欠陥検査装置および欠陥検査方法
【課題】検査領域の端部における欠陥検査の精度を向上させることが可能な欠陥検査装置および欠陥検査方法を提供する。
【解決手段】光源１Ａ，１Ｂは互いの照射領域（検査領域）の端部が重なり合うように照射光ＬＡ１，ＬＢ１をそれぞれ照射する。撮像装置２は正反射光ＬＡ２，ＬＢ２を受けて光源１Ａ，１Ｂのそれぞれに対応する２つの画像を生成する。主制御部３は２つの画像を合成して欠陥の有無を判定する。照射光ＬＡ１，ＬＢ１が互いに異なる方向から被検査面Ａを照射することにより、各画像において欠陥を示す領域の位置がわずかにずれる。よって各画像において欠陥を示す領域の面積が小さくても、２つの画像を２つの画像を重ね合わせることによって、合成後の画像において欠陥部を示す領域の面積は大きくなる。これにより検査領域の端部における欠陥検出の精度を向上させることができる。
【解決手段】光源１Ａ，１Ｂは互いの照射領域（検査領域）の端部が重なり合うように照射光ＬＡ１，ＬＢ１をそれぞれ照射する。撮像装置２は正反射光ＬＡ２，ＬＢ２を受けて光源１Ａ，１Ｂのそれぞれに対応する２つの画像を生成する。主制御部３は２つの画像を合成して欠陥の有無を判定する。照射光ＬＡ１，ＬＢ１が互いに異なる方向から被検査面Ａを照射することにより、各画像において欠陥を示す領域の位置がわずかにずれる。よって各画像において欠陥を示す領域の面積が小さくても、２つの画像を２つの画像を重ね合わせることによって、合成後の画像において欠陥部を示す領域の面積は大きくなる。これにより検査領域の端部における欠陥検出の精度を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの表面に欠陥が生じていないかどうかを検査する技術に関し、特に検査領域の端部付近の欠陥を検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や家電製品などの筐体として、本体の表面に透明樹脂によるコーティング層が形成された構成のものが使用されている。このような筐体では本体部は一般に樹脂等により形成されて所定の色彩で着色されている。この本体部の表面に上述のコーティング層が形成されることによって表面に光沢や色彩の変化などが生じ、これにより商品価値が高められる。
【０００３】
上記のようなコーティング層を有する成形体を製造する工場では、コーティング層の表面に凹凸が生じていないかどうかが検査される。欠陥検出のために現場の作業員による目視検査が従来から行なわれている。しかしながらこの種の筐体を用いた製品の多様化や大量生産に伴い、作業員の負担が大きくなるとともに検査に要する時間も多大になりつつある。そこでこれらの問題を解決するために欠陥検査を自動化することが試みられている。
【０００４】
図１０は、従来の欠陥検査装置の構成を示す概略図である。
図１０を参照して、欠陥検査装置１１０は、撮像装置１１２と、主制御部１１３と、図示しない光源とを備える。光源はワークＷの被検査面Ａに向けて照射光Ｌ１を照射する。照射光Ｌ１はワークＷの被検査面Ａ上で正反射する。これにより正反射光Ｌ２が生じる。なお「正反射」とは入射角と等しい角度で光が反射する現象である。
【０００５】
ワークＷは光沢を有する検査対象であり、たとえば、金属や表面に透明材の層が形成される樹脂等である。一般的に正反射光成分の大小によって、物体表面の光沢の大小が定められる。つまり「ワークＷが光沢を有する」ということは「ワークＷの表面で光が正反射する」ということと同じ意味である。
【０００６】
図示しない光源と、撮像装置１１２と、ワークＷとの配置は、撮像装置１１２が正反射光Ｌ２を受光できるように予め調整されている。正反射光Ｌ２はレンズ１２１により一旦集光される。撮像装置１１２の内部に設けられる撮像素子は集光された正反射光を受け取って画像データを生成する。
【０００７】
ここで照射光Ｌ１が被検査面Ａのうちの正常部を照射した場合には、正常部からの正反射光Ｌ２はレンズ１２１に入射する。しかし欠陥Ｄで正反射した正反射光Ｌ２はレンズ１２１に入射しない。したがって撮像装置１１２が撮像した画像において、欠陥Ｄに対応する領域は正常部に対応する領域よりも暗くなる。
【０００８】
図１０の欠陥Ｄが凹状の欠陥であっても上述の原理が成り立つ。よって画像上では凹状の欠陥に対応する領域が周囲よりも暗くなる。このように画像上の明度差を利用することで被検査面における凹凸欠陥の有無を自動的に検査することが可能になる。
【０００９】
図１１は、図１０の主制御部１１３による凹凸欠陥の検査を模式的に示す図である。
図１１を参照して、主制御部１１３は撮像装置１１２から検査画像ＩＭＧ１を受ける。主制御部１１３は検査画像ＩＭＧ１と、予め記憶するモデル画像ＩＭＧ２とを比較する。検査画像ＩＭＧ１には周囲と明度差を有する（すなわち周囲よりも暗い）欠陥領域ＤＡ，ＤＢを含む。モデル画像ＩＭＧ２は撮像装置１１２が凹凸欠陥のない被検査面を予め撮像することによって得られる画像である。そのため、モデル画像ＩＭＧ２には周囲と明度差が生じる領域が存在しない。主制御部１１３は検査画像ＩＭＧ１とモデル画像ＩＭＧ２とを比較する。主制御部１１３は欠陥領域ＤＡ，ＤＢの存在により図１０の被検査面Ａに欠陥が存在すると判定する。
【００１０】
一般的にワークの表面は曲面である場合が多い。図１０および図１１に示す方法を曲面上の欠陥検出に単純に適用した場合には以下に説明する課題が発生する。
【００１１】
図１２は、被検査面が曲面の場合に、図１０の欠陥検査装置１１０による検査において生じる問題点を説明する図である。
【００１２】
図１２を参照して、被検査面Ａが曲面であるため、照射光Ｌ１が斜めに入射する部分（傾斜部分）が被検査面Ａに存在する。この傾斜部分からの正反射光Ｌ２はレンズ１２１に入らない。よって被検査面Ａが曲面の場合には平面の場合よりも検査領域が狭くなる。
【００１３】
このような問題を解決する従来の方法のうち、以下に２つの例を示す。
図１３は、被検査面が曲面の場合に広い検査領域を確保できる方法を説明する図である。
【００１４】
図１３を参照して、光源１０１は適切な大きさの検査領域を確保するために、その照射面ができるだけ大きく（たとえばレンズ１２１の面よりも大きく）なるように設定される。光源１０１の発光面積を増やすことによって被検査面Ａでの検査領域、すなわち照射領域を広げることができる。光源１０１がＬＥＤ（Light Emitting Diode)等の発光素子の場合には発光素子の個数を増やすことなどにより発光面積を増やすことができる。
【００１５】
しかしながら図１３に示す方法の場合には欠陥Ｄに対して様々な方向から照射光Ｌ１が入射する。これにより欠陥Ｄからの正反射光Ｌ２の一部がレンズ１２１に入射する可能性がある。このような光を以後、「ノイズ光」と称する。
【００１６】
ノイズ光が撮像装置に入った場合、検査画像上では正常部と欠陥部との明度差が小さくなる。つまり被検査面が曲面の場合において、検査領域を広げるために光源を大きくすると欠陥の検出精度が低下するという問題が生じる。
【００１７】
特開平１１−２３２４３号公報（特許文献１）には、図１３に示す問題を解決可能な検査装置の例が開示される。この検査装置では、光の強度を調整可能な複数の光源が使用される。
【００１８】
上述の検査装置では、まず、予め検出された表面の曲率に基づいて光源の光軸角度や光の強度が調整される。次に、検査装置は複数の光源を順次発光して、各光源に対応した検査領域について欠陥検査を行なう。複数の光源がそれぞれ照射した複数の領域を欠陥検査することによって、上述の検査装置は検査領域を広げることができる。また、各光源の発光タイミングを異ならせることによってノイズ光の発生を防ぐことができる。
【特許文献１】特開平１１−２３２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
図１４は、特開平１１−２３２４３号公報（特許文献１）に開示の検査方法の問題点を説明する図である。
【００２０】
図１４を参照して、被検査面Ａ上の照射領域Ａ１，Ａ２は図示しない２つの光源によりそれぞれ照射される領域である。照射領域Ａ１，Ａ２はＸ軸上の位置Ｘ２において互いの端部が接するように設けられている。Ｘ軸上の位置Ｘ１，Ｘ３は照射領域Ａ１，Ａ２のそれぞれの中央部の位置を示す。
【００２１】
図１４のグラフにおいて横軸はＸ軸に平行な軸ａ上の位置を示し、縦軸は撮像装置に入射する正反射光の強度を示す。グラフの曲線Ｂ１は照射領域Ａ１を照射する光源から撮像装置に入射する正反射光の強度の変化を示し、グラフの曲線Ｂ２は照射領域Ａ２を照射する光源から撮像装置に入射する正反射光の強度の変化を示す。各検査領域ともに中央部よりも端部のほうが撮像装置に入射する正反射光の強度が弱くなる。
【００２２】
図１５は、検査領域の端部における欠陥検出を説明する図である。
図１５を参照して、検査領域の中央部である位置Ｘ３に欠陥が存在する場合には、撮像装置に入射する正反射光の強度がＩＡだけ低下する。検査領域の中央部では正反射光の強度が大きいので強度差ＩＡも大きい。よって中央部では欠陥の検出精度が高い。
【００２３】
一方、検査領域の端部である位置Ｘ２では撮像装置に入射する正反射光の強度自体が小さい。位置Ｘ２に欠陥Ｄ２が存在することで撮像装置に入射する正反射光の強度はＩＢだけ変化するが、強度差ＩＢは強度差ＩＡに比べて小さい。このことは検査画像において端部では中央部よりも凹凸欠陥による明度差が小さくなることを示す。これにより検査領域の端部における欠陥検出の精度は検査領域の中央部よりも低下する。
【００２４】
ワークの被検査面が平面である場合にも、検査領域の端部では欠陥の検出精度が低下する。その理由は撮像装置のレンズの大きさおよび光源の大きさが有限であるためである。
【００２５】
図１６は、ワークの被検査面が平面の場合に撮像装置が受ける光を説明する図である。
図１６を参照して、光源１０１からの光はワークＷにおいて焦点を結び、ワークＷを反射する。ワークＷからレンズ１２１に達した光はレンズ１２１によって集光されて撮像素子１２２に到達する。図１６では理解を容易にするために光源１０１はワークＷに対して撮像装置２と反対側に設けられる。
【００２６】
撮像素子１２２の中央に存在する画素ＰＸ１がレンズ１２１を介して光源１０１を見た場合には光源１０１における視野の大きさは光源１０１の幅Ｗ１以下となる。つまり画素ＰＸ１は光源１０１が発した照射光Ｌ１をすべて受けることができる。
【００２７】
一方、撮像素子１２２の端部に存在する画素ＰＸ２がレンズ１２１を介して光源１０１を見た場合には、光源１０１の一部しか見えない。仮に光源１０１の幅がＷ２であれば画素ＰＸ２は、光源１０１が発した照射光Ｌ２をすべて受けることができるが、実際には画素ＰＸ２は、光源１０１が発した光の一部しか受けることができない。
【００２８】
本発明の目的は、検査領域の端部における欠陥検査の精度を向上させることが可能な欠陥検査装置および欠陥検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明は要約すれば、表面に光沢性がある検査対象に対して光を照射して、反射光により検査対象の表面における欠陥の有無を検査する欠陥検査装置である。欠陥検査装置は、撮像装置と、第１の光源と、第２の光源とを備える。撮像装置は、第１の照射光が検査対象の表面で正反射した光を受光して、検査対象の表面を撮像して第１の検査画像を生成し、第２の照射光が検査対象の表面で正反射した光を受光して、検査対象の表面を撮像して第２の検査画像を生成する。第１の光源は、検査対象の表面で正反射した光が撮像装置で受光されるように、第１の照射光を照射する。第２の光源は、検査対象の表面で正反射した光が撮像装置で受光されるように、かつ、第１の照射光と異なる角度で第２の照射光を照射する。第１および第２の光源は、検査対象の表面において撮像装置が第１の照射光の正反射光を受光できる範囲である第１の正反射領域と、検査対象の表面において撮像装置が第２の照射光の正反射光を受光できる範囲である第２の正反射領域とが重なりを生じるように、第２の照射光を照射する。欠陥検査装置は、主制御部をさらに備える。主制御部は、撮像装置から第１および第２の検査画像を取得して、第１および第２の検査画像を重ね合わせて、検査対象の表面において周囲に比べて凸状または凹状となる欠陥の有無を判定する。
【００３０】
好ましくは、第１および第２の光源は、所定範囲から、検査対象の表面に向け、入射角度に幅を持たせて第１および第２の照射光をそれぞれ照射する。撮像装置は、検査対象の表面で正反射した光を、所定の大きさを有する開口部に受ける。
【００３１】
「所定範囲」とは、第１および第２の光源が点光源ではなく、光を照射するための一定の大きさを持つ範囲を意味する。「入射角度に幅を持たせて」とは、所定範囲内の任意の場所から拡散光を照射する場合や発散光や収束光を照射する場合を含む。照射する角度に広がりを持つ光をいう。また、一旦集光した後に広がる光を含み、平行光を除く。これにより、検査対象の正反射光を受光し得る表面上の領域、すなわち検査可能な領域が大きくなる。これは検査対象が曲面である場合にも検査領域の拡大に有効である。
【００３２】
所定の大きさを有する開口領域とは、有限の大きさを有する開口領域を意味する。撮像素子自体が有限の大きさを持つことによって開口領域の大きさが有限になる。また、受光レンズを介して撮像することにより開口領域の大きさが有限になる。この構成によると、照射光の広がり、あるいは開口領域の端部で照射光の進行が遮られることにより、第１および第２の正反射領域の周辺部分の受光感度は中心部分に比べて低下する場合がある。受光感度の低い周辺部分について、第１の正反射領域と第２の正反射領域とが重なるようにし、第１および第２の検査画像を重ね合わせて欠陥の有無を判定するので、感度の低い領域においても安定した欠陥検査が可能になる。
【００３３】
好ましくは、主制御部は、第１および第２の検査画像を重ね合わせるに先立って、第１および第２の検査画像の各々に２値化処理を施す。
【００３４】
より好ましくは、主制御部は、第１および第２の検査画像を重ね合わせた合成画像に含まれる複数の画素に対してラベリング処理を施す。主制御部は、合成画像において、複数の画素のうち同一のラベルが付加された画素によって形成される領域の面積が所定値より大きい場合には、領域に欠陥が存在すると判定する。
【００３５】
好ましくは、第１および第２の照射光は、互いに特性が異なる光である。主制御部は、第１および第２の光源を同時に点灯させる。撮像装置は、特性の違いに応じて受光した正反射光を分離して、第１および第２の照射光にそれぞれ対応する第１および第２の検査画像を生成する。
【００３６】
より好ましくは、特性は、ピーク波長である。
好ましくは、主制御部は、第１および第２の光源を順次点灯させる。
【００３７】
本発明の他の局面に従うと、表面に光沢性がある検査対象に対して光を照射して、反射光を撮像装置によって受光することにより検査対象の表面における欠陥の有無を検査する欠陥検査方法である。欠陥検査方法は、第１の光源を用いて、第１の照射光を、検査対象の表面で第１の照射光が正反射した光が撮像装置に受光されるように照射するとともに、第２の光源を用いて、第２の照射光を、第１の照射光とは異なる角度で、かつ、検査対象の表面で第２の照射光が正反射した光が撮像装置に受光されるように照射するステップを備える。照射するステップにおいて、検査対象の表面において撮像装置が第１の照射光の正反射光を受光できる範囲である第１の正反射領域と、検査対象の表面において撮像装置が第２の照射光の正反射光を受光できる範囲である第２の正反射領域とが重なりを生じるように、第１および第２の照射光を照射する。欠陥検査方法は、撮像装置を用いて、第１の照射光が検査対象の表面で正反射した光を受光して、検査対象の表面を撮像して第１の検査画像を生成し、第２の照射光が検査対象の表面で正反射した光を受光して、検査対象の表面を撮像して第２の検査画像を生成するステップと、第１および第２の検査画像を重ね合わせて検査対象の表面において周囲に比べて凸状または凹状となる欠陥の有無を判定するステップとをさらに備える。
【００３８】
好ましくは、第１および第２の光源は、所定範囲から、検査対象の表面に向け、入射角度に幅を持たせて第１および第２の照射光をそれぞれ照射する。撮像装置は、検査対象の表面で正反射した光を、所定の大きさを有する開口領域に受ける。
【００３９】
「所定範囲」とは、第１および第２の光源が点光源ではなく、光を照射するための一定の大きさを持つ範囲を意味する。「入射角度に幅を持たせて」とは、所定範囲内の任意の場所から拡散光を照射する場合や発散光や収束光を照射する場合を含む。照射する角度に広がりを持つ光をいう。また、一旦集光した後に広がる光を含み、平行光を除く。これにより、検査対象の正反射光を受光し得る表面上の領域、すなわち検査可能な領域が大きくなる。これは検査対象が曲面である場合にも検査領域の拡大に有効である。
【００４０】
所定の大きさを有する開口領域とは、有限の大きさを有する開口領域を意味する。撮像素子自体が有限の大きさを持つことによって開口領域の大きさが有限になる。また、受光レンズを介して撮像することにより開口領域の大きさが有限になる。この構成によると、照射光の広がり、あるいは開口領域の端部で照射光の進行が遮られることにより、第１および第２の正反射領域の周辺部分の受光感度は中心部分に比べて低下する場合がある。受光感度の低い周辺部分について、第１の正反射領域と第２の正反射領域とが重なるようにし、第１および第２の検査画像を重ね合わせて欠陥の有無を判定するので、感度の低い領域においても安定した欠陥検査が可能になる。
【００４１】
好ましくは、判定するステップに先立って、第１および第２の検査画像の各々に２値化処理を施すステップをさらに備える。
【００４２】
より好ましくは、判定するステップにおいて、第１および第２の検査画像を重ね合わせた合成画像に含まれる複数の画素に対してラベリング処理を施し、合成画像において、複数の画素のうち同一のラベルが付加された画素によって形成される領域の面積が所定値より大きい場合には、領域に欠陥が存在すると判定する。
【００４３】
好ましくは、第１および第２の照射光は、互いに特性が異なる光である。照射するステップにおいて、第１および第２の光源を同時に点灯させる。生成するステップにおいて、特性の違いに応じて撮像装置が受光した正反射光を分離して、第１および第２の照射光にそれぞれ対応する第１および第２の検査画像を生成する。
【００４４】
より好ましくは、特性は、ピーク波長である。
好ましくは、照射するステップにおいて、第１および第２の光源を順次点灯させる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、検査領域の全般にわたり精度良く欠陥検査を行なうことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００４７】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１の欠陥検査装置の基本構成を示す図である。
【００４８】
図１を参照して、欠陥検査装置１００は、ワークＷ（検査対象）において光沢性のある表面の欠陥の有無を検査する。なお、欠陥とは凹凸欠陥（周囲よりも凸状または凹状となる欠陥）を意味する。
【００４９】
ワークＷは、たとえば金属や表面に透明材がコーティングされた樹脂等である。なお図１ではワークＷの表面（被検査面Ａ）は曲面であるが、ワークＷの表面は平面であってもよい。
【００５０】
欠陥検査装置１００は、複数の光源１Ａ，１Ｂと、撮像装置２と、主制御部３とを備える。
【００５１】
光源１Ａは被検査面Ａに向けて照射光ＬＡ１を照射する。よって被検査面Ａ上に照射領域Ａ１が形成される。照射光ＬＡ１は被検査面Ａ上で正反射する。これにより正反射光ＬＡ２が生じる。
【００５２】
光源１Ｂは被検査面Ａに向けて照射光ＬＢ１を照射する。よって被検査面Ａ上に照射領域Ａ２が形成される。照射領域Ａ２は照射領域Ａ１の少なくとも端部と重なりが生じるように形成される。照射光ＬＢ１は被検査面Ａ上で正反射する。これにより正反射光ＬＢ２が生じる。なお、照射領域Ａ１，Ａ２は欠陥検査装置１００における検査領域である。
【００５３】
つまり、光源１Ａは、被検査面Ａで正反射した光（正反射光ＬＡ２）が撮像装置２で受光されるように、照射光ＬＡ１を照射する。光源１Ｂは、被検査面Ａで正反射した光（正反射光ＬＢ２）が撮像装置２で受光されるように、照射光ＬＢ１を照射する。光源１Ｂは、照射光ＬＡ１とは異なる角度で照射光ＬＢ１を照射する。光源１Ａ，１Ｂは、被検査面Ａにおいて、撮像装置２が照射光ＬＡ１の正反射光を受光できる範囲である第１の正反射領域（照射領域Ａ１）と、被検査面Ａにおいて撮像装置２が照射光ＬＢ２の正反射光を受光できる範囲である第２の正反射領域（照射領域Ａ２）とが重なりを生じるように、照射光ＬＡ１，ＬＢ１をそれぞれ照射する。光源１Ａ，１Ｂの位置は相対的に定められる。
【００５４】
照射光ＬＡ１，ＬＢ１は「特性が異なる」光であり、具体的にはピーク波長が互いに異なる（すなわち互いに色が異なる）光である。正反射光ＬＡ２，ＬＢ２は撮像装置２に入射する。たとえば光源１Ａは赤色光を発する光源であり、光源１Ｂは青色光を発する光源である。たとえば光源１Ａ，１Ｂはいずれも複数個のＬＥＤを具備している。
【００５５】
撮像装置２は正反射光ＬＡ２，ＬＢ２を集光して、正反射光ＬＡ２の受光に応じて被検査面Ａを撮像して検査画像ＰＡを生成するとともに、正反射光ＬＡＢの受光に応じて被検査面Ａを撮像して検査画像ＰＢを生成する。撮像装置２は、正反射光ＬＡ２，ＬＢ２の特性（すなわちピーク波長）の違いに応じて、照射光ＬＡ１，ＬＢ１にそれぞれ対応する検査画像ＰＡ，ＰＢを生成する。
【００５６】
より具体的に説明すると、撮像装置２はカラー画像撮像装置（カラーカメラ）である。一般的にカラーカメラはカラーフィルタやプリズム等を備えることによって、入射する光を青色、赤色、緑色の光に色分解することができる。これにより撮像装置２は赤色の画像と青色の画像とを出力することができる。
【００５７】
主制御部３は、光源１Ａ，１Ｂが同時に点灯するように光源１Ａ，１Ｂを制御する。また主制御部３は撮像装置２から２つの検査画像ＰＡ，ＰＢを受ける。主制御部３は被検査面Ａにおける欠陥の有無を検査画像ＰＡ，ＰＢを重ね合わせて判定する。
【００５８】
主制御部３は、光源制御部３５と、欠陥認識部３０とを含む。光源制御部３５は光源１Ａ，１Ｂの点灯および消灯のタイミングを制御したり、各光源の光量を調整したりする。欠陥認識部３０は撮像装置２から受ける２つの検査画像を重ね合わせた合成画像において周囲と異なる領域の面積が所定値以上ある場合にはその領域が被検査面Ａ上の欠陥であると認識する。
【００５９】
このように光源１Ａ，１Ｂは互いの検査領域（照射領域）の端部が重なり合うように照射光ＬＡ１，ＬＢ１をそれぞれ照射する。撮像装置２は正反射光ＬＡ２，ＬＢ２を受けて光源１Ａ，１Ｂのそれぞれに対応する２つの画像を生成する。主制御部３は２つの画像を合成して欠陥の有無を判定する。照射光ＬＡ１，ＬＢ１が互いに異なる方向から被検査面Ａを照射することにより、各画像において欠陥を示す領域の位置がわずかにずれる。よって各画像において欠陥を示す領域の面積が小さくても、２つの画像を２つの画像を重ね合わせることによって、合成後の画像において欠陥部を示す領域の面積は大きくなる。これにより検査領域の端部における欠陥検出の精度を向上させることができる。
【００６０】
なお図１では複数の光源として光源１Ａ，１Ｂを示すが、本発明の欠陥検査装置においては少なくとも２つの光源が備えられていればよい。
【００６１】
次に、光源１Ａ，１Ｂの配置についてより詳しく説明する。
図２は、図１の光源１Ａ，１Ｂの配置をより詳細に説明する図である。
【００６２】
図２を参照して、光源１Ａはプレート型光源であり、光源１Ｂはリング型の光源である。また、被検査面Ａのある点Ｐに撮像装置２の焦点があっているものとする。光源１Ａ，１Ｂは、有限の大きさを有する発光領域から、入射角度に幅を持たせて照射光ＬＡ１，ＬＢ１をそれぞれ照射する。また、撮像装置２１は、所定の大きさを有する開口領域（レンズ２１）に正反射光を受ける。
【００６３】
撮像装置２のレンズ２１に入射した光は撮像素子２２上の画素ＰＸ１で結像する。結像点（画素ＰＸ１）から被検査面Ａを見たときに、画素ＰＸ１の視野Ｆ内に光源１Ａの照射面および光源１Ｂからの照射面が含まれている（照射光ＬＡ１，ＬＢ１が視野Ｆ内を通過する）場合には被検査面Ａ上の点Ｐに照射される光の正反射光は全て画素ＰＸ１上に結像する。つまり「結像点（画素ＰＸ１）における視野」内に光源１Ａ、１Ｂの照射面が両方含まれるように光源１Ａ，１Ｂを配置することによって、点Ｐで正反射した光源１Ａ，１Ｂの正反射光のいずれも画素ＰＸ１により撮像できる。
【００６４】
撮像装置２はワークＷの上方に光軸を鉛直方向に向けて配置される。撮像装置２の光軸にはハーフミラー４が設けられる。光源１Ａはハーフミラー４の側方に設けられる。被検査面Ａからの正反射光はハーフミラー４を透過して撮像装置２に入射する。
【００６５】
図３は、図１の主制御部３の構成をより詳細に説明する図である。
図３を参照して、主制御部３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１と、メモリ３２と、入力部３３と、出力部３４と、光源制御部３５と、カメラ制御部３６と、検査画像メモリ３７と、モデル画像メモリ３８と、パラメータ保存用メモリ３９とを備える。
【００６６】
ＣＰＵ３１は主制御部３の全体の動作を制御する。メモリ３２はＣＰＵ３１上で実行されるプログラムを格納する。入力部３３は、検査に必要な条件やパラメータなどを入力するものであり、たとえばキーボードやマウス等により構成される。出力部３４は、検査結果を出力するものであり、外部装置やモニタ装置（いずれも図示せず）に対するインターフェース回路により構成される。
【００６７】
光源制御部３５は、ＣＰＵ３１からの指示に応じて光源１Ａ，１Ｂの各々の点灯および消灯や光量を制御する。カメラ制御部３６は、ＣＰＵ３１からの指示に応じて撮像装置２の動作を制御する。これにより撮像装置２は検査画像を生成する。
【００６８】
検査画像メモリ３７は、各光源により撮像された被検査面の画像データを格納する。モデル画像メモリ３８は、検査に先立って良品のワークが撮像されたときに生成されたモデル画像が格納される。なお撮像装置２から送られる検査画像およびモデル画像は画像バスを介して検査画像メモリ３７およびモデル画像メモリ３８にそれぞれ格納される。
【００６９】
パラメータ保存用メモリ３９は検査に必要な各種パラメータを格納する。各種パラメータは、たとえば後述する差分演算画像を２値化するための２値化しきい値、欠陥の有無を判別するための判定用しきい値、光源１Ａ，１Ｂの光量の調整値などである。なお、モデル画像と同様に、これらのパラメータの値は検査に先立って特定される。
【００７０】
ここで、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１と、メモリ３２と、入力部３３と、出力部３４と、カメラ制御部３６と、検査画像メモリ３７と、モデル画像メモリ３８と、パラメータ保存用メモリ３９とは図１の欠陥認識部３０に含まれる。また、主制御部３に含まれるこれらのブロックは、ＣＰＵバスを介してデータのやり取りを互いに行なう。
【００７１】
図４は、図２の主制御部３が実行する検査処理の流れを示すフロー図である。
図４および図３を参照して、処理が開始されると、まずステップＳ１において、ＣＰＵ３１および光源制御部３５はパラメータ保存用メモリ３９に保存された条件（パラメータ）に基づき、光量を調整して、光源１Ａ，１Ｂを同時に点灯する。
【００７２】
次にステップＳ２において、ＣＰＵ３１およびカメラ制御部３６は撮像装置２を制御する。これにより撮像装置２は撮像を行なって各光源に対応する検査画像を出力する。検査画像は検査画像メモリ３７に格納される。
【００７３】
次に、ステップＳ３においてＣＰＵ３１はモデル画像メモリ３８からモデル画像を読出し、検査画像メモリ３７に格納される検査画像とモデル画像との差分画像を生成する。
【００７４】
ＣＰＵ３１は、光源１Ａが被検査面を照射することにより得られる検査画像と、その検査画像に対応するモデル画像とで、対応関係にある画素間の濃度値の差を求める。この濃度差の値を用いることにより、モデル画像に対する明度の差の度合を示す画像データが生成される。なお差分画像は各光源に対応して生成される。
【００７５】
ステップＳ４において、ＣＰＵ３１は所定の２値化しきい値を用いて、差分画像から２値化画像を生成する。この処理は複数の差分画像の各々に対して行なわれる。
【００７６】
ステップＳ４１において、ＣＰＵ３１は複数の２値化画像を重ね合わせることによって合成画像を生成する。
【００７７】
ステップＳ５において、ＣＰＵ３１は合成画像にラベリング処理を施す。ここでラベリング処理とは、連結している画素に同じラベルを付加することで複数の領域をグループとして分類する処理であり、画像処理において広く用いられる。
【００７８】
ラベリング処理の手法には様々な種類があるが、代表的な手法である４近傍によるラベリング処理では、まず、画像上でラベルが付加されていない画素を見つけ、その画素に新しいラベルを付加する。次に、その画素に対して±ｘ方向および±ｙ方向の４方向に連結している画素に同じラベルを付加する。そして同じラベルを付加した画素と４方向に連結している画素に対して、同じラベルを付加する。画像内にラベルを付加する画素がある限り、この操作を繰返す。
【００７９】
なお、連結している画素に代えて、所定画素数だけ離れた範囲内にある画素に対して同一ラベルを付加する処理を行なってもよい。
【００８０】
本実施の形態ではこのラベリング処理により、検査画像においてモデル画像と明度差が生じている領域（複数の画素のうち同一のラベルが付加された画素によって形成される領域）が特定される。
【００８１】
ステップＳ６において、ＣＰＵ３１は同一のラベルが付加された複数の画素によって形成される領域毎に、その領域の面積を計測する。そしてＣＰＵ３１は、計測した面積が所定値以上の大きさであれば、その領域は凹凸欠陥が存在する領域であると判定する。そして、その認識結果に基づき、ＣＰＵ３１は欠陥の有無を最終判定する。この処理は複数の２値化画像の各々に対して行なわれる。
【００８２】
ステップＳ７においてＣＰＵ３１は上記の判別結果を出力部３４に出力する。ＣＰＵ３１が判別結果を出力すると全体の処理が終了する。
【００８３】
図５は、実施の形態１の欠陥検査装置による効果を説明する第１の図である。
図５を参照して、検査領域の端部に欠陥Ｄが設けられているものとする。欠陥Ｄに対して光源１Ａ，１Ｂが照射光ＬＡ１，ＬＢ１をそれぞれ照射すると、欠陥Ｄに対する照射光ＬＡ１，ＬＢ１の入射角度が異なる。よって、欠陥Ｄにおいて正反射光が撮像されない部分（図１の主制御部３で欠陥と認識される部分）は光源１Ａが欠陥Ｄを照射した場合には欠陥部ＤＡ１となり、光源１Ｂが欠陥Ｄを照射した場合には欠陥部ＤＡ２となる。
【００８４】
このように、検査画像に反映される欠陥の位置は光源１Ａを点灯した場合と光源１Ｂを点灯した場合とではずれている。よって光源１Ａ，１Ｂのそれぞれに対応する２つの検査画像を重ねあわした合成画像では欠陥部の面積が大きくなる。
【００８５】
図６は、実施の形態１の欠陥検査装置による効果を説明する第２の図である。
図６を参照して、光源が１つの場合には検査画像において欠陥部の面積が小さいため、欠陥部とホワイトノイズとの区別が不可能である。一方、光源が複数の場合には複数の検査画像を合成することで欠陥部の面積が大きくなるので欠陥部とホワイトノイズとの区別が容易になる。よって検査領域の端部においても欠陥を検出できる。
【００８６】
図７は、実施の形態１の欠陥検査装置による検査領域を説明する図である。
図７を参照して、被検査面Ａ上の照射領域Ａ１，Ａ２は図１の照射領域Ａ１，Ａ２にそれぞれ対応する。照射領域Ａ２は照射領域Ａ１を含むように形成される。つまり照射領域Ａ１の少なくとも端部は照射領域Ａ２に重なっている。
【００８７】
位置Ｐ１〜Ｐ３は照射領域Ａ１，Ａ２に存在する欠陥の位置である。位置Ｐ２は照射領域Ａ１の境界部を示す。
【００８８】
図８は、実施の形態１の欠陥検査装置が図７に示す検査領域を検査した結果を説明する図である。
【００８９】
図８を参照して、光源が１つの場合に得られる検査画像と、光源が２つの場合に得られる合成画像とを、位置Ｐ１〜Ｐ３に対応付けて示す。なお、主制御部３が欠陥を検出可能か否かを示すため、画像の左上には「○」（検出可能）と「×」（検出不可能）とのいずれか一方の記号を付してある。
【００９０】
光源１Ａ，１Ｂの一方のみ用いて照射領域Ａ１の境界部（位置Ｐ２）を撮像した場合には検査画像における欠陥部の面積が小さいので欠陥を検出することができない。これに対して図１の光源１Ａ，１Ｂの２つを用いて位置Ｐ２の付近を撮像すると検査画像では欠陥部を示す領域の面積が大きくなるので欠陥を検出することができる。また位置Ｐ１，Ｐ３においては単独の光源だけで欠陥を検出することができる。
【００９１】
なお以上の説明においては「特性の異なる照射光」として、「ピーク波長（すなわち色）が異なる光」を示したが、本発明において「特性の異なる照射光」とは、上記のような光に限定されず、たとえば偏光方向や位相や強度等が異なる光であってもよい。
【００９２】
以上のように実施の形態１によれば、複数の光源にそれぞれ対応する検査画像を重ね合わせて欠陥検査を行なうことで、検査領域（照射領域）の端部における欠陥の検出精度を高めることができる。
【００９３】
［実施の形態２］
実施の形態２の欠陥検査装置の全体構成は図１に示す欠陥検査装置１００の構成と同様である。よって実施の形態２の欠陥検査装置の構成については以後の説明を繰返さない。また、実施の形態２の欠陥検査装置が備える主制御部のブロック図は図３に示すブロック図と同様であるので、以後の説明は繰返さない。
【００９４】
実施の形態２の欠陥検査装置は図１における照射光ＬＡ１，ＬＢ１のピーク波長が同じである点（すなわち特性が同じである）点で実施の形態１と異なる。また、主制御部３は光源１Ａ，１Ｂを順次点灯する。これらの点で実施の形態２の欠陥検査装置は実施の形態１の欠陥検査装置と異なる。
【００９５】
照射光ＬＡ１，ＬＢ１のピーク波長が同じ場合には光源１Ａ，１Ｂを同時に点灯させることはできない。その理由は、光源１Ａ，１Ｂを同時に点灯すると光源の面積を広げることになるからである。その理由は図１３に示すように、光源の面積が大きくなると撮像装置２にノイズ光が入射するので欠陥検出の精度が低下するからである。このため実施の形態２では光源１Ａ，１Ｂを順次点灯する。
【００９６】
図９は、実施の形態２の欠陥検査装置における検査処理の流れを示すフロー図である。
図９および図４を参照して、図９のフロー図ではステップＳ２の後にステップＳ２１，Ｓ２２が追加される点で図４に示すフロー図と異なる。図９のフロー図における他のステップでの処理は図４のフロー図において対応するステップの処理と同様である。よって、以下ではステップＳ２１，Ｓ２２に関する処理を説明し、他のステップにおける処理の説明は繰返さない。
【００９７】
次に、図９および図３を参照しながら図９のフロー図を説明する。ステップＳ１においてまず光源１Ａが点灯される。そうするとステップＳ２１においてＣＰＵ３１は光源１Ａを消灯する。次にステップＳ２２においてＣＰＵ３１は光源１Ａ，１Ｂをすべて点灯したか否かを判定する。光源１Ａ，１Ｂをすべて点灯した場合（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、処理はステップＳ３に進む。一方、まだ光源１Ｂを点灯していない場合（ステップＳ２２においてＮＯ）、処理は再びステップＳ１に戻る。ＣＰＵ３１は光源１Ａ，１Ｂを点灯するまでステップＳ１〜Ｓ２１の処理を繰返す。これにより光源１Ａ，１Ｂが順次点灯される。なお、光源１Ａ，１Ｂを点灯させる順序は逆でもよい。
【００９８】
図９に示すフローに従って検査処理を実行することで２つの検査画像を重ね合わせた合成画像では欠陥部の面積が大きくなる。よって実施の形態２によれば実施の形態１と同様に、検査領域の端部における欠陥の検出精度を向上させることができる。
【００９９】
また、実施の形態２によれば照射光の波長を光源ごとに変える必要がない。よって、実施の形態２では、たとえばカラーカメラに代えて白黒カメラを撮像装置に用いることができる等、欠陥検査装置の構成の自由度を高めることができる。
【０１００】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】実施の形態１の欠陥検査装置の基本構成を示す図である。
【図２】図１の光源１Ａ，１Ｂの配置をより詳細に説明する図である。
【図３】図１の主制御部３の構成をより詳細に説明する図である。
【図４】図２の主制御部３が実行する検査処理の流れを示すフロー図である。
【図５】実施の形態１の欠陥検査装置による効果を説明する第１の図である。
【図６】実施の形態１の欠陥検査装置による効果を説明する第２の図である。
【図７】実施の形態１の欠陥検査装置による検査領域を説明する図である。
【図８】実施の形態１の欠陥検査装置が図７に示す検査領域を検査した結果を説明する図である。
【図９】実施の形態２の欠陥検査装置における検査処理の流れを示すフロー図である。
【図１０】従来の欠陥検査装置の構成を示す概略図である。
【図１１】図１０の主制御部１１３による凹凸欠陥の検査を模式的に示す図である。
【図１２】被検査面が曲面の場合に、図１０の欠陥検査装置１１０による検査において生じる問題点を説明する図である。
【図１３】被検査面が曲面の場合に広い検査領域を確保できる方法を説明する図である。
【図１４】特開平１１−２３２４３号公報（特許文献１）に開示の検査方法の問題点を説明する図である。
【図１５】検査領域の端部における欠陥検出を説明する図である。
【図１６】ワークの被検査面が平面の場合に撮像装置が受ける光を説明する図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１Ａ，１Ｂ，１０１ 光源、２ 撮像装置、３，１１３ 主制御部、４ ハーフミラー、２１，１２１ レンズ、２２，１２２ 撮像素子、３０ 欠陥認識部、３２ メモリ、３３ 入力部、３４ 出力部、３５ 光源制御部、３６ カメラ制御部、３７ 検査画像メモリ、３８ モデル画像メモリ、３９ パラメータ保存用メモリ、１００，１１０ 欠陥検査装置、Ａ 被検査面、Ａ１，Ａ２ 照射領域、Ｄ，Ｄ２ 欠陥、ＤＡ，ＤＢ 欠陥領域、ＤＡ１，ＤＡ２ 欠陥部、Ｆ 視野、ＩＭＧ１，ＰＡ，ＰＢ 検査画像、ＩＭＧ２ モデル画像、ＬＡ１，ＬＢ１ 照射光、ＬＡ２，ＬＢ２ 正反射光、Ｐ１〜Ｐ３ 位置、ＰＸ１，ＰＸ２ 画素、Ｓ１〜Ｓ４１ ステップ、Ｗ ワーク。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの表面に欠陥が生じていないかどうかを検査する技術に関し、特に検査領域の端部付近の欠陥を検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や家電製品などの筐体として、本体の表面に透明樹脂によるコーティング層が形成された構成のものが使用されている。このような筐体では本体部は一般に樹脂等により形成されて所定の色彩で着色されている。この本体部の表面に上述のコーティング層が形成されることによって表面に光沢や色彩の変化などが生じ、これにより商品価値が高められる。
【０００３】
上記のようなコーティング層を有する成形体を製造する工場では、コーティング層の表面に凹凸が生じていないかどうかが検査される。欠陥検出のために現場の作業員による目視検査が従来から行なわれている。しかしながらこの種の筐体を用いた製品の多様化や大量生産に伴い、作業員の負担が大きくなるとともに検査に要する時間も多大になりつつある。そこでこれらの問題を解決するために欠陥検査を自動化することが試みられている。
【０００４】
図１０は、従来の欠陥検査装置の構成を示す概略図である。
図１０を参照して、欠陥検査装置１１０は、撮像装置１１２と、主制御部１１３と、図示しない光源とを備える。光源はワークＷの被検査面Ａに向けて照射光Ｌ１を照射する。照射光Ｌ１はワークＷの被検査面Ａ上で正反射する。これにより正反射光Ｌ２が生じる。なお「正反射」とは入射角と等しい角度で光が反射する現象である。
【０００５】
ワークＷは光沢を有する検査対象であり、たとえば、金属や表面に透明材の層が形成される樹脂等である。一般的に正反射光成分の大小によって、物体表面の光沢の大小が定められる。つまり「ワークＷが光沢を有する」ということは「ワークＷの表面で光が正反射する」ということと同じ意味である。
【０００６】
図示しない光源と、撮像装置１１２と、ワークＷとの配置は、撮像装置１１２が正反射光Ｌ２を受光できるように予め調整されている。正反射光Ｌ２はレンズ１２１により一旦集光される。撮像装置１１２の内部に設けられる撮像素子は集光された正反射光を受け取って画像データを生成する。
【０００７】
ここで照射光Ｌ１が被検査面Ａのうちの正常部を照射した場合には、正常部からの正反射光Ｌ２はレンズ１２１に入射する。しかし欠陥Ｄで正反射した正反射光Ｌ２はレンズ１２１に入射しない。したがって撮像装置１１２が撮像した画像において、欠陥Ｄに対応する領域は正常部に対応する領域よりも暗くなる。
【０００８】
図１０の欠陥Ｄが凹状の欠陥であっても上述の原理が成り立つ。よって画像上では凹状の欠陥に対応する領域が周囲よりも暗くなる。このように画像上の明度差を利用することで被検査面における凹凸欠陥の有無を自動的に検査することが可能になる。
【０００９】
図１１は、図１０の主制御部１１３による凹凸欠陥の検査を模式的に示す図である。
図１１を参照して、主制御部１１３は撮像装置１１２から検査画像ＩＭＧ１を受ける。主制御部１１３は検査画像ＩＭＧ１と、予め記憶するモデル画像ＩＭＧ２とを比較する。検査画像ＩＭＧ１には周囲と明度差を有する（すなわち周囲よりも暗い）欠陥領域ＤＡ，ＤＢを含む。モデル画像ＩＭＧ２は撮像装置１１２が凹凸欠陥のない被検査面を予め撮像することによって得られる画像である。そのため、モデル画像ＩＭＧ２には周囲と明度差が生じる領域が存在しない。主制御部１１３は検査画像ＩＭＧ１とモデル画像ＩＭＧ２とを比較する。主制御部１１３は欠陥領域ＤＡ，ＤＢの存在により図１０の被検査面Ａに欠陥が存在すると判定する。
【００１０】
一般的にワークの表面は曲面である場合が多い。図１０および図１１に示す方法を曲面上の欠陥検出に単純に適用した場合には以下に説明する課題が発生する。
【００１１】
図１２は、被検査面が曲面の場合に、図１０の欠陥検査装置１１０による検査において生じる問題点を説明する図である。
【００１２】
図１２を参照して、被検査面Ａが曲面であるため、照射光Ｌ１が斜めに入射する部分（傾斜部分）が被検査面Ａに存在する。この傾斜部分からの正反射光Ｌ２はレンズ１２１に入らない。よって被検査面Ａが曲面の場合には平面の場合よりも検査領域が狭くなる。
【００１３】
このような問題を解決する従来の方法のうち、以下に２つの例を示す。
図１３は、被検査面が曲面の場合に広い検査領域を確保できる方法を説明する図である。
【００１４】
図１３を参照して、光源１０１は適切な大きさの検査領域を確保するために、その照射面ができるだけ大きく（たとえばレンズ１２１の面よりも大きく）なるように設定される。光源１０１の発光面積を増やすことによって被検査面Ａでの検査領域、すなわち照射領域を広げることができる。光源１０１がＬＥＤ（Light Emitting Diode)等の発光素子の場合には発光素子の個数を増やすことなどにより発光面積を増やすことができる。
【００１５】
しかしながら図１３に示す方法の場合には欠陥Ｄに対して様々な方向から照射光Ｌ１が入射する。これにより欠陥Ｄからの正反射光Ｌ２の一部がレンズ１２１に入射する可能性がある。このような光を以後、「ノイズ光」と称する。
【００１６】
ノイズ光が撮像装置に入った場合、検査画像上では正常部と欠陥部との明度差が小さくなる。つまり被検査面が曲面の場合において、検査領域を広げるために光源を大きくすると欠陥の検出精度が低下するという問題が生じる。
【００１７】
特開平１１−２３２４３号公報（特許文献１）には、図１３に示す問題を解決可能な検査装置の例が開示される。この検査装置では、光の強度を調整可能な複数の光源が使用される。
【００１８】
上述の検査装置では、まず、予め検出された表面の曲率に基づいて光源の光軸角度や光の強度が調整される。次に、検査装置は複数の光源を順次発光して、各光源に対応した検査領域について欠陥検査を行なう。複数の光源がそれぞれ照射した複数の領域を欠陥検査することによって、上述の検査装置は検査領域を広げることができる。また、各光源の発光タイミングを異ならせることによってノイズ光の発生を防ぐことができる。
【特許文献１】特開平１１−２３２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
図１４は、特開平１１−２３２４３号公報（特許文献１）に開示の検査方法の問題点を説明する図である。
【００２０】
図１４を参照して、被検査面Ａ上の照射領域Ａ１，Ａ２は図示しない２つの光源によりそれぞれ照射される領域である。照射領域Ａ１，Ａ２はＸ軸上の位置Ｘ２において互いの端部が接するように設けられている。Ｘ軸上の位置Ｘ１，Ｘ３は照射領域Ａ１，Ａ２のそれぞれの中央部の位置を示す。
【００２１】
図１４のグラフにおいて横軸はＸ軸に平行な軸ａ上の位置を示し、縦軸は撮像装置に入射する正反射光の強度を示す。グラフの曲線Ｂ１は照射領域Ａ１を照射する光源から撮像装置に入射する正反射光の強度の変化を示し、グラフの曲線Ｂ２は照射領域Ａ２を照射する光源から撮像装置に入射する正反射光の強度の変化を示す。各検査領域ともに中央部よりも端部のほうが撮像装置に入射する正反射光の強度が弱くなる。
【００２２】
図１５は、検査領域の端部における欠陥検出を説明する図である。
図１５を参照して、検査領域の中央部である位置Ｘ３に欠陥が存在する場合には、撮像装置に入射する正反射光の強度がＩＡだけ低下する。検査領域の中央部では正反射光の強度が大きいので強度差ＩＡも大きい。よって中央部では欠陥の検出精度が高い。
【００２３】
一方、検査領域の端部である位置Ｘ２では撮像装置に入射する正反射光の強度自体が小さい。位置Ｘ２に欠陥Ｄ２が存在することで撮像装置に入射する正反射光の強度はＩＢだけ変化するが、強度差ＩＢは強度差ＩＡに比べて小さい。このことは検査画像において端部では中央部よりも凹凸欠陥による明度差が小さくなることを示す。これにより検査領域の端部における欠陥検出の精度は検査領域の中央部よりも低下する。
【００２４】
ワークの被検査面が平面である場合にも、検査領域の端部では欠陥の検出精度が低下する。その理由は撮像装置のレンズの大きさおよび光源の大きさが有限であるためである。
【００２５】
図１６は、ワークの被検査面が平面の場合に撮像装置が受ける光を説明する図である。
図１６を参照して、光源１０１からの光はワークＷにおいて焦点を結び、ワークＷを反射する。ワークＷからレンズ１２１に達した光はレンズ１２１によって集光されて撮像素子１２２に到達する。図１６では理解を容易にするために光源１０１はワークＷに対して撮像装置２と反対側に設けられる。
【００２６】
撮像素子１２２の中央に存在する画素ＰＸ１がレンズ１２１を介して光源１０１を見た場合には光源１０１における視野の大きさは光源１０１の幅Ｗ１以下となる。つまり画素ＰＸ１は光源１０１が発した照射光Ｌ１をすべて受けることができる。
【００２７】
一方、撮像素子１２２の端部に存在する画素ＰＸ２がレンズ１２１を介して光源１０１を見た場合には、光源１０１の一部しか見えない。仮に光源１０１の幅がＷ２であれば画素ＰＸ２は、光源１０１が発した照射光Ｌ２をすべて受けることができるが、実際には画素ＰＸ２は、光源１０１が発した光の一部しか受けることができない。
【００２８】
本発明の目的は、検査領域の端部における欠陥検査の精度を向上させることが可能な欠陥検査装置および欠陥検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明は要約すれば、表面に光沢性がある検査対象に対して光を照射して、反射光により検査対象の表面における欠陥の有無を検査する欠陥検査装置である。欠陥検査装置は、撮像装置と、第１の光源と、第２の光源とを備える。撮像装置は、第１の照射光が検査対象の表面で正反射した光を受光して、検査対象の表面を撮像して第１の検査画像を生成し、第２の照射光が検査対象の表面で正反射した光を受光して、検査対象の表面を撮像して第２の検査画像を生成する。第１の光源は、検査対象の表面で正反射した光が撮像装置で受光されるように、第１の照射光を照射する。第２の光源は、検査対象の表面で正反射した光が撮像装置で受光されるように、かつ、第１の照射光と異なる角度で第２の照射光を照射する。第１および第２の光源は、検査対象の表面において撮像装置が第１の照射光の正反射光を受光できる範囲である第１の正反射領域と、検査対象の表面において撮像装置が第２の照射光の正反射光を受光できる範囲である第２の正反射領域とが重なりを生じるように、第２の照射光を照射する。欠陥検査装置は、主制御部をさらに備える。主制御部は、撮像装置から第１および第２の検査画像を取得して、第１および第２の検査画像を重ね合わせて、検査対象の表面において周囲に比べて凸状または凹状となる欠陥の有無を判定する。
【００３０】
好ましくは、第１および第２の光源は、所定範囲から、検査対象の表面に向け、入射角度に幅を持たせて第１および第２の照射光をそれぞれ照射する。撮像装置は、検査対象の表面で正反射した光を、所定の大きさを有する開口部に受ける。
【００３１】
「所定範囲」とは、第１および第２の光源が点光源ではなく、光を照射するための一定の大きさを持つ範囲を意味する。「入射角度に幅を持たせて」とは、所定範囲内の任意の場所から拡散光を照射する場合や発散光や収束光を照射する場合を含む。照射する角度に広がりを持つ光をいう。また、一旦集光した後に広がる光を含み、平行光を除く。これにより、検査対象の正反射光を受光し得る表面上の領域、すなわち検査可能な領域が大きくなる。これは検査対象が曲面である場合にも検査領域の拡大に有効である。
【００３２】
所定の大きさを有する開口領域とは、有限の大きさを有する開口領域を意味する。撮像素子自体が有限の大きさを持つことによって開口領域の大きさが有限になる。また、受光レンズを介して撮像することにより開口領域の大きさが有限になる。この構成によると、照射光の広がり、あるいは開口領域の端部で照射光の進行が遮られることにより、第１および第２の正反射領域の周辺部分の受光感度は中心部分に比べて低下する場合がある。受光感度の低い周辺部分について、第１の正反射領域と第２の正反射領域とが重なるようにし、第１および第２の検査画像を重ね合わせて欠陥の有無を判定するので、感度の低い領域においても安定した欠陥検査が可能になる。
【００３３】
好ましくは、主制御部は、第１および第２の検査画像を重ね合わせるに先立って、第１および第２の検査画像の各々に２値化処理を施す。
【００３４】
より好ましくは、主制御部は、第１および第２の検査画像を重ね合わせた合成画像に含まれる複数の画素に対してラベリング処理を施す。主制御部は、合成画像において、複数の画素のうち同一のラベルが付加された画素によって形成される領域の面積が所定値より大きい場合には、領域に欠陥が存在すると判定する。
【００３５】
好ましくは、第１および第２の照射光は、互いに特性が異なる光である。主制御部は、第１および第２の光源を同時に点灯させる。撮像装置は、特性の違いに応じて受光した正反射光を分離して、第１および第２の照射光にそれぞれ対応する第１および第２の検査画像を生成する。
【００３６】
より好ましくは、特性は、ピーク波長である。
好ましくは、主制御部は、第１および第２の光源を順次点灯させる。
【００３７】
本発明の他の局面に従うと、表面に光沢性がある検査対象に対して光を照射して、反射光を撮像装置によって受光することにより検査対象の表面における欠陥の有無を検査する欠陥検査方法である。欠陥検査方法は、第１の光源を用いて、第１の照射光を、検査対象の表面で第１の照射光が正反射した光が撮像装置に受光されるように照射するとともに、第２の光源を用いて、第２の照射光を、第１の照射光とは異なる角度で、かつ、検査対象の表面で第２の照射光が正反射した光が撮像装置に受光されるように照射するステップを備える。照射するステップにおいて、検査対象の表面において撮像装置が第１の照射光の正反射光を受光できる範囲である第１の正反射領域と、検査対象の表面において撮像装置が第２の照射光の正反射光を受光できる範囲である第２の正反射領域とが重なりを生じるように、第１および第２の照射光を照射する。欠陥検査方法は、撮像装置を用いて、第１の照射光が検査対象の表面で正反射した光を受光して、検査対象の表面を撮像して第１の検査画像を生成し、第２の照射光が検査対象の表面で正反射した光を受光して、検査対象の表面を撮像して第２の検査画像を生成するステップと、第１および第２の検査画像を重ね合わせて検査対象の表面において周囲に比べて凸状または凹状となる欠陥の有無を判定するステップとをさらに備える。
【００３８】
好ましくは、第１および第２の光源は、所定範囲から、検査対象の表面に向け、入射角度に幅を持たせて第１および第２の照射光をそれぞれ照射する。撮像装置は、検査対象の表面で正反射した光を、所定の大きさを有する開口領域に受ける。
【００３９】
「所定範囲」とは、第１および第２の光源が点光源ではなく、光を照射するための一定の大きさを持つ範囲を意味する。「入射角度に幅を持たせて」とは、所定範囲内の任意の場所から拡散光を照射する場合や発散光や収束光を照射する場合を含む。照射する角度に広がりを持つ光をいう。また、一旦集光した後に広がる光を含み、平行光を除く。これにより、検査対象の正反射光を受光し得る表面上の領域、すなわち検査可能な領域が大きくなる。これは検査対象が曲面である場合にも検査領域の拡大に有効である。
【００４０】
所定の大きさを有する開口領域とは、有限の大きさを有する開口領域を意味する。撮像素子自体が有限の大きさを持つことによって開口領域の大きさが有限になる。また、受光レンズを介して撮像することにより開口領域の大きさが有限になる。この構成によると、照射光の広がり、あるいは開口領域の端部で照射光の進行が遮られることにより、第１および第２の正反射領域の周辺部分の受光感度は中心部分に比べて低下する場合がある。受光感度の低い周辺部分について、第１の正反射領域と第２の正反射領域とが重なるようにし、第１および第２の検査画像を重ね合わせて欠陥の有無を判定するので、感度の低い領域においても安定した欠陥検査が可能になる。
【００４１】
好ましくは、判定するステップに先立って、第１および第２の検査画像の各々に２値化処理を施すステップをさらに備える。
【００４２】
より好ましくは、判定するステップにおいて、第１および第２の検査画像を重ね合わせた合成画像に含まれる複数の画素に対してラベリング処理を施し、合成画像において、複数の画素のうち同一のラベルが付加された画素によって形成される領域の面積が所定値より大きい場合には、領域に欠陥が存在すると判定する。
【００４３】
好ましくは、第１および第２の照射光は、互いに特性が異なる光である。照射するステップにおいて、第１および第２の光源を同時に点灯させる。生成するステップにおいて、特性の違いに応じて撮像装置が受光した正反射光を分離して、第１および第２の照射光にそれぞれ対応する第１および第２の検査画像を生成する。
【００４４】
より好ましくは、特性は、ピーク波長である。
好ましくは、照射するステップにおいて、第１および第２の光源を順次点灯させる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、検査領域の全般にわたり精度良く欠陥検査を行なうことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００４７】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１の欠陥検査装置の基本構成を示す図である。
【００４８】
図１を参照して、欠陥検査装置１００は、ワークＷ（検査対象）において光沢性のある表面の欠陥の有無を検査する。なお、欠陥とは凹凸欠陥（周囲よりも凸状または凹状となる欠陥）を意味する。
【００４９】
ワークＷは、たとえば金属や表面に透明材がコーティングされた樹脂等である。なお図１ではワークＷの表面（被検査面Ａ）は曲面であるが、ワークＷの表面は平面であってもよい。
【００５０】
欠陥検査装置１００は、複数の光源１Ａ，１Ｂと、撮像装置２と、主制御部３とを備える。
【００５１】
光源１Ａは被検査面Ａに向けて照射光ＬＡ１を照射する。よって被検査面Ａ上に照射領域Ａ１が形成される。照射光ＬＡ１は被検査面Ａ上で正反射する。これにより正反射光ＬＡ２が生じる。
【００５２】
光源１Ｂは被検査面Ａに向けて照射光ＬＢ１を照射する。よって被検査面Ａ上に照射領域Ａ２が形成される。照射領域Ａ２は照射領域Ａ１の少なくとも端部と重なりが生じるように形成される。照射光ＬＢ１は被検査面Ａ上で正反射する。これにより正反射光ＬＢ２が生じる。なお、照射領域Ａ１，Ａ２は欠陥検査装置１００における検査領域である。
【００５３】
つまり、光源１Ａは、被検査面Ａで正反射した光（正反射光ＬＡ２）が撮像装置２で受光されるように、照射光ＬＡ１を照射する。光源１Ｂは、被検査面Ａで正反射した光（正反射光ＬＢ２）が撮像装置２で受光されるように、照射光ＬＢ１を照射する。光源１Ｂは、照射光ＬＡ１とは異なる角度で照射光ＬＢ１を照射する。光源１Ａ，１Ｂは、被検査面Ａにおいて、撮像装置２が照射光ＬＡ１の正反射光を受光できる範囲である第１の正反射領域（照射領域Ａ１）と、被検査面Ａにおいて撮像装置２が照射光ＬＢ２の正反射光を受光できる範囲である第２の正反射領域（照射領域Ａ２）とが重なりを生じるように、照射光ＬＡ１，ＬＢ１をそれぞれ照射する。光源１Ａ，１Ｂの位置は相対的に定められる。
【００５４】
照射光ＬＡ１，ＬＢ１は「特性が異なる」光であり、具体的にはピーク波長が互いに異なる（すなわち互いに色が異なる）光である。正反射光ＬＡ２，ＬＢ２は撮像装置２に入射する。たとえば光源１Ａは赤色光を発する光源であり、光源１Ｂは青色光を発する光源である。たとえば光源１Ａ，１Ｂはいずれも複数個のＬＥＤを具備している。
【００５５】
撮像装置２は正反射光ＬＡ２，ＬＢ２を集光して、正反射光ＬＡ２の受光に応じて被検査面Ａを撮像して検査画像ＰＡを生成するとともに、正反射光ＬＡＢの受光に応じて被検査面Ａを撮像して検査画像ＰＢを生成する。撮像装置２は、正反射光ＬＡ２，ＬＢ２の特性（すなわちピーク波長）の違いに応じて、照射光ＬＡ１，ＬＢ１にそれぞれ対応する検査画像ＰＡ，ＰＢを生成する。
【００５６】
より具体的に説明すると、撮像装置２はカラー画像撮像装置（カラーカメラ）である。一般的にカラーカメラはカラーフィルタやプリズム等を備えることによって、入射する光を青色、赤色、緑色の光に色分解することができる。これにより撮像装置２は赤色の画像と青色の画像とを出力することができる。
【００５７】
主制御部３は、光源１Ａ，１Ｂが同時に点灯するように光源１Ａ，１Ｂを制御する。また主制御部３は撮像装置２から２つの検査画像ＰＡ，ＰＢを受ける。主制御部３は被検査面Ａにおける欠陥の有無を検査画像ＰＡ，ＰＢを重ね合わせて判定する。
【００５８】
主制御部３は、光源制御部３５と、欠陥認識部３０とを含む。光源制御部３５は光源１Ａ，１Ｂの点灯および消灯のタイミングを制御したり、各光源の光量を調整したりする。欠陥認識部３０は撮像装置２から受ける２つの検査画像を重ね合わせた合成画像において周囲と異なる領域の面積が所定値以上ある場合にはその領域が被検査面Ａ上の欠陥であると認識する。
【００５９】
このように光源１Ａ，１Ｂは互いの検査領域（照射領域）の端部が重なり合うように照射光ＬＡ１，ＬＢ１をそれぞれ照射する。撮像装置２は正反射光ＬＡ２，ＬＢ２を受けて光源１Ａ，１Ｂのそれぞれに対応する２つの画像を生成する。主制御部３は２つの画像を合成して欠陥の有無を判定する。照射光ＬＡ１，ＬＢ１が互いに異なる方向から被検査面Ａを照射することにより、各画像において欠陥を示す領域の位置がわずかにずれる。よって各画像において欠陥を示す領域の面積が小さくても、２つの画像を２つの画像を重ね合わせることによって、合成後の画像において欠陥部を示す領域の面積は大きくなる。これにより検査領域の端部における欠陥検出の精度を向上させることができる。
【００６０】
なお図１では複数の光源として光源１Ａ，１Ｂを示すが、本発明の欠陥検査装置においては少なくとも２つの光源が備えられていればよい。
【００６１】
次に、光源１Ａ，１Ｂの配置についてより詳しく説明する。
図２は、図１の光源１Ａ，１Ｂの配置をより詳細に説明する図である。
【００６２】
図２を参照して、光源１Ａはプレート型光源であり、光源１Ｂはリング型の光源である。また、被検査面Ａのある点Ｐに撮像装置２の焦点があっているものとする。光源１Ａ，１Ｂは、有限の大きさを有する発光領域から、入射角度に幅を持たせて照射光ＬＡ１，ＬＢ１をそれぞれ照射する。また、撮像装置２１は、所定の大きさを有する開口領域（レンズ２１）に正反射光を受ける。
【００６３】
撮像装置２のレンズ２１に入射した光は撮像素子２２上の画素ＰＸ１で結像する。結像点（画素ＰＸ１）から被検査面Ａを見たときに、画素ＰＸ１の視野Ｆ内に光源１Ａの照射面および光源１Ｂからの照射面が含まれている（照射光ＬＡ１，ＬＢ１が視野Ｆ内を通過する）場合には被検査面Ａ上の点Ｐに照射される光の正反射光は全て画素ＰＸ１上に結像する。つまり「結像点（画素ＰＸ１）における視野」内に光源１Ａ、１Ｂの照射面が両方含まれるように光源１Ａ，１Ｂを配置することによって、点Ｐで正反射した光源１Ａ，１Ｂの正反射光のいずれも画素ＰＸ１により撮像できる。
【００６４】
撮像装置２はワークＷの上方に光軸を鉛直方向に向けて配置される。撮像装置２の光軸にはハーフミラー４が設けられる。光源１Ａはハーフミラー４の側方に設けられる。被検査面Ａからの正反射光はハーフミラー４を透過して撮像装置２に入射する。
【００６５】
図３は、図１の主制御部３の構成をより詳細に説明する図である。
図３を参照して、主制御部３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１と、メモリ３２と、入力部３３と、出力部３４と、光源制御部３５と、カメラ制御部３６と、検査画像メモリ３７と、モデル画像メモリ３８と、パラメータ保存用メモリ３９とを備える。
【００６６】
ＣＰＵ３１は主制御部３の全体の動作を制御する。メモリ３２はＣＰＵ３１上で実行されるプログラムを格納する。入力部３３は、検査に必要な条件やパラメータなどを入力するものであり、たとえばキーボードやマウス等により構成される。出力部３４は、検査結果を出力するものであり、外部装置やモニタ装置（いずれも図示せず）に対するインターフェース回路により構成される。
【００６７】
光源制御部３５は、ＣＰＵ３１からの指示に応じて光源１Ａ，１Ｂの各々の点灯および消灯や光量を制御する。カメラ制御部３６は、ＣＰＵ３１からの指示に応じて撮像装置２の動作を制御する。これにより撮像装置２は検査画像を生成する。
【００６８】
検査画像メモリ３７は、各光源により撮像された被検査面の画像データを格納する。モデル画像メモリ３８は、検査に先立って良品のワークが撮像されたときに生成されたモデル画像が格納される。なお撮像装置２から送られる検査画像およびモデル画像は画像バスを介して検査画像メモリ３７およびモデル画像メモリ３８にそれぞれ格納される。
【００６９】
パラメータ保存用メモリ３９は検査に必要な各種パラメータを格納する。各種パラメータは、たとえば後述する差分演算画像を２値化するための２値化しきい値、欠陥の有無を判別するための判定用しきい値、光源１Ａ，１Ｂの光量の調整値などである。なお、モデル画像と同様に、これらのパラメータの値は検査に先立って特定される。
【００７０】
ここで、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１と、メモリ３２と、入力部３３と、出力部３４と、カメラ制御部３６と、検査画像メモリ３７と、モデル画像メモリ３８と、パラメータ保存用メモリ３９とは図１の欠陥認識部３０に含まれる。また、主制御部３に含まれるこれらのブロックは、ＣＰＵバスを介してデータのやり取りを互いに行なう。
【００７１】
図４は、図２の主制御部３が実行する検査処理の流れを示すフロー図である。
図４および図３を参照して、処理が開始されると、まずステップＳ１において、ＣＰＵ３１および光源制御部３５はパラメータ保存用メモリ３９に保存された条件（パラメータ）に基づき、光量を調整して、光源１Ａ，１Ｂを同時に点灯する。
【００７２】
次にステップＳ２において、ＣＰＵ３１およびカメラ制御部３６は撮像装置２を制御する。これにより撮像装置２は撮像を行なって各光源に対応する検査画像を出力する。検査画像は検査画像メモリ３７に格納される。
【００７３】
次に、ステップＳ３においてＣＰＵ３１はモデル画像メモリ３８からモデル画像を読出し、検査画像メモリ３７に格納される検査画像とモデル画像との差分画像を生成する。
【００７４】
ＣＰＵ３１は、光源１Ａが被検査面を照射することにより得られる検査画像と、その検査画像に対応するモデル画像とで、対応関係にある画素間の濃度値の差を求める。この濃度差の値を用いることにより、モデル画像に対する明度の差の度合を示す画像データが生成される。なお差分画像は各光源に対応して生成される。
【００７５】
ステップＳ４において、ＣＰＵ３１は所定の２値化しきい値を用いて、差分画像から２値化画像を生成する。この処理は複数の差分画像の各々に対して行なわれる。
【００７６】
ステップＳ４１において、ＣＰＵ３１は複数の２値化画像を重ね合わせることによって合成画像を生成する。
【００７７】
ステップＳ５において、ＣＰＵ３１は合成画像にラベリング処理を施す。ここでラベリング処理とは、連結している画素に同じラベルを付加することで複数の領域をグループとして分類する処理であり、画像処理において広く用いられる。
【００７８】
ラベリング処理の手法には様々な種類があるが、代表的な手法である４近傍によるラベリング処理では、まず、画像上でラベルが付加されていない画素を見つけ、その画素に新しいラベルを付加する。次に、その画素に対して±ｘ方向および±ｙ方向の４方向に連結している画素に同じラベルを付加する。そして同じラベルを付加した画素と４方向に連結している画素に対して、同じラベルを付加する。画像内にラベルを付加する画素がある限り、この操作を繰返す。
【００７９】
なお、連結している画素に代えて、所定画素数だけ離れた範囲内にある画素に対して同一ラベルを付加する処理を行なってもよい。
【００８０】
本実施の形態ではこのラベリング処理により、検査画像においてモデル画像と明度差が生じている領域（複数の画素のうち同一のラベルが付加された画素によって形成される領域）が特定される。
【００８１】
ステップＳ６において、ＣＰＵ３１は同一のラベルが付加された複数の画素によって形成される領域毎に、その領域の面積を計測する。そしてＣＰＵ３１は、計測した面積が所定値以上の大きさであれば、その領域は凹凸欠陥が存在する領域であると判定する。そして、その認識結果に基づき、ＣＰＵ３１は欠陥の有無を最終判定する。この処理は複数の２値化画像の各々に対して行なわれる。
【００８２】
ステップＳ７においてＣＰＵ３１は上記の判別結果を出力部３４に出力する。ＣＰＵ３１が判別結果を出力すると全体の処理が終了する。
【００８３】
図５は、実施の形態１の欠陥検査装置による効果を説明する第１の図である。
図５を参照して、検査領域の端部に欠陥Ｄが設けられているものとする。欠陥Ｄに対して光源１Ａ，１Ｂが照射光ＬＡ１，ＬＢ１をそれぞれ照射すると、欠陥Ｄに対する照射光ＬＡ１，ＬＢ１の入射角度が異なる。よって、欠陥Ｄにおいて正反射光が撮像されない部分（図１の主制御部３で欠陥と認識される部分）は光源１Ａが欠陥Ｄを照射した場合には欠陥部ＤＡ１となり、光源１Ｂが欠陥Ｄを照射した場合には欠陥部ＤＡ２となる。
【００８４】
このように、検査画像に反映される欠陥の位置は光源１Ａを点灯した場合と光源１Ｂを点灯した場合とではずれている。よって光源１Ａ，１Ｂのそれぞれに対応する２つの検査画像を重ねあわした合成画像では欠陥部の面積が大きくなる。
【００８５】
図６は、実施の形態１の欠陥検査装置による効果を説明する第２の図である。
図６を参照して、光源が１つの場合には検査画像において欠陥部の面積が小さいため、欠陥部とホワイトノイズとの区別が不可能である。一方、光源が複数の場合には複数の検査画像を合成することで欠陥部の面積が大きくなるので欠陥部とホワイトノイズとの区別が容易になる。よって検査領域の端部においても欠陥を検出できる。
【００８６】
図７は、実施の形態１の欠陥検査装置による検査領域を説明する図である。
図７を参照して、被検査面Ａ上の照射領域Ａ１，Ａ２は図１の照射領域Ａ１，Ａ２にそれぞれ対応する。照射領域Ａ２は照射領域Ａ１を含むように形成される。つまり照射領域Ａ１の少なくとも端部は照射領域Ａ２に重なっている。
【００８７】
位置Ｐ１〜Ｐ３は照射領域Ａ１，Ａ２に存在する欠陥の位置である。位置Ｐ２は照射領域Ａ１の境界部を示す。
【００８８】
図８は、実施の形態１の欠陥検査装置が図７に示す検査領域を検査した結果を説明する図である。
【００８９】
図８を参照して、光源が１つの場合に得られる検査画像と、光源が２つの場合に得られる合成画像とを、位置Ｐ１〜Ｐ３に対応付けて示す。なお、主制御部３が欠陥を検出可能か否かを示すため、画像の左上には「○」（検出可能）と「×」（検出不可能）とのいずれか一方の記号を付してある。
【００９０】
光源１Ａ，１Ｂの一方のみ用いて照射領域Ａ１の境界部（位置Ｐ２）を撮像した場合には検査画像における欠陥部の面積が小さいので欠陥を検出することができない。これに対して図１の光源１Ａ，１Ｂの２つを用いて位置Ｐ２の付近を撮像すると検査画像では欠陥部を示す領域の面積が大きくなるので欠陥を検出することができる。また位置Ｐ１，Ｐ３においては単独の光源だけで欠陥を検出することができる。
【００９１】
なお以上の説明においては「特性の異なる照射光」として、「ピーク波長（すなわち色）が異なる光」を示したが、本発明において「特性の異なる照射光」とは、上記のような光に限定されず、たとえば偏光方向や位相や強度等が異なる光であってもよい。
【００９２】
以上のように実施の形態１によれば、複数の光源にそれぞれ対応する検査画像を重ね合わせて欠陥検査を行なうことで、検査領域（照射領域）の端部における欠陥の検出精度を高めることができる。
【００９３】
［実施の形態２］
実施の形態２の欠陥検査装置の全体構成は図１に示す欠陥検査装置１００の構成と同様である。よって実施の形態２の欠陥検査装置の構成については以後の説明を繰返さない。また、実施の形態２の欠陥検査装置が備える主制御部のブロック図は図３に示すブロック図と同様であるので、以後の説明は繰返さない。
【００９４】
実施の形態２の欠陥検査装置は図１における照射光ＬＡ１，ＬＢ１のピーク波長が同じである点（すなわち特性が同じである）点で実施の形態１と異なる。また、主制御部３は光源１Ａ，１Ｂを順次点灯する。これらの点で実施の形態２の欠陥検査装置は実施の形態１の欠陥検査装置と異なる。
【００９５】
照射光ＬＡ１，ＬＢ１のピーク波長が同じ場合には光源１Ａ，１Ｂを同時に点灯させることはできない。その理由は、光源１Ａ，１Ｂを同時に点灯すると光源の面積を広げることになるからである。その理由は図１３に示すように、光源の面積が大きくなると撮像装置２にノイズ光が入射するので欠陥検出の精度が低下するからである。このため実施の形態２では光源１Ａ，１Ｂを順次点灯する。
【００９６】
図９は、実施の形態２の欠陥検査装置における検査処理の流れを示すフロー図である。
図９および図４を参照して、図９のフロー図ではステップＳ２の後にステップＳ２１，Ｓ２２が追加される点で図４に示すフロー図と異なる。図９のフロー図における他のステップでの処理は図４のフロー図において対応するステップの処理と同様である。よって、以下ではステップＳ２１，Ｓ２２に関する処理を説明し、他のステップにおける処理の説明は繰返さない。
【００９７】
次に、図９および図３を参照しながら図９のフロー図を説明する。ステップＳ１においてまず光源１Ａが点灯される。そうするとステップＳ２１においてＣＰＵ３１は光源１Ａを消灯する。次にステップＳ２２においてＣＰＵ３１は光源１Ａ，１Ｂをすべて点灯したか否かを判定する。光源１Ａ，１Ｂをすべて点灯した場合（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、処理はステップＳ３に進む。一方、まだ光源１Ｂを点灯していない場合（ステップＳ２２においてＮＯ）、処理は再びステップＳ１に戻る。ＣＰＵ３１は光源１Ａ，１Ｂを点灯するまでステップＳ１〜Ｓ２１の処理を繰返す。これにより光源１Ａ，１Ｂが順次点灯される。なお、光源１Ａ，１Ｂを点灯させる順序は逆でもよい。
【００９８】
図９に示すフローに従って検査処理を実行することで２つの検査画像を重ね合わせた合成画像では欠陥部の面積が大きくなる。よって実施の形態２によれば実施の形態１と同様に、検査領域の端部における欠陥の検出精度を向上させることができる。
【００９９】
また、実施の形態２によれば照射光の波長を光源ごとに変える必要がない。よって、実施の形態２では、たとえばカラーカメラに代えて白黒カメラを撮像装置に用いることができる等、欠陥検査装置の構成の自由度を高めることができる。
【０１００】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】実施の形態１の欠陥検査装置の基本構成を示す図である。
【図２】図１の光源１Ａ，１Ｂの配置をより詳細に説明する図である。
【図３】図１の主制御部３の構成をより詳細に説明する図である。
【図４】図２の主制御部３が実行する検査処理の流れを示すフロー図である。
【図５】実施の形態１の欠陥検査装置による効果を説明する第１の図である。
【図６】実施の形態１の欠陥検査装置による効果を説明する第２の図である。
【図７】実施の形態１の欠陥検査装置による検査領域を説明する図である。
【図８】実施の形態１の欠陥検査装置が図７に示す検査領域を検査した結果を説明する図である。
【図９】実施の形態２の欠陥検査装置における検査処理の流れを示すフロー図である。
【図１０】従来の欠陥検査装置の構成を示す概略図である。
【図１１】図１０の主制御部１１３による凹凸欠陥の検査を模式的に示す図である。
【図１２】被検査面が曲面の場合に、図１０の欠陥検査装置１１０による検査において生じる問題点を説明する図である。
【図１３】被検査面が曲面の場合に広い検査領域を確保できる方法を説明する図である。
【図１４】特開平１１−２３２４３号公報（特許文献１）に開示の検査方法の問題点を説明する図である。
【図１５】検査領域の端部における欠陥検出を説明する図である。
【図１６】ワークの被検査面が平面の場合に撮像装置が受ける光を説明する図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１Ａ，１Ｂ，１０１ 光源、２ 撮像装置、３，１１３ 主制御部、４ ハーフミラー、２１，１２１ レンズ、２２，１２２ 撮像素子、３０ 欠陥認識部、３２ メモリ、３３ 入力部、３４ 出力部、３５ 光源制御部、３６ カメラ制御部、３７ 検査画像メモリ、３８ モデル画像メモリ、３９ パラメータ保存用メモリ、１００，１１０ 欠陥検査装置、Ａ 被検査面、Ａ１，Ａ２ 照射領域、Ｄ，Ｄ２ 欠陥、ＤＡ，ＤＢ 欠陥領域、ＤＡ１，ＤＡ２ 欠陥部、Ｆ 視野、ＩＭＧ１，ＰＡ，ＰＢ 検査画像、ＩＭＧ２ モデル画像、ＬＡ１，ＬＢ１ 照射光、ＬＡ２，ＬＢ２ 正反射光、Ｐ１〜Ｐ３ 位置、ＰＸ１，ＰＸ２ 画素、Ｓ１〜Ｓ４１ ステップ、Ｗ ワーク。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に光沢性がある検査対象に対して光を照射して、反射光により前記検査対象の表面における欠陥の有無を検査する欠陥検査装置であって、
第１の照射光が前記検査対象の表面で正反射した光を受光して、前記検査対象の表面を撮像して第１の検査画像を生成し、第２の照射光が前記検査対象の表面で正反射した光を受光して、前記検査対象の表面を撮像して第２の検査画像を生成する撮像装置と、
前記検査対象の表面で正反射した光が前記撮像装置で受光されるように、前記第１の照射光を照射する第１の光源と、
前記検査対象の表面で正反射した光が前記撮像装置で受光されるように、かつ、前記第１の照射光と異なる角度で前記第２の照射光を照射する第２の光源とを備え、
前記第１および第２の光源は、前記検査対象の表面において前記撮像装置が前記第１の照射光の正反射光を受光できる範囲である第１の正反射領域と、前記検査対象の表面において前記撮像装置が前記第２の照射光の正反射光を受光できる範囲である第２の正反射領域とが重なりを生じるように、前記第２の照射光を照射し、
前記撮像装置から第１および第２の検査画像を取得して、前記第１および第２の検査画像を重ね合わせて、前記検査対象の表面において周囲に比べて凸状または凹状となる欠陥の有無を判定する主制御部をさらに備える、欠陥検査装置。
【請求項２】
前記第１および第２の光源は、所定範囲から、前記検査対象の表面に向け、入射角度に幅を持たせて前記第１および第２の照射光をそれぞれ照射し、
前記撮像装置は、前記検査対象の表面で正反射した光を、所定の大きさを有する開口領域に受ける、請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記主制御部は、前記第１および第２の検査画像を重ね合わせるに先立って、前記第１および第２の検査画像の各々に２値化処理を施す、請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記主制御部は、前記第１および第２の検査画像を重ね合わせた合成画像に含まれる複数の画素に対してラベリング処理を施し、前記合成画像において、前記複数の画素のうち同一のラベルが付加された画素によって形成される領域の面積が所定値より大きい場合には、前記領域に欠陥が存在すると判定する、請求項３に記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記第１および第２の照射光は、互いに特性が異なる光であり、
前記主制御部は、前記第１および第２の光源を同時に点灯させ、
前記撮像装置は、前記特性の違いに応じて受光した正反射光を分離して、前記第１および第２の照射光にそれぞれ対応する前記第１および第２の検査画像を生成する、請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記特性は、ピーク波長である、請求項５に記載の欠陥検査装置。
【請求項７】
前記主制御部は、前記第１および第２の光源を順次点灯させる、請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項８】
表面に光沢性がある検査対象に対して光を照射して、反射光を撮像装置によって受光することにより前記検査対象の表面における欠陥の有無を検査する欠陥検査方法であって、
第１の光源を用いて、第１の照射光を、前記検査対象の表面で前記第１の照射光が正反射した光が前記撮像装置に受光されるように照射するとともに、第２の光源を用いて、第２の照射光を、前記第１の照射光とは異なる角度で、かつ、前記検査対象の表面で前記第２の照射光が正反射した光が前記撮像装置に受光されるように照射するステップを備え、
前記照射するステップにおいて、前記検査対象の表面において前記撮像装置が前記第１の照射光の正反射光を受光できる範囲である第１の正反射領域と、前記検査対象の表面において前記撮像装置が前記第２の照射光の正反射光を受光できる範囲である第２の正反射領域とが重なりを生じるように、前記第１および第２の照射光を照射し、
前記撮像装置を用いて、前記第１の照射光が前記検査対象の表面で正反射した光を受光して、前記検査対象の表面を撮像して第１の検査画像を生成し、第２の照射光が前記検査対象の表面で正反射した光を受光して、前記検査対象の表面を撮像して第２の検査画像を生成するステップと、
前記第１および第２の検査画像を重ね合わせて前記検査対象の表面において周囲に比べて凸状または凹状となる欠陥の有無を判定するステップとをさらに備える、欠陥検査方法。
【請求項９】
前記第１および第２の光源は、所定範囲から、前記検査対象の表面に向け、入射角度に幅を持たせて前記第１および第２の照射光をそれぞれ照射し、
前記撮像装置は、前記検査対象の表面で正反射した光を、所定の大きさを有する開口領域に受ける、請求項８に記載の欠陥検査方法。
【請求項１０】
前記判定するステップに先立って、前記第１および第２の検査画像の各々に２値化処理を施すステップをさらに備える、請求項８に記載の欠陥検査方法。
【請求項１１】
前記判定するステップにおいて、前記第１および第２の検査画像を重ね合わせた合成画像に含まれる複数の画素に対してラベリング処理を施し、前記合成画像において、前記複数の画素のうち同一のラベルが付加された画素によって形成される領域の面積が所定値より大きい場合には、前記領域に欠陥が存在すると判定する、請求項１０に記載の欠陥検査方法。
【請求項１２】
前記第１および第２の照射光は、互いに特性が異なる光であり、
前記照射するステップにおいて、前記第１および第２の光源を同時に点灯させ、
前記生成するステップにおいて、前記特性の違いに応じて前記撮像装置が受光した正反射光を分離して、前記第１および第２の照射光にそれぞれ対応する前記第１および第２の検査画像を生成する、請求項８に記載の欠陥検査方法。
【請求項１３】
前記特性は、ピーク波長である、請求項１２に記載の欠陥検査方法。
【請求項１４】
前記照射するステップにおいて、前記第１および第２の光源を順次点灯させる、請求項８に記載の欠陥検査方法。
【請求項１】
表面に光沢性がある検査対象に対して光を照射して、反射光により前記検査対象の表面における欠陥の有無を検査する欠陥検査装置であって、
第１の照射光が前記検査対象の表面で正反射した光を受光して、前記検査対象の表面を撮像して第１の検査画像を生成し、第２の照射光が前記検査対象の表面で正反射した光を受光して、前記検査対象の表面を撮像して第２の検査画像を生成する撮像装置と、
前記検査対象の表面で正反射した光が前記撮像装置で受光されるように、前記第１の照射光を照射する第１の光源と、
前記検査対象の表面で正反射した光が前記撮像装置で受光されるように、かつ、前記第１の照射光と異なる角度で前記第２の照射光を照射する第２の光源とを備え、
前記第１および第２の光源は、前記検査対象の表面において前記撮像装置が前記第１の照射光の正反射光を受光できる範囲である第１の正反射領域と、前記検査対象の表面において前記撮像装置が前記第２の照射光の正反射光を受光できる範囲である第２の正反射領域とが重なりを生じるように、前記第２の照射光を照射し、
前記撮像装置から第１および第２の検査画像を取得して、前記第１および第２の検査画像を重ね合わせて、前記検査対象の表面において周囲に比べて凸状または凹状となる欠陥の有無を判定する主制御部をさらに備える、欠陥検査装置。
【請求項２】
前記第１および第２の光源は、所定範囲から、前記検査対象の表面に向け、入射角度に幅を持たせて前記第１および第２の照射光をそれぞれ照射し、
前記撮像装置は、前記検査対象の表面で正反射した光を、所定の大きさを有する開口領域に受ける、請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記主制御部は、前記第１および第２の検査画像を重ね合わせるに先立って、前記第１および第２の検査画像の各々に２値化処理を施す、請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記主制御部は、前記第１および第２の検査画像を重ね合わせた合成画像に含まれる複数の画素に対してラベリング処理を施し、前記合成画像において、前記複数の画素のうち同一のラベルが付加された画素によって形成される領域の面積が所定値より大きい場合には、前記領域に欠陥が存在すると判定する、請求項３に記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記第１および第２の照射光は、互いに特性が異なる光であり、
前記主制御部は、前記第１および第２の光源を同時に点灯させ、
前記撮像装置は、前記特性の違いに応じて受光した正反射光を分離して、前記第１および第２の照射光にそれぞれ対応する前記第１および第２の検査画像を生成する、請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記特性は、ピーク波長である、請求項５に記載の欠陥検査装置。
【請求項７】
前記主制御部は、前記第１および第２の光源を順次点灯させる、請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項８】
表面に光沢性がある検査対象に対して光を照射して、反射光を撮像装置によって受光することにより前記検査対象の表面における欠陥の有無を検査する欠陥検査方法であって、
第１の光源を用いて、第１の照射光を、前記検査対象の表面で前記第１の照射光が正反射した光が前記撮像装置に受光されるように照射するとともに、第２の光源を用いて、第２の照射光を、前記第１の照射光とは異なる角度で、かつ、前記検査対象の表面で前記第２の照射光が正反射した光が前記撮像装置に受光されるように照射するステップを備え、
前記照射するステップにおいて、前記検査対象の表面において前記撮像装置が前記第１の照射光の正反射光を受光できる範囲である第１の正反射領域と、前記検査対象の表面において前記撮像装置が前記第２の照射光の正反射光を受光できる範囲である第２の正反射領域とが重なりを生じるように、前記第１および第２の照射光を照射し、
前記撮像装置を用いて、前記第１の照射光が前記検査対象の表面で正反射した光を受光して、前記検査対象の表面を撮像して第１の検査画像を生成し、第２の照射光が前記検査対象の表面で正反射した光を受光して、前記検査対象の表面を撮像して第２の検査画像を生成するステップと、
前記第１および第２の検査画像を重ね合わせて前記検査対象の表面において周囲に比べて凸状または凹状となる欠陥の有無を判定するステップとをさらに備える、欠陥検査方法。
【請求項９】
前記第１および第２の光源は、所定範囲から、前記検査対象の表面に向け、入射角度に幅を持たせて前記第１および第２の照射光をそれぞれ照射し、
前記撮像装置は、前記検査対象の表面で正反射した光を、所定の大きさを有する開口領域に受ける、請求項８に記載の欠陥検査方法。
【請求項１０】
前記判定するステップに先立って、前記第１および第２の検査画像の各々に２値化処理を施すステップをさらに備える、請求項８に記載の欠陥検査方法。
【請求項１１】
前記判定するステップにおいて、前記第１および第２の検査画像を重ね合わせた合成画像に含まれる複数の画素に対してラベリング処理を施し、前記合成画像において、前記複数の画素のうち同一のラベルが付加された画素によって形成される領域の面積が所定値より大きい場合には、前記領域に欠陥が存在すると判定する、請求項１０に記載の欠陥検査方法。
【請求項１２】
前記第１および第２の照射光は、互いに特性が異なる光であり、
前記照射するステップにおいて、前記第１および第２の光源を同時に点灯させ、
前記生成するステップにおいて、前記特性の違いに応じて前記撮像装置が受光した正反射光を分離して、前記第１および第２の照射光にそれぞれ対応する前記第１および第２の検査画像を生成する、請求項８に記載の欠陥検査方法。
【請求項１３】
前記特性は、ピーク波長である、請求項１２に記載の欠陥検査方法。
【請求項１４】
前記照射するステップにおいて、前記第１および第２の光源を順次点灯させる、請求項８に記載の欠陥検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−２４０４３２（Ｐ２００７−２４０４３２Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６５９８０（Ｐ２００６−６５９８０）
【出願日】平成１８年３月１０日（２００６．３．１０）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１０日（２００６．３．１０）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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