CN116818657A - 光学检查方法、光学检查程序、处理装置以及光学检查装置 - Google Patents

光学检查方法、光学检查程序、处理装置以及光学检查装置 Download PDF

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Abstract

本公开涉及光学检查方法、光学检查程序、处理装置以及光学检查装置。提供一种获取物体表面的信息的光学检查方法。在实施方式的光学检查方法中，使用通过了选择性地使来自物体表面的互不相同的多个预定波长的光通过的波长选择部的光，用具有区分地接收多个预定波长的光的颜色通道的图像传感器进行摄像以获取图像，进行推定在图像的各像素接收到光的颜色通道的通道数量作为颜色数量的颜色数量推定处理，基于颜色数量，进行识别来自物体表面的散射光分布(BRDF)的散射光分布识别处理或者识别物体表面的状态的表面状态识别处理中的至少一方的处理。

Description

光学检查方法、光学检查程序、处理装置以及光学检查装置
相关申请的交叉引用
本申请基于2022年3月22日提交的日本专利申请第2022-045295号并要求其优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明的实施方式涉及光学检查方法、光学检查程序、处理装置以及光学检查装置。
背景技术
在各种产业中，对物体的非接触方式的表面测定日益重要。以往方法中有如下方法：将光线分光来对物体进行照明，用摄像元件获取分别分光而得到的图像，推定各光线方向以获取物体面的信息。
发明内容
本发明想要解决的技术课题在于提供获取物体表面的信息的光学检查方法、光学检查程序、处理装置以及光学检查装置。
实施方式的光学检查方法如下：使用通过了选择性地使来自物体表面的互不相同的多个预定波长的光通过的波长选择部的光，用具有区分地接收所述多个预定波长的光的颜色通道的图像传感器进行摄像以获取图像，进行推定在所述图像的各像素接收到光的所述颜色通道的通道数量作为颜色数量的颜色数量推定处理，基于所述颜色数量，进行识别来自所述物体表面的散射光分布(BRDF)的散射光分布识别处理或者识别所述物体表面的状态的表面状态识别处理中的至少一方的处理。
根据上述构成的光学检查方法，能够提供获取物体表面的信息的光学检查方法。
附图说明
图1为示出第1实施方式的光学检查装置的示意性结构的概略性剖视图。
图2为说明图1所示的光学检查装置的处理装置的处理流程的流程图。
图3为示出第1实施方式的变形例的光学检查装置的示意性结构的概略性剖视图。
图4为示出第2实施方式的光学检查装置的示意性结构的概略性剖视图。
图5为说明第2实施方式的光学检查装置的作用的概略图。
图6为说明第2实施方式的光学检查装置的作用的概略图。
图7为示出第3实施方式的光学检查装置的示意性结构的概略性剖视图。
图8为第1至第3实施方式的光学检查装置的波长选择部的一个例子。
图9为第1至第3实施方式的光学检查装置的波长选择部的一个例子。
图10为第1至第3实施方式的光学检查装置的波长选择部的一个例子。
图11为第1至第3实施方式的光学检查装置的波长选择部的一个例子。
具体实施方式
以下参照附图对各实施方式进行说明。附图为示意性或概念性的附图，各部分的厚度与宽度的关系、部分之间的大小比率等并不一定与实际情况相同。另外，即使在表示相同部分的情况下，有时也取决于附图而彼此的尺寸、比率被表示得不同。在本申请说明书和各图中，关于已示出的图，对与前述要素同样的要素附加相同附图标记并适当省略详细说明。
在本说明书中，光是电磁波的一种，设为X射线、紫外线、可见光、红外线、微波等都包含在内。在本实施方式中，假定光是可见光，例如假定波长处于450nm至700nm的区域。
(第1实施方式)
参照图1及图2对本实施方式的光学检查装置10进行说明。
图1中示出本实施方式的光学检查装置10的包括光轴L的示意性剖视图。如图1所示，光学检查装置10具有摄像部12、波长选择部14和处理装置16。
摄像部12具有有着光轴L成像光学元件22和图像传感器(摄像元件)24。
成像光学元件22设置于波长选择部14与图像传感器24之间。成像光学元件22为例如成像透镜。在图1中，作为成像光学元件22的成像透镜，示意性地以1个透镜来代表地描绘，但也可以为由多个透镜构成的组合透镜。或者，成像光学元件22可以为凹面镜、凸面镜或它们的组合。即，成像光学元件22只要是具有将从物体的一点、即物点发出的光线组会聚到共轭的像点的功能的光学元件，就可以是任意的。
从物体表面的物点发出的光线组通过成像光学元件22被会聚(聚光)到像点，这称为成像。或者，存在成像关系是指物点被搬移到像点(物点的共轭点)。将从足够远的物点发出的光线组被成像光学元件22搬移到的共轭点的聚集面称为成像光学元件22的焦点面。另外，将与焦点面垂直且通过成像光学元件22的中心的线设为光轴L。此时，将借由该光线被搬移的物点的共轭的像点称为焦点。
假定本实施方式的图像传感器24具有至少1个以上的像素，各像素能够接收至少两个不同波长的光线、即第1波长的光线和与第1波长不同波长的第2波长的光线。将包括配置有图像传感器24的区域的平面设为成像光学元件22的像面。图像传感器24可以为区域传感器，也可以为线传感器。区域传感器是指使像素在同一平面内按区域状排列而成的传感器。另外，线传感器是使像素按线状排列而成的传感器。另外在各像素可以具备如R、G、B这3个通道这样的区分地接收多个预定波长的光的颜色通道。其中，可以针对R、G、B具备各自独立的像素，也可以将这些R、G、B各像素汇总考虑为一个像素。在本实施方式中，将图像传感器24设为区域传感器，假定各像素具备红色和蓝色这两个颜色通道。即，假定图像传感器24能够以各自独立的颜色通道接收波长450nm的蓝光和波长650nm的红光。
波长选择部14选择性地使多个预定波长的光通过。波长选择部14具有至少两个以上的波长选择区域32、34、36。图1中的波长选择部14具有3个波长选择区域32、34、36。在图1所示的截面中，波长选择区域32、34邻接。另外，在图1所示的截面中，波长选择区域32、36邻接。
将波长选择部14中的两个波长选择区域设为第1波长选择区域32和第2波长选择区域34。第1波长选择区域32使具有包括第1波长的波长光谱的光线通过。在此，使光线通过的意思是指利用透射或反射使光线从物点去往像点。在本实施方式中，假定第1波长选择区域32使特定范围的第1波长的光线透射。另一方面，第1波长选择区域32实质上遮蔽与第1波长不同的第2波长的光线。在此遮蔽的意思是指不使光线通过。即，意思是指不使光线从物点去往像点。但是，遮蔽也包含光线的强度被大幅降低、剩余微小的分量通过的情况。第2波长选择区域34使包括第2波长的光线的波长光谱通过。另一方面，第2波长选择区域34实质上遮蔽第1波长的光线。例如，设第1波长为450nm的蓝光，设第2波长为650nm的红光。但不限于此，各波长可以是任意的。
像这样，相邻的波长选择区域32、34通过/遮蔽的波长不同。
在此，来自物体O的表面处的物点的反射光的方向分布能够通过被称为BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function，双向反射分布函数)的分布函数来表示。BRDF通常取决于物体的表面性状/形状而变化。例如，如果物体O的表面粗糙则反射光向各个方向扩展，因此BRDF为宽的分布。即，如果物体O的表面粗糙，则反射光遍及宽广的角度而存在。另一方面，如果物体O的表面为镜面，则反射光几乎仅为镜面反射分量，BRDF为窄的分布。像这样，BRDF反映物体O表面的表面性状/形状。在此物体O的表面性状/形状可以是表面粗糙度，例如可以是微米尺寸的微小凹凸，可以是表面的倾斜度，也可以是形变等。即，物体O的表面性状/形状只要与物体O表面的高度分布相关，就可以是任意的。当物体O的表面性状/形状以精细结构来构成时，其典型的构造尺度可以为纳米尺度，可以为微米尺度，可以为毫米尺度，也可以为任何尺度。
处理装置16例如包括计算机等，具备处理器(处理电路)及存储介质。处理器包括CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)、微机、FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)及DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)等任意结构。存储介质除了包含存储器等主存储装置之外，还可以包含辅助存储装置。作为存储介质，列举HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive，固态硬盘)、磁盘、光盘(CD-ROM、CD-R、DVD等)、磁光盘(MO等)及半导体存储器等能够随时写入及读出的非易失性存储器。
在处理装置16中，作为处理器及存储介质的每一个，可以仅设置有1个，也可以设置有多个。在处理装置16中，处理器通过执行存储于存储介质等的程序等来进行处理。另外，由处理装置16的处理器执行的程序可以保存于经由因特网等网络连接于处理装置16的计算机(服务器)或云环境的服务器等。在该情况下，处理器经由网络下载程序。在处理装置16中，来自图像传感器24的图像获取、基于从图像传感器24获取的图像的各种计算处理通过处理器等来执行，存储介质作为数据存储部发挥功能。
另外，由处理装置16执行的处理中的至少一部分可以通过在云环境中构成的云服务器来执行。云环境的基础设施包括虚拟CPU等虚拟处理器及云存储器。在某一个例子中，来自图像传感器24的图像获取、基于从图像传感器24获取的图像的各种计算处理通过虚拟处理器来执行，云存储器作为数据存储部发挥功能。
此外，在本实施方式中，处理装置16控制图像传感器24并且对从图像传感器24得到的像数据进行各种运算。
基于以上结构，使用图1及图2对本实施方式的光学检查装置10的工作原理进行说明。图2为使用处理装置16来获取物体O表面的信息的光学检查处理流程。此外，在本实施方式中，假定图1所示的第3波长选择区域36被遮蔽。
在图1中，假定在物体O表面的第1物点O1有例如微米尺寸的凹凸缺陷，假定物体O表面的第2物点O2为镜面。BRDF取决于物体O的表面性状而变化。此时，相对于第2物点O2的由附图标记2示出的第2BRDF，第1物点O1的由附图标记1示出的第1BRDF具有宽的分布。即在第1物点O1与第2物点O2具有各自不同的BRDF。
来自第1物点O1的属于第1BRDF1的光线包括例如红光、蓝光、绿光的波长。来自第1物点O1的属于第1BRDF1的第1光线B1通过波长选择部14的第1波长选择区域32时，成为例如具有波长430nm至波长480nm的光谱的蓝光。来自第1物点O1的属于第1BRDF1的第2光线B2通过波长选择部14的第2波长选择区域34，成为例如具有波长620nm至波长680nm的光谱的红光。
来自第2物点O2的属于第2BRDF2的光线B包括例如红光、蓝光、绿光的波长。来自第2物点O2的属于第2BRDF2的光线B与光轴L平行或大致平行，通过波长选择部14的第2波长选择区域34，成为具有波长620nm至波长680nm的光谱的红光。
在此，第1物点O1由成像光学元件22被搬移到图像传感器24上的第1像点I1。第2物点由O2成像光学元件22被搬移到图像传感器24上的第2像点I2。据此，处理装置16进行控制图像传感器(区域传感器)24以用图像传感器24获取图像的图像获取处理(步骤S101)。即，用图像传感器24获取的图像作为电信号被发送到处理装置16。
此外，根据来自物体O表面的散射角度(包括镜面反射光)对用图像传感器24摄像的像点I1的像数据、像点I2的像数据附加颜色。因此，得到的像点I1、I2的颜色不取决于物体O表面自身的颜色，而是取决于根据波长选择部14的设定而选择性通过的波长。因此，关于本实施方式中由摄像部12获取的像点I1、I2的像数据，可以认为通过适当设定波长选择部14，即使是同一物体O表面的像，也与不使用波长选择部14的普通相机的像的颜色不同。
在本实施方式中，在图像传感器24上的第1像点I1，至少蓝光和红光被接收。即，与图像传感器24上的第1像点I1对应的像素接收蓝光和红光。因此，处理装置16辨识出来自第1物点O1的光至少通过了两种波长选择区域32、34。另一方面，在第2像点I2，仅有红光被图像传感器24接收。即，与图像传感器24上的第2像点I2对应的像素接收红光。因此，处理装置16辨识出来自第2物点O2的光仅通过了1种波长选择区域34。像这样，将由处理装置16输出在图像传感器24的各像素接收到光的颜色通道的数量的处理称为颜色数量推定处理(接收光颜色数量推定处理)。即，处理装置16能够利用由处理装置16执行的颜色数量推定处理来获取由与各像点I1、I2对应的像素接收到的光的颜色数量(步骤S102)。
但是，关于颜色数量的计数方法，取决于如何设定背景噪声(暗电流噪声、图像传感器24、波长选择部14的分光性能等)而可以考虑各种做法。例如，取决于图像传感器24的分光性能，尽管绿光未到达图像传感器24，与绿光对应的电信号也有可能由于红光而发生反应。于是，处理装置16使背景噪声偏移等以进行用于将颜色数量与光线通过的波长选择区域32、34的数量对应起来的校准。利用这样的校准，处理装置16能够获取准确的颜色数量。
一般认为由各像素接收光的颜色数量越多，则在物体O的物点O1处的BRDF(散射光分布)越扩展，由各像素接收光的颜色数量越少，则在物体O的物点O2处的BRDF(散射光分布)越窄。因此，处理装置16通过利用针对各像点I1、I2的颜色数量推定处理来获取各像点I1、I2的颜色数量，能够识别各物点O1、O2的BRDF的不同(步骤S103)。
根据以上，处理装置16能够进行如下散射光分布识别处理：使得用图像传感器24对通过了具有至少两个不同波长选择区域32、34的波长选择部14的来自物体O的光进行摄像，获取与至少分别包括两个不同波长的两个不同波长光谱对应的图像，进行推定在与这些至少两个不同波长光谱对应的图像的各像素接收到光的颜色通道的通道数量作为颜色数量的颜色数量推定处理，基于颜色数量来识别来自物体O表面的散射光分布(BRDF)。
BRDF与物体O的表面性状/形状相关。因此，处理装置16基于使用通过了波长选择部14的光由摄像部12获取的像数据而能够识别物体O表面的各物点O1、O2的表面性状的不同(步骤S104)。此外，处理装置16能够进行如下表面状态识别处理：基于在各像素接收到光的颜色数量，不辨识各物点O1、O2的BRDF的不同而直接识别为物体O的表面性状/形状的不同。在此，表面性状/形状能够改称为表面状态。即，还优选为处理装置16基于颜色数量，进行识别来自物体O表面的散射光分布(BRDF)的散射光分布识别处理或者识别物体O的表面状态的表面状态识别处理中的至少一方的处理。因此，还能够在进行了表面状态识别处理之后进行散射光分布识别处理。
然后，通过使用本实施方式的光学检查装置10，能够不用将照明分光为R、G、B等而以非接触方式获取物体O表面的信息(表面状态)。另外，当物体O的表面为镜面时，由于根据来自物体O表面的散射角度(包括镜面反射光)来附加颜色，因此如果能获取BRDF，则能够获取表面的三维形状(参照非专利文献2)。例如能够获取物点O1处的凹凸缺陷作为三维形状。
另外，在本实施方式的光学检查装置10中，能够将波长选择部14配置于摄像部12与物体O之间、即摄像部12的前面。因此，关于本实施方式的光学检查装置10，对任何摄像部(即照相机)12都能够组装本光学系统。即，利用本实施方式的光学检查装置10，能够扩大摄像部12的选择范围。即，利用使通过了波长选择部14的光通过摄像用的成像光学元件(成像透镜)22的结构，能够容易地配置波长选择部14。
如以上说明的那样，根据本实施方式，能够提供获取物体O表面的信息的光学检查方法、光学检查程序、处理装置16以及光学检查装置10。
另外，波长选择部14在物体O与摄像部12之间被支撑部15支撑。支撑部15能够使波长选择部14绕例如光轴L旋转。在BRDF具有特殊的非均匀性的情况下，处理装置16通过在利用支撑部15使波长选择部14旋转的同时用图像传感器24对物体O的表面进行摄像，由此能够获取高精度的BRDF分布。
(第1变形例)
对第1实施方式的第1变形例的光学检查装置10进行说明。
在本变形例中，图像传感器24的各像素具备红色、蓝色、绿色这3个颜色通道。即，图像传感器24能够以各自独立的颜色通道来接收波长450nm的蓝光、波长650nm的红光、波长530nm的绿光。
另外，如图1所示，波长选择部14具备第1波长选择区域32、第2波长选择区域34及第3波长选择区域36。第3波长选择区域36使包括第3波长的光线的波长光谱通过。另一方面，第3波长选择区域36实质上遮蔽第1波长、第2波长的光线。例如，设第1波长为450nm的蓝光，设第2波长为650nm的红光，设第3波长为530nm的绿光。但不限于此，各波长可以为任意的。第1实施方式的波长选择部14的第3波长选择区域36被作为遮蔽部来说明，但在本变形例中被用作使第3波长通过的波长选择区域。
来自第1物点O1的属于第1BRDF1的第3光线B3通过波长选择部14的第3波长选择区域36，成为例如具有波长520nm至波长580nm的光谱的绿光。绿光从第1物点O1被搬移到第1像点I1。据此，在图像传感器24，在第1像点I1接收红光、蓝光、绿光这3个颜色。处理装置16利用颜色数量推定处理，在第1像点I1处的颜色数量为3。据此，在第1物点O1的像搬移到的第1像点I1处的颜色数量为3，与之相对，在第2物点O2的像搬移到的第2像点I2处的颜色数量为1，第1物点O1与第2物点O2的颜色数量之差更加清晰。
因此，根据本变形例，能够提供能更高精度地获取物体O表面的信息、能进行更高精度的光学检查的光学检查方法、光学检查程序、处理装置16以及光学检查装置10。
(第2变形例)
使用图3对第1实施方式的第2变形例的光学检查装置10进行说明。本变形例的光学检查装置10基本上与第1实施方式的光学检查装置10相同。以下对差别进行叙述。
在图3所示的波长选择部14的例子中，使用第3波长选择区域36代替图1所示的第2波长选择区域34。如图3所示，例如，第3波长选择区域36在波长选择部14中被配置于两处。像这样，波长选择部14能够重复使用例如波长选择区域36等使相同波长光谱的光通过且遮蔽不同波长光谱的光的区域。因此，例如第3波长选择区域36在波长选择部14中有时也会被配置于3处。
即使波长选择部14像这样构成，处理装置16也输出为在与第1物点O1对应的第1像点I1处的颜色数量为2、在与第2物点O2对应的第2像点I2处的颜色数量为1。因此，在第1像点I1、第2像点I2处的颜色数量产生不同。因此，处理装置16能够识别与第1像点I1对应的第1物点O1的第1BRDF1和与第2像点I2对应的第2物点O2的第2BRDF2的不同。
波长选择部14通过重复使用同种波长选择区域36，能够降低应该由图像传感器24区分的波长光谱的种类。即存在如下优点：通过重复配置至少两次以上波长选择部14的波长选择区域36，即使减少图像传感器24的颜色通道数量、或是降低波长选择部14的光学性能、或是例如采用廉价的装置，也可以得到足够的效果。
但是，在重复配置波长选择区域36的情况下，对于波长选择部14的相邻的两个波长选择区域32、36，使光通过的预定波长互不相同。即，在相邻的两个波长选择区域32、36之间，使光通过的预定波长不同，由此能够识别是BRDF扩展而同时通过这两个波长选择区域32、36、还是BRDF变窄而通过这两个波长选择区域32、36之一。
如以上说明的那样，根据本变形例，能够提供获取物体O表面的信息的光学检查方法、光学检查程序、处理装置16以及光学检查装置10。
(第2实施方式)
参照图4及图5对本实施方式的光学检查装置10详细进行说明。本实施方式的光学检查装置10基本上与第1实施方式的光学检查装置10相同。以下对差别进行叙述。
图4中示出本实施方式的光学检查装置10的沿着成像光学元件22的光轴L的剖视图。光轴L与图像传感器24正交。
本实施方式的光学检查装置10还具备照明部18和分束器20。
本实施方式的波长选择部14具备多个(在此为3个)波长选择区域32、34、36。假定各波长选择区域32、34、36在与成像光学元件22的光轴L正交的平面内为例如条带状或线状。即，假定波长选择部14的各波长选择区域32、34、36在与图4的纸面正交的方向上延伸。
在图4所示的截面中，配置有多个波长选择区域32、34、36。即，图4所示的截面包含并排配置多个波长选择区域32、34、36的方向。另一方面，假定相对于与图4所示的截面正交的方向(即与图4的纸面正交的方向)，多个波长选择区域32、34、36不发生变化。
照明部18对物体O的表面照射光。照明部18具备光源42、开口44及照明用透镜46。假定开口44为狭缝状。即，假定开口44例如长边方向为200mm且短边方向为0.8mm。通过了开口44的光为条带状。图4的开口44示出短边方向的剖视图。
假定照明用透镜46为例如柱面透镜，假定长边方向为200mm，假定焦距为例如50mm。图4示出包括短边方向的剖视图。狭缝状的开口44配置于照明用透镜(柱面透镜)46的焦点面。
作为光源42，使用例如LED。作为光源42的LED为沿与图4的纸面正交的方向排列多个例如3mm×3mm的面发光型LED。
利用以上结构，在图4所示的截面中，照明部18能够生成平行光。照明部18在图4所示的同一截面内照射平行光。利用分束器20将平行光沿着成像光学元件(透镜)22的光轴L照射到物体O的表面。将这样的照明方式称为同轴落射。
以下使用图4及图5对本实施方式的光学检查装置10的工作原理进行说明。
在图5中省略照明部18的图示。假定图5所示的物体O的表面为镜面，假定物体O的表面与成像光学元件(成像透镜)22的光轴L正交。此时，从照明部18入射至物体O表面的平行光在物体O的表面被反射，沿着光轴L去往摄像部12。此时，物体O表面的区域与波长选择部14的波长选择区域32、34、36相应地以各不相同的颜色被摄像。
即，物体O表面中的反射第4的光线B4与第5光线B5之间的平行光的区域通过第1波长选择区域32而成为蓝光。物体O表面中的反射第5光线B5与第6的光线B6之间的平行光的区域通过第2波长选择区域34而成为红光。物体O表面中的反射第7光线B7与第4光线B4之间的平行光的区域通过第3波长选择区域36而成为绿光。即，当物体O的表面为镜面状平面、例如没有凹凸时，处理装置16能够推定图像传感器24遍及要摄像的全部范围所获取的图像的颜色数量为1。
此时，假定在图4及图5中的第1物点O1存在凹凸缺陷。当来自照明部18的平行光照射于第1物点O1时，与物体O的表面为镜面状平面且无凹凸时相比，该第1物点O1的BRDF扩展。来自物点O1的光线例如通过第1波长选择区域32、第2波长选择区域34、第3波长选择区域36的全部而在图像传感器24成像为第1像点I1。即，与第1物点O1对应的第1像点I1的颜色数量为3。据此，处理装置16能够立即辨识在第1物点O1处BRDF具有宽的分布。即，处理装置16不用对各物点处的颜色数量相对地进行比较，而能够根据颜色数量的绝对值对BRDF的分布大小进行绝对评价。
如以上说明的那样，根据本实施方式，能够提供获取物体O表面的信息的光学检查方法、光学检查程序、处理装置16以及光学检查装置10。
(第3实施方式)
参照图6对本实施方式的光学检查装置10详细进行说明。本实施方式的光学检查装置10基本上与第2实施方式的光学检查装置10相同。以下对差别进行叙述。
图6中示出本实施方式的光学检查装置10的剖视图。如图6所示，将第1物点O1和第2物点O2各自的BRDF设为第1BRDF1、第2BRDF2。假定第1BRDF1比第2BRDF2更扩展地分布。
在波长选择部14中形成有第1波长选择区域32、第2波长选择区域34、第3波长选择区域36。其中假定第2波长选择区域34与第3波长选择区域36为相同种类。即，当使相同的光分别入射到第2波长选择区域34和第3波长选择区域36时，相同波长光谱的光通过，剩余的被遮蔽。在此，假定例如第1波长选择区域32使蓝光通过，假定第2波长选择区域34及第3波长选择区域36使红光通过。
第1BRDF1中包含的光线为例如第1光线B1、第2光线B2、第3光线B3。第1光线B1通过第1波长选择区域32。第2光线B2通过第2波长选择区域34。第3光线B3通过第3波长选择区域36。据此，红光和蓝光这两个颜色在图像传感器24上的像点I1被摄像。
另一方面，第2BRDF2中包含的光线为例如第8光线B8、第9光线B9、第10光线B10。第8光线B8通过第1波长选择区域32与第2波长选择区域34的边界。第9光线B9通过第2波长选择区域34。第10光线B10通过第1波长选择区域32。据此，蓝光和红光这两个颜色在图像传感器24上的像点I2被摄像。此时，处理装置16将与第1物点O1和第2物点O2对应的颜色数量都识别为2。虽然第1BRDF1相比第2BRDF2更扩展地分布，但有时根据颜色数量无法区分、识别BRDF的不同、即物体O的表面性状的不同。
为了对此进行区分，只要将第3波长选择区域36设为与第1波长选择区域32及第2波长选择区域34不同即可。例如，假定通过了第2波长选择区域34的光为红光，假定通过了第3波长选择区域36的光为绿光。通过这种方式，第1物点O1的在像点I1被摄像的颜色数量为3，关于第2物点O2的颜色数量为2。据此能够识别BRDF的不同。
即，处理装置16使用通过了具有至少3个选择性地使不同预定波长的光通过的波长选择区域32、34、36的波长选择部14的光，对来自物体O的光进行摄像，获取与至少3个不同波长光谱对应的图像，根据与至少3个不同波长光谱对应的图像来推定光通过的波长选择区域32、34、36的数量(由图像传感器24接收到光的颜色数量)，由此能够识别来自物体O表面的散射光(BRDF)。
在此，由于第8光线B8通过第1波长选择区域32与第2波长选择区域34的边界，在像点I2处的颜色数量可以为2。像这样，通过第1波长选择区域32与第2波长选择区域34的边界的光的颜色数量可以为2。因此，考虑到像这样的通过波长选择区域32、34之间的边界或者波长选择区域32、36之间的边界的光，作为波长选择部14，最好准备至少3个波长选择区域32、34、36。即，使在各像素获取的颜色数量最大为3以上，从而能够识别包含通过波长选择区域32、34之间的边界、或波长选择区域32、36之间的边界的光在内的BRDF。
如以上说明的那样，根据本实施方式，能够提供获取物体O表面的信息的光学检查方法、光学检查程序、处理装置16以及光学检查装置10。
(第4实施方式)
参照图7对本实施方式的光学检查装置10详细进行说明。本实施方式的光学检查装置10基本上与第2实施方式的光学检查装置10相同。以下对差别进行叙述。
图7中示出本实施方式的光学检查装置10的立体图。
在本实施方式的光学检查装置10中，照明部18与第2实施方式的光学检查装置10的照明部18不同。
在图7所示的光学检查装置10中，在包括光轴L并且包括波长选择部14的排列方向的截面中，将来自照明部18的光设为平行光。光轴L的方向和与图像传感器24正交的方向一致。因此，该截面能够改称为包括与图像传感器24正交的方向并且包括波长选择部14的排列方向的截面。将其设为第1截面S1。另外，在正交投影(正投影)到第1截面S1的光线中，将来自照明部18的光设为平行光。另一方面，将与第1截面S1正交的截面设为第2截面S2。在正交投影到第2截面S2的光线中，设为来自照明部18的光不是平行光而是漫射光。因此，照明部18对物体O的表面照射如下照明光，该照明光在截面S1内为平行光且在与第1截面S1正交的截面中为漫射光，该截面S1在第1波长选择区域32及第2波长选择区域34排列于波长选择部14的方向和成像光学元件22的光轴L上展开。
波长选择部14具备多个波长选择区域32、34、36。假定各波长选择区域32、34、36为条带状。波长选择部14具有横穿第1截面S1的多个波长选择区域32、34、36。即，图7所示的第1截面S1中包含并排波长选择区域32、34、36的方向。另一方面，在图7所示的与第1截面S1正交的第2截面S2中，各波长选择区域32、34、36不发生变化。例如，在第2截面S2横穿第1波长选择区域32的情况下，第2截面S2不横穿第2波长选择区域34及第3波长选择区域36。同样地，在第2截面S2横穿第2波长选择区域34的情况下，第2截面S2不横穿第1波长选择区域32及第3波长选择区域36。在第2截面S2横穿第3波长选择区域36的情况下，第2截面S2不横穿第1波长选择区域32及第2波长选择区域34。
照明部18照射物体O的表面，在物体O的表面形成照射场F。照射场F中的第1物点O1通过成像光学元件(成像透镜)22而成像于图像传感器24上的第1像点I1。在第1物点O1，BRDF为第1BRDF1。第1光线B1包含于第1BRDF1。
在正交投影到第1截面S1的光线中，能够用通过波长选择部14的波长选择区域32、34、36而在与图像传感器24上的像点I1对应的像素接收到的光的颜色数量来识别第1BRDF1的分布的扩展。即，处理装置16基于由图像传感器24接收到光的像，基于由图像传感器24接收到的光的颜色数量来识别物点O1的BRDF的扩展。
但是，因为从照明部18照射到物体O表面的光为平行光，所以正交投影到第1截面S1的光线在摄像部12视场角变窄。即，对于正交投影到第1截面S1的光线，摄像部12的摄像范围窄。
另一方面，在第2截面S2或与之平行的截面中，入射于图像传感器24的波长的数量(颜色数量)为恒定。这是因为，在第2截面S2或与之平行的截面中，波长选择部14的波长选择区域不发生变化。但是，因为在正交投影到第2截面S2的光线中，来自照明部18的光为漫射光，所以摄像部12中的视场角变宽。
根据以上，在图像传感器24的获取图像中，针对与光轴L正交的两个方向，在第1方向(沿着第1截面S1的方向)视场角窄，但能够在与第1方向正交的第2方向(沿着第2截面S2的方向)使视场角变宽。另外，第1像点I1的颜色数量为正交投影到第1截面S1的光线的颜色数量。
根据这些，与将来自照明部18的光完全设为平行光的情况相比较，本实施方式的光学检查装置10具有整体上的视场角能够变宽的效果。另外，通过将波长选择区域32、34、36设为条带状，与不设为条带状的情况相比，具有能够使整体上的视场角变宽的效果。
因此，根据本实施方式，能够提供能更高精度地获取物体O表面的信息、能进行更高精度的光学检查的光学检查方法、光学检查程序、处理装置16以及光学检查装置10。
(波长选择部14的例子)
图8至图11中示出各种波长选择部14的例子。图8至图11所示的波长选择部14与光轴L正交地配置。能够利用例如支撑部15(参照图1等)使图8至图11所示的波长选择部14绕光轴L适当旋转来使用。
图8所示的波长选择部14除了配设有上述的使蓝色通过的波长选择区域32、使红色通过的波长选择区域34、使绿色通过的波长选择区域36之外，还在蓝色与绿色的波长选择区域的边界配置有例如浅蓝的波长选择区域38。另外，在红色与绿色的波长选择区域的边界配设有例如黄色的波长选择区域40。在图8所示的波长选择部14的例子中，蓝色、红色、绿色的波长选择区域32、34、36为条带状且形成为大致相同宽度。浅蓝色的波长选择区域38、黄色的波长选择区域40相比于蓝色、红色、绿色的波长选择区域32、34、36，形成得宽度较窄。此外，浅蓝的波长选择区域38、黄色的波长选择区域40形成为大致相同宽度。
图9所示的波长选择部14具有第1区域52和第2区域54。第1区域52和第2区域54沿图9中的左右方向并排。第1区域52与图8所示的波长选择部14同样地形成。相比于图8所示的波长选择部14的宽度，第2区域54的各个波长选择区域形成得宽度较宽。
图10所示的波长选择部14具有使蓝色通过的波长选择区域32、使红色通过的波长选择区域34。波长选择区域32、波长选择区域34在图10的纸面的左右方向上重复。波长选择区域32、34各自的宽度例如为恒定。
图11所示的波长选择部14具有第1区域62、第2区域64、第3区域66。第1区域62、第2区域64及第3区域66在图11中的左右方向上并排。相比于第2区域64，第1区域62的各波长选择区域32、34、36形成得宽度较宽。相比于第3区域66，第2区域64的各波长选择区域32、34、36形成得宽度较窄。相比于第2区域64，第3区域66的各波长选择区域32、34、36形成得宽度较宽。
根据以上描述的至少一个实施方式，能够提供获取物体表面的信息的光学检查方法、光学检查程序、处理装置16以及光学检查装置10。
虽然对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子来提出的，并不意在限制发明的范围。这些新颖的实施方式能够通过其它各种形式来实施，在不脱离发明主旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和其变形包含于发明的范围或主旨中，并且包含于权利要求书所记载的发明及其等同的范围。

Claims (13)

1.一种光学检查方法，其中，
使用通过了选择性地使来自物体表面的互不相同的多个预定波长的光通过的波长选择部的光，用具有区分地接收所述多个预定波长的光的颜色通道的图像传感器进行摄像以获取图像，
进行推定在所述图像的各像素接收到光的所述颜色通道的通道数量作为颜色数量的颜色数量推定处理，
基于所述颜色数量，进行识别来自所述物体表面的散射光分布(BRDF)的散射光分布识别处理或者识别所述物体表面的状态的表面状态识别处理中的至少一方的处理。
2.根据权利要求1所述的光学检查方法，其中，
在所述波长选择部中，
在第1区域，使来自所述物体表面的第1波长的光通过，遮蔽与所述第1波长不同的第2波长及第3波长的光，
在第2区域，使来自所述物体表面的所述第2波长的光通过，遮蔽所述第1波长及所述第3波长的光，
在第3区域，使来自所述物体表面的所述第3波长的光通过，遮蔽所述第1波长及所述第2波长的光，
所述图像传感器的所述颜色通道分别区分地接收所述第1波长的光、所述第2波长的光及所述第3波长的光，
在所述颜色数量推定处理中，推定在由所述图像传感器获取的所述图像的各像素接收到光的所述颜色通道的通道数量作为所述颜色数量。
3.根据权利要求1所述的光学检查方法，其中，
在所述波长选择部中，
在第1区域，使来自所述物体表面的第1波长的光通过，遮蔽与所述第1波长不同的第2波长的光，
在第2区域，使来自所述物体表面的所述第2波长的光通过，遮蔽所述第1波长的光，
用照明光对所述物体表面进行照明，该照明光在展开于所述第1区域及所述第2区域在所述波长选择部排列的方向和与所述图像传感器正交的方向上的截面内为平行光，在与该截面正交的截面内为漫射光。
4.一种光学检查程序，使处理器执行如下处理：
图像获取处理，使用通过了波长选择部的光，用具有区分地接收来自物体表面的第1波长的光及与所述第1波长不同的第2波长的光的颜色通道的图像传感器进行摄像以获取图像，该波长选择部具有使所述第1波长的光通过且遮蔽所述第2波长的光的第1区域、使所述第2波长的光通过且遮蔽所述第1波长的光的第2区域；
颜色数量推定处理，推定在所述图像的各像素接收到光的所述颜色通道的通道数量作为颜色数量；以及
基于所述颜色数量，识别来自所述物体表面的散射光分布(BRDF)的散射光分布识别处理或者识别所述物体表面的状态的表面状态识别处理中的至少一方的处理。
5.一种处理装置，包括处理器，该处理器进行如下工作：
使用通过了选择性地使来自物体表面的互不相同的多个预定波长的光通过的波长选择部的光，用具有区分地接收所述多个预定波长的光的颜色通道的图像传感器进行摄像以获取图像，
进行颜色数量推定处理，该颜色数量推定处理是推定在与所述多个预定波长的波长光谱对应的图像的各像素接收到光的所述颜色通道的通道数量作为颜色数量，
基于所述颜色数量，进行识别来自所述物体表面的散射光分布(BRDF)的散射光分布识别处理或者识别所述物体表面的状态的表面状态识别处理中的至少一方的处理。
6.一种光学检查装置，具有：
波长选择部，具有使来自所述物体表面的第1波长的光通过且遮蔽与所述第1波长不同的第2波长的光的第1区域和使来自所述物体表面的所述第2波长的光通过且遮蔽所述第1波长的光的第2区域；
图像传感器，具有区分地接收通过了所述波长选择部的所述第1波长的光及所述第2波长的光的颜色通道；
成像光学元件，将从所述物体表面的物点发出的光线组会聚到所述图像传感器上的像点；以及
权利要求5所述的处理装置。
7.根据权利要求6所述的光学检查装置，其中，
所述成像光学元件设置于所述波长选择部与所述图像传感器之间。
8.根据权利要求6或7所述的光学检查装置，其中，
所述波长选择部的所述第1区域及所述第2区域在与所述成像光学元件的光轴正交的平面内为条带状。
9.根据权利要求6或7所述的光学检查装置，其中，
所述第2区域在所述波长选择部中配置于至少两处。
10.根据权利要求6或7所述的光学检查装置，其中，
具有照明部，该照明部对所述物体表面照射光。
11.根据权利要求10所述的光学检查装置，其中，
所述照明部在同一截面内照射平行光。
12.根据权利要求10所述的光学检查装置，其中，
所述照明部照射如下照明光，该照明光在展开于所述第1区域和所述第2区域排列的方向和所述成像光学元件的光轴上的截面内为平行光，在展开于与所述第1区域及所述第2区域排列的方向正交的方向和所述光轴上的截面内为漫射光。
13.根据权利要求6或7所述的光学检查装置，其中，
具有支撑部，该支撑部支撑所述波长选择部，使所述波长选择部绕所述成像光学元件的光轴旋转。
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