表面検査装置を調整するためのデータを出力する調整装置、調整データ出力方法及びプログラム
【課題】オペレータが表面検査装置を調整する際に、基準板等の特殊な道具を用いることなく、調整を容易に行うことが可能な調整データを出力する。
【解決手段】調整部５１の分散値算出部１１は、カメラ３のレンズ位置を所定位置に設定するための位置指令をレンズ位置設定部１２に出力し、レンズ位置設定部１２から所定位置への移動の完了を入力すると、カメラ３から反射光の強度を入力し、反射光の強度の分布に基づいて分散値を算出する。最大位置決定部１３は、分散値算出部１１からレンズ位置及び分散値を入力し、全てのレンズ位置及びそれに対応する分散値を得た後、全ての分散値のうち分散値が最大となるレンズ位置を最大レンズ位置として決定する。調整データ出力部１４は、レンズ位置、反射光の強度の分布、分散値及び最大レンズ位置を調整データとして出力する。
【解決手段】調整部５１の分散値算出部１１は、カメラ３のレンズ位置を所定位置に設定するための位置指令をレンズ位置設定部１２に出力し、レンズ位置設定部１２から所定位置への移動の完了を入力すると、カメラ３から反射光の強度を入力し、反射光の強度の分布に基づいて分散値を算出する。最大位置決定部１３は、分散値算出部１１からレンズ位置及び分散値を入力し、全てのレンズ位置及びそれに対応する分散値を得た後、全ての分散値のうち分散値が最大となるレンズ位置を最大レンズ位置として決定する。調整データ出力部１４は、レンズ位置、反射光の強度の分布、分散値及び最大レンズ位置を調整データとして出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状体の材料の表面を光学的に検査する表面検査装置を調整するためのデータを出力する調整装置、調整データ出力方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属、紙等の帯状体の材料の表面に表れた疵、凹凸、錆等の欠陥を検査する装置が知られている。これらの欠陥は、帯状体の材料を製造する工程において、材料に異物が付着すること等が原因で発生するものである。これらの欠陥を検出する表面検査装置は、帯状体の材料の表面に光を照射する照明装置、その光の反射を撮像するカメラ、及び、カメラにより撮像された材料の表面の反射光を処理し、欠陥を検出して欠陥情報を生成する処理装置等を備えて構成される。
【０００３】
このような表面検査装置を用いて材料の欠陥を精度高く検出するためには、材料の反射光を撮像するカメラの焦点を正しく設定すると共に、材料に光を照射する照明装置の位置及びカメラの位置等を正しく設定する必要がある。
【０００４】
従来、カメラの焦点設定等の表面検査装置に対する調整は、オペレータが反射光の撮像画像を見ながら手動で行っていた。また、手動調整の困難さを軽減するために、所定幅の線が描かれた基準板を用いる手法が知られている（特許文献１を参照）。
【０００５】
また、カメラの回転ズレ等のズレ量を確認するために、基準線を中心にして上下に互い違いに三角形が描かれたパターンを有する基準板を用いる手法が知られている（特許文献２を参照）。
【０００６】
ところで、カメラの焦点設定の方式として、アクティブ方式及びパッシブ方式が知られている（非特許文献１を参照）。アクティブ方式は、対象物に超音波等を当て、その反射光を受け取るまでの時間及び反射角度を検出することにより、対象物までの距離を測定するものである。この方式は、対象物の模様に関係なく使用することができるが、レーダー装置が必要になりコストがかかってしまう。一方、パッシブ方式には、位相差検出方式及びコントラスト検出方式等があり、この方式は、カメラ内のレンズの位置を移動させて撮像画像の変化を検出することにより、対象物までの距離を測定するものである。この方式では、対象物が無地の場合に、変化のある撮像画像を検出し難くなり、対象物までの距離を正しく測定することができない。カメラの焦点設定は、このような方式を用いて行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１３６４７３号公報
【特許文献２】特開２００１−１７４４１４号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】“光学屋さんのまめ知識「オートフォーカス」”、［online］、シグマ光機株式会社、［平成２３年９月１２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.sigma-koki.com/pages/community/knowledge/016_jp.php＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、オペレータが反射光の撮像画像を見ながらカメラの焦点等を調整する手動の手法では、調整に失敗する可能性があり、感覚的な要素が含まれてしまう。このため、欠陥検出の際に誤検出の発生確率を高めてしまうという問題があった。
【００１０】
また、特許文献１，２に記載された基準板を用いる手法では、材料に基準板を付す必要があり、手間になるという問題があった。また、同じ材料に対して再調整を行う場合、基準板を材料に再度付す必要があり、再調整を行うのが容易でないという問題もあった。
【００１１】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、オペレータが表面検査装置を調整する際に、基準板等の特殊な道具を用いることなく、調整を容易に行うことが可能な調整データを出力する調整装置、調整データ出力方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明による調整装置は、帯状体の材料の幅方向へ向けて光を照射する照明装置と、前記材料上の反射光を、レンズを介して撮像する撮像装置と、前記反射光の強度に基づいて前記材料の表面を検査する処理装置とを含んで構成される表面検査装置を調整するための調整データを出力する調整装置において、前記撮像装置のレンズを所定のレンズ位置に移動させ、前記撮像装置から反射光の強度を入力し、前記反射光の強度の分布に基づいて、前記反射光の強度のばらつき度合いを示す分散値を算出し、前記レンズの移動処理、前記反射光の強度の入力処理、及び分散値の算出処理を、複数のレンズ位置のそれぞれについて行い、各レンズ位置についての反射光の強度及び分散値を求める分散値算出部と、前記分散値算出部により求められた各レンズ位置についての分散値のうち、最も大きい分散値に対応するレンズ位置を最大レンズ位置として決定する最大位置決定部と、前記分散値算出部により求められた各レンズ位置についての反射光の強度及び分散値、並びに前記最大位置決定部により決定された最大レンズ位置を調整データとして出力する調整データ出力部と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明による調整装置は、前記分散値算出部が、前記撮像装置から入力した反射光の強度について平均値を算出し、前記平均値に対する反射光の強度の分散値を算出する、ことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明による調整装置は、前記分散値算出部が、前記撮像装置から入力した反射光の強度を近似し、近似式を算出し、前記近似式に対する反射光の強度の分散値を算出し、前記調整データ出力部が、前記近似式の係数を含む調整データを出力する、ことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明による調整装置は、前記分散値算出部が、所定次数の関数を用いて最小自乗法により近似し、近似式を算出する、ことを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明による調整データ出力方法は、帯状体の材料の幅方向へ向けて光を照射する照明装置と、前記材料上の反射光を、レンズを介して撮像する撮像装置と、前記反射光の強度に基づいて前記材料の表面を検査する処理装置とを含んで構成される表面検査装置を調整するための調整データを出力する方法において、前記撮像装置のレンズを所定のレンズ位置に移動させ、前記撮像装置から反射光の強度を入力するステップと、前記反射光の強度の分布に基づいて、前記反射光の強度のばらつき度合いを示す分散値を算出するステップと、前記レンズの移動及び前記反射光の強度の入力を行うステップ、及び前記分散値の算出するステップを、複数のレンズ位置のそれぞれについて実行し、各レンズ位置についての反射光の強度及び分散値を求めるステップと、前記各レンズ位置についての分散値のうち、最も大きい分散値に対応するレンズ位置を最大レンズ位置として決定するステップと、前記各レンズ位置についての反射光の強度及び分散値、並びに最大レンズ位置を調整データとして出力するステップと、を有することを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明による調整データ出力プログラムは、コンピュータを、前記調整装置として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、オペレータは、表面検査装置を調整する際に、基準板等の特殊な道具を用いる必要がないから、調整負荷を軽減し調整を容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】表面検査装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態による調整部（調整装置）の構成を示すブロック図である。
【図４】実施例１による調整部の処理を示すフローチャートである。
【図５】実施例２による調整部の処理を示すフローチャートである。
【図６】画素位置と反射光の強度との関係を示す図である。
【図７】レンズ位置Ｒ１における反射光の強度の分布（実施例１）を示す図である。
【図８】レンズ位置Ｒ２における反射光の強度の分布（実施例１）を示す図である。
【図９】所定のレンズ位置における反射光の強度の分布及び近似式の曲線（実施例２）を示す図である。
【図１０】所定のレンズ位置における反射光の強度の分布及び近似式の直線（実施例２の変形例）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
〔表面検査装置〕
まず、本発明の実施形態による調整部（調整装置）が用いられる表面検査装置の全体構成について説明する。図１は、表面検査装置の全体構成を示す概略図である。この表面検査装置１は、照明装置２、カメラ３、ＰＧ（パルスジェネレータ）４、処理装置５、表示装置６、記憶装置７及びロール８を備えて構成される。表面検査装置１は、ロール８上を走行する帯状体の材料９−１，９−２の表面を、光学的に検査する装置である。材料９−１と材料９−２との間には所定幅のスリットが存在し、材料９−１，９−２は、所定幅のスリットを有する状態で同速度にて走行する。また、ロール８は、材料９−１，９−２の走行に伴って回転する。材料９−１，９−２の走行する向きは、ｙ軸のプラス方向であってもよいしマイナス方向であってもよい。
【００２１】
照明装置２は、照明手段の一例であり、走行する材料９−１，９−２の幅方向に対して略平行になるように設置され、所定の波長を有する帯状光を材料９−１，９−２へ照射する。帯状光は、材料９−１，９−２の幅方向に横切って、図１に示すｘ軸方向の所定領域に照射される。また、帯状光は、材料９−１，９−２の領域だけでなく、スリットの領域及び材料９−１，９−２の外側の領域（他方の材料９−１，９−２が存在しない側の領域）にも照射される。
【００２２】
カメラ３は、撮像手段の一例であり、例えばラインセンサーカメラ、エリアセンサーカメラである。ラインセンサーカメラは、１列分の画像を撮影するカメラであり、エリアセンサーカメラは、平面の画像を撮影するカメラである。以下、カメラ３がラインセンサーカメラであるとして説明する。カメラ３は、照明装置２から照射された帯状光が材料９−１，９−２から反射した反射光を撮像し、反射光の明るさの指標となる強度（画素の明るさ）を処理装置５に出力する。カメラ３は、材料９−１，９−２の領域だけでなく、スリットの領域及び材料９−１，９−２の外側の領域を含む撮像領域を撮影する。図１において、ｐ１，ｐ２は、ｘ軸上における撮像領域の端を示す。これにより、処理装置５は、カメラ３から、撮像領域のｘ軸上における画素位置毎の反射光の強度を入力する。
【００２３】
ＰＧ４は、材料９−１，９−２の走行に伴って回転するロール８の回転量をパルス信号として処理装置５に出力する。処理装置５により、パルス信号から材料９−１，９−２の走行量が算出される。
【００２４】
処理装置５は、反射光の強度の分布に基づいて、その強度のばらつき度合いを示す分散値を算出し、表面検査装置１を調整するための調整データを生成して出力する機能、及び、反射光の強度に基づいて材料９−１，９−２の表面を検査して疵を検出し、疵データを生成して出力する機能を有する。詳細については後述する。このようにして、表示装置６には調整データが表示され、記憶装置７には調整データ及び疵データが格納される。調整データは、オペレータにより表面検査装置１を調整するための基準データとして用いられる。
【００２５】
〔処理装置〕
次に、図１に示した処理装置５について説明する。図２は、処理装置５の構成を示すブロック図である。この処理装置５は、調整部（調整装置）５１及び疵検出部５２を備えている。
【００２６】
疵検出部５２により、材料９−１，９−２の表面の疵を検出する処理が行われる前に、調整部５１により、表面検査装置１を調整するための調整データが生成され出力される。オペレータは、調整部５１により出力された調整データを用いて、表面検査装置１の調整を行う。オペレータにより表面検査装置１の調整が完了した後、疵検出部５２による疵検出処理が行われる。調整部５１にて調整処理を行うか、または疵検出部５２にて疵検出処理を行うかは、処理装置５に対するオペレータの設定入力により決定される。
【００２７】
調整部５１は、カメラ３のレンズ位置を所定位置に設定し、カメラ３から反射光の強度を入力し、反射光の強度の分布に基づいて分散値を算出する。そして、調整部５１は、予め設定された複数のレンズ位置に対する分散値を得て、分散値が最大となるレンズ位置を決定し、レンズ位置に対する反射光の強度の分布、分散値等の調整データを生成し、表示装置６及び記憶装置７に出力する。詳細については後述する。
【００２８】
疵検出部５２は、カメラ３から反射光の強度を入力し、反射光の強度に基づいて材料９−１，９−２の表面を検査して疵を検出し、パルス信号から材料９−１，９−２の走行量を算出し、疵の位置、大きさ等の疵データを生成し、記憶装置７に出力する。
【００２９】
〔調整部（調整装置）〕
次に、図２に示した調整部５１の詳細について説明する。図３は、調整部５１の構成を示すブロック図である。この調整部５１は、分散値算出部１１、レンズ位置設定部１２、最大位置決定部１３及び調整データ出力部１４を備えている。調整部５１は、前述のとおり、疵検出部５２が材料９−１，９−２の疵の検出処理を行う前に、表面検査装置１を調整するための調整データを生成し、オペレータへ提示する。尚、オペレータが、調整部５１により出力された調整データを用いてカメラ３の焦点設定を行う場合、カメラ３の焦点設定の方式は、前述の非特許文献１に記載された方式のうち、パッシブ方式であるといえる。
【００３０】
分散値算出部１１は、カメラ３のレンズ位置を所定位置に設定するための位置指令をレンズ位置設定部１２に出力する。これにより、カメラ３のレンズは、分散値算出部１１の位置指令に従った所定位置に移動する。そして、分散値算出部１１は、レンズ位置設定部１２から所定位置への移動の完了を入力すると、カメラ３から、カメラ３のレンズ位置が所定位置に設定された状態において反射光の強度を入力し、反射光の強度の分布に基づいて分散値を算出する。そして、分散値算出部１１は、レンズ位置及び分散値を最大位置決定部１３に出力すると共に、レンズ位置、反射光の強度の分布及び分散値等の各種情報を調整データ出力部１４に出力する。また、分散値算出部１１は、カメラ３のレンズ位置を、予め設定された複数の所定位置にそれぞれ設定するための位置指令を出力してレンズを移動させ、それぞれのレンズ位置に対応する反射光の強度の分布に基づいて分散値を算出し、それぞれのレンズ位置に対応する分散値を得る。分散値算出部１１は、レンズ位置に対応する分散値を算出する毎に、レンズ位置及び分散値を最大位置決定部１３に出力すると共に、レンズ位置、反射光の強度の分布及び分散値等の各種情報を調整データ出力部１４に出力する。
【００３１】
レンズ位置設定部１２は、分散値算出部１１からレンズの位置指令を入力し、入力した位置指令が示す位置にカメラ３のレンズを移動させ、移動が完了したときに、完了を分散値算出部１１に出力する。これにより、カメラ３のレンズは、分散値算出部１１により出力された位置指令に従った所定位置に移動する。また、レンズ位置設定部１２は、最大位置決定部１３からレンズの位置指令を入力し、入力した位置指令が示す位置にカメラ３のレンズを移動させ、移動が完了したときに、完了を最大位置決定部１３に出力する。後述のとおり、最大位置決定部１３から入力するレンズの位置指令は、分散値が最大となるレンズ位置の指令であり、カメラ３のレンズは、カメラ３の材料９−１，９−２に対する焦点が合った位置に移動することになる。尚、オペレータは、レンズへの手動操作によってレンズ位置を設定するようにしてもよい。
【００３２】
最大位置決定部１３は、分散値算出部１１からレンズ位置及び分散値を入力し、全てのレンズ位置及びそれに対応する分散値を得た後、全ての分散値のうち、分散値が最大となるレンズ位置を決定する。そして、最大位置決定部１３は、決定したレンズ位置を最大レンズ位置として調整データ出力部１４に出力する。
【００３３】
最大位置決定部１３により決定された、分散値が最大となるレンズ位置である最大レンズ位置が、オペレータにより調整されるべきカメラ３の焦点位置となる。これは、カメラ３の材料９−１，９−２に対する焦点が合っている場合、材料９−１，９−２の表面には僅かな強度の変化が現れ、反射光の強度の分散値が最大になるからである。
【００３４】
最大位置決定部１３は、分散値が最大となる最大レンズ位置の位置指令をレンズ位置設定部１２に出力する。これにより、カメラ３のレンズは、最大レンズ位置に移動する。すなわち、カメラ３の材料９−１，９−２に対する焦点が合う位置に移動する。
【００３５】
尚、最大位置決定部１３は、オペレータにより設定されたレンズ位置を入力し、そのレンズ位置の位置指令をレンズ位置設定部１２に出力するようにしてもよい。オペレータは、必ずしも所望のレンズ位置として最大レンズ位置を設定するとは限らず、後述する調整データ出力部１４により出力され表示装置６に表示された調整データを用いて、所望のレンズ位置を設定する。
【００３６】
調整データ出力部１４は、分散値算出部１１から、分散値が算出される毎に、レンズ位置、反射光の強度の分布及び分散値等の各種情報を入力し、最大位置決定部１３から最大レンズ位置を入力し、全てのレンズ位置に対応する反射光の強度の分布及び分散値等の各種情報並びに最大レンズ位置を調整データとして生成し、表示装置６及び記憶装置７に出力する。尚、調整データ出力部１４は、分散値算出部１１からレンズ位置、反射光の強度の分布及び分散値等の各種情報を入力する毎に、これらの情報を調整データとして表示装置６及び記憶装置７に出力し、最大位置決定部１３から最大レンズ位置を入力したときに、最大レンズ位置を調整データとして表示装置６及び記憶装置７に出力するようにしてもよい。
【００３７】
〔実施例１〕
次に、実施例１として、反射光の強度の分布が均一である場合の調整部５１の処理について説明する。実施例１は、反射光の強度の分布について平均値を算出し、平均値を用いて分散値を算出し、分散値が最大となるレンズ位置を決定し、レンズ位置に対する分散値等を調整データとして出力する例である。実施例１の目的は、オペレータが表面検査装置におけるカメラ３の焦点設定の調整を行う際に、基準板等の特殊な道具を用いることなく、調整を容易に行うことが可能な調整データを出力することにある。
【００３８】
図４は、実施例１における調整部５１の処理を示すフローチャートである。まず、調整部５１の分散値算出部１１は、カメラ３のレンズ位置を所定位置に設定するための位置指令をレンズ位置設定部１２に出力し、レンズ位置設定部１２は、位置指令が示す位置にカメラ３のレンズを移動させ、移動が完了したときに、完了を分散値算出部１１に出力する（ステップＳ４０１）。これにより、カメラ３のレンズは所定位置に移動する。
【００３９】
分散値算出部１１は、カメラ３から反射光の強度を入力する（ステップＳ４０２）。図６は、画素位置と反射光の強度との関係を示す図である。カメラ３がラインセンサーカメラの場合、撮像領域は、図１に示した材料９−１，９−２の幅方向におけるｘ軸上にて、１列分の１画素毎の領域となる。分散値算出部１１に入力される撮像領域の反射光の強度は、図６に示すように、ｘ軸上における撮像領域ｐ１からｐ２までの１画素毎の値となる。材料９−１，９−２が存在する撮像領域における反射光の強度は、スリット及び材料９−１，９−２の外側の撮像領域における反射光の強度よりも高くなる。尚、分散値算出部１１は、後述するステップＳ４０３，Ｓ４０４において、スリット部分の反射光の強度を、分散値を算出するための演算に含めない。スリット部分の反射光の強度を演算に含めると、スリット部分での分散が大きくなり、材料９−１，９−２表面の僅かな明るさの分散を抑圧してしまい、結果として、材料９−１，９−２表面の分散値を正しく算出することができなくなるからである。
【００４０】
図４に戻って、分散値算出部１１は、各画素位置における反射光の強度の分布について、平均値を算出する（ステップＳ４０３）。図７は、レンズ位置Ｒ１における反射光の強度の分布を示す図であり、図８は、レンズ位置Ｒ２における反射光の強度の分布を示す図である。図７及び図８において、反射光の強度は、図６に示したｘ軸上において、例えば材料９−１に対するものであるとする（後述する図９及び図１０も同様である）。尚、スリットの無い材料９に対する反射光の強度としてもよい。以下、材料９として説明する。カメラ３のレンズ位置は、ステップＳ４０１において、分散値算出部１１及びレンズ位置設定部１２によりそれぞれ所定位置Ｒ１，Ｒ２に設定され、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの範囲は、材料９が存在しかつ処理対象の範囲である。また、この範囲における反射光の強度は、材料９に反射した反射光の強度を示す。分散値算出部１１は、図７または図８に示す反射光の強度を入力した場合、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの範囲において、各画素位置における反射光の強度から平均値を算出する。
【００４１】
分散値算出部１１は、ステップＳ４０２にて入力した反射光の強度と、ステップＳ４０３にて算出した平均値とを用いて、平均値に対する画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの反射光の強度の分布について、分散値を算出する（ステップＳ４０４）。例えば、分散値算出部１１は、以下の式により分散σ２を算出する。
【数１】
ここで、ｎは、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの画素数であり、ｉは、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの画素位置を示す番号であり、ｙｉは、各画素位置における反射光の強度であり、Ｙは平均値である。尚、分散値算出部１１は、分散σ２の代わりに標準偏差√σ２を算出するようにしてもよい。
【００４２】
図７に示した反射光の強度のばらつき度合いと、図８に示した反射光の強度のばらつき度合いとを比較すると、図７の方が図８よりもばらつき度合いが高いことがわかる。したがって、分散値算出部１１により算出される分散値は、図７の方が図８よりも大きくなる。この分散値は、カメラ３の焦点が合っているか否かを示す指標となる。具体的には、カメラ３の焦点が合っている場合、材料９の表面の僅かな変化が反射光の強度に現れるから、分散値は大きくなる。一方、カメラ３の焦点が合っていない場合、画像が全体的に滑らかになり、画素位置毎の反射光の強度の差がさほどなくなるから、分散値は小さくなる。
【００４３】
分散値算出部１１は、予め設定された全てのレンズ位置についてステップＳ４０１〜ステップＳ４０４の処理が完了したか否かを判定し（ステップＳ４０５）、全てのレンズ位置についてステップ４０１〜ステップＳ４０４の処理が完了したことを判定した場合（ステップＳ４０５：Ｙ）、ステップＳ４０６へ移行する。一方、分散値算出部１１は、ステップＳ４０５において、全てのレンズ位置についてステップＳ４０１〜ステップＳ４０４の処理が完了していないと判定した場合（ステップＳ４０５：Ｎ）、ステップＳ４０１へ移行し、新たなレンズ位置を設定し、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０４の処理を行う。
【００４４】
最大位置決定部１３は、ステップＳ４０５から移行して、分散値算出部１１からレンズ位置及び分散値を入力し、全てのレンズ位置及びそれに対応する分散値を得た後、全ての分散値のうち、分散値が最大となるレンズ位置を決定する（ステップＳ４０６）。最大位置決定部１３により決定されたレンズ位置が、カメラ３の焦点が合う最大レンズ位置となる。
【００４５】
調整データ出力部１４は、分散値算出部１１からレンズ位置、反射光の強度の分布及び分散値を入力し、最大位置決定部１３から最大レンズ位置を入力し、これらを調整データとして生成し、表示装置６及び記憶装置７に出力する（ステップＳ４０７）。
【００４６】
以上のように、実施例１の調整部５１によれば、反射光の強度の分布が均一である場合、オペレータは、予め設定された複数のレンズ位置におけるそれぞれの反射光の強度の分布及び分散値、並びに分散値が最大となる最大レンズ位置を調整データとして取得することができる。したがって、オペレータは、表面検査装置１におけるカメラ３の焦点を調整する際に、基準板等の特殊な道具を用いることなく、調整データを用いて容易に調整を行うことができる。
【００４７】
例えば、オペレータは、取得した調整データのうち、分散値が最大となる最大レンズ位置を用いて、カメラ３の焦点を設定することができる。例えば、オペレータが最大レンズ位置を調整部５１へ設定することにより、調整部５１の最大位置決定部１３は、オペレータにより設定された最大レンズ位置を入力し、その最大レンズ位置の位置指令をレンズ位置設定部１２に出力し、レンズ位置設定部１２は、カメラ３のレンズ位置が最大レンズ位置になるようにレンズを移動させる。
【００４８】
また、実施例１の調整部５１によれば、材料９が存在する画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの広い範囲で統計処理を行い、調整データを生成するようにしたから、材料９上の一部に汚れ等があったとしても、それに伴う誤差を抑制することができる。
【００４９】
また、実施例１の調整部５１は、特に無地の材料９に対して有効な調整データを生成し出力することができる。無地の材料９と模様等を有する材料９とを比べると、無地の材料９の方がその表面に変化が少ない。しかし、無地の材料９であってもその表面には僅かな変化がある。調整部５１は、カメラ３から反射光の強度を入力し、その反射光の強度の分布を統計的に処理するようにしたから、その僅かな変化を捉えた調整データを生成することができる。したがって、オペレータは、無地の材料９を検査する表面検査装置１を調整するために、有効な調整データを取得することができる。
【００５０】
〔実施例２〕
次に、実施例２として、反射光の強度の分布が均一でない場合の調整部５１の処理について説明する。例えば、均一な帯状光を照射する照明装置２を用いたとしても、処理装置５が入力する材料９の反射光の強度は、撮像領域の中央よりも両端の方が低くなる傾向にある。そこで、実施例２では、処理装置５が入力する反射光の強度の分布特性に適合した近似式を算出し、近似式を用いて分散値を算出する。実施例２の目的は、オペレータが表面検査装置におけるカメラ３の焦点設定に加えて、カメラ３及び照明装置２の位置設定等の調整を行う際に、基準板等の特殊な道具を用いることなく、調整を容易に行うことが可能な調整データを出力することにある。
【００５１】
図５は、実施例２における調整部５１の処理を示すフローチャートである。図５に示すステップＳ５０１〜ステップＳ５０７のうちのステップＳ５０１，Ｓ５０２，Ｓ５０５，Ｓ５０６は、図４に示したステップＳ４０１，Ｓ４０２，Ｓ４０５，Ｓ４０６と同様であるから、ここでは説明を省略する。以下、ステップＳ５０３，Ｓ５０４，Ｓ５０７について説明する。
【００５２】
分散値算出部１１は、ステップＳ５０２から移行して、各画素位置における反射光の強度の分布を、例えば２次関数を用いて最小自乗法により近似し、近似式を算出する（ステップＳ５０３）。図９は、所定のレンズ位置における反射光の強度の分布及び近似式の曲線を示す図である。図９において、カメラ３のレンズ位置は、ステップＳ５０１において、分散値算出部１１及びレンズ位置設定部１２により所定のレンズ位置に設定され、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの範囲は、材料９が存在しかつ処理対象の範囲である。また、この範囲における反射光の強度は、材料９に反射した反射光の強度を示す。分散値算出部１１は、図９に示す反射光の強度を入力した場合、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの範囲の反射光の強度の分布を、２次関数を用いて最小自乗法により近似し、近似式ｆ（ｘ）＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ、またはｆ（ｘ）＝ａ（ｘ−ｂ’）２＋ｃ’を算出する。ここで、ｆ（ｘ）は近似式における反射光の強度であり、ｘは画素位置であり、ａ，ｂ，ｃ，ｂ’，ｃ’は近似式の係数（パラメータ）である。これらのパラメータａ，ｂ，ｃ，ｂ’，ｃ’は、画像の状態（強度の分布等）が数値化されたものであり、照明装置２及びカメラ３の設置関係のズレが反映された値である。オペレータは、これらのパラメータａ，ｂ，ｃ，ｂ’，ｃ’を調整データとして取得することにより、照明装置２及びカメラ３の設置位置を調整することができる。
【００５３】
分散値算出部１１は、ステップＳ５０２にて入力した反射光の強度と、ステップＳ５０３にて算出した近似式とを用いて、近似式に対する画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの反射光の強度の分布について、分散値を算出する（ステップＳ５０４）。例えば、分散値算出部１１は、以下の式により分散σ２を算出する。
【数２】
ここで、ｎは、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの画素数であり、ｉは、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの間の画素位置を示す番号であり、ｙｉは、各画素位置における反射光の強度であり、ｆ（ｉ）は近似式である。尚、分散値算出部１１は、実施例１と同様に、分散σ２の代わりに標準偏差√σ２を算出するようにしてもよい。
【００５４】
この分散値は、実施例１と同様に、カメラ３の焦点が合っているか否かを示す指標であり、カメラ３の焦点が合っている場合、分散値は大きくなり、カメラ３の焦点が合っていない場合、分散値は小さくなる。
【００５５】
調整データ出力部１４は、ステップＳ５０６から移行して、分散値算出部１１から入力したレンズ位置、反射光の強度の分布、近似式（近似式のパラメータ）及び分散値、並びに最大位置決定部１３から入力した最大レンズ位置を調整データとして生成し、表示装置６及び記憶装置７に出力する（ステップＳ５０７）。具体的には、調整データ出力部１４は、分散値算出部１１から、分散値が算出される毎に、レンズ位置、反射光の強度の分布、近似式及び分散値を入力し、最大位置決定部１３から最大レンズ位置を入力し、全てのレンズ位置に対応する反射光の強度の分布、近似式及び分散値、並びに最大レンズ位置を調整データとして生成し、表示装置６及び記憶装置７に出力する。尚、調整データ出力部１４は、分散値算出部１１からレンズ位置、反射光の強度の分布、近似式及び分散値を入力する毎に、これらのデータを調整データとして表示装置６及び記憶装置７に出力し、最大位置決定部１３から最大レンズ位置を入力したときに、最大レンズ位置を調整データとして表示装置６及び記憶装置７に出力するようにしてもよい。
【００５６】
以上のように、実施例２の調整部５１によれば、反射光の強度の分布が均一でない場合であっても、オペレータは、予め設定された複数のレンズ位置におけるそれぞれの反射光の強度の分布、近似式及び分散値、並びに分散値が最大となる最大レンズ位置を調整データとして取得することができる。したがって、オペレータは、表面検査装置１におけるカメラ３の焦点に加え、カメラ３及び照明装置２の位置等を調整する際に、基準板等の特殊な道具を用いることなく、調整データを用いて容易に調整を行うことができる。その他、実施例１と同様の効果を奏する。
【００５７】
また、前述した特許文献１，２では、オペレータは、基準板を用いてカメラ３の焦点及び位置を調整する。これに対し、実施例２の調整部５１では、オペレータは、調整データを用いて、カメラ３の焦点及び位置だけでなく、照明装置２の位置も調整することができる。例えば、カメラ３の位置を固定にして、照明装置２の位置を調整することができる。
【００５８】
また、オペレータは、取得した調整データのうち、分散値が最大のときの近似式ｆ（ｘ）＝ａ（ｘ−ｂ’）２＋ｃ’におけるパラメータａ，ｂ’，ｃ’を用いて、照明装置２及びカメラ３の位置を調整することができる。パラメータａはカメラ３のねじれ度合いを示し、パラメータｂ’はカメラ３の中心位置のズレを示し、パラメータｃ’は反射光の強度の度合い（全体の明るさ）を示す。つまり、オペレータは、パラメータａ，ｂ’，ｃ’の値に基づいて、カメラ３のねじれを直したり、中心位置を正しい位置に合わせたり、照明装置２及び／またはカメラ３の位置を変えて全体の明るさを変更したりすることができ、表面検査装置１の調整を容易に行うことができる。ここで、カメラ３のねじれは、図１を参照して、カメラ３から撮像領域の中央に対する軸を基準にした場合のカメラ３の回転角度をいい、カメラ３の中心位置のズレは、カメラ３から撮像領域の中央に対する軸を基準にした場合のｘ軸方向の距離をいう。
【００５９】
尚、調整部５１は、調整データ出力部１４により出力された近似式のパラメータａ，ｂ’，ｃ’が、オペレータにより設定された設定値とそれぞれ一致するように、カメラ３のねじれ、カメラ３の設置位置、及び照明装置２の設置位置をそれぞれ変更するフィードバック制御を行うようにしてもよい。
【００６０】
以上、実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【００６１】
〔実施例２の変形例〕
実施例２では、分散値算出部１１は、各画素位置における反射光の強度の分布を、２次関数を用いて最小自乗法により近似し、２次関数の近似式ｆ（ｘ）＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ（またはｆ（ｘ）＝ａ（ｘ−ｂ’）２＋ｃ’）を算出し、この近似式に対する反射光の強度の分布について、前記式（２）を用いて分散値を算出するようにした。これに対し、実施例２の変形例として、分散値算出部１１は、各画素位置における反射光の強度の分布を、１次関数を用いて最小自乗法により近似し、１次関数の近似式ｆ（ｘ）＝ｄｘ＋ｅを算出し、この近似式に対する反射光の強度の分布について、前記式（２）を用いて分散値を算出するようにしてもよい。ここで、パラメータｄは、カメラ３の中心位置のズレを示し、パラメータｅは反射光の強度の度合い（全体の明るさ）を示す。
【００６２】
図１０は、所定のレンズ位置における反射光の強度の分布及び近似式の直線を示す図である。図１０において、カメラ３のレンズ位置は、図５に示したステップＳ５０１において、分散値算出部１１及びレンズ位置設定部１２により所定のレンズ位置に設定され、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの範囲は、材料９が存在しかつ処理対象の範囲である。また、この範囲における反射光の強度は、材料９に反射した反射光の強度を示す。分散値算出部１１は、図１０に示す反射光の強度を入力した場合、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの範囲の反射光の強度の分布を、１次関数を用いて最小自乗法により近似し、近似式ｆ（ｘ）＝ｄｘ＋ｅを算出する。そして、分散値算出部１１は、反射光の強度と１次関数の近似式とを用いて、近似式に対する画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの反射光の強度の分布について、前記式（２）を用いて分散値を算出する。
【００６３】
このように、実施例２の変形例による調整部５１によれば、オペレータは、調整データのうちパラメータｄ，ｅの値を用いて、カメラ３の位置を直したり、照明装置２及び／またはカメラ３の位置を変えて全体の明るさを変更したりすることができ、表面検査装置１の調整を容易に行うことができる。
【００６４】
〔その他の実施例〕
また、実施例１，２では、カメラ３は、材料９に対して１列分の画像を撮影するラインセンサーカメラであるとして説明した。つまり、処理装置５の調整部５１は、カメラ３から、１列の撮像ラインにおける反射光の強度を入力し、これを統計的に処理して分散値を算出し調整データを生成するようにした。これに対し、カメラ３は、平面の画像を撮影するエリアセンサーカメラであってもよい。この場合、処理装置５の調整部５１は、カメラ３から、平面の撮像範囲における反射光の強度を入力し、ｘ軸上の撮像範囲の画素位置毎に、ｙ軸上の複数の画素位置における反射光の強度を積算する。これにより、図６〜図１０に示すような特性が、撮像領域内の（ｘ軸上の）各画素位置における反射光の強度として求められ、ラインセンサーカメラの場合と同様の処理を行うことができる。これにより、撮像範囲をラインから平面に広げるようにしたから、例えば無地の材料９のように、表面の変化が少ない場合であっても、反射光の強度を平面にて積算し、表面上の僅かな変化を捉えた分散値を算出することができる。
【００６５】
また、実施例１，２では、調整部５１の分散値算出部１１は、カメラ３から入力した全ての反射光の強度（撮像範囲の全ての画素位置における反射光の強度）を用いて、平均値等を算出し、分散値を算出するようにした。すなわち、処理対象は、図６に示したｘ軸において、材料９−１が存在する位置の反射光の強度である。これに対し、処理対象は、材料９−１だけでなく材料９−２が存在する位置の反射光の強度を含むようにしてもよい。また、処理対象は、材料９−１が存在する位置の反射光の強度のうち、一部の範囲の反射光の強度であってもよい。例えば、材料９−１における両端の所定領域を除いて、製品として扱われる範囲の反射光の強度であってもよい。これにより、処理コストを削減することができる。さらに、分散値算出部１１は、入力した反射光の強度のうち、所定間隔の画素位置における反射光の強度を間引き、間引き後の反射光の強度を用いて、平均値等を算出し、分散値を算出するようにしてもよい。これにより、処理コストを削減することができる。前述した特許文献１，２の基準板を用いた調整手法では、基準板上のマークを厳密に処理する必要があることから、高解像度でサンプリングする必要があり、データを間引くことができない。本実施例では、データを間引くことができるから、従来の調整手法に比べ、処理コストを削減することができる。
【００６６】
また、材料９の表面にマークが付されている場合には、そのマーク部分に対する処理を行わないようにする。具体的には、マークを認識するためのマークセンサを、表面検査装置１の上流側に設置し、表面検査装置１における処理装置５の調整部５１は、マークセンサからマーク認識有無の信号を入力し、この信号に基づいて、材料９上でマークが付されていない箇所を判定し、図４及び図５に示した処理を行う。
【００６７】
また、実施例２の調整部５１では、分散値算出部１１は、反射光の強度の分布を、最小自乗法により近似し、近似式を算出するようにしたが、最小自乗法は一例である。本発明は、最小自乗法に限定されるものでなく、近似式を算出する他の手法を用いるようにしてもよい。
【００６８】
また、実施例２または実施例２の変形例の調整部５１では、分散値算出部１１は、反射光の強度の分布を、最小自乗法により２次関数または１次関数により近似し、近似式を算出するようにしたが、２次関数または１次関数は一例である。本発明は、近似式の関数の次数に限定されるものでなく、他の次数の関数を用いるようにしてもよい。
【００６９】
尚、本発明の実施例１，２等による処理装置５のハードウェア構成としては、通常のコンピュータを使用することができる。処理装置５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の揮発性の記憶媒体、ＲＯＭ等の不揮発性の記憶媒体、及びインターフェース等を備えたコンピュータによって構成される。処理装置５に備えた調整部５１の分散値算出部１１、レンズ位置設定部１２、最大位置決定部１３及び調整データ出力部１４の各機能は、これらの機能を記述したプログラムをＣＰＵに実行させることによりそれぞれ実現される。また、これらのプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の記憶媒体に格納して頒布することもできる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 表面検査装置
２ 照明装置
３ カメラ
４ ＰＧ
５ 処理装置
６ 表示装置
７ 記憶装置
８ ロール
９−１，９−２ 材料
１１ 分散値算出部
１２ レンズ位置設定部
１３ 最大位置決定部
１４ 調整データ出力部
５１ 調整部
５２ 疵検出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状体の材料の表面を光学的に検査する表面検査装置を調整するためのデータを出力する調整装置、調整データ出力方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属、紙等の帯状体の材料の表面に表れた疵、凹凸、錆等の欠陥を検査する装置が知られている。これらの欠陥は、帯状体の材料を製造する工程において、材料に異物が付着すること等が原因で発生するものである。これらの欠陥を検出する表面検査装置は、帯状体の材料の表面に光を照射する照明装置、その光の反射を撮像するカメラ、及び、カメラにより撮像された材料の表面の反射光を処理し、欠陥を検出して欠陥情報を生成する処理装置等を備えて構成される。
【０００３】
このような表面検査装置を用いて材料の欠陥を精度高く検出するためには、材料の反射光を撮像するカメラの焦点を正しく設定すると共に、材料に光を照射する照明装置の位置及びカメラの位置等を正しく設定する必要がある。
【０００４】
従来、カメラの焦点設定等の表面検査装置に対する調整は、オペレータが反射光の撮像画像を見ながら手動で行っていた。また、手動調整の困難さを軽減するために、所定幅の線が描かれた基準板を用いる手法が知られている（特許文献１を参照）。
【０００５】
また、カメラの回転ズレ等のズレ量を確認するために、基準線を中心にして上下に互い違いに三角形が描かれたパターンを有する基準板を用いる手法が知られている（特許文献２を参照）。
【０００６】
ところで、カメラの焦点設定の方式として、アクティブ方式及びパッシブ方式が知られている（非特許文献１を参照）。アクティブ方式は、対象物に超音波等を当て、その反射光を受け取るまでの時間及び反射角度を検出することにより、対象物までの距離を測定するものである。この方式は、対象物の模様に関係なく使用することができるが、レーダー装置が必要になりコストがかかってしまう。一方、パッシブ方式には、位相差検出方式及びコントラスト検出方式等があり、この方式は、カメラ内のレンズの位置を移動させて撮像画像の変化を検出することにより、対象物までの距離を測定するものである。この方式では、対象物が無地の場合に、変化のある撮像画像を検出し難くなり、対象物までの距離を正しく測定することができない。カメラの焦点設定は、このような方式を用いて行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１３６４７３号公報
【特許文献２】特開２００１−１７４４１４号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】“光学屋さんのまめ知識「オートフォーカス」”、［online］、シグマ光機株式会社、［平成２３年９月１２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.sigma-koki.com/pages/community/knowledge/016_jp.php＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、オペレータが反射光の撮像画像を見ながらカメラの焦点等を調整する手動の手法では、調整に失敗する可能性があり、感覚的な要素が含まれてしまう。このため、欠陥検出の際に誤検出の発生確率を高めてしまうという問題があった。
【００１０】
また、特許文献１，２に記載された基準板を用いる手法では、材料に基準板を付す必要があり、手間になるという問題があった。また、同じ材料に対して再調整を行う場合、基準板を材料に再度付す必要があり、再調整を行うのが容易でないという問題もあった。
【００１１】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、オペレータが表面検査装置を調整する際に、基準板等の特殊な道具を用いることなく、調整を容易に行うことが可能な調整データを出力する調整装置、調整データ出力方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明による調整装置は、帯状体の材料の幅方向へ向けて光を照射する照明装置と、前記材料上の反射光を、レンズを介して撮像する撮像装置と、前記反射光の強度に基づいて前記材料の表面を検査する処理装置とを含んで構成される表面検査装置を調整するための調整データを出力する調整装置において、前記撮像装置のレンズを所定のレンズ位置に移動させ、前記撮像装置から反射光の強度を入力し、前記反射光の強度の分布に基づいて、前記反射光の強度のばらつき度合いを示す分散値を算出し、前記レンズの移動処理、前記反射光の強度の入力処理、及び分散値の算出処理を、複数のレンズ位置のそれぞれについて行い、各レンズ位置についての反射光の強度及び分散値を求める分散値算出部と、前記分散値算出部により求められた各レンズ位置についての分散値のうち、最も大きい分散値に対応するレンズ位置を最大レンズ位置として決定する最大位置決定部と、前記分散値算出部により求められた各レンズ位置についての反射光の強度及び分散値、並びに前記最大位置決定部により決定された最大レンズ位置を調整データとして出力する調整データ出力部と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明による調整装置は、前記分散値算出部が、前記撮像装置から入力した反射光の強度について平均値を算出し、前記平均値に対する反射光の強度の分散値を算出する、ことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明による調整装置は、前記分散値算出部が、前記撮像装置から入力した反射光の強度を近似し、近似式を算出し、前記近似式に対する反射光の強度の分散値を算出し、前記調整データ出力部が、前記近似式の係数を含む調整データを出力する、ことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明による調整装置は、前記分散値算出部が、所定次数の関数を用いて最小自乗法により近似し、近似式を算出する、ことを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明による調整データ出力方法は、帯状体の材料の幅方向へ向けて光を照射する照明装置と、前記材料上の反射光を、レンズを介して撮像する撮像装置と、前記反射光の強度に基づいて前記材料の表面を検査する処理装置とを含んで構成される表面検査装置を調整するための調整データを出力する方法において、前記撮像装置のレンズを所定のレンズ位置に移動させ、前記撮像装置から反射光の強度を入力するステップと、前記反射光の強度の分布に基づいて、前記反射光の強度のばらつき度合いを示す分散値を算出するステップと、前記レンズの移動及び前記反射光の強度の入力を行うステップ、及び前記分散値の算出するステップを、複数のレンズ位置のそれぞれについて実行し、各レンズ位置についての反射光の強度及び分散値を求めるステップと、前記各レンズ位置についての分散値のうち、最も大きい分散値に対応するレンズ位置を最大レンズ位置として決定するステップと、前記各レンズ位置についての反射光の強度及び分散値、並びに最大レンズ位置を調整データとして出力するステップと、を有することを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明による調整データ出力プログラムは、コンピュータを、前記調整装置として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、オペレータは、表面検査装置を調整する際に、基準板等の特殊な道具を用いる必要がないから、調整負荷を軽減し調整を容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】表面検査装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態による調整部（調整装置）の構成を示すブロック図である。
【図４】実施例１による調整部の処理を示すフローチャートである。
【図５】実施例２による調整部の処理を示すフローチャートである。
【図６】画素位置と反射光の強度との関係を示す図である。
【図７】レンズ位置Ｒ１における反射光の強度の分布（実施例１）を示す図である。
【図８】レンズ位置Ｒ２における反射光の強度の分布（実施例１）を示す図である。
【図９】所定のレンズ位置における反射光の強度の分布及び近似式の曲線（実施例２）を示す図である。
【図１０】所定のレンズ位置における反射光の強度の分布及び近似式の直線（実施例２の変形例）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
〔表面検査装置〕
まず、本発明の実施形態による調整部（調整装置）が用いられる表面検査装置の全体構成について説明する。図１は、表面検査装置の全体構成を示す概略図である。この表面検査装置１は、照明装置２、カメラ３、ＰＧ（パルスジェネレータ）４、処理装置５、表示装置６、記憶装置７及びロール８を備えて構成される。表面検査装置１は、ロール８上を走行する帯状体の材料９−１，９−２の表面を、光学的に検査する装置である。材料９−１と材料９−２との間には所定幅のスリットが存在し、材料９−１，９−２は、所定幅のスリットを有する状態で同速度にて走行する。また、ロール８は、材料９−１，９−２の走行に伴って回転する。材料９−１，９−２の走行する向きは、ｙ軸のプラス方向であってもよいしマイナス方向であってもよい。
【００２１】
照明装置２は、照明手段の一例であり、走行する材料９−１，９−２の幅方向に対して略平行になるように設置され、所定の波長を有する帯状光を材料９−１，９−２へ照射する。帯状光は、材料９−１，９−２の幅方向に横切って、図１に示すｘ軸方向の所定領域に照射される。また、帯状光は、材料９−１，９−２の領域だけでなく、スリットの領域及び材料９−１，９−２の外側の領域（他方の材料９−１，９−２が存在しない側の領域）にも照射される。
【００２２】
カメラ３は、撮像手段の一例であり、例えばラインセンサーカメラ、エリアセンサーカメラである。ラインセンサーカメラは、１列分の画像を撮影するカメラであり、エリアセンサーカメラは、平面の画像を撮影するカメラである。以下、カメラ３がラインセンサーカメラであるとして説明する。カメラ３は、照明装置２から照射された帯状光が材料９−１，９−２から反射した反射光を撮像し、反射光の明るさの指標となる強度（画素の明るさ）を処理装置５に出力する。カメラ３は、材料９−１，９−２の領域だけでなく、スリットの領域及び材料９−１，９−２の外側の領域を含む撮像領域を撮影する。図１において、ｐ１，ｐ２は、ｘ軸上における撮像領域の端を示す。これにより、処理装置５は、カメラ３から、撮像領域のｘ軸上における画素位置毎の反射光の強度を入力する。
【００２３】
ＰＧ４は、材料９−１，９−２の走行に伴って回転するロール８の回転量をパルス信号として処理装置５に出力する。処理装置５により、パルス信号から材料９−１，９−２の走行量が算出される。
【００２４】
処理装置５は、反射光の強度の分布に基づいて、その強度のばらつき度合いを示す分散値を算出し、表面検査装置１を調整するための調整データを生成して出力する機能、及び、反射光の強度に基づいて材料９−１，９−２の表面を検査して疵を検出し、疵データを生成して出力する機能を有する。詳細については後述する。このようにして、表示装置６には調整データが表示され、記憶装置７には調整データ及び疵データが格納される。調整データは、オペレータにより表面検査装置１を調整するための基準データとして用いられる。
【００２５】
〔処理装置〕
次に、図１に示した処理装置５について説明する。図２は、処理装置５の構成を示すブロック図である。この処理装置５は、調整部（調整装置）５１及び疵検出部５２を備えている。
【００２６】
疵検出部５２により、材料９−１，９−２の表面の疵を検出する処理が行われる前に、調整部５１により、表面検査装置１を調整するための調整データが生成され出力される。オペレータは、調整部５１により出力された調整データを用いて、表面検査装置１の調整を行う。オペレータにより表面検査装置１の調整が完了した後、疵検出部５２による疵検出処理が行われる。調整部５１にて調整処理を行うか、または疵検出部５２にて疵検出処理を行うかは、処理装置５に対するオペレータの設定入力により決定される。
【００２７】
調整部５１は、カメラ３のレンズ位置を所定位置に設定し、カメラ３から反射光の強度を入力し、反射光の強度の分布に基づいて分散値を算出する。そして、調整部５１は、予め設定された複数のレンズ位置に対する分散値を得て、分散値が最大となるレンズ位置を決定し、レンズ位置に対する反射光の強度の分布、分散値等の調整データを生成し、表示装置６及び記憶装置７に出力する。詳細については後述する。
【００２８】
疵検出部５２は、カメラ３から反射光の強度を入力し、反射光の強度に基づいて材料９−１，９−２の表面を検査して疵を検出し、パルス信号から材料９−１，９−２の走行量を算出し、疵の位置、大きさ等の疵データを生成し、記憶装置７に出力する。
【００２９】
〔調整部（調整装置）〕
次に、図２に示した調整部５１の詳細について説明する。図３は、調整部５１の構成を示すブロック図である。この調整部５１は、分散値算出部１１、レンズ位置設定部１２、最大位置決定部１３及び調整データ出力部１４を備えている。調整部５１は、前述のとおり、疵検出部５２が材料９−１，９−２の疵の検出処理を行う前に、表面検査装置１を調整するための調整データを生成し、オペレータへ提示する。尚、オペレータが、調整部５１により出力された調整データを用いてカメラ３の焦点設定を行う場合、カメラ３の焦点設定の方式は、前述の非特許文献１に記載された方式のうち、パッシブ方式であるといえる。
【００３０】
分散値算出部１１は、カメラ３のレンズ位置を所定位置に設定するための位置指令をレンズ位置設定部１２に出力する。これにより、カメラ３のレンズは、分散値算出部１１の位置指令に従った所定位置に移動する。そして、分散値算出部１１は、レンズ位置設定部１２から所定位置への移動の完了を入力すると、カメラ３から、カメラ３のレンズ位置が所定位置に設定された状態において反射光の強度を入力し、反射光の強度の分布に基づいて分散値を算出する。そして、分散値算出部１１は、レンズ位置及び分散値を最大位置決定部１３に出力すると共に、レンズ位置、反射光の強度の分布及び分散値等の各種情報を調整データ出力部１４に出力する。また、分散値算出部１１は、カメラ３のレンズ位置を、予め設定された複数の所定位置にそれぞれ設定するための位置指令を出力してレンズを移動させ、それぞれのレンズ位置に対応する反射光の強度の分布に基づいて分散値を算出し、それぞれのレンズ位置に対応する分散値を得る。分散値算出部１１は、レンズ位置に対応する分散値を算出する毎に、レンズ位置及び分散値を最大位置決定部１３に出力すると共に、レンズ位置、反射光の強度の分布及び分散値等の各種情報を調整データ出力部１４に出力する。
【００３１】
レンズ位置設定部１２は、分散値算出部１１からレンズの位置指令を入力し、入力した位置指令が示す位置にカメラ３のレンズを移動させ、移動が完了したときに、完了を分散値算出部１１に出力する。これにより、カメラ３のレンズは、分散値算出部１１により出力された位置指令に従った所定位置に移動する。また、レンズ位置設定部１２は、最大位置決定部１３からレンズの位置指令を入力し、入力した位置指令が示す位置にカメラ３のレンズを移動させ、移動が完了したときに、完了を最大位置決定部１３に出力する。後述のとおり、最大位置決定部１３から入力するレンズの位置指令は、分散値が最大となるレンズ位置の指令であり、カメラ３のレンズは、カメラ３の材料９−１，９−２に対する焦点が合った位置に移動することになる。尚、オペレータは、レンズへの手動操作によってレンズ位置を設定するようにしてもよい。
【００３２】
最大位置決定部１３は、分散値算出部１１からレンズ位置及び分散値を入力し、全てのレンズ位置及びそれに対応する分散値を得た後、全ての分散値のうち、分散値が最大となるレンズ位置を決定する。そして、最大位置決定部１３は、決定したレンズ位置を最大レンズ位置として調整データ出力部１４に出力する。
【００３３】
最大位置決定部１３により決定された、分散値が最大となるレンズ位置である最大レンズ位置が、オペレータにより調整されるべきカメラ３の焦点位置となる。これは、カメラ３の材料９−１，９−２に対する焦点が合っている場合、材料９−１，９−２の表面には僅かな強度の変化が現れ、反射光の強度の分散値が最大になるからである。
【００３４】
最大位置決定部１３は、分散値が最大となる最大レンズ位置の位置指令をレンズ位置設定部１２に出力する。これにより、カメラ３のレンズは、最大レンズ位置に移動する。すなわち、カメラ３の材料９−１，９−２に対する焦点が合う位置に移動する。
【００３５】
尚、最大位置決定部１３は、オペレータにより設定されたレンズ位置を入力し、そのレンズ位置の位置指令をレンズ位置設定部１２に出力するようにしてもよい。オペレータは、必ずしも所望のレンズ位置として最大レンズ位置を設定するとは限らず、後述する調整データ出力部１４により出力され表示装置６に表示された調整データを用いて、所望のレンズ位置を設定する。
【００３６】
調整データ出力部１４は、分散値算出部１１から、分散値が算出される毎に、レンズ位置、反射光の強度の分布及び分散値等の各種情報を入力し、最大位置決定部１３から最大レンズ位置を入力し、全てのレンズ位置に対応する反射光の強度の分布及び分散値等の各種情報並びに最大レンズ位置を調整データとして生成し、表示装置６及び記憶装置７に出力する。尚、調整データ出力部１４は、分散値算出部１１からレンズ位置、反射光の強度の分布及び分散値等の各種情報を入力する毎に、これらの情報を調整データとして表示装置６及び記憶装置７に出力し、最大位置決定部１３から最大レンズ位置を入力したときに、最大レンズ位置を調整データとして表示装置６及び記憶装置７に出力するようにしてもよい。
【００３７】
〔実施例１〕
次に、実施例１として、反射光の強度の分布が均一である場合の調整部５１の処理について説明する。実施例１は、反射光の強度の分布について平均値を算出し、平均値を用いて分散値を算出し、分散値が最大となるレンズ位置を決定し、レンズ位置に対する分散値等を調整データとして出力する例である。実施例１の目的は、オペレータが表面検査装置におけるカメラ３の焦点設定の調整を行う際に、基準板等の特殊な道具を用いることなく、調整を容易に行うことが可能な調整データを出力することにある。
【００３８】
図４は、実施例１における調整部５１の処理を示すフローチャートである。まず、調整部５１の分散値算出部１１は、カメラ３のレンズ位置を所定位置に設定するための位置指令をレンズ位置設定部１２に出力し、レンズ位置設定部１２は、位置指令が示す位置にカメラ３のレンズを移動させ、移動が完了したときに、完了を分散値算出部１１に出力する（ステップＳ４０１）。これにより、カメラ３のレンズは所定位置に移動する。
【００３９】
分散値算出部１１は、カメラ３から反射光の強度を入力する（ステップＳ４０２）。図６は、画素位置と反射光の強度との関係を示す図である。カメラ３がラインセンサーカメラの場合、撮像領域は、図１に示した材料９−１，９−２の幅方向におけるｘ軸上にて、１列分の１画素毎の領域となる。分散値算出部１１に入力される撮像領域の反射光の強度は、図６に示すように、ｘ軸上における撮像領域ｐ１からｐ２までの１画素毎の値となる。材料９−１，９−２が存在する撮像領域における反射光の強度は、スリット及び材料９−１，９−２の外側の撮像領域における反射光の強度よりも高くなる。尚、分散値算出部１１は、後述するステップＳ４０３，Ｓ４０４において、スリット部分の反射光の強度を、分散値を算出するための演算に含めない。スリット部分の反射光の強度を演算に含めると、スリット部分での分散が大きくなり、材料９−１，９−２表面の僅かな明るさの分散を抑圧してしまい、結果として、材料９−１，９−２表面の分散値を正しく算出することができなくなるからである。
【００４０】
図４に戻って、分散値算出部１１は、各画素位置における反射光の強度の分布について、平均値を算出する（ステップＳ４０３）。図７は、レンズ位置Ｒ１における反射光の強度の分布を示す図であり、図８は、レンズ位置Ｒ２における反射光の強度の分布を示す図である。図７及び図８において、反射光の強度は、図６に示したｘ軸上において、例えば材料９−１に対するものであるとする（後述する図９及び図１０も同様である）。尚、スリットの無い材料９に対する反射光の強度としてもよい。以下、材料９として説明する。カメラ３のレンズ位置は、ステップＳ４０１において、分散値算出部１１及びレンズ位置設定部１２によりそれぞれ所定位置Ｒ１，Ｒ２に設定され、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの範囲は、材料９が存在しかつ処理対象の範囲である。また、この範囲における反射光の強度は、材料９に反射した反射光の強度を示す。分散値算出部１１は、図７または図８に示す反射光の強度を入力した場合、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの範囲において、各画素位置における反射光の強度から平均値を算出する。
【００４１】
分散値算出部１１は、ステップＳ４０２にて入力した反射光の強度と、ステップＳ４０３にて算出した平均値とを用いて、平均値に対する画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの反射光の強度の分布について、分散値を算出する（ステップＳ４０４）。例えば、分散値算出部１１は、以下の式により分散σ２を算出する。
【数１】
ここで、ｎは、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの画素数であり、ｉは、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの画素位置を示す番号であり、ｙｉは、各画素位置における反射光の強度であり、Ｙは平均値である。尚、分散値算出部１１は、分散σ２の代わりに標準偏差√σ２を算出するようにしてもよい。
【００４２】
図７に示した反射光の強度のばらつき度合いと、図８に示した反射光の強度のばらつき度合いとを比較すると、図７の方が図８よりもばらつき度合いが高いことがわかる。したがって、分散値算出部１１により算出される分散値は、図７の方が図８よりも大きくなる。この分散値は、カメラ３の焦点が合っているか否かを示す指標となる。具体的には、カメラ３の焦点が合っている場合、材料９の表面の僅かな変化が反射光の強度に現れるから、分散値は大きくなる。一方、カメラ３の焦点が合っていない場合、画像が全体的に滑らかになり、画素位置毎の反射光の強度の差がさほどなくなるから、分散値は小さくなる。
【００４３】
分散値算出部１１は、予め設定された全てのレンズ位置についてステップＳ４０１〜ステップＳ４０４の処理が完了したか否かを判定し（ステップＳ４０５）、全てのレンズ位置についてステップ４０１〜ステップＳ４０４の処理が完了したことを判定した場合（ステップＳ４０５：Ｙ）、ステップＳ４０６へ移行する。一方、分散値算出部１１は、ステップＳ４０５において、全てのレンズ位置についてステップＳ４０１〜ステップＳ４０４の処理が完了していないと判定した場合（ステップＳ４０５：Ｎ）、ステップＳ４０１へ移行し、新たなレンズ位置を設定し、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０４の処理を行う。
【００４４】
最大位置決定部１３は、ステップＳ４０５から移行して、分散値算出部１１からレンズ位置及び分散値を入力し、全てのレンズ位置及びそれに対応する分散値を得た後、全ての分散値のうち、分散値が最大となるレンズ位置を決定する（ステップＳ４０６）。最大位置決定部１３により決定されたレンズ位置が、カメラ３の焦点が合う最大レンズ位置となる。
【００４５】
調整データ出力部１４は、分散値算出部１１からレンズ位置、反射光の強度の分布及び分散値を入力し、最大位置決定部１３から最大レンズ位置を入力し、これらを調整データとして生成し、表示装置６及び記憶装置７に出力する（ステップＳ４０７）。
【００４６】
以上のように、実施例１の調整部５１によれば、反射光の強度の分布が均一である場合、オペレータは、予め設定された複数のレンズ位置におけるそれぞれの反射光の強度の分布及び分散値、並びに分散値が最大となる最大レンズ位置を調整データとして取得することができる。したがって、オペレータは、表面検査装置１におけるカメラ３の焦点を調整する際に、基準板等の特殊な道具を用いることなく、調整データを用いて容易に調整を行うことができる。
【００４７】
例えば、オペレータは、取得した調整データのうち、分散値が最大となる最大レンズ位置を用いて、カメラ３の焦点を設定することができる。例えば、オペレータが最大レンズ位置を調整部５１へ設定することにより、調整部５１の最大位置決定部１３は、オペレータにより設定された最大レンズ位置を入力し、その最大レンズ位置の位置指令をレンズ位置設定部１２に出力し、レンズ位置設定部１２は、カメラ３のレンズ位置が最大レンズ位置になるようにレンズを移動させる。
【００４８】
また、実施例１の調整部５１によれば、材料９が存在する画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの広い範囲で統計処理を行い、調整データを生成するようにしたから、材料９上の一部に汚れ等があったとしても、それに伴う誤差を抑制することができる。
【００４９】
また、実施例１の調整部５１は、特に無地の材料９に対して有効な調整データを生成し出力することができる。無地の材料９と模様等を有する材料９とを比べると、無地の材料９の方がその表面に変化が少ない。しかし、無地の材料９であってもその表面には僅かな変化がある。調整部５１は、カメラ３から反射光の強度を入力し、その反射光の強度の分布を統計的に処理するようにしたから、その僅かな変化を捉えた調整データを生成することができる。したがって、オペレータは、無地の材料９を検査する表面検査装置１を調整するために、有効な調整データを取得することができる。
【００５０】
〔実施例２〕
次に、実施例２として、反射光の強度の分布が均一でない場合の調整部５１の処理について説明する。例えば、均一な帯状光を照射する照明装置２を用いたとしても、処理装置５が入力する材料９の反射光の強度は、撮像領域の中央よりも両端の方が低くなる傾向にある。そこで、実施例２では、処理装置５が入力する反射光の強度の分布特性に適合した近似式を算出し、近似式を用いて分散値を算出する。実施例２の目的は、オペレータが表面検査装置におけるカメラ３の焦点設定に加えて、カメラ３及び照明装置２の位置設定等の調整を行う際に、基準板等の特殊な道具を用いることなく、調整を容易に行うことが可能な調整データを出力することにある。
【００５１】
図５は、実施例２における調整部５１の処理を示すフローチャートである。図５に示すステップＳ５０１〜ステップＳ５０７のうちのステップＳ５０１，Ｓ５０２，Ｓ５０５，Ｓ５０６は、図４に示したステップＳ４０１，Ｓ４０２，Ｓ４０５，Ｓ４０６と同様であるから、ここでは説明を省略する。以下、ステップＳ５０３，Ｓ５０４，Ｓ５０７について説明する。
【００５２】
分散値算出部１１は、ステップＳ５０２から移行して、各画素位置における反射光の強度の分布を、例えば２次関数を用いて最小自乗法により近似し、近似式を算出する（ステップＳ５０３）。図９は、所定のレンズ位置における反射光の強度の分布及び近似式の曲線を示す図である。図９において、カメラ３のレンズ位置は、ステップＳ５０１において、分散値算出部１１及びレンズ位置設定部１２により所定のレンズ位置に設定され、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの範囲は、材料９が存在しかつ処理対象の範囲である。また、この範囲における反射光の強度は、材料９に反射した反射光の強度を示す。分散値算出部１１は、図９に示す反射光の強度を入力した場合、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの範囲の反射光の強度の分布を、２次関数を用いて最小自乗法により近似し、近似式ｆ（ｘ）＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ、またはｆ（ｘ）＝ａ（ｘ−ｂ’）２＋ｃ’を算出する。ここで、ｆ（ｘ）は近似式における反射光の強度であり、ｘは画素位置であり、ａ，ｂ，ｃ，ｂ’，ｃ’は近似式の係数（パラメータ）である。これらのパラメータａ，ｂ，ｃ，ｂ’，ｃ’は、画像の状態（強度の分布等）が数値化されたものであり、照明装置２及びカメラ３の設置関係のズレが反映された値である。オペレータは、これらのパラメータａ，ｂ，ｃ，ｂ’，ｃ’を調整データとして取得することにより、照明装置２及びカメラ３の設置位置を調整することができる。
【００５３】
分散値算出部１１は、ステップＳ５０２にて入力した反射光の強度と、ステップＳ５０３にて算出した近似式とを用いて、近似式に対する画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの反射光の強度の分布について、分散値を算出する（ステップＳ５０４）。例えば、分散値算出部１１は、以下の式により分散σ２を算出する。
【数２】
ここで、ｎは、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの画素数であり、ｉは、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの間の画素位置を示す番号であり、ｙｉは、各画素位置における反射光の強度であり、ｆ（ｉ）は近似式である。尚、分散値算出部１１は、実施例１と同様に、分散σ２の代わりに標準偏差√σ２を算出するようにしてもよい。
【００５４】
この分散値は、実施例１と同様に、カメラ３の焦点が合っているか否かを示す指標であり、カメラ３の焦点が合っている場合、分散値は大きくなり、カメラ３の焦点が合っていない場合、分散値は小さくなる。
【００５５】
調整データ出力部１４は、ステップＳ５０６から移行して、分散値算出部１１から入力したレンズ位置、反射光の強度の分布、近似式（近似式のパラメータ）及び分散値、並びに最大位置決定部１３から入力した最大レンズ位置を調整データとして生成し、表示装置６及び記憶装置７に出力する（ステップＳ５０７）。具体的には、調整データ出力部１４は、分散値算出部１１から、分散値が算出される毎に、レンズ位置、反射光の強度の分布、近似式及び分散値を入力し、最大位置決定部１３から最大レンズ位置を入力し、全てのレンズ位置に対応する反射光の強度の分布、近似式及び分散値、並びに最大レンズ位置を調整データとして生成し、表示装置６及び記憶装置７に出力する。尚、調整データ出力部１４は、分散値算出部１１からレンズ位置、反射光の強度の分布、近似式及び分散値を入力する毎に、これらのデータを調整データとして表示装置６及び記憶装置７に出力し、最大位置決定部１３から最大レンズ位置を入力したときに、最大レンズ位置を調整データとして表示装置６及び記憶装置７に出力するようにしてもよい。
【００５６】
以上のように、実施例２の調整部５１によれば、反射光の強度の分布が均一でない場合であっても、オペレータは、予め設定された複数のレンズ位置におけるそれぞれの反射光の強度の分布、近似式及び分散値、並びに分散値が最大となる最大レンズ位置を調整データとして取得することができる。したがって、オペレータは、表面検査装置１におけるカメラ３の焦点に加え、カメラ３及び照明装置２の位置等を調整する際に、基準板等の特殊な道具を用いることなく、調整データを用いて容易に調整を行うことができる。その他、実施例１と同様の効果を奏する。
【００５７】
また、前述した特許文献１，２では、オペレータは、基準板を用いてカメラ３の焦点及び位置を調整する。これに対し、実施例２の調整部５１では、オペレータは、調整データを用いて、カメラ３の焦点及び位置だけでなく、照明装置２の位置も調整することができる。例えば、カメラ３の位置を固定にして、照明装置２の位置を調整することができる。
【００５８】
また、オペレータは、取得した調整データのうち、分散値が最大のときの近似式ｆ（ｘ）＝ａ（ｘ−ｂ’）２＋ｃ’におけるパラメータａ，ｂ’，ｃ’を用いて、照明装置２及びカメラ３の位置を調整することができる。パラメータａはカメラ３のねじれ度合いを示し、パラメータｂ’はカメラ３の中心位置のズレを示し、パラメータｃ’は反射光の強度の度合い（全体の明るさ）を示す。つまり、オペレータは、パラメータａ，ｂ’，ｃ’の値に基づいて、カメラ３のねじれを直したり、中心位置を正しい位置に合わせたり、照明装置２及び／またはカメラ３の位置を変えて全体の明るさを変更したりすることができ、表面検査装置１の調整を容易に行うことができる。ここで、カメラ３のねじれは、図１を参照して、カメラ３から撮像領域の中央に対する軸を基準にした場合のカメラ３の回転角度をいい、カメラ３の中心位置のズレは、カメラ３から撮像領域の中央に対する軸を基準にした場合のｘ軸方向の距離をいう。
【００５９】
尚、調整部５１は、調整データ出力部１４により出力された近似式のパラメータａ，ｂ’，ｃ’が、オペレータにより設定された設定値とそれぞれ一致するように、カメラ３のねじれ、カメラ３の設置位置、及び照明装置２の設置位置をそれぞれ変更するフィードバック制御を行うようにしてもよい。
【００６０】
以上、実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【００６１】
〔実施例２の変形例〕
実施例２では、分散値算出部１１は、各画素位置における反射光の強度の分布を、２次関数を用いて最小自乗法により近似し、２次関数の近似式ｆ（ｘ）＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ（またはｆ（ｘ）＝ａ（ｘ−ｂ’）２＋ｃ’）を算出し、この近似式に対する反射光の強度の分布について、前記式（２）を用いて分散値を算出するようにした。これに対し、実施例２の変形例として、分散値算出部１１は、各画素位置における反射光の強度の分布を、１次関数を用いて最小自乗法により近似し、１次関数の近似式ｆ（ｘ）＝ｄｘ＋ｅを算出し、この近似式に対する反射光の強度の分布について、前記式（２）を用いて分散値を算出するようにしてもよい。ここで、パラメータｄは、カメラ３の中心位置のズレを示し、パラメータｅは反射光の強度の度合い（全体の明るさ）を示す。
【００６２】
図１０は、所定のレンズ位置における反射光の強度の分布及び近似式の直線を示す図である。図１０において、カメラ３のレンズ位置は、図５に示したステップＳ５０１において、分散値算出部１１及びレンズ位置設定部１２により所定のレンズ位置に設定され、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの範囲は、材料９が存在しかつ処理対象の範囲である。また、この範囲における反射光の強度は、材料９に反射した反射光の強度を示す。分散値算出部１１は、図１０に示す反射光の強度を入力した場合、画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの範囲の反射光の強度の分布を、１次関数を用いて最小自乗法により近似し、近似式ｆ（ｘ）＝ｄｘ＋ｅを算出する。そして、分散値算出部１１は、反射光の強度と１次関数の近似式とを用いて、近似式に対する画素位置ｐ３から画素位置ｐ４までの反射光の強度の分布について、前記式（２）を用いて分散値を算出する。
【００６３】
このように、実施例２の変形例による調整部５１によれば、オペレータは、調整データのうちパラメータｄ，ｅの値を用いて、カメラ３の位置を直したり、照明装置２及び／またはカメラ３の位置を変えて全体の明るさを変更したりすることができ、表面検査装置１の調整を容易に行うことができる。
【００６４】
〔その他の実施例〕
また、実施例１，２では、カメラ３は、材料９に対して１列分の画像を撮影するラインセンサーカメラであるとして説明した。つまり、処理装置５の調整部５１は、カメラ３から、１列の撮像ラインにおける反射光の強度を入力し、これを統計的に処理して分散値を算出し調整データを生成するようにした。これに対し、カメラ３は、平面の画像を撮影するエリアセンサーカメラであってもよい。この場合、処理装置５の調整部５１は、カメラ３から、平面の撮像範囲における反射光の強度を入力し、ｘ軸上の撮像範囲の画素位置毎に、ｙ軸上の複数の画素位置における反射光の強度を積算する。これにより、図６〜図１０に示すような特性が、撮像領域内の（ｘ軸上の）各画素位置における反射光の強度として求められ、ラインセンサーカメラの場合と同様の処理を行うことができる。これにより、撮像範囲をラインから平面に広げるようにしたから、例えば無地の材料９のように、表面の変化が少ない場合であっても、反射光の強度を平面にて積算し、表面上の僅かな変化を捉えた分散値を算出することができる。
【００６５】
また、実施例１，２では、調整部５１の分散値算出部１１は、カメラ３から入力した全ての反射光の強度（撮像範囲の全ての画素位置における反射光の強度）を用いて、平均値等を算出し、分散値を算出するようにした。すなわち、処理対象は、図６に示したｘ軸において、材料９−１が存在する位置の反射光の強度である。これに対し、処理対象は、材料９−１だけでなく材料９−２が存在する位置の反射光の強度を含むようにしてもよい。また、処理対象は、材料９−１が存在する位置の反射光の強度のうち、一部の範囲の反射光の強度であってもよい。例えば、材料９−１における両端の所定領域を除いて、製品として扱われる範囲の反射光の強度であってもよい。これにより、処理コストを削減することができる。さらに、分散値算出部１１は、入力した反射光の強度のうち、所定間隔の画素位置における反射光の強度を間引き、間引き後の反射光の強度を用いて、平均値等を算出し、分散値を算出するようにしてもよい。これにより、処理コストを削減することができる。前述した特許文献１，２の基準板を用いた調整手法では、基準板上のマークを厳密に処理する必要があることから、高解像度でサンプリングする必要があり、データを間引くことができない。本実施例では、データを間引くことができるから、従来の調整手法に比べ、処理コストを削減することができる。
【００６６】
また、材料９の表面にマークが付されている場合には、そのマーク部分に対する処理を行わないようにする。具体的には、マークを認識するためのマークセンサを、表面検査装置１の上流側に設置し、表面検査装置１における処理装置５の調整部５１は、マークセンサからマーク認識有無の信号を入力し、この信号に基づいて、材料９上でマークが付されていない箇所を判定し、図４及び図５に示した処理を行う。
【００６７】
また、実施例２の調整部５１では、分散値算出部１１は、反射光の強度の分布を、最小自乗法により近似し、近似式を算出するようにしたが、最小自乗法は一例である。本発明は、最小自乗法に限定されるものでなく、近似式を算出する他の手法を用いるようにしてもよい。
【００６８】
また、実施例２または実施例２の変形例の調整部５１では、分散値算出部１１は、反射光の強度の分布を、最小自乗法により２次関数または１次関数により近似し、近似式を算出するようにしたが、２次関数または１次関数は一例である。本発明は、近似式の関数の次数に限定されるものでなく、他の次数の関数を用いるようにしてもよい。
【００６９】
尚、本発明の実施例１，２等による処理装置５のハードウェア構成としては、通常のコンピュータを使用することができる。処理装置５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の揮発性の記憶媒体、ＲＯＭ等の不揮発性の記憶媒体、及びインターフェース等を備えたコンピュータによって構成される。処理装置５に備えた調整部５１の分散値算出部１１、レンズ位置設定部１２、最大位置決定部１３及び調整データ出力部１４の各機能は、これらの機能を記述したプログラムをＣＰＵに実行させることによりそれぞれ実現される。また、これらのプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の記憶媒体に格納して頒布することもできる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 表面検査装置
２ 照明装置
３ カメラ
４ ＰＧ
５ 処理装置
６ 表示装置
７ 記憶装置
８ ロール
９−１，９−２ 材料
１１ 分散値算出部
１２ レンズ位置設定部
１３ 最大位置決定部
１４ 調整データ出力部
５１ 調整部
５２ 疵検出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状体の材料の幅方向へ向けて光を照射する照明装置と、前記材料上の反射光を、レンズを介して撮像する撮像装置と、前記反射光の強度に基づいて前記材料の表面を検査する処理装置とを含んで構成される表面検査装置を調整するための調整データを出力する調整装置において、
前記撮像装置のレンズを所定のレンズ位置に移動させ、前記撮像装置から反射光の強度を入力し、前記反射光の強度の分布に基づいて、前記反射光の強度のばらつき度合いを示す分散値を算出し、前記レンズの移動処理、前記反射光の強度の入力処理、及び分散値の算出処理を、複数のレンズ位置のそれぞれについて行い、各レンズ位置についての反射光の強度及び分散値を求める分散値算出部と、
前記分散値算出部により求められた各レンズ位置についての分散値のうち、最も大きい分散値に対応するレンズ位置を最大レンズ位置として決定する最大位置決定部と、
前記分散値算出部により求められた各レンズ位置についての反射光の強度及び分散値、並びに前記最大位置決定部により決定された最大レンズ位置を調整データとして出力する調整データ出力部と、
を備えたことを特徴とする調整装置。
【請求項２】
請求項１に記載の調整装置において、
前記分散値算出部は、
前記撮像装置から入力した反射光の強度について平均値を算出し、前記平均値に対する反射光の強度の分散値を算出する、ことを特徴とする調整装置。
【請求項３】
請求項１に記載の調整装置において、
前記分散値算出部は、
前記撮像装置から入力した反射光の強度を近似し、近似式を算出し、前記近似式に対する反射光の強度の分散値を算出し、
前記調整データ出力部は、
前記近似式の係数を含む調整データを出力する、ことを特徴とする調整装置。
【請求項４】
請求項３に記載の調整装置において、
前記分散値算出部は、所定次数の関数を用いて最小自乗法により近似し、近似式を算出する、ことを特徴とする調整装置。
【請求項５】
帯状体の材料の幅方向へ向けて光を照射する照明装置と、前記材料上の反射光を、レンズを介して撮像する撮像装置と、前記反射光の強度に基づいて前記材料の表面を検査する処理装置とを含んで構成される表面検査装置を調整するための調整データを出力する方法において、
前記撮像装置のレンズを所定のレンズ位置に移動させ、前記撮像装置から反射光の強度を入力するステップと、
前記反射光の強度の分布に基づいて、前記反射光の強度のばらつき度合いを示す分散値を算出するステップと、
前記レンズの移動及び前記反射光の強度の入力を行うステップ、及び前記分散値の算出するステップを、複数のレンズ位置のそれぞれについて実行し、各レンズ位置についての反射光の強度及び分散値を求めるステップと、
前記各レンズ位置についての分散値のうち、最も大きい分散値に対応するレンズ位置を最大レンズ位置として決定するステップと、
前記各レンズ位置についての反射光の強度及び分散値、並びに最大レンズ位置を調整データとして出力するステップと、
を有することを特徴とする調整データ出力方法。
【請求項６】
コンピュータを、請求項１から４までのいずれか一項に記載の調整装置として機能させるための調整データ出力プログラム。
【請求項１】
帯状体の材料の幅方向へ向けて光を照射する照明装置と、前記材料上の反射光を、レンズを介して撮像する撮像装置と、前記反射光の強度に基づいて前記材料の表面を検査する処理装置とを含んで構成される表面検査装置を調整するための調整データを出力する調整装置において、
前記撮像装置のレンズを所定のレンズ位置に移動させ、前記撮像装置から反射光の強度を入力し、前記反射光の強度の分布に基づいて、前記反射光の強度のばらつき度合いを示す分散値を算出し、前記レンズの移動処理、前記反射光の強度の入力処理、及び分散値の算出処理を、複数のレンズ位置のそれぞれについて行い、各レンズ位置についての反射光の強度及び分散値を求める分散値算出部と、
前記分散値算出部により求められた各レンズ位置についての分散値のうち、最も大きい分散値に対応するレンズ位置を最大レンズ位置として決定する最大位置決定部と、
前記分散値算出部により求められた各レンズ位置についての反射光の強度及び分散値、並びに前記最大位置決定部により決定された最大レンズ位置を調整データとして出力する調整データ出力部と、
を備えたことを特徴とする調整装置。
【請求項２】
請求項１に記載の調整装置において、
前記分散値算出部は、
前記撮像装置から入力した反射光の強度について平均値を算出し、前記平均値に対する反射光の強度の分散値を算出する、ことを特徴とする調整装置。
【請求項３】
請求項１に記載の調整装置において、
前記分散値算出部は、
前記撮像装置から入力した反射光の強度を近似し、近似式を算出し、前記近似式に対する反射光の強度の分散値を算出し、
前記調整データ出力部は、
前記近似式の係数を含む調整データを出力する、ことを特徴とする調整装置。
【請求項４】
請求項３に記載の調整装置において、
前記分散値算出部は、所定次数の関数を用いて最小自乗法により近似し、近似式を算出する、ことを特徴とする調整装置。
【請求項５】
帯状体の材料の幅方向へ向けて光を照射する照明装置と、前記材料上の反射光を、レンズを介して撮像する撮像装置と、前記反射光の強度に基づいて前記材料の表面を検査する処理装置とを含んで構成される表面検査装置を調整するための調整データを出力する方法において、
前記撮像装置のレンズを所定のレンズ位置に移動させ、前記撮像装置から反射光の強度を入力するステップと、
前記反射光の強度の分布に基づいて、前記反射光の強度のばらつき度合いを示す分散値を算出するステップと、
前記レンズの移動及び前記反射光の強度の入力を行うステップ、及び前記分散値の算出するステップを、複数のレンズ位置のそれぞれについて実行し、各レンズ位置についての反射光の強度及び分散値を求めるステップと、
前記各レンズ位置についての分散値のうち、最も大きい分散値に対応するレンズ位置を最大レンズ位置として決定するステップと、
前記各レンズ位置についての反射光の強度及び分散値、並びに最大レンズ位置を調整データとして出力するステップと、
を有することを特徴とする調整データ出力方法。
【請求項６】
コンピュータを、請求項１から４までのいずれか一項に記載の調整装置として機能させるための調整データ出力プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−７２８０１（Ｐ２０１３−７２８０１Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１３１６３（Ｐ２０１１−２１３１６３）
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【特許番号】特許第５０８７１６５号（Ｐ５０８７１６５）
【特許公報発行日】平成２４年１１月２８日（２０１２．１１．２８）
【出願人】（３９００１４３８４）日本リライアンス株式会社 (58)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【特許番号】特許第５０８７１６５号（Ｐ５０８７１６５）
【特許公報発行日】平成２４年１１月２８日（２０１２．１１．２８）
【出願人】（３９００１４３８４）日本リライアンス株式会社 (58)
【Ｆターム（参考）】
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