前記走査方向における画素の分割数であり、ｎｙは前記副走査方向における画素の分割数であり、ｍ，ｐは整数の係数である。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項記載の検査装置において、
前記複数のイメージセンサが前記被検査体を走査する方向である走査方向と垂直をなす副走査方向に、前記被検査体を搬送する搬送ベルトと、
前記走査方向に、前記搬送ベルトを蛇行させる駆動機構と
を備えることを特徴とする検査装置。

【請求項6】

請求項５記載の検査装置において、
前記複数のイメージセンサは、前記被検査体が前記搬送ベルトにより前記副走査方向に搬送されている際に、前記被検査体を走査することを特徴とする検査装置。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１項記載の検査装置において、
前記イメージセンサおよび前記照明装置は、暗視野光学系で構成されていることを特徴とする検査装置。

【請求項8】

被検査体を撮像する複数のイメージセンサと、前記被検査体に光を照射する照明装置と前記複数のイメージセンサの出力から、前記被検査体における対象物の画像を生成する画像処理装置とを備えた検査装置を用いて、前記被検査体における前記対象物のサイズを検出することにより、前記被検査体を検査する検査方法であって、
前記複数のイメージセンサの出力に基づいて、前記被検査体の所定範囲の画像を共通に含む複数の取込画像を生成するステップと、
生成した複数の取込画像ごとに、前記被検査体における対象物の画像を抽出するステップと、
抽出した前記対象物の画像同士を、当該画像に映る前記対象物の特徴量に基づいて、関連付けるステップと、
関連付けた前記対象物の画像同士を合成するステップと
を含むことを特徴とする検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のイメージセンサを用いた、被検査体の検査装置および検査方法に関して、被検査体における対象物の検出再現性および検出確率を向上させるものである。

【背景技術】

【0002】

半導体、電子デバイス、２次電池などのデバイス分野において、光電変換型のイメージセンサを用いて、被検査体における対象物（異物や欠陥など）を検出する欠陥検出装置が知られている。

【0003】

近年、これらの分野において、製品の高精度化、小型化により被検査体における異物や欠陥のサイズが、小さくなっている。また、生産の効率化や品質改善が要求されており、これに伴い、製造工程の高速化や歩留まり向上などが求められている。製造工程の高速化や歩留まり向上のために、イメージセンサの高分解能化や高応答性が求められている。

【0004】

しかし、高分解能かつ高応答性のイメージセンサの製作には、多大な開発費、開発期間が必要となる。このため、特許文献１では、複数のイメージセンサを並べて、同時に処理することで、高速な検出器を実現している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許５１７２１６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、特許文献１では、対象物の検出を正確に行うために、イメージセンサから出力される複数の画像を合成して、高精細な画像を生成していている。特許文献１では、イメージセンサの配置に基づいて、複数の画像の位置をそれぞれオフセット（補正）した後に、画像の合成が行われる。

【0007】

しかし、例えば、照明装置が照射する光の方向が一定となっていない場合や、被検査体が立体的である場合など、被検査体に対する光の当たり方が一定とならないことがある。このような場合、イメージセンサから出力される複数の画像において、対象物の位置が大きくずれてしまうおそれがある。このため、イメージセンサの配置に基づいて複数の画像の位置をそれぞれ補正することにより、対象物の位置のずれを補正することができず、対象物を検出できない可能性がある。

【0008】

特に、被検査体が搬送されている際に、被検査体の検査が行われる場合、対象物の位置のずれが発生しやすい。

【0009】

本発明は、複数のイメージセンサを用いた検査装置および検査方法において、被検査体における対象物の検出再現性および検出確率を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る検査装置は、被検査体における対象物のサイズを検出することにより、前記被検査体を検査する検査装置であって、前記被検査体を撮像する複数のイメージセンサと、前記被検査体に光を照射する照明装置と、前記複数のイメージセンサの出力から、前記対象物の画像を生成する画像処理装置とを備える。前記画像処理装置は、前記複数のイメージセンサの出力に基づいて、前記被検査体の所定範囲の画像を共通に含む複数の取込画像を生成し、生成した複数の取込画像ごとに、前記被検査体における対象物の画像を抽出し、抽出した前記対象物の画像同士を、当該画像に映る前記対象物の特徴量に基づいて、関連付け、関連付けた前記対象物の画像同士を合成する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によると、複数のイメージセンサを用いた検査装置および検査方法において、被検査体における対象物のサイズ（大きさ）を正確に検出することができるため、被検査体における対象物の検出再現性および検出確率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態に係る検査装置の側面図。

【図2】本実施形態に係る検査装置の平面図。

【図3】本実施形態に係る撮像装置におけるイメージセンサの配置の例を示す平面図。

【図4】本実施形態に係る画像処理装置における画像生成方法の流れを説明するためのフローチャート。

【図5】本実施形態に係る画像処理装置における画像生成方法を説明するための図。

【図6】本実施形態に係る画像処理装置における画像生成方法を説明するための図。

【図7】本実施形態に係る画像処理装置における対象物の画像の抽出方法および対象物の画像の合成方法の流れを説明するためのフローチャート。

【図8】本実施形態に係る画像処理装置における対象物の画像の合成方法を説明するための図。

【図9】本実施形態に係る検査装置および従来の検査装置が出力する対象物の合成画像を比較した図。

【図10】本実施形態に係る検査装置におけるセンサの種類と動画の種類と光学系との関係を説明するための図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

【0014】

図１は本実施形態に係る検査装置の側面図を示し、図２は本実施形態に係る検査装置の平面図を示す。図１および図２に示すように、本検査装置は、撮像装置１と、照明装置２と、ローラ３～５と、ロータリーエンコーダ６と、画像処理装置７とを備える。ローラ３～５の外周には、搬送ベルト８が巻き付けられている。

【0015】

本検査装置は、シート状に構成されたシートＳ（被検査体）の検査を行う。具体的に、本検査装置は、シートＳにおける対象物を検出する。ここでは、本検査装置は、対象物としてシートＳにおける欠陥や異物を検出する。この欠陥には、例えば、検査対象のシートＳにおけるショートや断線などの、シートＳの生産時の不備部分や不足部分だけではなく、シートＳの損傷（例えば、シートＳが他の部材に接触することによるスクラッチ痕）なども含まれる。本検査装置は、検出した対象物が所定のサイズより大きい場合、シートＳに対象物が含まれていると判定する。シートＳは、搬送ベルト８に載置された状態で、図１および図２の実線で示された矢印の方向に搬送される。

【0016】

撮像装置１は、複数のイメージセンサを備え、搬送ベルト８によって搬送されているシートＳを撮影する。ここでは、撮像装置１は、ローラ４，５の間において、シートＳを撮影するラインセンサとして構成される。撮像装置１は、イメージセンサから出力される画素信号を、画像処理装置７に送信する。なお、以下の説明において、撮像装置１の走査方向をＸ方向、撮像装置１の副走査方向をＹ方向、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向をＺ方向とする。

【0017】

照明装置２は、例えば、ＬＥＤ、レーザ、ハロゲン光源などで構成された光源を有し、ローラ４，５の間において、撮像装置１の走査領域（シートＳ）に対して光の照射を行う。具体的に、照明装置２は、光の照射方向が搬送ベルト８に対して角度１０°程度の傾くように設置される。すなわち、撮像装置１および照明装置２は、暗視野光学系で構成される。

【0018】

ローラ３は、図略の駆動機構によって回転することで、搬送ベルト８を駆動して、シートＳを図面の実線矢印方向に搬送する。

【0019】

ローラ５は、図略の駆動機構により、搬送ベルト８をＸ方向（図２における破線の矢印方向）に所定の速度で蛇行させる。搬送ベルト８をＸ方向に蛇行させることにより、本検査装置による検査後の工程におけるシートＳの位置の合わせが行われる。

【0020】

ロータリーエンコーダ６は、ローラ４の回転速度を検出して、搬送ベルト８によって搬送されるシートＳの移動量を検出する。ロータリーエンコーダ６は、検出したシートＳの移動量を画像処理装置７に送信する。

【0021】

画像処理装置７は、例えば、コンピュータであり、撮像装置１から受信した画素信号およびロータリーエンコーダ６が検出したシートＳの移動量に基づいて、後述する画像生成方法により、複数の取込画像を生成する。画像処理装置７は、後述する対象物の抽出方法により、生成された複数の取込画像から対象物Ｅの画像を抽出する。画像処理装置７は、後述する画像合成方法により、抽出した対象物Ｅの画像を合成して、対象物Ｅの合成画像を生成する。

【0022】

（撮像装置について）
図３は、本実施形態に係る撮像装置におけるイメージセンサの配置の例を示す平面図である。図３に示すように、撮像装置１は、イメージセンサ１０１～１１６を備える。イメージセンサ１０１～１１６は、それぞれ、複数の画素で構成されている。

【0023】

ここでは、画像処理装置７が４つの画像から対象物の合成画像を生成する場合を例として説明する。本実施形態では、合成画像における１画素の、Ｘ方向における分割数ｎｘが２、Ｙ方向における分割数ｎｙが２とする。また、イメージセンサ１０１～１１６を構成する各画素の、Ｘ方向における分解能ｘは４２．３μｍ、Ｙ方向における分解能yは、４２．３μｍとする。また、イメージセンサ１０１～１１６は、それぞれ、Ｘ方向が４３２画素（１８２７３．６μｍ）であり、Ｙ方向が１画素（４２．３μｍ）である。

【0024】

イメージセンサ１０５は、イメージセンサ１０１を基準として、Ｙ方向に距離ｙ１となる位置に配置される。距離ｙ１は、ｙ／ｎｙ＋ａ×ｙとなる。ａは、係数（０以上の整数）である。ここでは、ａ＝９４とする。このため、距離ｙ１＝３９９７．３５μｍとなる。

【0025】

イメージセンサ１０９は、イメージセンサ１０１を基準として、Ｙ方向に距離ｙ２となり、Ｘ方向に距離ｘ１となる位置に配置される。距離ｙ２は、０＋ｂ×ｙとなる。ｂは、係数（０以上の整数）である。ここでは、ｂ＝１８９とする。このため、距離ｙ２＝７９９４．７μｍとなる。また、距離ｘ１は、ｘ／ｎｘ＋ｃ×ｘとなる。ｃは、係数（０以上の整数）である。ここでは、ｃ＝０とする。このため、距離ｘ１＝２１．１５μｍとなる。

【0026】

イメージセンサ１１３は、イメージセンサ１０１を基準として、Ｙ方向に距離ｙ３となり、Ｘ方向に距離ｘ１となる位置に配置される。距離ｙ３は、ｙ／ｎｙ＋ｄ×ｙとなる。ｄは、係数（０以上の整数）である。ここでは、ｄ＝２８３とする。このため、距離ｙ３＝１１９９２．０５μｍとなる。

【0027】

以上の構成により、イメージセンサ１０５は、イメージセンサ１０１に対して、Ｙ方向に０．５画素分ずれるように配置される。イメージセンサ１０９は、イメージセンサ１０１に対して、Ｘ方向に０．５画素分ずれるように配置される。イメージセンサ１１３は、イメージセンサ１０１に対して、Ｘ方向およびＹ方向に、それぞれ、０．５画素分ずれるように配置される。

【0028】

同様に、イメージセンサ１０６，１０７，１０８は、イメージセンサ１０２，１０３，１０４を基準として、Ｙ方向に距離ｙ１となる位置にそれぞれ配置される。イメージセンサ１１０，１１１，１１２は、イメージセンサ１０２，１０３，１０４を基準として、Ｙ方向に距離ｙ２となり、Ｘ方向に距離ｘ１となる位置にそれぞれ配置される。イメージセンサ１１４，１１５，１１６は、イメージセンサ１０２，１０３，１０４を基準として、Ｙ方向に距離ｙ３となり、Ｘ方向に距離ｘ１となる位置にそれぞれ配置される。

【0029】

また、イメージセンサ１０２は、Ｘ方向において、一部がイメージセンサ１０１と重なるように配置される。ここでは、イメージセンサ１０２は、Ｘ方向において、イメージセンサ１０１と４２３μｍ（１０画素分）重なっている。また、Ｙ方向において、イメージセンサ１０１に対して距離ｙ４（本例では、２１画素）となる位置に配置される。このため、イメージセンサ１０２は、イメージセンサ１０１を基準として、Ｘ方向に１７８５０．６μｍ（４２２画素）の距離に、Ｙ方向に－８８８.３μｍ（２１画素）の距離に配置される。

【0030】

イメージセンサ１０３は、Ｘ方向において、一部がイメージセンサ１０２と重なるように配置される。ここでは、イメージセンサ１０３は、Ｘ方向において、イメージセンサ１０２と４２３μｍ（１０画素分）重なっている。また、Ｙ方向において、イメージセンサ１０２に対して距離ｙ４（２１画素）となる位置に配置される。このため、イメージセンサ１０３は、イメージセンサ１０２を基準として、Ｘ方向に１７８５０．６μｍ（４２２画素）の距離に、Ｙ方向に８８８.３μｍ（２１画素）の距離に配置される。また、Ｙ方向において、イメージセンサ１０２に対して距離ｙ４（２１画素）となる位置に配置される。イメージセンサ１０４は、Ｘ方向において、一部がイメージセンサ１０３と重なるように配置される。ここでは、イメージセンサ１０４は、Ｘ方向において、イメージセンサ１０３と４２３μｍ（１０画素分）重なっている。また、Ｙ方向において、イメージセンサ１０３に対して距離ｙ４（２１画素）となる位置に配置される。このため、イメージセンサ１０４は、イメージセンサ１０３を基準として、Ｘ方向に１７８５０．６μｍ（４２２画素）の距離に、Ｙ方向に－８８８.３μｍ（２１画素）の距離に配置される。

【0031】

同様に、イメージセンサ１０６，１１０，１１４は、イメージセンサ１０５，１０９，１１３を基準として、Ｘ方向に４２２画素の距離、Ｙ方向に－２１画素の距離にそれぞれ配置される。イメージセンサ１０７，１１１，１１５は、イメージセンサ１０６，１１０，１１４を基準として、Ｘ方向に４２２画素の距離、Ｙ方向に２１画素の距離にそれぞれ配置される。イメージセンサ１０８，１１２，１１６は、イメージセンサ１０７，１１１，１１５を基準として、Ｘ方向に４２２画素の距離、Ｙ方向に－２１画素の距離にそれぞれ配置される。

【0032】

（取込画像の生成方法について）
図１～図６を参照しつつ、画像処理装置における画像生成方法について説明する。図４は画像処理装置における画像生成方法の流れを説明するためのフローチャートであり、図５および図６は画像処理装置における画像生成方法を説明するための図である。具体的に、図５（ａ）は搬送ベルト上のマーカ位置を示す平面図であり、図５（ｂ）は撮像装置１からの信号に基づいて生成された取込画像であり、図６（ａ）はＹ方向にオフセットされた取込画像であり、図６（ｂ）はＸ方向にオフセットされた取込画像である。

【0033】

ステップＳ１において、画像処理装置７は、撮像装置１から受信した画素信号（イメージセンサ１０１～１１６から出力された画素信号）、および、ロータリーエンコーダ６が検出したシートＳの移動量に基づいて、シートＳの取込画像を生成する。

【0034】

図５（ａ）に示すように、搬送ベルト８上に、Ｘ方向に延びるマーカＬ１，Ｌ２が形成されている。画像処理装置７は、イメージセンサ１０１～１１６が出力する画素信号を受けて、処理前の取込画像（画像Ｐ１～Ｐ１６）を生成する。なお、画像Ｐ１～Ｐ１６は、イメージセンサ１０１～１１６の画素信号のそれぞれに基づいて、生成された画像である。

【0035】

ステップＳ２において、画像処理装置７は、マーカＬ１，Ｌ２を基準として、取込画像のＹ方向の位置をオフセット（補正）する。図５（ｂ）および図６（ａ）に示すように、画像処理装置７は、マーカＬ１，Ｌ２のＹ方向の位置が一致するように、画像Ｐ１～Ｐ１６のＹ方向の位置を補正する。

【0036】

ステップＳ３において、イメージセンサ１０１～１１６の配置に基づいて、取込画像のＸ方向の位置をオフセット（補正）する。図６（ａ），（ｂ）に示すように、イメージセンサ１０１～１１６のＸ方向の配置（Ｘ方向の重なり）に基づいて、画像Ｐ１～Ｐ１６のＸ方向の位置を補正（オフセット）する。例えば、イメージセンサ１０１，１０２は、Ｘ方向において、１０画素分、互いに重なっているため、画像処理装置７は、画像Ｐ１，Ｐ２を、１０画素分、Ｘ方向に重ね合わせる。このとき、画像Ｐ１，Ｐ２の重なる部分は、いずれか一方の輝度階調とするか、または、双方を平均化した輝度階調とする。

【0037】

ここでは、画像処理装置７は、画像Ｐ１～Ｐ４，Ｐ５～Ｐ８，Ｐ９～Ｐ１２，Ｐ１３～Ｐ１６を、１０画素分、それぞれＸ方向に重ね合わせる。

【0038】

ステップＳ４において、画像処理装置７は、Ｘ方向に重ね合わせた画像Ｐ１～Ｐ４，Ｐ５～Ｐ８，Ｐ９～Ｐ１２，Ｐ１３～Ｐ１６において、座標原点Ｏａ，Ｏｂ，Ｏｃ，Ｏｄのそれぞれを基準とした所定領域（図６（ｂ）における鎖線に囲われた領域）を、取込画像Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄとして抽出（生成）する。座標原点Ｏｂは、座標原点Ｏａに対して、Ｙ方向に１／ｎｙ画素（ここでは、Ｙ方向に０．５画素）オフセットされた点である。座標原点Ｏｃは、座標原点Ｏａに対して、Ｘ方向に１／ｎｘ画素（ここでは、Ｘ方向に０．５画素）オフセットされた点である。座標原点Ｏｄは、座標原点Ｏａに対して、Ｘ方向に１／ｎｘ画素およびＹ方向に１／ｎｙ画素（ここでは、Ｙ方向に０．５画素およびＸ方向に０．５画素）オフセットされた点である。

【0039】

以上の方法により、画像処理装置７は、イメージセンサ１０１～１１６の画素信号に基づいて、４つの取込画像Ｐａ～Ｐｄを生成する。

【0040】

（対象物の画像の抽出方法および対象物の画像の合成方法について）
図１～図９を参照しつつ、画像処理装置における対象物の画像の抽出方法および対象物の画像の合成方法について説明する。図７は画像処理装置における対象物の画像の抽出方法および対象物の画像の合成方法の流れを説明するためのフローチャートであり、図８は画像処理装置における対象物の画像の合成方法を説明するための図である。

【0041】

次に、画像処理装置７は、取込画像Ｐａ～Ｐｄに基づいて、対象物Ｅの画像の抽出および合成を行う。

【0042】

ステップＳ５において、画像処理装置７は、画像Ｐａ～Ｐｄに対して、前処理としてフィルタ処理を行う。例えば、画像処理装置７は、画像Ｐａ～Ｐｄに対して、メディアンフィルタ処理、平滑化フィルタ処理、比較差分フィルタ処理など、対象物Ｅ（欠陥および異物）を強調するフィルタ処理、または、下地の影響を除去するフィルタ処理を行う。

【0043】

ステップＳ６において、画像処理装置７は、画像Ｐａ～Ｐｄに対して、２値化処理を行う。

【0044】

ステップＳ７において、画像処理装置７は、対象物Ｅの第１特徴量に基づいて、画像Ｐａ～Ｐｄにおける対象物Ｅの画像を抽出する。例えば、対象物Ｅの第１特徴量としては、対象物Ｅの、面積、最大長さ、アスペクト比、縦幅、横幅、２値化閾値（輝度閾値）、輝度階調（最大値、最小値、平均値など）、フィレ径（最大値、最小値など）、主軸の長さ（最大値、最小値など）などが用いられる。また、画像処理装置７は、対象物を含んでいないシートＳの画像データを第１特徴量として用いて、当該画像データと画像Ｐａ～Ｐｄとの比較により、対象物Ｅの画像を抽出してもよい。また、画像処理装置７は、照明装置２が一定方向に光を照射可能である場合、所定方向の光成分を第１特徴量として用いて、所定方向の光成分が所定値を超えた場合に、対象物Ｅを抽出してもよい。

【0045】

画像処理装置７は、所定の画素以上に対象物Ｅが含まれる場合、対象物Ｅの画像を抽出する。ここでは、画像処理装置７は、２画素以上に対象物Ｅが含まれる場合、対象物Ｅの画像を抽出する。

【0046】

ステップＳ８において、画像処理装置７は、対象物Ｅの第２特徴量（特徴量）に基づいて、抽出した対象物Ｅの画像の紐付け（関連付け）を行う。対象物Ｅの第２特徴量としては、対象物Ｅの、面積、アスペクト比、重心（面積重心、重心の輝度値など）、対象物Ｅの画像に外接された矩形の中心または重心、輝度階調（最大値、最小値、平均値など）、フィレ径（最大値、最小値など）、主軸の長さ（最大値、最小値など）等である。ここでは、画像処理装置７は、対象物Ｅの画像の重心（面積重心）に基づいて、対象物Ｅの画像の紐付けを行う。

【0047】

図８に示すように、画像処理装置７は、画像Ｐａから対象物Ｅ１～Ｅ４を抽出し、画像Ｐｂから対象物Ｅ５～Ｅ８を抽出し、画像Ｐｃから対象物Ｅ９～Ｅ１２を抽出し、画像Ｐｄから対象物Ｅ１３～Ｅ１５を抽出したとする。この場合、画像処理装置７は、対象物Ｅ１～Ｅ～Ｅ１５のそれぞれの重心Ｇ１～Ｇ１５に基づいて、対象物Ｅ１～Ｅ１５の画像の紐付けを行う。具体的に、画像処理装置７は、画像Ｐａ～Ｐｂを重ね合わせた場合、重心が対応する位置にある対象物Ｅの画像を紐付ける。

【0048】

ここでは、画像処理装置７は、対象物Ｅの重心位置が所定範囲にある場合、対象物Ｅの画像の紐付けを行う。所定範囲は、５画素（０．１ｍｍ）～５０画素（１．０ｍｍ）が好ましく、ここでは、１６画素（０．３２ｍｍ）に設定されている。ただし、これに限られず、イメージセンサ１０１～１１６の間の距離設定によって、所定範囲を大きく設定してもよい。

【0049】

まず、図８では、画像処理装置７は、画像Ｐａの対象物Ｅの画像と、画像Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの対象物Ｅの画像の紐付けを行う。具体的に、画像処理装置７は、重心Ｇ１の所定範囲内に重心Ｇ５，Ｇ９，Ｇ１３が存在するため、対象物Ｅ１，Ｅ５，Ｅ９，Ｅ１３の画像を紐付ける。画像処理装置７は、重心Ｇ２の所定範囲内に重心Ｇ６，Ｇ１０が存在するため、対象物Ｅ２，Ｅ６，Ｅ１０の画像を紐付ける。画像処理装置７は、重心Ｇ３の所定範囲内に重心Ｇ７が存在するため、対象物Ｅ３，Ｅ７の画像を紐付ける。

【0050】

次に、画像処理装置７は、画像Ｐｂの対象物の画像と、画像Ｐｃ，Ｐｄの対象物の画像との紐付けを行う。画像処理装置７は、重心Ｇ８の所定範囲内に重心Ｇ１１，Ｇ１５が存在するため、対象物Ｅ８，Ｅ１１，Ｅ１５の画像を紐付ける。

【0051】

次に、画像処理装置７は、画像Ｐｃの対象物の画像と、画像Ｐｄの対象物の画像との紐付けを行う。図８では、画像処理装置７は、画像Ｐｃ，Ｐｄにおいて、重心が対応する対象物Ｅの画像のうち、紐付けがされていない対象物Ｅが存在しないため、対象物Ｅの画像の紐付けを行わない。

【0052】

ステップＳ９において、画像処理装置７は、第３特徴量に基づいて、対象物Ｅの画像合成を行う。対象物Ｅの第３特徴量としては、対象物Ｅの画像の、面積、アスペクト比、重心、および、対象物Ｅの画像に外接された矩形の重心等である。ここでは、画像処理装置７は、対象物Ｅの画像の重心に基づいて、対象物Ｅの画像の画像合成を行う。

【0053】

具体的に、画像処理装置７は、抽出した対象物Ｅの画像サイズをＸ方向およびＹ方向にそれぞれ２倍化する。そして、画像処理装置７は、紐付けられた対象物Ｅの画像を、対象物Ｅの画像の重心（第３特徴量）を中心に重ね合わせて、画素毎の輝度階調を加算し、平均化を行う。

【0054】

例えば、図８では、画像処理装置７は、対象物Ｅ１，Ｅ５，Ｅ９，Ｅ１３の画像が紐付けられているため、４枚の画像に基づいて、対象物Ｅの画像を生成する。

【0055】

ステップＳ１０において、画像処理装置７は、生成した対象物Ｅの画像を出力する（例えば、図略のディスプレイ等に表示する）。このとき、画像処理装置７は、合成された対象物Ｅの画像を出力するとともに、紐付けされていない対象物Ｅの画像を出力する。図８では、画像処理装置７は、合成された対象物Ｅの画像として、対象物Ｅ１，Ｅ５，Ｅ９，Ｅ１３の合成画像と、対象物Ｅ２，Ｅ６，Ｅ１０の合成画像と、対象物Ｅ８，Ｅ１１，Ｅ１５の合成画像を出力し、紐付けされていない対象物Ｅの画像として、対象物Ｅ４の画像と、対象物Ｅ１２の画像と、対象物Ｅ１４の画像とを出力する。

【0056】

図９は本実施形態に係る検査装置および従来の検査装置が出力する対象物の合成画像を比較した図である。具体的に、図９（ａ）は本実施形態に係る検査装置が出力する対象物の合成画像であり、図９（ｂ）は従来の検査装置が出力する対象物の合成画像である。

【0057】

従来の検査装置では、画像処理装置７は、上述した取込画像の生成方法により、取込画像Ｐａ～Ｐｄを生成している。画像処理装置７は、イメージセンサ１０１～１１６の配置に基づいて取込画像Ｐａ～ＰｄのＸ方向およびＹ方向の位置をオフセット（補正）し、取込画像Ｐａ～Ｐｄを合成した上で、対象物Ｅの画像を抽出している。

【0058】

図９（ａ），（ｂ）に示すように、従来の検査装置よりも、本実施形態に係る検査装置が出力した対象物Ｅの画像の方が、より鮮明である。従来の検査装置では、イメージセンサの配置によるオフセット（補正）は行われるが、被検査体に対する光の当たり方が考慮されていないため、合成される取込画像ごとの対象物Ｅの画像の位置がずれてしまい、対象物Ｅの合成画像が不鮮明となる。これに対して、本実施形態では、取込画像ごとに対象物Ｅの画像が抽出された後に、対象物Ｅの重心を中心として、抽出された対象物Ｅの画像が合成される。これにより、合成される対象物Ｅの画像の位置のずれを抑えることができるため、対象物Ｅの合成画像を鮮明にすることができる。

【0059】

以上の構成により、本検査装置は、シートＳにおける対象物Ｅのサイズを検出することにより、シートＳを検査する。本検査装置は、シートＳを撮像するイメージセンサ１０１～１１６と、シートＳに光を照射する照明装置２と、イメージセンサ１０１～１１６の出力から、対象物Ｅの画像を生成する画像処理装置７とを備える。画像処理装置７は、イメージセンサ１０１～１１６からの出力に基づいて、シートＳの所定範囲の画像を共通に含む取込画像Ｐａ～Ｐｄを生成する。画像処理装置７は、生成した取込画像Ｐａ～Ｐｄごとに、シートＳにおける対象物Ｅの画像を抽出する。画像処理装置７は、抽出した対象物Ｅの画像同士を、当該画像に映る対象物Ｅの重心（特徴量）に基づいて、紐付ける（関連付ける）。そして、画像処理装置７は、紐付けられた対象物Ｅの画像同士を合成する。

【0060】

イメージセンサ１０１～１１６の配置に基づいて、取込画像Ｐａ～Ｐｄを合成した場合、シートＳに対する光の当たり方によって、取込画像Ｐａ～Ｐｄごとの対象物Ｅの位置が大きくずれてしまうおそれがある。このため、イメージセンサの位置による取込画像Ｐａ～Ｐｄの補正により、対象物Ｅの位置のずれを補正することができず、対象物Ｅが検出できないおそれがある。これに対して、本検査装置では、対象物Ｅの画像が取込画像Ｐａ～Ｐｄごとに抽出され、抽出された対象物Ｅの画像同士が特徴量に基づいて関連付けられて、合成される。これにより、取込画像Ｐａ～Ｐｄごとの対象物Ｅの位置のずれを抑えることができるため、対象物Ｅの画像の合成を正確に行うことができ、被検査体における対象物のサイズ（大きさ）を正確に検出することができる。したがって、被検査体（シートＳ）における対象物（異物または欠陥）の検出再現性および検出確率を向上させることができる。

【0061】

また、画像処理装置７は、紐付けられていない（関連付けられていない）対象物Ｅの画像を他の対象物Ｅの画像と合成せずに出力する。これにより、被検査体（シートＳ）における対象物の検出再現性および検出確率を向上させることができる。

【0062】

また、イメージセンサ１０１～１１６は、それぞれが、Ｘ方向の分解能をｘとし、Ｙ方向の分解能をｙとする。この場合、イメージセンサ１０１～１０４，１０５～１０８，１０９～１１２，１１３～１１６は、それぞれ、Ｘ方向に（１／ｎｘ）＋ｍｘ画素ごとに並んで配置されている。イメージセンサ１０１，１０５，１０９，１１３は、Ｙ方向に（１／ｎｙ）＋ｐｙ画素ごとに並んで配置されている。イメージセンサ１０２，１０６，１１０，１１４は、Ｙ方向に（１／ｎｙ）＋ｐｙ画素ごとに並んで配置されている。イメージセンサ１０３，１０７，１１１，１１５は、Ｙ方向に（１／ｎｙ）＋ｐｙ画素ごとに並んで配置されている。イメージセンサ１０４，１０８，１１２，１１６は、Ｙ方向に（１／ｎｙ）＋ｐｙ画素ごとに並んで配置されている。ただし、ｎｘはＸ方向における画素の分割数であり、ｎｙはＹ方向における画素の分割数であり、ｍ，ｐは整数の係数である。これにより、１画素が、Ｘ方向に分割数ｎｘに分割され、Ｙ方向に分割数ｎｙに分割されるため、撮像装置のＸ方向およびＹ方向の分解能を向上させることができる。

【0063】

（その他の実施形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態について説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。

【0064】

なお、上記実施形態において、撮像装置１および照明装置２は暗視野光学系で構成されているが、明視野光学系で構成されてもよい。また、撮像装置１は、ラインセンサとして構成されているが、エリアセンサとして構成されてもよい。また、画像処理装置７は、イメージセンサ１０１～１１６から出力される画素信号から動画を生成してもよいし、静止画を生成してもよい。

【0065】

図１０は本実施形態に係る検査装置におけるセンサの種類と動画の種類と光学系との関係を説明するための図である。図１０に示すように、本検査装置は、撮像装置１および照明装置２が暗視野光学系で構成されている場合に、最も鮮明な対象物Ｅの合成画像を生成することができる。これは、撮像装置１および照明装置２が暗視野光学系で構成された場合、シートＳに対する光の当たり方に最もばらつきが生じるためであると考えられる。なお、照明装置２が明視野光学系で構成されていても本検査装置と同様の効果を得ることができるし、イメージセンサから動画を生成しても同様の効果を得ることができる。

【0066】

また、撮像装置１のイメージセンサは、上述した配置に限られない。また、撮像装置１のイメージセンサの数は、上述した数に限られない。

【0067】

また、各イメージセンサを構成する画素数は、上述した画素数に限られない。

【0068】

また、画像処理装置７が生成する取込画像は、４枚に限られない。画像処理装置７は、少なくとも２枚の取込画像を生成ればよい。

【0069】

また、本検査装置が検査する被検査体は、シート状に構成されたものに限られない。

【産業上の利用可能性】

【0070】

本発明の検査装置は、半導体、電子デバイス、２次電池などに用いられる部材含まれる異物や欠陥などの検査に用いることができる。

【符号の説明】

【0071】

１ 撮像装置
１０１～１１６ イメージセンサ
３～５ ローラ
７ 画像処理装置
８ 搬送ベルト
Ｐａ～Ｐｄ 取込画像
Ｅ 対象物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2024-08-01

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検査体における対象物を検査する検査装置であって、
前記被検査体を撮像する複数のイメージセンサと、
前記複数のイメージセンサの出力から、前記対象物の画像を生成する画像処理装置と
を備え、
前記画像処理装置は、
前記複数のイメージセンサの出力に基づいて、前記被検査体の所定範囲の画像を共通に含む複数の取込画像を生成し、
生成した複数の取込画像ごとに、前記被検査体における対象物の画像を抽出し、
抽出した前記対象物の画像同士を関連付け、
関連付けた前記対象物の画像同士を、前記イメージセンサの配置によらずに、前記対象物の特徴量に基づいて合成する
ことを特徴とする検査装置。

【請求項2】

請求項１記載の検査装置において、
前記画像処理装置は、他の前記対象物の画像と関連付けられていない前記対象物の画像を、他の前記対象物の画像と合成せずに出力することを特徴とする検査装置。

【請求項3】

請求項１または２記載の検査装置において、
前記特徴量は、当該画像に映る前記対象物の、面積、アスペクト比、重心、前記対象物に外接された矩形の中心および重心、輝度階調、フィレ径ならびに主軸の長さのいずれか一つを含むことを特徴とする検査装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項記載の検査装置において、
前記複数のイメージセンサは、それぞれが、前記被検査体を走査する方向である走査方向の分解能をｘとし、前記走査方向と垂直をなす方向である副走査方向の分解能をｙとした場合、前記走査方向に（１／ｎｘ）＋ｍｘ画素ごとに並んで配置されており、前記副走査方向に（１／ｎｙ）＋ｐｙ画素ごとに並んで配置されていることを特徴とする検査装置。ただし、ｎｘは前記走査方向における画素の分割数であり、ｎｙは前記副走査方向における画素の分割数であり、ｍ，ｐは整数の係数である。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項記載の検査装置において、
前記複数のイメージセンサが前記被検査体を走査する方向である走査方向と垂直をなす副走査方向に、前記被検査体を搬送する搬送ベルトと、
前記走査方向に、前記搬送ベルトを蛇行させる駆動機構と
を備えることを特徴とする検査装置。

【請求項6】

請求項５記載の検査装置において、
前記複数のイメージセンサは、前記被検査体が前記搬送ベルトにより前記副走査方向に搬送されている際に、前記被検査体を走査することを特徴とする検査装置。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１項記載の検査装置において、
前記被検査体に光を照射する照明装置を、さらに備え、
前記イメージセンサおよび前記照明装置は、暗視野光学系で構成されていることを特徴とする検査装置。

【請求項8】

被検査体を撮像する複数のイメージセンサと、前記複数のイメージセンサの出力から、前記被検査体における対象物の画像を生成する画像処理装置とを備えた検査装置を用いて、前記被検査体における前記対象物を検査する検査方法であって、
前記複数のイメージセンサの出力に基づいて、前記被検査体の所定範囲の画像を共通に含む複数の取込画像を生成するステップと、
生成した複数の取込画像ごとに、前記被検査体における対象物の画像を抽出するステップと、
抽出した前記対象物の画像同士を関連付けるステップと、
関連付けた前記対象物の画像同士を、前記イメージセンサの配置によらずに、前記対象物の特徴量に基づいて合成するステップと
を含むことを特徴とする検査方法。