JP2019178941A - Inspection system and inspection method - Google Patents

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井上 靖之
Yasuyuki Inoue
靖之 井上
圭一 赤澤
Keiichi Akazawa
圭一 赤澤
栗原 徹
Toru Kurihara
徹 栗原
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Abstract

To prevent excessive detection in an area where the gradient of a surface is suddenly changed regardless of the presence/absence of abnormality.SOLUTION: An inspection system of an embodiment comprises: an areal illumination unit that gives, to a body to be inspected, periodic temporal change and spatial change of the intensity of light; an image creation unit that creates, from image data output from a time correlation camera or an imaging system having an equivalent operation to the camera, a difference image indicating the difference between a complex time correlation image represented by a complex number and a restored image created by performing, on the complex time correlation image, processing using a Weiner filter that removes abnormality on an image as a noise component; a correction unit that corrects the difference image on the basis of the value of phase only differentiation of at least one of the time correlation image and restored image and the value of the amplitude of at least one of the time correlation image and restored image; and an abnormality determination unit that determines abnormality of a surface to be inspected of the body to be inspected on the basis of the difference image after the correction performed by the correction unit.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、検査システムおよび検査方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to an inspection system and an inspection method.

従来、周期的に変化する光を被検査体に照射し、当該被検査体の表面からの反射光を撮像することで、光の強度のみならず、光の時間遷移に関する情報をも含んだ時間相関画像を取得する技術が提案されている。このような時間相関画像は、たとえば、被検査体の異常を検出するために用いられる。   Conventionally, a time that includes not only the intensity of light but also information about temporal transition of light by irradiating the object to be inspected periodically and imaging the reflected light from the surface of the object to be inspected A technique for acquiring a correlation image has been proposed. Such a time correlation image is used, for example, to detect an abnormality of the object to be inspected.

特開2015−197345号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-197345

上記のような技術では、たとえば、振幅が所定の基準値から大きく離れた値を示す領域や、位相の変化の度合が所定の基準値よりも大きい(つまり位相が急激な変化する)領域などが、異常として検出されやすい。   In the technique as described above, for example, there are a region where the amplitude shows a value far from a predetermined reference value, a region where the degree of phase change is larger than the predetermined reference value (that is, the phase changes rapidly), and the like. , Easy to detect as abnormal.

しかしながら、時間相関カメラから見た被検査体の検査対象面の端部領域やコーナー領域など、異常の有無に関わらず表面の勾配が急激に変化するような領域においては、たとえ異常が存在しない正常な状態であっても、時間相関カメラで観察される振幅が所定の基準値から大きく離れた値を示したり、時間相関カメラで観察される位相の変化量が所定の基準値よりも大きくなったりしやすい。したがって、この場合、正常な部分まで異常であると検出される過検出が発生しやすい。   However, in areas where the gradient of the surface changes abruptly regardless of whether there is an abnormality, such as the edge area or corner area of the inspection target surface of the inspected object viewed from the time correlation camera, there is no abnormality. Even in such a state, the amplitude observed by the time correlation camera shows a value far from the predetermined reference value, or the amount of phase change observed by the time correlation camera becomes larger than the predetermined reference value. It's easy to do. Therefore, in this case, overdetection that is detected to be abnormal up to a normal part is likely to occur.

また、被検査体が塗装製品である場合、端部領域やコーナー領域などにはそもそも塗装が溜まって表面の膨らみができやすい。しかしながら、このような膨らみは、塗装の工程で不可避に発生するものであり、基本的には正常と判定すべきものであるので、異常と判定するのは過検出に該当する。   Further, when the object to be inspected is a coated product, the coating is easily accumulated in the end region and the corner region, and the surface is likely to bulge. However, such a bulge is inevitably generated in the painting process, and should basically be determined to be normal, so determining it to be abnormal corresponds to overdetection.

そこで、上記の端部領域やコーナー領域などといった、異常の有無に関わらず表面の勾配が急激に変化するような領域における過検出を抑制することが望まれる。   Therefore, it is desired to suppress overdetection in a region where the surface gradient changes rapidly regardless of whether there is an abnormality, such as the above-described end region or corner region.

実施形態の検査システムは、被検査体に対して光の強度の周期的な時間変化および空間変化を与える面的な照明部と、時間相関カメラまたはそれと等価な動作をする撮像システムから出力される画像データから、複素数で表される複素時間相関画像と、当該複素時間相関画像に、画像上の異常を雑音成分として取り除くウィーナフィルタを用いた処理を施すことで生成される復元画像と、の差分を示す差分画像を生成する画像生成部と、時間相関画像および復元画像のうち少なくとも一方の位相限定微分の値と、時間相関画像および復元画像のうち少なくとも一方の振幅の値と、に基づいて、差分画像を補正する補正部と、補正部による補正後の差分画像に基づいて、被検査体の検査対象面の異常を判定する異常判定部と、を備える。   The inspection system of the embodiment is output from a planar illumination unit that gives a periodic temporal change and a spatial change of light intensity to an object to be inspected, and a time correlation camera or an imaging system that performs an equivalent operation. The difference between the complex time correlation image represented by complex numbers from the image data and the restored image generated by applying a process using a Wiener filter that removes abnormalities on the image as noise components to the complex time correlation image Based on an image generation unit that generates a difference image, a phase-only differential value of at least one of the time correlation image and the restored image, and an amplitude value of at least one of the time correlation image and the restored image, A correction unit that corrects the difference image, and an abnormality determination unit that determines an abnormality of the inspection target surface of the object to be inspected based on the difference image corrected by the correction unit.

図1は、実施形態の検査システムの構成例を示した図である。Drawing 1 is a figure showing the example of composition of the inspection system of an embodiment. 図2は、実施形態の時間相関カメラの構成を示したブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the time correlation camera of the embodiment. 図3は、実施形態の時間相関カメラで時系列順に蓄積されるフレームを表した概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing frames accumulated in time series by the time correlation camera of the embodiment. 図4は、実施形態の照明装置が照射する縞パターンの一例を示した図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a fringe pattern irradiated by the illumination device of the embodiment. 図5は、実施形態の時間相関カメラによる、被検査体の異常の第1の検出例を示した図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a first detection example of abnormality of the inspection object by the time correlation camera of the embodiment. 図6は、実施形態において、図5に示される異常が被検査体に存在する場合に、当該異常に応じて変化する、光の振幅の例を表した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the amplitude of light that changes in accordance with the abnormality when the abnormality illustrated in FIG. 5 is present in the test object in the embodiment. 図7は、実施形態の時間相関カメラによる、被検査体の異常の第2の検出例を示した図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a second detection example of an abnormality of an object to be inspected by the time correlation camera of the embodiment. 図8は、実施形態の時間相関カメラによる、被検査体の異常の第3の検出例を示した図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a third example of detection of abnormality of an object to be inspected by the time correlation camera of the embodiment. 図9は、実施形態の照明制御部が照明装置に出力する縞パターンの例を示した図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a fringe pattern output from the illumination control unit of the embodiment to the illumination device. 図10は、実施形態のスクリーンを介した後の縞パターンを表した波の形状の例を示した図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a wave shape representing a stripe pattern after passing through the screen of the embodiment. 図11は、実施形態において用いられる差分画像を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining a difference image used in the embodiment. 図12は、実施形態の複素時間相関画像の例を示した図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the complex time correlation image of the embodiment. 図13は、実施形態における位相限定微分の値に基づく差分画像の補正方法を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining a method of correcting a difference image based on the value of the phase only derivative in the embodiment. 図14は、実施形態における振幅の値に基づく差分画像の補正方法を説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining a difference image correction method based on the amplitude value in the embodiment. 図15は、実施形態の検査システムが被検査体の検査を行う際に実行する一連の処理を示したフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart showing a series of processing executed when the inspection system of the embodiment inspects an object to be inspected. 図16は、実施形態の検査システムが実行する、異常判定のための情報の取得処理の詳細を示したフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart illustrating details of an information acquisition process for abnormality determination executed by the inspection system according to the embodiment. 図17は、第2変形例の照明制御部が出力する縞パターンの切り替え例を示した図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a switching example of a fringe pattern output from the illumination control unit of the second modification. 図18は、第2変形例の照明制御部が、異常(欠陥)を含んだ被検査体の表面に縞パターンを照射した例を示した図である。FIG. 18 is a diagram illustrating an example in which the illumination control unit according to the second modification irradiates the surface of the inspection object including an abnormality (defect) with a stripe pattern. 図19は、図18においてy方向に縞パターンを変化させた場合における、異常(欠陥)とスクリーン上の縞パターンとの関係を示した図である。FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the abnormality (defect) and the stripe pattern on the screen when the stripe pattern is changed in the y direction in FIG. 図20は、第3変形例の照明制御部が照明装置に出力する縞パターンの例を示した図である。FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a fringe pattern output from the illumination control unit of the third modified example to the illumination device.

<実施形態>
以下、実施形態の検査システムについて説明する。実施形態の検査システムは、被検査体を検査するために様々な構成を備えている。図1は、実施形態の検査システムの構成例を示した図である。図1に示されるように、実施形態の検査システムは、PC100と、時間相関カメラ110と、照明装置120と、スクリーン130と、アーム140と、を備えている。
<Embodiment>
Hereinafter, the inspection system of the embodiment will be described. The inspection system of the embodiment has various configurations for inspecting an object to be inspected. Drawing 1 is a figure showing the example of composition of the inspection system of an embodiment. As shown in FIG. 1, the inspection system according to the embodiment includes a PC 100, a time correlation camera 110, a lighting device 120, a screen 130, and an arm 140.

アーム140は、被検査体150を固定するために用いられ、PC100からの制御に応じて、時間相関カメラ110が撮像可能な被検査体150の表面の位置と向きを変化させる。   The arm 140 is used to fix the inspection object 150 and changes the position and orientation of the surface of the inspection object 150 that can be imaged by the time correlation camera 110 according to control from the PC 100.

照明装置120は、被検査体150に光を照射する装置であって、PC100からの縞パターンに従って、照射する光の強度を領域単位で制御できる。さらに、照明装置120は、周期的な時間の遷移に従って当該領域単位の光の強度を制御できる。換言すれば、照明装置120は、光の強度の周期的な時間変化および空間変化を与えることができる。なお、具体的な光の強度の制御手法については後述する。   The illuminating device 120 is a device that irradiates light to the object 150 to be inspected, and can control the intensity of irradiated light in units of regions in accordance with a stripe pattern from the PC 100. Furthermore, the illuminating device 120 can control the intensity | strength of the light of the said area unit according to periodic time transition. In other words, the lighting device 120 can give a periodic temporal change and a spatial change of the light intensity. A specific light intensity control method will be described later.

スクリーン130は、照明装置120から出力された光を拡散させた上で、被検査体150に対して面的に光を照射する。実施形態のスクリーン130は、照明装置120から入力された周期的な時間変化および空間変化が与えられた光を、面的に被検査体150に照射する。なお、照明装置120とスクリーン130との間には、集光用のフレネルレンズ等の光学系部品(図示されず)が設けられてもよい。   The screen 130 diffuses the light output from the illuminating device 120 and then irradiates the test object 150 with light in a plane. The screen 130 according to the embodiment irradiates the object 150 in a surface with the light input from the lighting device 120 and subjected to periodic time change and space change. An optical system component (not shown) such as a condensing Fresnel lens may be provided between the illumination device 120 and the screen 130.

なお、実施形態は、照明装置120とスクリーン130とを組み合わせて、光強度の周期的な時間変化および空間変化を与える面的な照明部を構成する例について説明するが、実施形態の照明部は、このような組み合わせに制限されるものではない。実施形態では、たとえば、LEDを面的に配置したり、大型モニタを配置したりするなどして、照明部を構成してもよい。   In addition, although embodiment demonstrates the example which comprises the planar illumination part which combines the illumination device 120 and the screen 130 and gives the periodic time change and spatial change of light intensity, the illumination part of embodiment is described. It is not limited to such a combination. In the embodiment, for example, the illumination unit may be configured by arranging LEDs on a surface or arranging a large monitor.

図2は、実施形態の時間相関カメラ110の構成を示したブロック図である。時間相関カメラ110は、光学系210と、イメージセンサ220と、データバッファ230と、制御部240と、参照信号出力部250と、を備えている。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the time correlation camera 110 according to the embodiment. The time correlation camera 110 includes an optical system 210, an image sensor 220, a data buffer 230, a control unit 240, and a reference signal output unit 250.

光学系210は、撮像レンズ等を含み、時間相関カメラ110の外部の被写体(被検査体150を含む)からの光束を透過し、その光束により形成される被写体の光学像を結像させる。   The optical system 210 includes an imaging lens and the like, transmits a light beam from a subject (including the inspection object 150) outside the time correlation camera 110, and forms an optical image of the subject formed by the light beam.

イメージセンサ220は、光学系210を介して入射された光の強弱を光強度信号として画素毎に高速に出力可能なセンサとする。   The image sensor 220 is a sensor that can output the intensity of light incident through the optical system 210 as a light intensity signal at high speed for each pixel.

実施形態の光強度信号は、検査システムの照明装置120が被写体(被検査体150を含む)に対して光を照射し、当該被写体からの反射光を、イメージセンサ220が受け取ったものである。   The light intensity signal of the embodiment is a signal obtained by the illumination device 120 of the inspection system irradiating a subject (including the inspected object 150) with light and the image sensor 220 receiving reflected light from the subject.

イメージセンサ220は、たとえば従来のものと比べて高速に読み出し可能なセンサであり、行方向(x方向)、列方向(y方向)の2種類の方向に画素が配列された2次元平面状に構成されたものとする。そして、イメージセンサ220の各画素を、画素P(1,1),……,P(i,j),……,P(X,Y)とする(なお、実施形態の画像サイズをX×Yとする。)。なお、イメージセンサ220の読み出し速度を制限するものではなく、従来と同様であってもよい。   The image sensor 220 is, for example, a sensor that can be read out at a higher speed than a conventional sensor, and has a two-dimensional planar shape in which pixels are arranged in two kinds of directions: a row direction (x direction) and a column direction (y direction). It shall be configured. Each pixel of the image sensor 220 is defined as a pixel P (1,1),..., P (i, j),..., P (X, Y) (Note that the image size of the embodiment is XX). Y.) Note that the reading speed of the image sensor 220 is not limited and may be the same as the conventional one.

イメージセンサ220は、光学系210によって透過された、被写体(被検査体150を含む)からの光束を受光して光電変換することで、被写体から反射された光の強弱を示した光強度信号(撮像信号)で構成される、2次元平面状のフレームを生成し、制御部240に出力する。実施形態のイメージセンサ220は、読み出し可能な単位時間毎に、当該フレームを出力する。   The image sensor 220 receives a light beam from the subject (including the inspected object 150) transmitted by the optical system 210 and photoelectrically converts the light intensity signal (intensity of light reflected from the subject) ( A two-dimensional planar frame composed of (imaging signals) is generated and output to the control unit 240. The image sensor 220 according to the embodiment outputs the frame for each readable unit time.

実施形態の制御部240は、プロセッサやメモリなどといった通常のコンピュータと同様のハードウェアを有し、メモリに格納されたソフトウェア(検査プログラム)をプロセッサにより実行することで、転送部241と、読出部242と、強度画像用重畳部243と、第1の乗算器244と、第1の相関画像用重畳部245と、第2の乗算器246と、第2の相関画像用重畳部247と、画像出力部248と、を実現する。なお、実施形態では、制御部240が有する機能的構成の一部または全部が、FPGAやASICなどを利用した専用のハードウェア(回路)のみによって実現されてもよい。   The control unit 240 according to the embodiment includes hardware similar to that of a normal computer such as a processor and a memory, and the software (inspection program) stored in the memory is executed by the processor, so that the transfer unit 241 and the reading unit 242, intensity image superimposing unit 243, first multiplier 244, first correlation image superimposing unit 245, second multiplier 246, second correlation image superimposing unit 247, image An output unit 248. In the embodiment, part or all of the functional configuration of the control unit 240 may be realized only by dedicated hardware (circuit) using an FPGA, an ASIC, or the like.

転送部241は、イメージセンサ220から出力された、光強度信号で構成されたフレームを、データバッファ230に、時系列順に蓄積する。   The transfer unit 241 stores the frames composed of the light intensity signals output from the image sensor 220 in the data buffer 230 in time series order.

データバッファ230は、イメージセンサ220から出力された、光強度信号で構成されたフレームを、時系列順に蓄積する。   The data buffer 230 accumulates frames composed of light intensity signals output from the image sensor 220 in time series.

図3は、実施形態の時間相関カメラ110で時系列順に蓄積されるフレームを表した概念図である。図3に示されるように、実施形態のデータバッファ230には、時刻t(t=t0,t1,t2,……,tn)毎の複数の光強度信号G(1,1,t),……,G(i,j,t),……,G(X,Y,t)の組み合わせで構成された複数のフレームFk(k=1,2,……,n)が、時系列順に蓄積される。なお、時刻tで生成される一枚のフレームは、光強度信号G(1,1,t),……,G(i,j,t),……,G(X,Y,t)で構成される。   FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating frames accumulated in time series in the time correlation camera 110 according to the embodiment. As shown in FIG. 3, the data buffer 230 of the embodiment stores a plurality of light intensity signals G (1, 1, t),... At each time t (t = t0, t1, t2,..., Tn). .., G (i, j, t),..., G (X, Y, t), a plurality of frames Fk (k = 1, 2,..., N) are accumulated in chronological order. Is done. Note that one frame generated at time t is a light intensity signal G (1, 1, t),..., G (i, j, t), ..., G (X, Y, t). Composed.

実施形態の光強度信号(撮像信号)G(1,1,t),……,G(i,j,t),……,G(X,Y,t)には、フレームFk(k=1,2,……,n)を構成する各画素P(1,1),……,P(i,j),……,P(X,Y)が対応づけられている。   The light intensity signal (imaging signal) G (1,1, t),..., G (i, j, t),..., G (X, Y, t) of the embodiment has a frame Fk (k = Each pixel P (1, 1),..., P (i, j),.

イメージセンサ220から出力されるフレームは、光強度信号のみで構成されており、換言すればモノクロの画像データとも考えることができる。なお、実施形態は、解像度、感度、およびコスト等を考慮して、イメージセンサ220がモノクロの画像データを生成する例について説明するが、イメージセンサ220としてモノクロ用のイメージセンサに制限するものではなく、カラー用のイメージセンサを用いてもよい。   The frame output from the image sensor 220 includes only a light intensity signal, in other words, it can be considered as monochrome image data. In the embodiment, an example in which the image sensor 220 generates monochrome image data in consideration of resolution, sensitivity, cost, and the like will be described. However, the image sensor 220 is not limited to a monochrome image sensor. Alternatively, a color image sensor may be used.

図2に戻り、実施形態の読出部242は、データバッファ230から、光強度信号G(1,1,t),……,G(i,j,t),……,G(X,Y,t)をフレーム単位で、時系列順に読み出して、第1の乗算器244と、第2の乗算器246と、強度画像用重畳部243と、に出力する。   Returning to FIG. 2, the reading unit 242 of the embodiment receives the light intensity signals G (1,1, t),..., G (i, j, t),. , T) are read out in frame-by-frame order and output to the first multiplier 244, the second multiplier 246, and the intensity image superimposing unit 243.

実施形態の時間相関カメラ110は、読出部242の出力先毎に画像データを生成する。換言すれば、時間相関カメラ110は、3種類の画像データを生成する。   The time correlation camera 110 according to the embodiment generates image data for each output destination of the reading unit 242. In other words, the time correlation camera 110 generates three types of image data.

実施形態の時間相関カメラ110は、3種類の画像データとして、強度画像データと、2種類の時間相関画像データと、を生成する。なお、実施形態は、強度画像データと、2種類の時間相関画像データと、を生成することに制限されるものではなく、強度画像データを生成しない場合や、1種類又は3種類以上の時間相関画像データを生成する場合なども考えられる。   The time correlation camera 110 according to the embodiment generates intensity image data and two types of time correlation image data as three types of image data. The embodiment is not limited to generating the intensity image data and the two types of time correlation image data. When the intensity image data is not generated, one type or three or more types of time correlations are used. A case where image data is generated is also conceivable.

実施形態のイメージセンサ220は、上述したように単位時間毎に、光強度信号で構成されたフレームを出力している。しかしながら、通常の画像データを生成するためには、撮像に必要な露光時間分の光強度信号が必要になる。そこで、実施形態では、強度画像用重畳部243が、撮像に必要な露光時間分の複数のフレームを重畳して、強度画像データを生成する。なお、強度画像データの各画素値(光の強度を表す値)G(x,y)は、以下に示す式(1)から導き出すことができる。なお、露光時間は、t0とtnの時間差とする。   As described above, the image sensor 220 according to the embodiment outputs a frame composed of a light intensity signal for each unit time. However, in order to generate normal image data, a light intensity signal corresponding to the exposure time necessary for imaging is required. Therefore, in the embodiment, the intensity image superimposing unit 243 generates intensity image data by superimposing a plurality of frames for an exposure time necessary for imaging. In addition, each pixel value (value representing the intensity of light) G (x, y) of the intensity image data can be derived from the following equation (1). The exposure time is the time difference between t0 and tn.

これにより、従来のカメラの撮像と同様に、被写体(被検査体150を含む)が撮像された強度画像データが生成される。そして、強度画像用重畳部243は、生成した強度画像データを、画像出力部248に出力する。   Thereby, the intensity image data in which the subject (including the inspected object 150) is imaged is generated in the same manner as the conventional camera imaging. Then, the intensity image superimposing unit 243 outputs the generated intensity image data to the image output unit 248.

時間相関画像データは、時間遷移に応じた光の強弱の変化を示す画像データである。つまり、実施形態では、時系列順のフレーム毎に、当該フレームに含まれる光強度信号に対して、時間遷移を示した参照信号を乗算し、参照信号と光強度信号との乗算結果である時間相関値で構成された、時間相関値フレームを生成し、複数の時間相関値フレームを重畳することで、時間相関画像データを生成する。   The time correlation image data is image data indicating changes in light intensity according to time transition. That is, in the embodiment, for each frame in time series order, the light intensity signal included in the frame is multiplied by the reference signal indicating the time transition, and the time that is the result of multiplying the reference signal and the light intensity signal is obtained. Temporal correlation image data is generated by generating a temporal correlation value frame composed of correlation values and superimposing a plurality of temporal correlation value frames.

ところで、時間相関画像データを用いて、被検査体150の異常を検出するためには、イメージセンサ220に入力される光強度信号を、参照信号に同期させて変化させる必要がある。このため、実施形態の照明装置120は、上述したように、スクリーン130を介して周期的に時間変化および縞の空間的な移動を与えるような、面的な光の照射を行うように構成される。   By the way, in order to detect an abnormality of the inspection object 150 using the time correlation image data, it is necessary to change the light intensity signal input to the image sensor 220 in synchronization with the reference signal. For this reason, as described above, the illumination device 120 according to the embodiment is configured to irradiate the surface light through the screen 130 so as to periodically change the time and spatially move the stripes. The

実施形態では、2種類の時間相関画像データを生成する。参照信号は、時間遷移を表した信号であればよいが、実施形態では、複素正弦波e-jωtを用いる。なお、角周波数ω、時刻tとする。参照信号を表す複素正弦波e-jωtが、上述した露光時間(換言すれば強度画像データ、および時間相関画像データを生成するために必要な時間)の1周期と相関をとるように、角周波数ωが設定されるものとする。換言すれば、照明装置120およびスクリーン130等の照明部によって形成された面的かつ動的な光は、被検査体150の表面(反射面)の各位置で第1の周期(時間周期)での時間的な照射強度の変化を与えるとともに、表面に沿った少なくとも一方向に沿った第2の周期(空間周期)での空間的な照射強度の増減分布を与える。この面的な光は、表面で反射される際に、当該表面のスペック(法線ベクトルの分布等)に応じて複素変調される。時間相関カメラ110は、表面で複素変調された光を受光し、第1の周期の参照信号を用いて直交検波(直交復調)することにより、複素信号としての時間相関画像データを得る。このような複素信号としての時間相関画像データに基づく変復調により、表面の法線ベクトルの分布(空間分布)に対応した特徴を検出することができる。 In the embodiment, two types of time correlation image data are generated. The reference signal may be a signal representing a time transition, but in the embodiment, a complex sine wave e −jωt is used. It is assumed that the angular frequency ω and time t. The angular frequency so that the complex sine wave e −jωt representing the reference signal correlates with one period of the above-described exposure time (in other words, the time necessary for generating the intensity image data and the time correlation image data). Assume that ω is set. In other words, the planar and dynamic light formed by the illumination unit 120 and the illumination unit such as the screen 130 has a first period (time period) at each position on the surface (reflection surface) of the object 150 to be inspected. And a distribution of increase or decrease in spatial irradiation intensity in a second period (spatial period) along at least one direction along the surface. When this planar light is reflected by the surface, it is complex-modulated according to the specifications of the surface (normal vector distribution, etc.). The time correlation camera 110 receives the light complex-modulated on the surface and performs quadrature detection (orthogonal demodulation) using the reference signal of the first period, thereby obtaining time correlation image data as a complex signal. By modulation / demodulation based on such time-correlated image data as a complex signal, it is possible to detect features corresponding to the distribution (spatial distribution) of normal vectors on the surface.

複素正弦波e-jωtは、e-jωt=cosωt−j・sinωtと表すこともできる。従って、時間相関画像データの各画素値C(x,y)は、以下に示す式(2)から導き出すことができる。 The complex sine wave e −jωt can also be expressed as e −jωt = cos ωt−j · sin ωt. Accordingly, each pixel value C (x, y) of the time correlation image data can be derived from the following equation (2).

実施形態では、式(2)において、実部を表す画素値C1(x,y)と、虚部を表す画素値C2(x,y)と、に分けて、2種類の時間相関画像データを生成する。   In the embodiment, in the formula (2), two types of time correlation image data are divided into a pixel value C1 (x, y) representing the real part and a pixel value C2 (x, y) representing the imaginary part. Generate.

このため、参照信号出力部250は、第1の乗算器244と、第2の乗算器246と、に対してそれぞれ異なる参照信号を生成し、出力する。実施形態の参照信号出力部250は、複素正弦波e-jωtの実部に対応する第1の参照信号cosωtを第1の乗算器244に出力し、複素正弦波e-jωtの虚部に対応する第2の参照信号sinωtを第2の乗算器246に出力する。このように、実施形態の参照信号出力部250は、一例として、互いにヒルベルト変換対をなす正弦波および余弦波の時間関数として表される2種類の参照信号を出力する。しかしながら、参照信号は、ここで説明する例に制限されるものではなく、時間関数のような、時間遷移に応じて変化する参照信号であればよい。 For this reason, the reference signal output unit 250 generates and outputs different reference signals for the first multiplier 244 and the second multiplier 246, respectively. Embodiment of the reference signal output section 250 outputs the first reference signal cosωt corresponding to the real part of the complex sine wave e -Jeiomegati the first multiplier 244, corresponding to the imaginary part of the complex sine wave e -Jeiomegati The second reference signal sin ωt is output to the second multiplier 246. As described above, the reference signal output unit 250 according to the embodiment outputs two types of reference signals expressed as time functions of a sine wave and a cosine wave that form a Hilbert transform pair as an example. However, the reference signal is not limited to the example described here, and may be a reference signal that changes according to a time transition, such as a time function.

そして、第1の乗算器244は、読出部242から入力されたフレーム単位で、当該フレームの光強度信号毎に、参照信号出力部250から入力された複素正弦波e-jωtの実部cosωtを乗算する。 Then, the first multiplier 244 calculates the real part cosωt of the complex sine wave e −jωt input from the reference signal output unit 250 for each light intensity signal of the frame in units of frames input from the reading unit 242. Multiply.

第1の相関画像用重畳部245は、撮像に必要な露光時間分の複数のフレームについて、第1の乗算器244の乗算結果を画素毎に重畳する処理を行う。これにより、第1の時間相関画像データの各画素値C1(x,y)が、以下に示す式(3)から導出される。   The first correlation image superimposing unit 245 performs a process of superimposing the multiplication result of the first multiplier 244 on a pixel-by-pixel basis for a plurality of frames for an exposure time necessary for imaging. Thereby, each pixel value C1 (x, y) of the first time correlation image data is derived from the following equation (3).

そして、第2の乗算器246は、読出部242から入力されたフレームの光強度信号に対して、参照信号出力部250から入力された複素正弦波e-jωtの虚部sinωtを乗算する。 Then, the second multiplier 246 multiplies the light intensity signal of the frame input from the reading unit 242 by the imaginary part sinωt of the complex sine wave e −jωt input from the reference signal output unit 250.

第2の相関画像用重畳部247は、撮像に必要な露光時間分の複数のフレームについて、第2の乗算器246の乗算結果を画素毎に重畳する処理を行う。これにより、第2の時間相関画像データの各画素値C2(x,y)が、以下に示す式(4)から導出される。   The second correlation image superimposing unit 247 performs a process of superimposing the multiplication result of the second multiplier 246 on a pixel-by-pixel basis for a plurality of frames corresponding to the exposure time necessary for imaging. Thereby, each pixel value C2 (x, y) of the second time correlation image data is derived from the following equation (4).

上述した処理を行うことで、2種類の時間相関画像データ、換言すれば2自由度を有する時間相関画像データを生成できる。   By performing the processing described above, two types of time correlation image data, in other words, time correlation image data having two degrees of freedom can be generated.

また、実施形態は、参照信号の種類を制限するものではない。たとえば、実施形態では、複素正弦波e-jωtの実部と虚部の2種類の時間相関画像データを生成するが、光の振幅と、光の位相と、による2種類の画像データを生成してもよい。 Further, the embodiment does not limit the type of reference signal. For example, in the embodiment, two types of time correlation image data of the real part and the imaginary part of the complex sine wave e −jωt are generated, but two types of image data based on the light amplitude and the light phase are generated. May be.

なお、実施形態の時間相関カメラ110は、時間相関画像データとして、複数系統分生成可能とする。これにより、たとえば複数種類の幅の縞が組み合わされた光が照射された際に、上述した実部と虚部とによる2種類の時間相関画像データを、縞の幅毎に生成可能とする。このために、時間相関カメラ110は、2個の乗算器と2個の相関画像用重畳部とからなる組み合わせを、複数系統分備えるとともに、参照信号出力部250は、系統毎に適した角周波数ωによる参照信号を出力可能とする。   Note that the time correlation camera 110 of the embodiment can generate a plurality of systems as time correlation image data. Thereby, for example, when light in which stripes having a plurality of widths are combined is irradiated, two types of time correlation image data of the real part and the imaginary part described above can be generated for each stripe width. For this purpose, the time correlation camera 110 includes a combination of two multipliers and two correlation image superimposing units for a plurality of systems, and the reference signal output unit 250 has an angular frequency suitable for each system. The reference signal by ω can be output.

そして、画像出力部248が、2種類の時間相関画像データと、強度画像データと、をPC100に出力する。これにより、PC100が、2種類の時間相関画像データと、強度画像データと、を用いて、被検査体150の異常を検出する。そのためには、被検査体150に対して光を照射する必要がある。   Then, the image output unit 248 outputs two types of time correlation image data and intensity image data to the PC 100. As a result, the PC 100 detects an abnormality of the inspected object 150 using the two types of time correlation image data and the intensity image data. For that purpose, it is necessary to irradiate the test object 150 with light.

実施形態の照明装置120は、高速に移動する縞パターンを照射する。図4は、実施形態の照明装置120が照射する縞パターンの一例を示した図である。図4に示す例では、1周期分の縞幅がWに設定された縞パターンをx方向にスクロール(移動)させている例とする。白い領域が縞に対応した明領域、黒い領域が縞と縞との間に対応した間隔領域(暗領域)である。   The illuminating device 120 of embodiment irradiates the fringe pattern which moves at high speed. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a fringe pattern irradiated by the illumination device 120 of the embodiment. In the example illustrated in FIG. 4, a stripe pattern in which the stripe width for one period is set to W is scrolled (moved) in the x direction. A white area is a bright area corresponding to the stripe, and a black area is an interval area (dark area) corresponding to the stripe.

実施形態では、時間相関カメラ110が強度画像データおよび時間相関画像データを撮像する露光時間で、照明装置120が照射する縞パターンが1周期分移動する。これにより、照明装置120は、光の強度の縞パターンの空間的な移動により光の強度の周期的な時間変化を与える。実施形態では、図4の縞パターンが1周期分移動する時間を、露光時間と対応させることで、時間相関画像データの各画素には、少なくとも、縞パターン1周期分の光の強度信号に関する情報が埋め込まれる。   In the embodiment, the fringe pattern irradiated by the illuminating device 120 moves by one period with the exposure time when the time correlation camera 110 captures the intensity image data and the time correlation image data. Thereby, the illuminating device 120 gives the time change of the light intensity periodically by the spatial movement of the stripe pattern of the light intensity. In the embodiment, by associating the time during which the fringe pattern in FIG. 4 moves by one period with the exposure time, each pixel of the time-correlated image data has information on the light intensity signal for at least one period of the fringe pattern. Is embedded.

図4に示されるように、実施形態では、照明装置120が矩形波に基づく縞パターンを照射する例について説明するが、矩形波以外を用いてもよい。実施形態では、照明装置120がスクリーン130を介して照射されることで、矩形波の明暗の境界領域をぼかすことができる。   As shown in FIG. 4, in the embodiment, an example in which the illumination device 120 irradiates a stripe pattern based on a rectangular wave will be described, but other than a rectangular wave may be used. In the embodiment, the illumination device 120 is irradiated through the screen 130, so that the boundary area between the light and dark of the rectangular wave can be blurred.

実施形態では、照明装置120が照射する縞パターンを、A(1+cos(ωt+kx))と表す。すなわち、縞パターンには、複数の縞が反復的に(周期的に)含まれる。なお、被検査体150に照射される光の強度は0〜2Aの間で調整可能とし、光の位相kxとする。kは、縞の波数である。xは、位相が変化する方向である。   In the embodiment, the fringe pattern irradiated by the illumination device 120 is represented as A (1 + cos (ωt + kx)). That is, the stripe pattern includes a plurality of stripes repeatedly (periodically). Note that the intensity of light applied to the inspection object 150 can be adjusted between 0 and 2A, and is a light phase kx. k is the wave number of the stripe. x is the direction in which the phase changes.

そして、フレームの各画素の光強度信号f(x,y,t)の基本周波数成分は、以下に示す式(5)として表すことができる。式(5)で示されるように、x方向で縞の明暗が変化する。   Then, the fundamental frequency component of the light intensity signal f (x, y, t) of each pixel of the frame can be expressed as the following equation (5). As shown in Expression (5), the brightness of the stripe changes in the x direction.

f(x,y,t)=A(1+cos(ωt+kx))
=A+A/2{ej(ωt+kx)+e-j(ωt+kx)} …(5)
f (x, y, t) = A (1 + cos (ωt + kx))
= A + A / 2 {e j (ωt + kx) + e −j (ωt + kx) } (5)

式(5)で示されるように、照明装置120が照射する縞パターンの強度信号は、複素数として考えることができる。   As shown in Expression (5), the intensity signal of the fringe pattern irradiated by the illumination device 120 can be considered as a complex number.

そして、イメージセンサ220には、当該照明装置120からの光が被写体(被検査体150を含む)から反射して入力される。   Then, the light from the illumination device 120 is reflected and input to the image sensor 220 from the subject (including the inspection object 150).

したがって、イメージセンサ220に入力される光強度信号G(x,y,t)を、照明装置120が照射された際のフレームの各画素の光強度信号f(x,y,t)とすることができる。そこで、強度画像データを導出するための式(1)に式(5)を代入すると、以下に示す式(6)を導出できる。なお、位相をkxとする。   Therefore, the light intensity signal G (x, y, t) input to the image sensor 220 is used as the light intensity signal f (x, y, t) of each pixel of the frame when the illumination device 120 is irradiated. Can do. Therefore, by substituting equation (5) into equation (1) for deriving intensity image data, equation (6) shown below can be derived. Note that the phase is kx.

式(6)から、強度画像データの各画素には、露光時間Tに、照明装置120が出力している光の強度の中間値Aを乗じた値が入力されていることが確認できる。さらに、時間相関画像データを導出するための式(2)に式(5)を代入すると、以下に示す式(7)を導出できる。なお、AT/2を振幅とし、kxを位相とする。   From Expression (6), it can be confirmed that each pixel of the intensity image data is input with a value obtained by multiplying the exposure time T by the intermediate value A of the intensity of the light output from the illumination device 120. Further, by substituting equation (5) into equation (2) for deriving time correlation image data, equation (7) shown below can be derived. Note that AT / 2 is the amplitude and kx is the phase.

これにより、式(7)で示された複素数で表される時間相関画像データは、上述した2種類の時間相関画像データと置き換えることができる。つまり、上述した実部と虚部とで構成される時間相関画像データには、被検査体150に照射された光強度変化における位相変化と振幅変化とが含まれている。換言すれば、実施形態のPC100は、2種類の時間相関画像データに基づいて、照明装置120から照射された光の強度変化における位相変化(以下、簡単に光の位相変化と記載することがある)と、光の強度変化における振幅変化(以下、簡単に光の振幅変化と記載することがある)と、を検出することができる。   Thereby, the time correlation image data represented by the complex number shown by Formula (7) can be replaced with the two types of time correlation image data described above. That is, the time correlation image data composed of the real part and the imaginary part described above includes a phase change and an amplitude change in the light intensity change irradiated on the object 150. In other words, the PC 100 according to the embodiment may be described as a phase change in the intensity change of light emitted from the illumination device 120 (hereinafter simply referred to as a light phase change) based on two types of time correlation image data. ) And an amplitude change in the light intensity change (hereinafter sometimes simply referred to as a light amplitude change).

そこで、実施形態のPC100は、時間相関画像データおよび強度画像データに基づいて、画素毎に入る光の位相変化を表した位相画像と、画素毎に入る光の振幅を表した振幅画像と、を生成する。また、PC100は、強度画像データに基づいて、画素毎に入る光の強度を表した強度画像を生成する。そして、PC100は、位相画像と、振幅画像と、強度画像と、の少なくともいずれかに基づいて、被検査体150の異常を検出する。   Therefore, the PC 100 according to the embodiment includes a phase image representing a phase change of light entering each pixel and an amplitude image representing the amplitude of light entering each pixel based on the time correlation image data and the intensity image data. Generate. In addition, the PC 100 generates an intensity image representing the intensity of light entering each pixel based on the intensity image data. Then, the PC 100 detects an abnormality of the inspected object 150 based on at least one of the phase image, the amplitude image, and the intensity image.

ところで、被検査体150の表面形状に凹凸に基づく異常が生じている場合、被検査体150の表面の法線ベクトルの分布には、異常に対応した変化が生じている。また、被検査体150の表面に光を吸収するような異常が生じている場合、反射した光の強度に変化が生じる。法線ベクトルの分布の変化は、光の位相変化および振幅変化のうち少なくともいずれか一つとして検出される。そこで、実施形態では、時間相関画像データを用いて、法線ベクトルの分布の変化に対応した、光の位相変化および振幅変化のうち少なくともいずれか一つを検出する。これにより、表面形状の異常が存在する可能性がある領域を特定することが可能となる。以下、被検査体150の異常、法線ベクトル、および光の位相変化又は振幅変化の関係について例を挙げて説明する。   By the way, when an abnormality based on the unevenness occurs in the surface shape of the inspection object 150, the distribution of the normal vectors on the surface of the inspection object 150 changes corresponding to the abnormality. In addition, when an abnormality that absorbs light occurs on the surface of the inspection object 150, the intensity of the reflected light changes. A change in the normal vector distribution is detected as at least one of a phase change and an amplitude change of light. Therefore, in the embodiment, using the time correlation image data, at least one of the light phase change and the amplitude change corresponding to the change in the normal vector distribution is detected. As a result, it is possible to specify a region where there is a possibility that a surface shape abnormality exists. Hereinafter, the relationship between the abnormality of the inspected object 150, the normal vector, and the light phase change or amplitude change will be described by way of example.

図5は、実施形態の時間相関カメラ110による、被検査体150の異常の第1の検出例を示した図である。図5に示される例では、被検査体150の一例としての被検査体500に突形状の異常501がある状況とする。当該状況においては、異常501の点502の近傍領域においては、法線ベクトル521、522、523が異なる方向を向いていることを確認できる。そして、当該法線ベクトル521、522、523が異なる方向を向いていることで、異常501から反射した光に拡散(たとえば、光511、512、513)が生じ、時間相関カメラ110のイメージセンサ220の任意の画素531に入る縞パターンの幅503が広くなる。   FIG. 5 is a diagram illustrating a first detection example of an abnormality of the inspected object 150 by the time correlation camera 110 according to the embodiment. In the example shown in FIG. 5, it is assumed that the inspection object 500 as an example of the inspection object 150 has a protruding shape abnormality 501. In this situation, it can be confirmed that the normal vectors 521, 522, and 523 are in different directions in the region near the point 502 of the abnormality 501. Then, the normal vectors 521, 522, 523 are directed in different directions, so that diffusion (for example, light 511, 512, 513) occurs in the light reflected from the anomaly 501, and the image sensor 220 of the time correlation camera 110. The width 503 of the fringe pattern entering the arbitrary pixel 531 is increased.

図6は、図5に示される異常501が被検査体500にある場合に、当該異常に応じて変化する、光の振幅の例を表した図である。図6に示される例では、光の振幅を実部(Re)と虚部(Im)とに分けて2次元平面上に表している。図6では、図5の光511、512、513に対応する光の振幅611、612、613として示している。そして、光の振幅611、612、613は互いに打ち消し合い、イメージセンサ220の当該任意の画素531には、振幅621の光が入射する。   FIG. 6 is a diagram showing an example of the amplitude of light that changes in accordance with the abnormality 501 shown in FIG. In the example shown in FIG. 6, the amplitude of light is divided into a real part (Re) and an imaginary part (Im) and is represented on a two-dimensional plane. In FIG. 6, the light amplitudes 611, 612, and 613 corresponding to the lights 511, 512, and 513 in FIG. The light amplitudes 611, 612, and 613 cancel each other, and light having an amplitude 621 is incident on the arbitrary pixel 531 of the image sensor 220.

したがって、図6に示される状況では、被検査体500の異常501が撮像された領域で、局所的に振幅が小さいことが確認できる。換言すれば、振幅変化を示した振幅画像において、周囲と比べて暗くなっている領域がある場合に、当該領域で局所的に光同士の振幅の打ち消し合いが生じていると推測できるため、当該領域に対応する被検査体500の位置で、異常501が生じていると判断できる。なお、ここでは、突形状の異常501に対応する領域で、振幅画像が局所的に暗くなる場合を例示したが、キズなどの凹み状の異常に対応する領域でも、振幅画像は局所的に暗くなる。   Therefore, in the situation shown in FIG. 6, it can be confirmed that the amplitude is locally small in the region where the abnormality 501 of the inspection object 500 is imaged. In other words, when there is a region that is darker than the surroundings in the amplitude image showing the amplitude change, it can be assumed that there is local cancellation of the amplitude of the light in the region. It can be determined that an abnormality 501 has occurred at the position of the inspection object 500 corresponding to the region. Here, the case where the amplitude image is locally dark in the region corresponding to the protrusion-shaped abnormality 501 is illustrated, but the amplitude image is also locally dark in the region corresponding to the dent-like abnormality such as a scratch. Become.

実施形態の検査システムは、図5の異常501のように傾きが急峻に変化しているものに限らず、緩やかに変化する異常も検出できる。図7は、実施形態の時間相関カメラ110による、被検査体150の異常の第2の検出例を示した図である。図7には、平面状(換言すれば法線が平行)の正常な表面を有した被検査体150の一例としての被検査体700に緩やかな勾配701が生じている状況が示されている。このような状況においては、勾配701上の法線ベクトル721、722、723も同様に緩やかに変化する。したがって、イメージセンサ220に入力する光711、712、713も少しずつずれていく。図7に示される例では、緩やかな勾配701のために光の振幅の打ち消し合いは生じないため、図5、図6で表したような光の振幅はほとんど変化しない。しかしながら、本来スクリーン130から投影された光が、そのままイメージセンサ220に平行に入るはずが、緩やかな勾配701のために、スクリーン130から投影された光が平行の状態でイメージセンサ220に入らないために、光に位相変化が生じる。従って、光の位相変化について、周囲等との違いを検出することで、図7に示したような緩やかな勾配701による異常を検出できる。   The inspection system of the embodiment is not limited to the one in which the inclination changes steeply like the abnormality 501 in FIG. 5, and can also detect an abnormality that changes gently. FIG. 7 is a diagram illustrating a second detection example of abnormality of the inspected object 150 by the time correlation camera 110 according to the embodiment. FIG. 7 shows a situation in which a gentle gradient 701 is generated in the inspected object 700 as an example of the inspected object 150 having a normal surface that is flat (in other words, the normal lines are parallel). . In such a situation, the normal vectors 721, 722, and 723 on the gradient 701 also change gently. Accordingly, the light beams 711, 712, and 713 input to the image sensor 220 are also shifted little by little. In the example shown in FIG. 7, since the light amplitudes do not cancel each other due to the gentle gradient 701, the light amplitudes shown in FIGS. 5 and 6 hardly change. However, although the light originally projected from the screen 130 should enter the image sensor 220 as it is, the light projected from the screen 130 does not enter the image sensor 220 in a parallel state due to the gentle gradient 701. In addition, a phase change occurs in the light. Accordingly, by detecting the difference between the light phase change and the surroundings, an abnormality due to the gentle gradient 701 as shown in FIG. 7 can be detected.

また、被検査体150の表面形状(換言すれば、被検査体150の法線ベクトルの分布)以外にも異常が生じる場合がある。図8は、実施形態の時間相関カメラ110による、被検査体150の異常の第3の検出例を示した図である。図8に示される例では、被検査体150の一例としての被検査体800に汚れ801が付着しているため、照明装置120から照射された光が吸収あるいは拡散反射し、時間相関カメラ110の、汚れ801を撮像している任意の画素領域では光の強度がほとんど変化しない例を表している。換言すれば、汚れ801を撮像している任意の画素領域では、光の強度変化が打ち消し合ってキャンセルされ、ほとんど直流的な明るさになる例を示している。   Further, there may be an abnormality other than the surface shape of the inspection object 150 (in other words, the distribution of the normal vector of the inspection object 150). FIG. 8 is a diagram illustrating a third detection example of the abnormality of the inspected object 150 by the time correlation camera 110 according to the embodiment. In the example shown in FIG. 8, the dirt 801 is attached to the inspected object 800 as an example of the inspected object 150, so that the light emitted from the illumination device 120 is absorbed or diffusely reflected, and the time correlation camera 110 This shows an example in which the intensity of light hardly changes in an arbitrary pixel area where the dirt 801 is imaged. In other words, in an arbitrary pixel area where the dirt 801 is imaged, changes in the light intensity cancel each other and cancel each other, resulting in almost direct current brightness.

このような場合、汚れ801を撮像している画素領域においては、光の振幅がほとんどないため、振幅画像を表示した際に、周囲と比べて暗くなる領域が生じる。したがって、当該領域に対応する被検査体800の位置に、汚れ801があることを推定できる。   In such a case, in the pixel region where the dirt 801 is imaged, there is almost no light amplitude. Therefore, when an amplitude image is displayed, a region darker than the surroundings is generated. Therefore, it can be estimated that the dirt 801 is present at the position of the inspection object 800 corresponding to the region.

このように、実施形態では、時間相関画像データに基づいて、光の振幅の変化と、光の位相の変化と、を検出することで、被検査体における、異常が存在する可能性がある領域を特定することができる。   As described above, in the embodiment, an area in which an abnormality may exist in the inspected object is detected by detecting the change in the amplitude of the light and the change in the phase of the light based on the time correlation image data. Can be specified.

図1に戻り、PC100について説明する。PC100は、検出システム全体の制御を行う。PC100は、アーム制御部101と、照明制御部102と、制御部103と、を備える。   Returning to FIG. 1, the PC 100 will be described. The PC 100 controls the entire detection system. The PC 100 includes an arm control unit 101, an illumination control unit 102, and a control unit 103.

アーム制御部101は、被検査体150の時間相関カメラ110による撮像対象となる表面を変更するために、アーム140を制御する。実施形態では、PC100において、被検査体150の撮像対象となる表面を複数設定しておく。そして、時間相関カメラ110が被検査体150の撮像が終了する毎に、アーム制御部101が、当該設定に従い、時間相関カメラ110が設定された表面を撮像できるように、アーム140を制御して被検査体150を移動させる。なお、実施形態によるアーム140の移動方法は、撮像が終了する毎にアーム140を移動させ、撮像が開始する前に停止させるのを繰り返すことに制限されるものではなく、継続的にアーム140を駆動させることも含まれ得る。なお、アーム140は、搬送部、移動部、位置変更部、姿勢変更部などとも称されうる。   The arm control unit 101 controls the arm 140 in order to change the surface of the object 150 to be imaged by the time correlation camera 110. In the embodiment, a plurality of surfaces to be imaged of the inspection object 150 are set in the PC 100 in advance. Then, every time the time correlation camera 110 completes imaging of the test object 150, the arm control unit 101 controls the arm 140 according to the setting so that the surface on which the time correlation camera 110 is set can be imaged. The inspection object 150 is moved. Note that the moving method of the arm 140 according to the embodiment is not limited to repeating the movement of the arm 140 every time imaging is completed and stopping the imaging before the imaging is started, and the arm 140 is continuously moved. Driving can also be included. The arm 140 may also be referred to as a transport unit, a moving unit, a position changing unit, a posture changing unit, or the like.

照明制御部102は、被検査体150を検査するために照明装置120が照射する縞パターンを出力する。実施形態の照明制御部102は、少なくとも3枚以上の縞パターンを、照明装置120に受け渡し、当該縞パターンを露光時間中に切り替えて表示するように照明装置120に指示する。   The illumination control unit 102 outputs a fringe pattern irradiated by the illumination device 120 in order to inspect the inspected object 150. The illumination control unit 102 according to the embodiment transfers at least three or more stripe patterns to the illumination device 120 and instructs the illumination device 120 to switch and display the stripe patterns during the exposure time.

図9は、照明制御部102が照明装置120に出力する縞パターンの例を示した図である。図9(B)に示す矩形波に従って、図9(A)に示す黒領域と白領域とが設定された縞パターンが出力されるように、照明制御部102が制御を行う。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a fringe pattern output from the illumination control unit 102 to the illumination device 120. In accordance with the rectangular wave shown in FIG. 9B, the illumination control unit 102 performs control so that the stripe pattern in which the black region and the white region shown in FIG. 9A are set is output.

実施形態で照射する縞パターン毎の縞の間隔(縞幅)は、検出対象となる異常(欠陥)の大きさに応じて設定されるものとして、ここでは詳しい説明を省略する。   The stripe interval (stripe width) for each stripe pattern irradiated in the embodiment is set according to the size of the abnormality (defect) to be detected, and detailed description thereof is omitted here.

また、実施形態では、縞パターンを出力するための矩形波の角周波数ωが、参照信号の角周波数ωと対応(たとえば一致)するものとする。   In the embodiment, it is assumed that the angular frequency ω of the rectangular wave for outputting the fringe pattern corresponds (for example, coincides) with the angular frequency ω of the reference signal.

図9に示されるように、照明制御部102が出力する縞パターンは、矩形波として示すことができるが、スクリーン130を介することで、縞パターンの境界領域をぼかす、すなわち、縞パターンにおける明領域(縞の領域)と暗領域(間隔の領域)との境界での光の強度変化を緩やかにする(鈍らせる)ことで、正弦波に近似させることができる。図10は、スクリーン130を介した後の縞パターンを表した波の形状の例を示した図である。図10に示されるように波の形状が、正弦波に近づくことで、計測精度を向上させることができる。また、縞に明度が多段階に変化するグレー領域を追加したり、グラデーションを与えたりしてもよい。また、カラーの縞を含む縞パターンを用いてもよい。   As shown in FIG. 9, the fringe pattern output from the illumination control unit 102 can be shown as a rectangular wave, but the border area of the fringe pattern is blurred through the screen 130, that is, the bright area in the fringe pattern. By making the intensity change of light at the boundary between the (stripe region) and the dark region (interval region) gentle (dull), it can be approximated to a sine wave. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a wave shape representing a stripe pattern after passing through the screen 130. As shown in FIG. 10, the measurement accuracy can be improved by the wave shape approaching a sine wave. Further, a gray region in which the brightness changes in multiple steps may be added to the stripe, or a gradation may be given. Further, a stripe pattern including color stripes may be used.

図1に戻り、制御部103は、画像生成部104と、補正部105と、異常判定部106と、を備える。上述した制御部240と同様、実施形態では、制御部103が有する機能的構成が、ハードウェアとソフトウェアとの協働によって実現されてもよいし、ハードウェアのみによって実現されてもよい。   Returning to FIG. 1, the control unit 103 includes an image generation unit 104, a correction unit 105, and an abnormality determination unit 106. Similar to the control unit 240 described above, in the embodiment, the functional configuration of the control unit 103 may be realized by cooperation of hardware and software, or may be realized only by hardware.

画像生成部104は、時間相関カメラ110から入力される、強度画像データや時間相関画像データなどといった画像データに基づいて、検査に用いる検査画像として、振幅画像、位相画像、および強度画像を生成する。前述したように、振幅画像とは、画素毎に入る光の振幅を表した画像であり、位相画像とは、画素毎に入る光の位相を表した画像であり、強度画像とは、画素毎に入る光の強度を表した画像である。   The image generation unit 104 generates an amplitude image, a phase image, and an intensity image as inspection images used for inspection based on image data such as intensity image data and time correlation image data input from the time correlation camera 110. . As described above, an amplitude image is an image that represents the amplitude of light entering each pixel, a phase image is an image that represents a phase of light entering each pixel, and an intensity image is a pixel-by-pixel. It is an image showing the intensity of light entering.

なお、実施形態において、画像生成部104は、振幅成分と位相成分とで分けた極形式の複素数で示される時間相関画像データ(複素時間相関画像データと称されうる)ではなく、当該複素数を実部と虚部とで分けた2種類の時間相関画像データを、時間相関カメラ110から受け取るものとする。   In the embodiment, the image generation unit 104 executes the complex number instead of the time correlation image data (which may be referred to as complex time correlation image data) indicated by a polar complex number divided into an amplitude component and a phase component. It is assumed that two types of time correlation image data divided into a part and an imaginary part are received from the time correlation camera 110.

実施形態は、振幅画像の算出手法を制限するものではないが、たとえば、画像生成部104は、2種類の時間相関画像データの画素値C1(x,y)およびC2(x,y)から、以下に示す式(8)を用いて、振幅画像の各画素値F(x,y)を導き出すことが可能である。   Although the embodiment does not limit the calculation method of the amplitude image, for example, the image generation unit 104 determines from the pixel values C1 (x, y) and C2 (x, y) of the two types of time correlation image data. It is possible to derive each pixel value F (x, y) of the amplitude image using the following equation (8).

また、画像生成部104は、画素値C1(x,y)およびC2(x,y)から、以下に示す式(9)を用いて、位相画像の各画素値P(x,y)を導き出すことが可能である。   Further, the image generation unit 104 derives each pixel value P (x, y) of the phase image from the pixel values C1 (x, y) and C2 (x, y) using the following equation (9). It is possible.

式(9)から分かるように、位相画像の各画素値は、−π〜πの範囲に折りたたまれる。したがって、位相画像の各画素値は、−πからπに、またはπから−πに周期的に不連続に変化し得る(位相ジャンプ)。これにより、検査対象面が、凹凸などの局所的な異常(欠陥)を含まない平坦面で構成されている場合でも、当該平坦面を撮像した位相画像上には、位相ジャンプの影響による周期的なエッジが表れる。   As can be seen from Equation (9), each pixel value of the phase image is folded in the range of −π to π. Accordingly, each pixel value of the phase image can periodically and discontinuously change from −π to π or from π to −π (phase jump). As a result, even when the inspection target surface is a flat surface that does not include local abnormalities (defects) such as irregularities, the phase image obtained by imaging the flat surface is periodically affected by the phase jump. An edge appears.

なお、実施形態では、振幅の情報と位相の情報との両方を含んだ複素時間相関画像を生成することも可能である。複素時間相関画像は、たとえば、振幅の情報が明るさで表され、位相の情報が色で表されたカラー画像として生成される。   In the embodiment, it is also possible to generate a complex time correlation image including both amplitude information and phase information. The complex time correlation image is generated, for example, as a color image in which amplitude information is represented by brightness and phase information is represented by color.

また、画像生成部104が時間相関カメラ110から入力される強度画像データに基づいて強度画像を生成することも可能であることは言うまでもないため、ここでは、強度画像の各画素値の導出方法についての説明を省略する。   It goes without saying that the image generation unit 104 can also generate an intensity image based on the intensity image data input from the time correlation camera 110. Therefore, here, a method for deriving each pixel value of the intensity image is described. Description is omitted.

さらに、実施形態において、画像生成部104は、上記の振幅画像、位相画像、および強度画像とは異なる検査画像として、以下に説明するようなウィーナフィルタに基づく差分画像を生成する。   Further, in the embodiment, the image generation unit 104 generates a difference image based on a Wiener filter as described below as an inspection image different from the amplitude image, the phase image, and the intensity image.

ウィーナフィルタとは、画像上の異常を雑音成分として取り除くフィルタである。したがって、ウィーナフィルタによれば、検査対象面の異常に関する情報を含んだ元画像としての複素時間相関画像から、検査対象面の異常に関する情報が除去された、つまり良品の検査対象面に対応した復元画像(理想画像)としての複素時間相関画像を生成することができる。   A Wiener filter is a filter that removes abnormalities on an image as noise components. Therefore, according to the Wiener filter, the information on the abnormality of the inspection target surface is removed from the complex time correlation image as the original image including the information on the abnormality of the inspection target surface, that is, the restoration corresponding to the non-defective inspection target surface. A complex time correlation image as an image (ideal image) can be generated.

なお、実施形態において、ウィーナフィルタは、たとえば、欠陥が含まれていない良品の複数のサンプルの検査対象面を時間相関カメラ110で撮像することで得られる複素時間相関画像などに基づいて、検査対象面毎に予め生成されているものとする。   In the embodiment, the Wiener filter is, for example, an object to be inspected based on, for example, a complex time correlation image obtained by imaging the inspection object surfaces of a plurality of non-defective samples without defects. It is assumed that each surface is generated in advance.

ここで、上述した元画像と復元画像との差分は、検査対象面の異常に関する情報に対応するため、画像処理による異常の検出のために有益である。したがって、実施形態にかかる画像生成部104は、複素時間相関画像と、当該複素時間相関画像にウィーナフィルタを用いた処理を施すことで生成される復元画像と、の差分を示す差分画像を、上記の振幅画像、位相画像、および強度画像の他の検査画像の一つとして生成する。   Here, since the difference between the original image and the restored image described above corresponds to information related to the abnormality of the inspection target surface, it is useful for detecting an abnormality by image processing. Therefore, the image generation unit 104 according to the embodiment generates a difference image indicating a difference between a complex time correlation image and a restored image generated by performing processing using a Wiener filter on the complex time correlation image. The amplitude image, the phase image, and the intensity image are generated as one of the other inspection images.

なお、差分画像の生成方法は、様々な方法が考えられるが、実施形態では、たとえば以下に説明するような、フーリエ変換および逆フーリエ変換を活用した方法が使用されうる。   Various methods for generating the difference image are conceivable. In the embodiment, for example, a method using Fourier transform and inverse Fourier transform as described below can be used.

図11は、実施形態の検査画像の一つである差分画像を説明するための図である。図11に示される例では、まず、元画像としての複素時間相関画像1101が取得される。   FIG. 11 is a diagram for explaining a difference image that is one of the inspection images of the embodiment. In the example shown in FIG. 11, first, a complex time correlation image 1101 as an original image is acquired.

そして、図11に示される例では、元画像としての複素時間相関画像1101に(2次元の)フーリエ変換1111が施されることで、元画像に対応したスペクトル画像1102が生成される。   In the example shown in FIG. 11, a spectrum image 1102 corresponding to the original image is generated by applying (two-dimensional) Fourier transform 1111 to the complex time correlation image 1101 as the original image.

そして、図11に示される例では、元画像に対応したスペクトル画像1102にウィーナフィルタに基づくフィルタリング処理1112が施されることで、復元画像に対応したスペクトル画像1103が生成される。   In the example shown in FIG. 11, the spectral image 1103 corresponding to the restored image is generated by performing the filtering process 1112 based on the Wiener filter on the spectral image 1102 corresponding to the original image.

そして、図11に示される例では、復元画像に対応したスペクトル画像1103と、元画像に対応したスペクトル画像1102と、の差分をとる差分処理1113が実行されることで、差分画像に対応したスペクトル画像1104が生成される。   In the example shown in FIG. 11, a difference process 1113 for obtaining a difference between the spectrum image 1103 corresponding to the restored image and the spectrum image 1102 corresponding to the original image is executed, so that the spectrum corresponding to the difference image is executed. An image 1104 is generated.

そして、図11に示される例では、差分画像に対応したスペクトル画像1104に逆フーリエ変換1114が施されることで、差分画像としての複素時間相関画像1105が生成される。   In the example illustrated in FIG. 11, the inverse Fourier transform 1114 is performed on the spectrum image 1104 corresponding to the difference image, thereby generating a complex time correlation image 1105 as the difference image.

ところで、時間相関カメラ110から見た被検査体150の検査対象面の端部領域やコーナー領域など、異常の有無に関わらず表面の勾配が急激に変化するような領域においては、たとえ異常が存在しない正常な状態であっても、時間相関カメラ110で観察される振幅が所定の基準値から大きく離れた値を示したり、時間相関カメラ110で観察される位相の変化量が所定の基準値よりも大きくなったりしやすい。したがって、この場合、正常な部分まで異常であると検出される過検出が発生しやすい。   By the way, there is an abnormality even in an area where the surface gradient changes abruptly regardless of whether there is an abnormality, such as an end area or a corner area of the inspection target surface of the inspection object 150 viewed from the time correlation camera 110. Even in a normal state, the amplitude observed by the time correlation camera 110 shows a value far from the predetermined reference value, or the amount of phase change observed by the time correlation camera 110 is smaller than the predetermined reference value. It is easy to grow. Therefore, in this case, overdetection that is detected to be abnormal up to a normal part is likely to occur.

また、被検査体150が塗装製品である場合、端部領域やコーナー領域などにはそもそも塗装が溜まって表面の膨らみができやすい。しかしながら、このような膨らみは、塗装の工程で不可避に発生するものであり、基本的には正常と判定すべきものであるので、異常と判定するのは過検出に該当する。   Further, when the object to be inspected 150 is a coated product, the coating tends to accumulate in the end region and the corner region, and the surface is likely to bulge. However, such a bulge is inevitably generated in the painting process, and should basically be determined to be normal, so determining it to be abnormal corresponds to overdetection.

ここで、実施形態の検査に用いられる差分画像は、前述したように、振幅の情報と位相の情報との両方を含んだ複素時間相関画像をもととして生成される画像である。このため、検査対象面の端部領域やコーナー領域などにおいて実際の異常の有無に関わらず観察される上記のような振幅や位相の変化量などに関する異常は、差分画像にも表れ、その結果、過検出が発生することがある。   Here, as described above, the difference image used in the inspection according to the embodiment is an image generated based on a complex time correlation image including both amplitude information and phase information. For this reason, abnormalities related to the amplitude and phase change amount as described above, which are observed regardless of the presence or absence of actual abnormality in the end region or corner region of the inspection target surface, also appear in the difference image, and as a result, Overdetection may occur.

たとえば、図12は、実施形態の複素時間相関画像の例を示した図である。前述したように、複素時間相関画像は、振幅の情報が明るさで表され、位相の情報が色で表されたカラー画像として生成される。図12に示される複素時間相関画像では、検査対象面の端部領域において、色のグラデーションで表現される縞の幅(位相の定常的かつ周期的な変化に対応)が急激に狭くなっているとともに、明るさ(振幅に対応)が暗くなっている。したがって、図12に示される複素時間相関画像に基づいて差分画像を生成すると、当該差分画像にも、端部領域における暗さおよび縞の幅の狭さの影響が表れ、その結果、過検出が発生することがある。   For example, FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the complex time correlation image of the embodiment. As described above, the complex time correlation image is generated as a color image in which amplitude information is represented by brightness and phase information is represented by color. In the complex time correlation image shown in FIG. 12, the width of the stripe expressed by the color gradation (corresponding to a steady and periodic change in phase) is abruptly narrowed in the end region of the inspection target surface. At the same time, the brightness (corresponding to the amplitude) is dark. Therefore, when a difference image is generated based on the complex time correlation image shown in FIG. 12, the difference image also shows the influence of the darkness in the edge region and the narrowness of the stripes, and as a result, overdetection occurs. May occur.

そこで、図1に戻り、補正部105は、検査対象面の端部領域やコーナーなどといった、実際の異常の有無に関わらず振幅が暗くなりやすく、かつ位相が急激に変化しやすい領域において発生しうる過検出を抑制するように、画像生成部104により生成された差分画像を補正する。   Therefore, referring back to FIG. 1, the correction unit 105 occurs in a region where the amplitude tends to be dark and the phase is likely to change abruptly, regardless of whether there is an actual abnormality, such as an end region or a corner of the inspection target surface. The difference image generated by the image generation unit 104 is corrected so as to suppress possible overdetection.

より具体的に、実施形態において、補正部105は、差分画像のうち、位相限定微分の値が大きい領域、つまり位相が急激に変化する領域における位相の変化の勾配を相対的に鈍らせるように、差分画像を補正する。このように補正すれば、上述した端部領域やコーナー領域のような、複素時間相関画像における色のグラデーションで表現される縞の幅が狭い領域が異常として検出されにくくなるように、検出感度を調整することが可能になる。   More specifically, in the embodiment, the correction unit 105 relatively dulls the gradient of the phase change in the region of the difference image where the value of the phase-only derivative is large, that is, the region where the phase changes rapidly. Correct the difference image. By correcting in this way, the detection sensitivity is increased so that areas with narrow stripes represented by color gradations in complex time correlation images, such as the end areas and corner areas described above, are less likely to be detected as abnormal. It becomes possible to adjust.

すなわち、補正部105は、位相限定微分の値の逆数を利用した所定の計算式に基づいて、位相限定微分の値が大きいほど、つまり当該位相限定微分の値の逆数が小さいほど補正倍率が小さくなるように設定された第1の補正係数を算出し、当該第1の補正係数に基づいて、差分画像を補正する。より具体的に、補正部105は、差分画像を表す複素数の振幅の値を表す実数、すなわち元画像としての複素時間相関画像を表す複素数と復元画像を表す複素数との間の複素平面上の距離を表す実数、を第1の補正係数に基づいて補正することで、差分画像を補正する。   That is, based on a predetermined calculation formula using the reciprocal of the value of the phase only derivative, the correction unit 105 reduces the correction magnification as the value of the phase limited derivative increases, that is, as the reciprocal of the value of the phase limited derivative decreases. The first correction coefficient set so as to be calculated is calculated, and the difference image is corrected based on the first correction coefficient. More specifically, the correction unit 105 calculates the distance on the complex plane between the complex number representing the complex number representing the complex time correlation image as the original number and the real number representing the amplitude value of the complex number representing the difference image. The difference image is corrected by correcting the real number representing the value based on the first correction coefficient.

図13は、実施形態における位相限定微分の値に基づく差分画像の補正方法を説明するための図である。図13において、横軸は、位相限定微分の値の逆数に対応し、縦軸は、上記の第1の補正係数により実現される補正倍率に対応する。   FIG. 13 is a diagram for explaining a method of correcting a difference image based on the value of the phase only derivative in the embodiment. In FIG. 13, the horizontal axis corresponds to the reciprocal of the phase-only differential value, and the vertical axis corresponds to the correction magnification realized by the first correction coefficient.

図13に示されるように、実施形態では、位相限定微分の逆数が小さいほど補正倍率が小さくなるように、上記の第1の補正係数を求めるための計算式が設定されている。これにより、上述した端部領域やコーナー領域のような、複素時間相関画像における色のグラデーションで表現される縞の幅が狭い領域を異常として検出しにくくすることが可能になり、過検出を抑制することができる。   As shown in FIG. 13, in the embodiment, the calculation formula for obtaining the first correction coefficient is set so that the correction magnification decreases as the reciprocal of the phase-only derivative decreases. As a result, it is possible to make it harder to detect areas with narrow stripes expressed by color gradations in complex-time correlation images, such as the edge areas and corner areas described above, and suppress overdetection. can do.

さらに、実施形態において、補正部105は、振幅の値が小さい領域、つまり複素時間相関画像における明るさが暗い領域の明るさを相対的に上げるように、差分画像を補正する。このように補正すれば、上述した端部領域やコーナー領域のような、明るさが暗い領域が異常として検出されにくくなるように、検出感度を調整することが可能になる。   Furthermore, in the embodiment, the correction unit 105 corrects the difference image so as to relatively increase the brightness of a region having a small amplitude value, that is, a dark region in the complex time correlation image. By correcting in this way, it is possible to adjust the detection sensitivity so that dark areas such as the end areas and corner areas described above are less likely to be detected as abnormal.

すなわち、補正部105は、振幅の値を利用した所定の計算式に基づいて、振幅の値が小さいほど補正倍率が大きくなるように設定された第2の補正係数を算出し、当該第2の補正係数に基づいて、上記の第1の補正係数による補正後の差分画像をさらに補正する。より具体的に、補正部105は、差分画像を表す複素数の振幅の値を示す実数を第1の補正係数に基づいて補正したものを第2の補正係数に基づいてさらに補正することで、第1の補正係数による補正後の差分画像をさらに補正する。   That is, the correction unit 105 calculates a second correction coefficient that is set such that the smaller the amplitude value is, the larger the correction magnification is, based on a predetermined calculation formula that uses the amplitude value. Based on the correction coefficient, the difference image corrected by the first correction coefficient is further corrected. More specifically, the correction unit 105 further corrects the real number indicating the value of the complex amplitude representing the difference image based on the first correction coefficient, based on the second correction coefficient. The corrected difference image with the correction coefficient of 1 is further corrected.

図14は、実施形態における振幅の値に基づく差分画像の補正方法を説明するための図である。図13において、横軸は、振幅の値に対応し、縦軸は、上記の第2の補正係数により実現される補正倍率に対応する。   FIG. 14 is a diagram for explaining a difference image correction method based on the amplitude value in the embodiment. In FIG. 13, the horizontal axis corresponds to the amplitude value, and the vertical axis corresponds to the correction magnification realized by the second correction coefficient.

図14に示されるように、実施形態では、振幅が小さいほど補正倍率が大きくなるように、上記の第2の補正係数を求めるための計算式が設定されている。これにより、上述した端部領域やコーナー領域のような、複素時間相関画像における暗い領域を異常として検出しにくくすることが可能になり、過検出を抑制することができる。   As shown in FIG. 14, in the embodiment, the calculation formula for obtaining the second correction coefficient is set so that the correction magnification increases as the amplitude decreases. Thereby, it becomes possible to make it difficult to detect dark areas in the complex time correlation image, such as the end areas and corner areas described above, as abnormal, and it is possible to suppress overdetection.

なお、実施形態において、差分画像のもととなる元画像としての複素時間相関画像は、本来検出すべき異常を含んでいる可能性があるので、当該元画像の位相限定微分の値および振幅の値を利用して検出感度の補正を行うと、本来検出すべき異常が検出されなくなるおそれがある。   In the embodiment, since the complex time correlation image as the original image that is the source of the difference image may include an abnormality that should be detected originally, the value of the phase-only differential and the amplitude of the original image may be included. If the detection sensitivity is corrected using the value, there is a possibility that the abnormality that should be detected is not detected.

したがって、実施形態において、補正部105は、少なくとも本来検出すべき異常が存在する可能性が十分に高いと判定される領域については、本来検出すべき異常が取り除かれた理想画像としての復元画像を利用し、復元画像の位相限定微分の値と、復元画像の振幅の値と、に基づいて、差分画像を補正する。   Therefore, in the embodiment, the correction unit 105 uses a restored image as an ideal image from which the abnormality that should be detected is removed at least for an area that is determined to have a sufficiently high possibility that the abnormality that should be detected is present. The difference image is corrected based on the phase-only differential value of the restored image and the amplitude value of the restored image.

ただし、本来検出すべき異常が存在しない領域の補正については、元画像としての複素時間相関画像を利用しても不都合は発生しない。したがって、実施形態において、補正部105は、元画像および復元画像のうち少なくとも一方の位相限定微分の値と、元画像および復元画像のうち少なくとも一方の振幅の値と、に基づいて、つまり元画像のデータと復元画像のデータとを適宜使い分けて、差分画像を補正する。   However, there is no inconvenience in correcting a region where there is no abnormality that should be detected by using a complex time correlation image as an original image. Therefore, in the embodiment, the correction unit 105 is based on the value of the phase only derivative of at least one of the original image and the restored image and the value of the amplitude of at least one of the original image and the restored image, that is, the original image. The difference image is corrected by properly using the data and the restored image data.

すなわち、実施形態において、補正部105は、差分画像を表す複素数の振幅の値を表す実数を、元画像および復元画像のうち少なくとも一方の位相限定微分の値に基づく第1の補正係数と、元画像および復元画像のうち少なくとも一方の振幅の値に基づく第2の補正係数と、に基づいて補正した値を、補正後の差分画像を表す補正差分値とすることで、差分画像を補正する。   That is, in the embodiment, the correction unit 105 converts the real number representing the value of the complex amplitude representing the difference image from the first correction coefficient based on the value of the phase-only differential of at least one of the original image and the restored image, and the original The difference image is corrected by setting a value corrected based on the second correction coefficient based on the amplitude value of at least one of the image and the restored image as a corrected difference value representing the corrected difference image.

図1に戻り、異常判定部106は、補正部105による補正後の差分画像に基づいて抽出されるデータに基づいて、異常判定を実行する。より具体的に、異常判定部106は、補正部105による補正後の差分画像のうち、上記の補正差分値が所定以上の大きさの領域の補正差分値に関する第1の差分データ(絶対的な差分データ)と、補正部105による補正後の差分画像における検査対象面に対応した領域全体の補正差分値の平均および標準偏差に基づき標準化(正規化、規格化)された領域全体の補正差分値に関する第2の差分データ(相対的な差分データ)と、に基づいて、異常を判定する。なお、異常判定の際には、第1の差分データおよび第2の差分データのみならず、他の情報も考慮されうる。   Returning to FIG. 1, the abnormality determination unit 106 performs abnormality determination based on data extracted based on the difference image corrected by the correction unit 105. More specifically, the abnormality determination unit 106 includes first difference data (absolutely related to a correction difference value in an area in which the correction difference value is greater than or equal to a predetermined size in the difference image corrected by the correction unit 105. Difference data) and the correction difference value of the entire region standardized (normalized, normalized) based on the average and standard deviation of the correction difference values of the entire region corresponding to the inspection target surface in the difference image corrected by the correction unit 105 The abnormality is determined based on the second difference data (relative difference data). In addition, in the abnormality determination, not only the first difference data and the second difference data but also other information can be considered.

以下、実施形態において実行される処理について説明する。   Hereinafter, processing executed in the embodiment will be described.

図15は、実施形態の検査システムが被検査体150の検査を行う際に実行する一連の処理を示したフローチャートである。以下では、被検査体150は、既にアーム140に固定された状態で、検査の初期位置に配置されているものとする。   FIG. 15 is a flowchart illustrating a series of processing executed when the inspection system according to the embodiment inspects the inspected object 150. In the following, it is assumed that the inspected object 150 is already fixed to the arm 140 and arranged at the initial position of the inspection.

図15に示されるように、実施形態のPC100は、まず、照明装置120に対して、被検査体を検査するための縞パターンを出力する(S1501)。   As shown in FIG. 15, the PC 100 according to the embodiment first outputs a fringe pattern for inspecting the object to be inspected to the illumination device 120 (S1501).

照明装置120は、PC100から入力された縞パターンを格納する(S1521)。そして、照明装置120は、格納された縞パターンを、時間遷移に従って変化するように表示する(S1522)。なお、照明装置120が表示を開始する条件は、縞パターンが格納されることに制限するものではなく、たとえば検査者が照明装置120に対して開始操作を行ったことであってもよい。   The illuminating device 120 stores the fringe pattern input from the PC 100 (S1521). And the illuminating device 120 displays the stored fringe pattern so that it may change according to a time transition (S1522). Note that the condition for starting display by the illumination device 120 is not limited to storing the fringe pattern, and may be that the inspector performs a start operation on the illumination device 120, for example.

そして、PC100の制御部103は、時間相関カメラ110に対して、撮像開始指示を送信する(S1502)。   Then, the control unit 103 of the PC 100 transmits an imaging start instruction to the time correlation camera 110 (S1502).

次に、時間相関カメラ110は、送信されてきた撮像開始指示に従って、被検査体150および当該被検査体150の周囲を含む領域について撮像を開始する(S1511)。そして、時間相関カメラ110の制御部240は、強度画像データと、時間相関画像データと、を生成する(S1512)。そして、時間相関カメラ110の制御部240は、強度画像データと、時間相関画像データと、を、PC100に出力する(S1513)。   Next, in accordance with the transmitted imaging start instruction, the time correlation camera 110 starts imaging for the inspection object 150 and a region including the periphery of the inspection object 150 (S1511). Then, the control unit 240 of the time correlation camera 110 generates intensity image data and time correlation image data (S1512). Then, the control unit 240 of the time correlation camera 110 outputs the intensity image data and the time correlation image data to the PC 100 (S1513).

PC100の制御部103は、強度画像データと、時間相関画像データと、を受け取る(S1503)。そして、画像生成部104は、受け取った強度画像データおよび時間相関画像データから、差分画像を生成する(S1504)。なお、ここでは、説明の便宜上、差分画像以外の画像が生成される例についての説明を省略するが、実施形態では、S1504において、差分画像のみならず、強度画像や振幅画像、位相画像などといった、検査に使用可能な他の検査画像も生成されうる。   The control unit 103 of the PC 100 receives the intensity image data and the time correlation image data (S1503). Then, the image generation unit 104 generates a difference image from the received intensity image data and time correlation image data (S1504). Here, for convenience of explanation, description of an example in which an image other than the difference image is generated is omitted, but in the embodiment, not only the difference image but also the intensity image, the amplitude image, the phase image, and the like in S1504. Other inspection images that can be used for inspection can also be generated.

そして、補正部105は、S1504で生成された差分画像を補正する(S1505)。より具体的に、補正部105は、前述したように、差分画像を表す複素数の振幅の値を示す実数を、元画像および復元画像のうち少なくとも一方の位相限定微分の値に基づく第1の補正係数と、元画像および復元画像のうち少なくとも一方の振幅の値に基づく第2の補正係数と、に基づいて補正した値を、補正後の差分画像を表す補正差分値とすることで、差分画像を補正する。   Then, the correction unit 105 corrects the difference image generated in S1504 (S1505). More specifically, as described above, the correction unit 105 performs the first correction based on the value of the phase-only derivative of at least one of the original image and the restored image, using the real number indicating the value of the complex number representing the difference image. The difference image is obtained by setting a value corrected based on the coefficient and the second correction coefficient based on the amplitude value of at least one of the original image and the restored image as a corrected difference value representing the corrected difference image. Correct.

そして、異常判定部106は、以下に説明するような処理手順により、S1505で補正された差分画像から、異常判定のための情報を取得する(S1506)。   Then, the abnormality determination unit 106 acquires information for abnormality determination from the difference image corrected in S1505 according to the processing procedure described below (S1506).

図16は、実施形態の検査システムが実行する、異常判定のための情報の取得処理の詳細を示したフローチャートである。   FIG. 16 is a flowchart illustrating details of an information acquisition process for abnormality determination executed by the inspection system according to the embodiment.

図16に示されるように、実施形態の異常判定部106は、まず、S1505で補正された差分画像から、上記の補正差分値が所定以上の大きさの領域を特定する(S1601)。そして、異常判定部106は、S1601で特定された領域の補正差分値に関する第1の差分データ(絶対的な差分データ)を取得する(S1602)。   As illustrated in FIG. 16, the abnormality determination unit 106 of the embodiment first identifies an area where the correction difference value is greater than or equal to a predetermined size from the difference image corrected in S1505 (S1601). Then, the abnormality determination unit 106 acquires first difference data (absolute difference data) related to the correction difference value of the area specified in S1601 (S1602).

また、異常判定部106は、S1505で補正された差分画像における検査対象面に対応した領域全体の補正差分値の平均および標準偏差を算出する(S1603)。そして、異常判定部106は、S1503で算出された平均および標準偏差に基づき、S1505で補正された差分画像における検査対象面に対応した領域全体の補正差分値を標準化することで、領域全体の補正差分値に関する第2の差分データ(相対的な差分データ)を取得する(S1604)。   In addition, the abnormality determination unit 106 calculates the average and standard deviation of the correction difference values of the entire region corresponding to the inspection target surface in the difference image corrected in S1505 (S1603). Then, the abnormality determination unit 106 corrects the entire region by standardizing the correction difference value of the entire region corresponding to the inspection target surface in the difference image corrected in S1505 based on the average and the standard deviation calculated in S1503. Second difference data (relative difference data) related to the difference value is acquired (S1604).

図16におけるS1602の処理が終了すると、図15におけるS1506の処理が終了し、S1507に処理が移行する。そして、異常判定部106は、S1506で取得された情報(第1の差分データおよび第2の差分データ)に基づいて、異常判定処理を実行する(S1507)。   When the process of S1602 in FIG. 16 ends, the process of S1506 in FIG. 15 ends, and the process proceeds to S1507. Then, the abnormality determination unit 106 performs abnormality determination processing based on the information (first difference data and second difference data) acquired in S1506 (S1507).

そして、制御部103は、被検査体150の検査が終了したか否かを判定する(S1508)。   Then, the control unit 103 determines whether or not the inspection of the inspection object 150 has ended (S1508).

被検査体150の検査が終了していないと判定された場合(S1508:No)、アーム制御部101は、次の検査対象となる被検査体150の表面が時間相関カメラ110で撮像できるように、予め定められた設定にしたがってアームの移動制御を行う(S1509)。そして、アームの移動制御が終了すると、制御部103は、再び時間相関カメラ110に対して、撮像開始指示を送信する(S1502)。   When it is determined that the inspection of the inspected object 150 is not completed (S1508: No), the arm control unit 101 can capture the surface of the inspected object 150 to be inspected with the time correlation camera 110. Then, arm movement control is performed according to a predetermined setting (S1509). When the arm movement control ends, the control unit 103 transmits an imaging start instruction to the time correlation camera 110 again (S1502).

一方、被検査体150の検査が終了したと判定された場合(S1508:Yes)、制御部103は、検査が終了した旨を通知するための終了指示を時間相関カメラ110に対して出力する(S1510)。これにより、PC100が実行する一連の処理が終了する。   On the other hand, when it is determined that the inspection of the inspected object 150 has ended (S1508: Yes), the control unit 103 outputs an end instruction for notifying that the inspection has ended to the time correlation camera 110 ( S1510). As a result, a series of processes executed by the PC 100 is completed.

そして、時間相関カメラ110は、終了指示を受け付けたか否かを判定する(S1514)。終了指示を受け付けていない場合(S1514:No)、再びS1511からの処理が行われる。一方、終了指示を受け付けた場合(S1514:Yes)、処理が終了する。   Then, the time correlation camera 110 determines whether an end instruction has been received (S1514). If an end instruction has not been received (S1514: No), the processing from S1511 is performed again. On the other hand, when an end instruction is accepted (S1514: Yes), the process ends.

なお、照明装置120の終了処理は、検査者が行ってもよいし、他の構成からの指示に従って終了してもよい。   Note that the inspecting process of the illumination device 120 may be performed by an inspector, or may be ended in accordance with an instruction from another configuration.

以上により、実施形態の検査システムが被検査体の検査を行う際に実行する一連の処理が終了する。   With the above, a series of processes executed when the inspection system of the embodiment inspects the object to be inspected is completed.

なお、上述した実施形態では、図2に示される構成を有した時間相関カメラ110を用いて、強度画像データと、時間相関画像データと、を生成する例について説明した。しかしながら、強度画像データと、時間相関画像データと、の生成は、図2に示される構成を有した時間相関カメラ110ではなくても、アナログ的な処理で実現可能な時間相関カメラや、それと等価な動作をする撮像システムなどによっても実現可能である。たとえば、通常のデジタルスチルカメラが生成した画像データを出力し、情報処理装置が、デジタルスチルカメラが生成した画像データを、フレーム画像データとして用いて参照信号を重畳することで、時間相関画像データを生成してもよいし、イメージセンサ内で光強度信号に参照信号を重畳するようなデジタルカメラを用いて、時間相関画像データを生成してもよい。   In the above-described embodiment, the example in which the intensity image data and the time correlation image data are generated using the time correlation camera 110 having the configuration illustrated in FIG. 2 has been described. However, the generation of the intensity image data and the time correlation image data is not equivalent to the time correlation camera 110 having the configuration shown in FIG. It can also be realized by an imaging system that performs various operations. For example, image data generated by a normal digital still camera is output, and the information processing apparatus superimposes a reference signal using the image data generated by the digital still camera as frame image data, thereby generating time-correlated image data. The time correlation image data may be generated by using a digital camera that superimposes a reference signal on a light intensity signal in the image sensor.

以上説明したように、実施形態の検査システムは、時間相関カメラ110から出力される画像データから、複素数で表される元画像としての複素時間相関画像と、当該複素時間相関画像に、画像上の異常を雑音成分として取り除くウィーナフィルタを用いた処理を施すことで生成される復元画像と、の差分を示す差分画像を生成する画像生成部104と、元画像および復元画像のうち少なくとも一方の位相限定微分の値と、元画像および復元画像のうち少なくとも一方の振幅の値と、に基づいて、差分画像を補正する補正部105と、補正部105による補正後の差分画像に基づいて、被検査体150の検査対象面の異常を判定する異常判定部106と、を備えている。このような構成によれば、復元画像の位相限定微分の値および振幅の値に応じて、時間相関カメラ110から見た被検査体150の検査対象面の端部領域やコーナー領域など、異常の有無に関わらず表面の勾配が急激に変化するような領域に対する検出感度が適宜補正されるので、過検出を抑制することができる。   As described above, the inspection system according to the embodiment uses a complex time correlation image as an original image represented by a complex number from the image data output from the time correlation camera 110, and the complex time correlation image on the image. An image generation unit 104 that generates a difference image indicating a difference between a restored image generated by performing processing using a Wiener filter that removes abnormalities as noise components, and phase limitation of at least one of the original image and the restored image Based on the differential value and the amplitude value of at least one of the original image and the restored image, the correction unit 105 that corrects the difference image, and the inspection object based on the difference image corrected by the correction unit 105 And an abnormality determination unit 106 that determines abnormality of 150 inspection target surfaces. According to such a configuration, an abnormal region such as an end region or a corner region of the inspection target surface of the inspected object 150 viewed from the time correlation camera 110 according to the phase-only differential value and the amplitude value of the restored image. Since the detection sensitivity for a region where the surface gradient changes abruptly regardless of the presence or absence, overdetection can be suppressed.

以下、実施形態のいくつかの変形例について説明する。   Hereinafter, some modified examples of the embodiment will be described.

<第1変形例>
上述した実施形態では、位相、振幅および強度の局所的な変化(周囲との違い)に基づいて、異常領域を特定する例について説明したが、周囲との違いに基づいて異常領域を特定することに制限するものではない。たとえば、第1変形例として、予め設定(取得)された参照形状のデータ(参照データ)との差異に基づいて異常領域を特定する場合も考えられる。この場合、空間位相変調照明(縞パターン)の位置合わせおよび同期の状況を、参照データを設定(取得)した時の状況に合わせる必要がある。
<First Modification>
In the above-described embodiment, the example in which the abnormal region is specified based on the local change (difference from the surroundings) of the phase, amplitude, and intensity has been described. However, the abnormal region is specified based on the difference from the surroundings. It is not limited to. For example, as a first modification, an abnormal region may be specified based on a difference from reference shape data (reference data) set (acquired) in advance. In this case, it is necessary to match the position and synchronization status of the spatial phase modulation illumination (stripe pattern) with the status when the reference data is set (acquired).

第1変形例では、異常判定部106が、予め(図示しない)記憶部に記憶された、参照表面から得られた位相画像、振幅画像および強度画像と、被検査体150の位相画像、振幅画像および強度画像と、を比較し、被検査体150の表面と参照表面との間で、光の位相、振幅および強度のうちいずれか1つ以上について所定の基準以上の違いがあるか否かを判定する。   In the first modified example, the abnormality determining unit 106 stores a phase image, an amplitude image, and an intensity image obtained from the reference surface, which are stored in advance in a storage unit (not shown), and a phase image and an amplitude image of the inspected object 150. And the intensity image, and whether or not there is a difference more than a predetermined standard for any one or more of the phase, amplitude, and intensity of light between the surface of the inspected object 150 and the reference surface judge.

以下では、第1変形例において、実施形態と同じ構成の検査システムが用いられ、参照表面の例として、正常な被検査体の表面が用いられるものとする。   Hereinafter, in the first modification, an inspection system having the same configuration as that of the embodiment is used, and the surface of a normal inspection object is used as an example of the reference surface.

この場合、照明装置120がスクリーン130を介して縞パターンを照射している間に、時間相関カメラ110が、正常な被検査体の表面を撮像し、強度画像データと、時間相関画像データと、を生成する。そして、PC100が、時間相関カメラ110で生成された強度画像データおよび時間相関画像データから、位相画像、振幅画像および強度画像を生成し、PC100の記憶部(図示せず)に、生成した位相画像、振幅画像および強度画像を記憶させておく。   In this case, while the illumination device 120 irradiates the fringe pattern via the screen 130, the time correlation camera 110 images the surface of a normal object to be inspected, and intensity image data, time correlation image data, Is generated. Then, the PC 100 generates a phase image, an amplitude image, and an intensity image from the intensity image data and the time correlation image data generated by the time correlation camera 110, and generates the generated phase image in a storage unit (not shown) of the PC 100. The amplitude image and the intensity image are stored.

そして、時間相関カメラ110は、異常が存在する可能性の有無を判定したい被検査体を撮像し、強度画像データと、時間相関画像データとを生成する。そして、PC100は、強度画像データおよび時間相関画像データから、位相画像、振幅画像および強度画像を生成した後、過去に記憶部に記憶した、正常な被検査体の位相画像、振幅画像および強度画像と、を比較する。   Then, the time correlation camera 110 captures an object to be inspected to determine whether or not there is a possibility of abnormality, and generates intensity image data and time correlation image data. Then, the PC 100 generates a phase image, an amplitude image, and an intensity image from the intensity image data and the time correlation image data, and then stores the phase image, the amplitude image, and the intensity image of a normal inspection object stored in the storage unit in the past. And compare.

なお、上記の比較の際において、PC100は、正常な被検査体の位相画像、振幅画像および強度画像と、検査対象の被検査体の位相画像、振幅画像および強度画像との比較結果を、異常領域を特定するための特徴を表すデータとして出力するものとする。これにより、PC100は、異常領域を特定するための特徴が、所定の基準以上となっている画素(領域)を特定することで、位相画像、振幅画像および強度画像の各々の異常領域を特定することができる。   In the above comparison, the PC 100 determines that the comparison result between the phase image, amplitude image, and intensity image of a normal object to be inspected and the phase image, amplitude image, and intensity image of the object to be inspected are abnormal. It is assumed that data representing characteristics for specifying a region is output. Thereby, the PC 100 identifies each abnormal region of the phase image, the amplitude image, and the intensity image by identifying pixels (regions) whose characteristics for identifying the abnormal region are equal to or greater than a predetermined reference. be able to.

以上の手順により、第1変形例では、正常な被検査体の表面と差異が生じているか否か、換言すれば、被検査体の表面に異常が存在する可能性の有無を判定できる。なお、位相画像、振幅画像および強度画像の比較手法は、どのような手法を用いてもよいので、説明を省略する。   According to the above procedure, in the first modification, it is possible to determine whether or not there is a difference from the surface of a normal inspection object, in other words, whether or not there is a possibility that an abnormality exists on the surface of the inspection object. Note that any method may be used as a method for comparing the phase image, the amplitude image, and the intensity image, and the description thereof will be omitted.

なお、第1変形例では、参照表面との違いに基づいて、異常領域を抽出するための特徴を示したデータを出力する例について説明した。しかしながら、第1変形例で説明した参照表面の違いを用いる技術と、実施形態で説明した周囲との違いを用いる技術と、を組み合わせて、異常領域を特定することも考えられる。なお、第1変形例の技術と、実施形態の技術と、を組み合わせる手法は、どのような手法を用いてもよいので、ここでは説明を省略する。   In the first modification, an example in which data indicating characteristics for extracting an abnormal region is output based on a difference from the reference surface has been described. However, it is also conceivable to identify the abnormal region by combining the technique using the difference in the reference surface described in the first modification and the technique using the difference between the surroundings described in the embodiment. Note that any technique may be used as a technique for combining the technique of the first modification and the technique of the embodiment, and the description thereof is omitted here.

<第2変形例>
また、上述した実施形態では、x方向に縞パターンを動かして、被検査体の異常(欠陥)を検出する例について説明した。しかしながら、x方向に垂直なy方向で急峻に法線の分布が変化する異常(欠陥)が被検査体に生じている場合、x方向に縞パターンを動かすよりも、y方向に縞パターンを動かす方が欠陥の検出が容易になる場合がある。そこで、第2変形例として、x方向に移動する縞パターンと、y方向に移動する縞パターンとを、交互に切り替える例について説明する。
<Second Modification>
In the above-described embodiment, an example in which an abnormality (defect) of an inspection object is detected by moving a stripe pattern in the x direction has been described. However, when an abnormality (defect) in which the normal distribution changes sharply in the y direction perpendicular to the x direction is generated in the inspection object, the fringe pattern is moved in the y direction rather than in the x direction. It may be easier to detect defects. Therefore, as a second modification, an example in which a fringe pattern moving in the x direction and a fringe pattern moving in the y direction are alternately switched will be described.

第2変形例の照明制御部102は、所定の時間間隔毎に、照明装置120に出力する縞パターンを切り替える。これにより、照明装置120は、一つの検査対象面に対して、異なる方向に延びた複数の縞パターンを出力する。   The illumination control unit 102 of the second modified example switches the stripe pattern output to the illumination device 120 at every predetermined time interval. Thereby, the illuminating device 120 outputs the some fringe pattern extended in the different direction with respect to one test object surface.

図17は、第2変形例の照明制御部102が出力する縞パターンの切り替え例を示した図である。図17の(A)に示されるように、第2変形例において、照明制御部102は、まず、照明装置120が表示する縞パターンをx方向に遷移させる。その後、図17の(B)に示されるように、照明制御部102は、照明装置120が表示する縞パターンをy方向に遷移させる。   FIG. 17 is a diagram illustrating a switching example of a fringe pattern output from the illumination control unit 102 according to the second modified example. As shown in FIG. 17A, in the second modification, the illumination control unit 102 first transitions the fringe pattern displayed by the illumination device 120 in the x direction. Thereafter, as illustrated in FIG. 17B, the illumination control unit 102 causes the stripe pattern displayed by the illumination device 120 to transition in the y direction.

そして、PC100の制御部103は、図17の(A)の縞パターン照射から得られた時間相関画像データに基づいて、異常検出を行い、図17の(B)の縞パターン照射から得られた時間相関画像データに基づいて、異常検出を行う。   And the control part 103 of PC100 performed abnormality detection based on the time correlation image data obtained from the stripe pattern irradiation of FIG. 17 (A), and was obtained from the stripe pattern irradiation of FIG. 17 (B). Anomaly detection is performed based on the time correlation image data.

図18は、第2変形例の照明制御部102が、異常(欠陥)1801を含んだ表面に縞パターンを照射した例を示した図である。図18に示される例では、異常(欠陥)1801が、x方向に延びている。この場合、照明制御部102は、x方向に交差するy方向、換言すれば異常(欠陥)1801の長手方向に交差する方向に縞パターンが移動するように設定する。当該設定により、検出精度を向上させることができる。   FIG. 18 is a diagram illustrating an example in which the illumination control unit 102 according to the second modified example irradiates a surface including an abnormality (defect) 1801 with a fringe pattern. In the example shown in FIG. 18, an abnormality (defect) 1801 extends in the x direction. In this case, the illumination control unit 102 sets the fringe pattern to move in the y direction that intersects the x direction, in other words, in the direction that intersects the longitudinal direction of the abnormality (defect) 1801. With this setting, detection accuracy can be improved.

図19は、図18においてy方向に縞パターンを変化させた場合における、異常(欠陥)1801とスクリーン130上の縞パターンとの関係を示した図である。なお、図18において、y方向は、異常(欠陥)1801の長手方向に直交する方向に対応する。図19に示されるように、y方向に幅が狭く、且つ当該y方向に交差するx方向を長手方向とする異常(欠陥)1801が生じている場合、照明装置120から照射された光は、x方向に交差するy方向で光の振幅の打ち消しが大きくなる。このため、PC100では、y方向に移動させた縞パターンに対応する振幅画像データから、当該異常(欠陥)1801を検出できる。   FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the abnormality (defect) 1801 and the stripe pattern on the screen 130 when the stripe pattern is changed in the y direction in FIG. In FIG. 18, the y direction corresponds to a direction orthogonal to the longitudinal direction of the abnormality (defect) 1801. As shown in FIG. 19, when an abnormality (defect) 1801 having a narrow width in the y direction and a longitudinal direction in the x direction crossing the y direction occurs, the light emitted from the illumination device 120 is In the y direction that intersects the x direction, the cancellation of the amplitude of light increases. Therefore, the PC 100 can detect the abnormality (defect) 1801 from the amplitude image data corresponding to the fringe pattern moved in the y direction.

第2変形例の検査システムにおいて、被検査体に生じる欠陥の長手方向がランダムな場合には、複数方向(例えば、x方向、および当該x方向に交差するy方向等)で縞パターンを表示することで、欠陥の形状を問わずに当該欠陥の検出が可能となり、異常(欠陥)の検出精度を向上させることができる。また、異常の形状に合わせた縞パターンを投影することで、異常の検出精度を向上させることができる。   In the inspection system of the second modified example, when the longitudinal direction of the defect generated in the inspection object is random, the fringe pattern is displayed in a plurality of directions (for example, the x direction and the y direction crossing the x direction). Thus, the defect can be detected regardless of the shape of the defect, and the abnormality (defect) detection accuracy can be improved. Further, by projecting a fringe pattern that matches the shape of the abnormality, the abnormality detection accuracy can be improved.

<第3変形例>
さらに、実施形態の技術は、上述した第2変形例のような、x方向の異常検出と、y方向の異常検出と、を行うために縞パターンを切り替える技術に制限されるものでない。そこで、第3変形例として、照明制御部102が照明装置120に出力する縞パターンをx方向およびy方向に同時に動かす例について説明する。
<Third Modification>
Furthermore, the technique of the embodiment is not limited to the technique of switching the fringe pattern in order to perform abnormality detection in the x direction and abnormality detection in the y direction as in the second modification described above. Therefore, as a third modification, an example in which the fringe pattern output from the illumination control unit 102 to the illumination device 120 is simultaneously moved in the x direction and the y direction will be described.

図20は、第3変形例の照明制御部102が照明装置120に出力する縞パターンの例を示した図である。図20に示される例では、照明制御部102が縞パターンを方向2001に移動させる。   FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a fringe pattern output from the illumination control unit 102 according to the third modified example to the illumination device 120. In the example shown in FIG. 20, the illumination control unit 102 moves the fringe pattern in the direction 2001.

図20に示される縞パターンは、x方向では1周期2002の縞パターンを含み、y方向では1周期2003の縞パターンを含んでいる。つまり、図20に示される縞パターンは、幅が異なる交差する方向に延びた複数の縞を有している。ここで、第3変形例では、x方向の縞パターンの幅と、y方向の縞パターンの幅と、を異ならせる必要がある。これにより、x方向に対応する時間相関画像データと、y方向に対応する時間相関画像データと、を生成する際に、対応する参照信号を異ならせることができる。なお、縞パターンによる光の強度の変化の周期(周波数)が変化すればよいので、縞の幅を変化させるのに変えて、縞パターン(縞)の移動速度を変化させてもよい。   The stripe pattern shown in FIG. 20 includes a stripe pattern with one period 2002 in the x direction and includes a stripe pattern with one period 2003 in the y direction. That is, the stripe pattern shown in FIG. 20 has a plurality of stripes extending in the intersecting directions having different widths. Here, in the third modified example, it is necessary to make the width of the stripe pattern in the x direction different from the width of the stripe pattern in the y direction. Thereby, when generating the time correlation image data corresponding to the x direction and the time correlation image data corresponding to the y direction, the corresponding reference signals can be made different. Note that the period (frequency) of the change in the intensity of light due to the fringe pattern only needs to be changed. Therefore, the moving speed of the fringe pattern (stripe) may be changed instead of changing the width of the stripe.

そして、時間相関カメラ110が、x方向の縞パターンに対応する参照信号に基づいて、x方向の縞パターンに対応する時間相関画像データを生成し、y方向の縞パターンに対応する参照信号に基づいて、y方向の縞パターンに対応する時間相関画像データを生成する。そして、PC100の制御部103は、x方向の縞パターンに対応する時間相関画像データに基づいて、異常検出を行った後、y方向の縞パターンに対応する時間相関画像データに基づいて、異常検出を行う。これにより、第3変形例では、欠陥の生じた方向を問わずに検出が可能となり、異常(欠陥)の検出精度を向上させることができる。   Then, the time correlation camera 110 generates time correlation image data corresponding to the stripe pattern in the x direction based on the reference signal corresponding to the stripe pattern in the x direction, and based on the reference signal corresponding to the stripe pattern in the y direction. Thus, time correlation image data corresponding to the stripe pattern in the y direction is generated. Then, the control unit 103 of the PC 100 detects abnormality based on the time correlation image data corresponding to the stripe pattern in the x direction, and then detects abnormality based on the time correlation image data corresponding to the stripe pattern in the y direction. I do. Thereby, in the 3rd modification, it becomes possible to detect regardless of the direction where a defect has occurred, and the detection accuracy of abnormality (defect) can be improved.

上述した実施形態のPC100で実行される検査プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。   The inspection program executed by the PC 100 of the above-described embodiment is a file in an installable format or an executable format, and is a computer such as a CD-ROM, a flexible disk (FD), a CD-R, a DVD (Digital Versatile Disk). It is recorded on a readable recording medium and provided.

また、上述した実施形態のPC100で実行される検査プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、上述した実施形態のPC100で実行される検査プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。   Further, the inspection program executed by the PC 100 of the above-described embodiment may be provided by being stored on a computer connected to a network such as the Internet and downloaded via the network. Further, the inspection program executed on the PC 100 according to the above-described embodiment may be provided or distributed via a network such as the Internet.

以上、本発明の実施形態およびいくつかの変形例を説明したが、これらの実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   As mentioned above, although embodiment of this invention and some modification were demonstrated, these embodiment and modification are shown as an example, and are not intending limiting the range of invention. These novel embodiments and modifications can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and equivalents thereof.

100…PC、104…画像生成部、105…補正部、106…異常判定部、110…時間相関カメラ、120…照明装置(照明部)、130…スクリーン(照明部)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... PC, 104 ... Image generation part, 105 ... Correction | amendment part, 106 ... Abnormality determination part, 110 ... Time correlation camera, 120 ... Illumination device (illumination part), 130 ... Screen (illumination part).

Claims (6)

被検査体に対して光の強度の周期的な時間変化および空間変化を与える面的な照明部と、
時間相関カメラまたはそれと等価な動作をする撮像システムから出力される画像データから、複素数で表される複素時間相関画像と、当該複素時間相関画像に、画像上の異常を雑音成分として取り除くウィーナフィルタを用いた処理を施すことで生成される復元画像と、の差分を示す差分画像を生成する画像生成部と、
前記複素時間相関画像および前記復元画像のうち少なくとも一方の位相限定微分の値と、前記複素時間相関画像および前記復元画像のうち少なくとも一方の振幅の値と、に基づいて、前記差分画像を補正する補正部と、
前記補正部による補正後の前記差分画像に基づいて、前記被検査体の検査対象面の異常を判定する異常判定部と、
を備える、検査システム。
A planar illumination unit that gives periodic temporal and spatial changes in the intensity of light to the object to be inspected;
A complex time correlation image represented by a complex number from image data output from a time correlation camera or an imaging system that operates equivalently, and a Wiener filter that removes abnormalities on the image as noise components from the complex time correlation image. An image generation unit that generates a difference image indicating a difference between the restored image generated by performing the processing used;
The difference image is corrected based on a phase-only differential value of at least one of the complex time correlation image and the restored image and an amplitude value of at least one of the complex time correlation image and the restored image. A correction unit;
Based on the difference image after correction by the correction unit, an abnormality determination unit that determines abnormality of the inspection target surface of the object to be inspected;
An inspection system comprising:
前記補正部は、前記差分画像のうち、前記位相限定微分の値が大きい領域ほど補正倍率が小さくなるように設定された第1の補正係数に基づいて、前記差分画像を補正する、
請求項1に記載の検査システム。
The correction unit corrects the difference image based on a first correction coefficient that is set such that a correction magnification becomes smaller in a region where the value of the phase-only differential is larger in the difference image.
The inspection system according to claim 1.
前記補正部は、前記振幅の値が小さい領域ほど補正倍率が大きくなるように設定された第2の補正係数に基づいて、前記差分画像を補正する、
請求項1または2に記載の検査システム。
The correction unit corrects the difference image based on a second correction coefficient that is set so that the correction magnification becomes larger in a region where the amplitude value is smaller.
The inspection system according to claim 1 or 2.
前記補正部は、前記差分画像を表す複素数の振幅の値を表す実数を、前記複素時間相関画像および前記復元画像のうち少なくとも一方の位相限定微分の値に基づく第1の補正係数と、前記複素時間相関画像および前記復元画像のうち少なくとも一方の振幅の値に基づく第2の補正係数と、に基づいて補正した値を、前記補正後の差分画像を表す補正差分値とすることで、前記差分画像を補正する、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の検査システム。
The correction unit converts a real number representing a value of a complex number representing the difference image, a first correction coefficient based on a phase-only differential value of at least one of the complex time correlation image and the restored image, and the complex number. The difference corrected based on the second correction coefficient based on the amplitude value of at least one of the time-correlated image and the restored image is set as a corrected difference value representing the corrected difference image. Correct the image,
The inspection system according to any one of claims 1 to 3.
前記異常判定部は、前記補正後の前記差分画像のうち前記補正差分値が所定以上の大きさの領域の前記補正差分値に関する第1の差分データと、前記補正後の前記差分画像における前記検査対象面に対応した領域全体の前記補正差分値の平均および標準偏差に基づき標準化された前記領域全体の前記補正差分値に関する第2の差分データと、に基づいて、前記異常を判定する、
請求項4に記載の検査システム。
The abnormality determination unit includes: first difference data relating to the correction difference value in a region where the correction difference value is greater than or equal to a predetermined size in the difference image after correction; and the inspection in the difference image after correction. Determining the abnormality based on the second difference data relating to the correction difference value of the entire region normalized based on the average and standard deviation of the correction difference value of the entire region corresponding to the target surface;
The inspection system according to claim 4.
光の強度の周期的な時間変化および空間変化を与える面的な照明部により照らされた被検査体を撮像する時間相関カメラまたはそれと等価な動作をする撮像システムから出力される画像データから、複素数で表される複素時間相関画像と、当該複素時間相関画像に、画像上の異常を雑音成分として取り除くウィーナフィルタを用いた処理を施すことで生成される復元画像と、の差分を示す差分画像を生成する画像生成ステップと、
前記複素時間相関画像および前記復元画像のうち少なくとも一方の位相限定微分の値と、前記複素時間相関画像および前記復元画像のうち少なくとも一方の振幅の値と、に基づいて、前記差分画像を補正する補正ステップと、
前記補正ステップによる補正後の前記差分画像に基づいて、前記被検査体の検査対象面の異常を判定する異常判定ステップと、
を備える、検査方法。
Complex number from image data output from a time-correlation camera or an imaging system that operates equivalently to image an inspected object illuminated by a planar illumination unit that gives periodic temporal and spatial changes in light intensity A difference image indicating a difference between the complex time correlation image represented by the above and a restored image generated by applying a process using a Wiener filter that removes an abnormality on the image as a noise component to the complex time correlation image. An image generation step to generate;
The difference image is corrected based on a phase-only differential value of at least one of the complex time correlation image and the restored image and an amplitude value of at least one of the complex time correlation image and the restored image. A correction step;
Based on the difference image after correction by the correction step, an abnormality determination step for determining an abnormality of the inspection target surface of the inspection object;
An inspection method comprising:
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