JP2001021332A - 表面検査装置及び表面検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】検査面が平滑な被検体において、被検体に許容
され得る曲面を表面欠陥として誤検出することなく、表
面欠陥を簡便且つ確実に検出することのできる表面検査
装置及び表面検査方法を提供すること。 【解決手段】 微細チェッカーパターンを被検体に対し
て照明する照明装置２と、前記微細チェッカーパターン
を被検体１の表面反射を利用して撮像するカメラ３と、
カメラ３により撮像された原画像を解析する画像解析装
置４とを備え、画像解析装置４は、前記原画像中のチェ
ッカーパターンのゆがみとチェッカーパターンの明部と
暗部の明るさの変化の度合いを解析することにより、被
検体１の表面欠陥を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面検査装置及び
表面検査方法に関するものであり、特に、フィルム表
面、硝子面、塗装面等の光沢面に発生する欠陥を検査す
るための表面検査装置及び表面検査方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】かかる表面検査技術は、フィルム、板状
製品、生産財のボディなど平面や曲面上に存在する微小
な凹凸状の表面欠陥を検査するために用いられている。
このような技術の具体例は以下にいくつか示される。

【０００３】（１）特開平５- １８７２８号公報（以
下、公知技術１という。） 公知技術１は、被検体（ベルト状物体）の表面に格子パ
ターンを投影する照明手段と、投影されたパターンを撮
像する撮像手段とを備えており、撮像手段により得られ
た画像を処理して歪みのあるパターンを検出することに
より被検体の表面欠陥を検出するものである。

【０００４】（２）特開平５- ２８８５３３号公報（以
下、公知技術２と言う。） 公知技術２は、パタ−ンジェネレータにより表示パター
ンを発生させて、これをパターン表示素子（光源）によ
り被検体（ガラス、シート材、金属シート材、塗装表面
など）を照明して、撮像手段であるカメラから画像を取
り込む。そしてカメラから取り込まれた画像とパターン
ジェネレータの出力波形との差分をアナログ差分回路に
より演算して表面欠陥を検出する。

【０００５】（３）反射散乱法（以下、公知技術３と言
う。） 図１２（ａ）に示すように、公知技術３は、被検体１を
蛍光灯１０により照明し、その反射像をカメラ３により
撮影し、蛍光灯１０の端部の歪みが検出されれば表面欠
陥があるものと検出する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
知技術には以下に説明するような課題があった。すなわ
ち、公知技術１の格子パターンの歪みを検出する方法に
おいては、表面の非常に微小な凹凸を感度良く検出でき
る可能性があるものの、被検体自体が不定であり、か
つ、許容され得る凹凸分布を有する場合に、かかる凹凸
分布と表面欠陥との識別が困難になってしまう。かかる
被検体として、例えば反りが発生しやすいフィルムがあ
るが、この場合、広範囲に分布する表面の凹凸は正常で
あるとし、局所的に発生する凹凸のみを欠陥として検出
しなければならない。また別の例として、生産財のボデ
ィ（自動車、各種製品の筐体、ディスプレイ装置の前面
板など各種）においては、表面が平面であることは少な
く、三次元曲面などの曲面により形成されている場合が
多い。したがって、被検体から表面欠陥を検出しようと
する場合に、かかる曲面（凹凸）を欠陥として誤検出す
るのではなく、局所的に発生する凹凸のみを表面欠陥と
して検出することが望まれる。公知技術１においては、
格子パターンはわずかな曲面があったとしても歪んでし
まうため、検出精度の正確さの点において問題があっ
た。かかる問題を解決するため、静止画像の二次元計測
だけでなく、被検体を移動させてみて時間的な画像の変
化を追跡するなどの技術が考えられないわけではない
が、非常に高度な技術でありコストもかかってしまうと
言う問題があった。

【０００７】公知技術２においては、カメラから取り込
まれた画像とパターンジェネレータの出力波形との差分
から表面欠陥を検出するものであるから、表面の非常に
微小な凹凸に対して感度良く検出できる可能性がある
が、やはり、被検体自体が許容され得る曲面（凹凸分
布）を有していた場合に、これが差分として検出されて
しまい表面欠陥として誤検出される可能性があった。

【０００８】また、この公知技術２においては、微小な
うねり欠陥を有しない三次元形状のみ有する資料を用い
て、カメラから取り込まれた画像データの縞数と、設定
された縞パターンとの偏差を演算し、これを偏差演算回
路にフィードバックし、最終的に偏差が０になるように
制御することで、被検体自身が有する許容され得る凹凸
分布を誤検出しないような技術も開示されている。

【０００９】しかしながら、誤検出をしないためのフィ
ードバック制御の構成が複雑になるだけでなく、検査を
すべき被検体ごとにかかるフィードバック制御が必要に
なると考えられ、作業が煩雑になってしまうと言う問題
があった。

【００１０】公知技術３についても同様であり、図１２
（ｂ）（ｃ）に示すように、被検体１に本来許容される
べき反りがあったとしても、これが検出されてしまうと
言う問題があった。

【００１１】

【発明の目的】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、被検体に許容され得る曲面（凹凸
分布）を表面欠陥として誤検出することなく、表面欠陥
を簡便に且つ確実に検出することのできる表面検査装置
及び表面検査方法を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明に係る表面検査装置は、微細チェッカーパターン
を被検体に対して照明する照明手段と、前記チェッカー
パターンが照明された前記被検体を撮像する撮像手段
と、この撮像手段により撮像された原画像を解析する画
像解析手段とを備え、前記画像解析手段は、前記原画像
のゆがみと明部と暗部の明るさの変化の度合いを解析す
ることにより、前記被検体の表面欠陥を検出するように
構成されていることを特徴とするものである。

【００１３】この構成による作用は次の通りである。 （イ）照明手段により所定の微細チェッカーパターンを
被検体に対して照明する。 （ロ）撮像手段により、所定の微細チェッカーパターン
が照明（投影）された被検体を撮像する。 （ハ）撮像手段により取り込まれた画像（原画像）を画
像解析手段により解析し、原画像のゆがみと明部と暗部
の明るさの変化の度合いを解析する。 （ニ）解析結果に基づいて被検体の表面欠陥を検出す
る。

【００１４】原理を図２により説明する。所定の微細チ
ェッカーパターンを撮像すると、暗部の明るさレベル
（輝度値あるいは測光値）と明部の明るさレベルには所
定のレベル差があり、表面欠陥がない場合には、図２
（ａ）に示すように暗部と明部との境界において急激な
レベル変化が見られる。一方、表面欠陥が存在すると、
暗部と明部との境界において、図２（ｂ）に示すように
レベル変化の度合いが緩やかになる。したがって、この
明部から暗部又は暗部から明部への明るさ変化の度合い
を解析することにより、表面欠陥を検出することができ
る。

【００１５】また、被検体に許容され得る曲面（凹凸分
布）が存在する場合、撮像される所定の微細チェッカー
パターンの形状は、曲面の形状に応じて歪んだ状態で撮
像されるが、明部から暗部又は暗部から明部への明るさ
変化の度合いとして検出される可能性は極めて少なく、
あるいは全くなくなり、表面欠陥として誤検出されるこ
とはなく確実性が高まる。また、公知技術２のように、
フィードバック制御をするために表面欠陥のない被検体
をわざわざ準備する必要もなく、簡便なものとなる。そ
の結果、被検体に許容され得る曲面（凹凸分布）を表面
欠陥として誤検出することなく、表面欠陥を簡便に且つ
確実に検出することのできる表面検査装置を提供するこ
とができた。

【００１６】本発明の好適な実施形態として、前記微細
チェッカーパターンは、明部と暗部とが１：１の寸法比
で配置されたチェッカーパターンである。このチェッカ
ーパターンの一例が図１（ｂ）に示される。本発明の原
理によれば、かかるチェッカーパターンを用いて表面欠
陥を検出できるのは、明部と暗部の境界部分であるか
ら、明部と暗部の繰り返しパターンをできるだけ多く存
在させたチェッカーパターンとするのが良い。そのため
には、明部と暗部とを１：１の寸法比で配置するのが良
いのである。

【００１７】本発明の別の好適な実施形態として、前記
撮像手段は、前記照明手段の前記チェッカーパターンに
焦点が合わせられる。撮像手段により被検体を撮像する
場合でも、その配置関係は通常図１（ａ）に示すよう
に、撮像手段は被検体を斜め方向から撮影することにな
る。そうすると、仮に被検体に焦点を合わせようとして
も、被検体の上端と下端とでは撮像手段との距離が異な
るために、被検体全体に焦点を合わせることはできな
い。つまり、正確な表面検査ができないことになる。そ
こで、照明手段の明暗パターンに焦点を合わせること
で、画面全体が焦点の合った画像を取り込むことがで
き、正確な表面検査を行なうことができる。ちなみに、
図１（ａ）からも理解されるように、撮像手段と照明手
段とは等価的に向かいあった関係にすることができる。

【００１８】本発明の更に別の好適な実施形態として、
前記画像解析手段は、前記原画像から所定の輝度以上の
明部と所定の輝度以下の暗部それぞれの輝度を０とした
中間調画像を求める第１欠陥候補抽出部と、前記原画像
に対して微分処理を施して第１変換画像を求める微分処
理部と、前記第１変換画像の勾配の大きな画素を抽出、
もしくは前記抽出された画素とその極近傍の画素の両者
を抽出し、前記求められた中間調画像において、前記抽
出画素に対応する画素の輝度を０として正常領域を除去
する第２欠陥抽出部とを備えているものがあげられる。

【００１９】この構成による画像解析手段の作用は次の
通りである。 （ホ）原画像から所定レベル以上の明部と所定レベル以
下の暗部を取り除いて、中間調レベルの画素を抽出す
る。取り除くとは、該当する画素を０レベルの信号に変
換することであり、中間調レベルの画素を抽出すると
は、例えば該当する画素を１レベルに変換することであ
る。 （ヘ）原画像に対して微分処理を施して第１変換画像を
求める。この微分処理は画像中の勾配を求めるために行
われるものであり、例えば、Ｓｏｂｅｌ微分が用いられ
る。 （ト）前記第１変換画像から勾配の大きな部分を抽出し
て、前記原画像から勾配の大きな画素を取り除く。この
取り除くとは、例えば、勾配の大きい部分の該当する画
素を０レベルに変換することである。これは、先ほど図
２（ｂ）を用いて説明したように、表面欠陥がなく正常
な部分は、暗部と明部の境界が鋭く立ち上がっているこ
とから勾配が大きくなるからである。

【００２０】以上のような手順により、表面欠陥の存在
を検出することができる。なお、上記作用は（ホ）
（ヘ）（ト）の順番に処理する必要はなく、例えば、
（ヘ）（ト）（ホ）の順に処理しても良い。

【００２１】本発明の更に別の好適な実施形態として、
前記画像解析手段は、更に、前記第１欠陥候補抽出部お
よび第２欠陥抽出部による処理が施された第２変換画像
に対して微小領域を除去する微小領域処理部を備えてい
るものがあげられる。

【００２２】既に説明してきた第１欠陥候補抽出部およ
び第２欠陥抽出部による処理により表面欠陥の抽出はで
きているが、表面欠陥が存在する領域以外にも、微小な
１レベルの領域が点在する場合がある。これは、照明装
置のシェーディングの影響が除去しきれていないために
中間調の輝度範囲が適切に選び出されなかったこと、な
らびに正常部のチェッカーパターンの輪郭部に生じる中
間調領域が本実験で抽出した輝度勾配の高い領域より１
〜２画素程度大きいことにより、正常領域を誤って欠陥
候補領域として検出したものである。これらの領域は、
適切なシェーディング補正と輪郭領域の削除が行われれ
ば発生しないと考えられるが、更に前記微小領域処理部
を備えることにより、例えば、周知の収縮処理を用いる
ことで除去することができ、確実性の高い表面検査装置
とすることができる。

【００２３】本発明の目的を達成するための本発明に係
る表面検査方法は、所定の微細チェッカーパターンを被
検体に対して照明するステップと、前記微細チェッカー
パターンが照明された前記被検体を撮像するステップ
と、この撮像手段により撮像された原画像を解析するス
テップとを有し、前記画像を解析するステップは、前記
原画像のゆがみと明部と暗部の明るさの変化の度合いを
解析するステップと、この変化の度合いから前記被検体
の表面欠陥を検出するステップとを有することを特徴と
するものである。

【００２４】この構成による作用は、既述したような
（イ）（ロ）（ハ）（ニ）と同じであり、この作用によ
る効果も既述した通りである。

【００２５】本発明の好適な実施形態として、前記画像
を解析するステップは、原画像から所定レベル以上の明
部と所定レベル以下の暗部の輝度を０とした中間調画像
を求める第１欠陥候補抽出ステップと、原画像に対して
微分処理を施して第１変換画像を求める微分処理ステッ
プと、前記第１変換画像の勾配の大きな画素を抽出、も
しくは前記抽出された画素とその極近傍の画素の両者を
抽出し，前記求められた中間調画像において、前記抽出
画素に対応する画素の輝度を０として正常領域を除去す
る第２欠陥抽出ステップとを有するものがあげられる。
さらに、これら第１欠陥候補抽出ステップおよび第２欠
陥抽出ステップを施した後、微小領域を除去するステッ
プを有するものがあげられる。

【００２６】この構成による作用は、記述したような
（ホ）（ヘ）（ト）と同じであり、この作用による効果
も記述した通りである。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施形態を図面を
用いて説明する。図１は、本実施形態に係る表面検査装
置の構成を示す図である。図１（ａ）において、この表
面検査装置は、被検体１に対して微細チェッカーパター
ンの照明を行なう照明装置２（照明手段に相当する。）
と、微細チェッカーパターンが照明された被検体１を撮
像するＣＣＤエリアカメラ３（撮像手段に相当し、以
下、単にカメラと言う。）と、カメラ３により取り込ま
れた画像を解析する画像解析装置４（画像解析手段に相
当する。）と、画像を写し出すためのＴＶモニター５と
を備えている。

【００２８】照明装置２の微細チェッカーパターンの詳
細は図１（ｂ）に示される。この微細チェッカーパター
ンは明部２ａと暗部２ｂとが交互に繰り返しており、ｘ
方向の寸法比（デューティー比）は、ｘB ：ｘW ＝１：
１、ｙ方向の寸法比は、ｙB ：ｙW ＝１：１、さらに、
ｘB ＝ｙB 、ｘW ＝ｙW である。つまり、明部２ａも暗
部２ｂも同じ大きさの正方形である。

【００２９】本発明の原理は既に図２を用いて説明した
が、表面欠陥が存在すると明部２ａと暗部２ｂとの境界
に明るさのレベルが緩やかになることを検出するもので
あるから、明部２ａと暗部２ｂとができるだけ数多く存
在するほうが好ましい。そのためには、暗部２ｂと明部
２ａとの寸法比を１：１に設定するのが合理的である。
また、カメラ３のＣＣＤの画素数との関係から、明部２
ａと暗部２ｂとをあまり細かくしすぎると分解能が低下
するので、本実施形態では１辺がＣＣＤの１０画素程度
の大きさになるように設定している。

【００３０】また、カメラ３の焦点（ピント）は、被検
体１ではなく、照明装置２の微細チェッカーパターンに
合焦するように調整されている。図１（ａ）にも示され
るように、カメラ３は斜め方向から被検体１を撮影して
いるため、被検体１に焦点を合わせようとしても、被検
体１の下端と上端とではカメラ３からの距離が異なるた
め、被検体１の全体に焦点を合わせることはできない。
また、本発明では正常部分での明暗変化が大きいことが
望ましいが、そのためには照明手段の明暗パターンに焦
点を合わせるのが自然である。被検体に焦点を合わせる
と照明手段の明暗パターンがぼけた像として観測される
ため充分な検出精度を得ることができない。照明手段の
明暗パターンと撮像手段は被検体を介して等価的に向か
いあった位置関係であり、画面全体に焦点を合わせるこ
とができ、明暗変化の急峻性を損なうことなく画像を取
得することができる。

【００３１】＜画像解析の手順＞次に、画像解析（画像
処理）の手順について説明する。図３は、画像解析装置
４の機能を説明するブロック図である。まず、図１
（ａ）に示されるように、被検体１、照明装置２、カメ
ラ３をセッティングする。ここで、表面検査をすべき被
検体１として選択されるものは、例えば、フィルム状の
製品があげられるがこれに限定されるものではなく、ガ
ラス等の透明板状体、金属シート材、表面塗装、生産財
（自動車のボディ、各種製品の筐体、ディスプレイ装置
の前面板等各種）、感光体等の、検査面が平滑なものが
被検体１の例としてあげられる。

【００３２】次に、カメラ３により被検体１の画像を取
り込む。取り込まれた画像は、画像解析装置４のＡ／Ｄ
変換部４０においてデジタルデータ化されて、フレーム
メモリ４１に記憶される。ここで、画像データは８ビッ
トの濃淡データとして表わされ、０（最も暗い）から２
５５（最も明るい）までの２５６段階の濃度データ（輝
度データ）として得ることができる。このデジタルデー
タ化された画像データをＴＶモニター５に表示させたの
が図４に示される。これを説明の便宜上原画像と称する
（Ｓｔｅｐ０）。図４において、微細チェッカーパター
ンが緩やかに曲がっているのが見られるが、これは被検
体１自身が３次元曲面を有するからであり、これは表面
欠陥に該当しない。

【００３３】また、図４において微細チェッカーパター
ンの暗部２ｂに相当する部分は黒く、微細チェッカーパ
ターンの明部２ａに相当する部分は白くなっているが、
これは図示の便宜上のためであり、被検体１の種類のよ
っては、明部２ａに相当する部分がグレーに写し出され
ることもある。図４の中央部分には、中間調のグレーの
部分が見られるが、この部分が表面欠陥であるものと推
定される。

【００３４】図５は、図４の原出願に対してＳｏｂｅｌ
変換（ソーベル変換）と呼ばれる、二次元勾配ベクトル
を求める処理であり、これは図３の微分処理部４４にて
行われる。Ｓｏｂｅｌ変換の原理を簡単に図８により説
明する。注目画素をｆ（ｉ，ｊ）とした場合に、ｘ方向
の微分Δｘは、 △x =-1*f(i-1,j-1) +1*f(i+1,j-1)-2*f(i-1,j) +2*f
(i+1,j)-1*f(i-1,j+1) +1*f(i+1,j+1) △y = -1*f(i-1,j-1) -2*f(i,j-1) -1*f(i+1,j-1)+1*f
(i-1,j+1) +2*f(i,j+1) +1*f(i+1,j+1) で表わされる。その変換係数は図８に示されている通り
である。

【００３５】図５は、Ｓｏｂｅｌ変換を行なった後の画
像（Ｓｔｅｐ１：第１変換画像）を示すものである。こ
の画像は、原画像における各画素の勾配値を表わすもの
であり、原画像と同じく８ビットの濃淡画像データとし
て示される。つまり明るい部分ほど勾配が大きいことを
示している。また、Ｓｏｂｅｌ変換の演算において２５
５を超える値が演算された場合には、その値は２５５に
する。

【００３６】次に、図３の第１欠陥候補抽出部４２にお
ける処理内容を説明する。この第１欠陥候補抽出部４２
においては、図２（ｂ）に示すように、第１しきい値と
第２しきい値とを設定しており、第１しきい値よりも暗
い部分と第２しきい値よりも明るい部分を除去する、即
ち、該当する画素を０レベルに変換するものである。こ
れは、表面欠陥が存在すると、暗部２ｂと明部２ａの境
界が緩やかになり中間調のグレーになるため、この中間
調の画素を１レベルに変換して抽出しようとするもので
ある。なお、これら第１、第２しきい値の値は被検体１
の種類に応じて設定変更可能にするのが好ましい。画像
変換をするには、予め画像変換用のテーブル（ＬＵＴ）
を用意しておくことにより効率よく処理することができ
る。

【００３７】次に、第２欠陥抽出部４３（図３参照）に
おいて、前述した第１変換画像のうち、勾配の大きい部
分を除去、すなわち、０レベルに変換する。この勾配が
大きいと言うことは、明部２ａから暗部２ｂへの変化、
あるいは、暗部２ｂから明部２ａへの変化が急激である
ことを意味するものであり、即ち、表面欠陥が存在しな
いことを意味するものである。つまり、図２（ｂ）にも
示されるように、表面欠陥が存在すると勾配の値が小さ
くなるので、勾配の大きな部分を除去することで、表面
欠陥の部分を抽出することができる。この第２欠陥抽出
部４３における処理も、予め画像変換用のテーブル（Ｌ
ＵＴ）を用意しておくのが好ましい。

【００３８】図４に示される原画像に対して、第１欠陥
候補抽出部４２と第２欠陥抽出部４３において処理を施
した後の画像（Ｓｔｅｐ２：第２変換画像）を図６に示
す。この画像は、０レベルか１レベルかの２値画像であ
る。画像のほぼ中央部にまとまった１レベルの領域がみ
られるが、この領域が表面欠陥が存在する領域と推定さ
れる。また、この第２変換画像においては、表面欠陥が
存在する領域以外にも、微小な１レベルの領域が点在し
ている。これは、照明装置２のシェーディングの影響が
除去しきれていなかったり、あるいは、正常部のチェッ
カーパターンの輪郭部に生じる中間調領域が本実験で抽
出した輝度勾配の高い領域より１〜２画素程度大きいこ
とにより、正常領域を誤って欠陥候補領域として検出し
たなどの理由によるものであり、これらの微小領域はノ
イズ成分であって表面欠陥ではない。これら微小領域は
適切なシェーディング補正と輪郭領域の除去が行われれ
ば発生しないと考えられる。適切なシェーディング補正
と輪郭領域の除去が行われず、これら微小領域が欠陥候
補領域として抽出された場合には、これら微小領域を処
理するため収縮処理部４５（微小領域処理部）にて周知
の４近傍収縮処理を２回行い、微小な孤立点を除去する
ことで誤検知を回避することができる。なお、収縮処理
としては、８近傍収縮処理でも良い。収縮処理後の画像
（Ｓｔｅｐ３：第３変換画像）を図７に示す。図７も、
２値画像であるが、中央部分にまとまった領域の１レベ
ルの画素が見られる。

【００３９】欠陥判定部４６では、第３変換画像に１レ
ベルの画素が存在するか否かで、表面欠陥の有無を判定
し、本実施形態では、１レベルの画素が１つでもあれば
表面欠陥が存在するものと判定する。表面欠陥が存在す
る場合は、その旨をＴＶモニター５の画面に表示した
り、別に設けられたランプに表示したり、適宜の手法で
警告する。なお、欠陥判定部４６における判定手法は上
記に限定されず、１レベルの画素数が所定数以上のとき
に表面欠陥が存在するものと判定しても良い。

【００４０】図７に示される第３変換画像において、被
検体１に表面欠陥が存在しない場合は、すべて０レベル
の画像（真っ黒な画像）に変換されることになる。

【００４１】図９は、表面欠陥が存在しないと推定され
る被検体１の原画像を示す。図４と比較すると、微細チ
ェッカーパターンが歪んでいるが中間調レベルの画素が
存在しないことが理解される。つまり、３次元曲面のよ
うな、被検体１に許容され得る凹凸が存在していたとし
ても、微細チェッカーパターンは少し歪んだ画像となる
が、中間調レベルの画素は現われることがないので、間
違えて許容され得る凹凸を表面欠陥として誤検出してし
まうと言うことがない。また、図５との比較のために、
図９の原画像をＳｏｂｅｌ変換した画像を図１０に示
す。

【００４２】＜テスト結果＞図１１は、本発明による表
面検査装置によるテスト結果を表で示すものである。欠
陥種類はピラミッド型の凹凸が存在するフィルム（サン
プルＮｏ．１〜Ｎｏ．ａ）を用いた。欠陥の強度は、
「強」「中」「弱」の３段階である。見え方Ａ，Ｂとあ
るのは、原画像をオペレータが観察した場合に、表面欠
陥がはっきりと認識できるものがＡレベルであり、表面
欠陥は存在するのだが見え方は図９に近いものがＢレベ
ルである。

【００４３】テスト１では視野１２０ｍｍ（撮影される
画像の領域の底辺の長さが１２０ｍｍ）で行ない、テス
ト２では視野８０ｍｍで行なっている。表面欠陥が
「強」「中」では、テスト１，２ともに、表面欠陥を確
実に検出できている。また、オペレータが原画像の観察
から表面欠陥であると判定できないような「弱」の表面
欠陥であっても、テスト２においては高い確率で検出で
きており、本発明による表面検査方法の優れている点が
実証できた。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、微細チェッカーパターン
を用いて、明部から暗部又は暗部から明部への明るさ変
化の度合いを解析することにより、フィルム、ガラス
面、塗装面、樹脂製品等の光沢面、などの表面欠陥を検
出することができる。

【００４５】本発明の構成によれば、目視検査や公知技
術１，２，３（従来技術の欄参照）では困難であった微
小凹凸欠陥の発見が容易になった。また、被検体に許容
され得る曲面（凹凸分布）が存在する場合でも、これを
表面欠陥として誤検出することなく確実に識別し、微小
凹凸欠陥を容易に発見することができた。また、公知技
術２のように、フィードバック制御をするために表面欠
陥のない被検体をわざわざ準備する必要もなく、低コス
トにて表面欠陥の検出をすることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態にかかる表面検査装置の構成を示す
図

【図２】本発明の原理を説明する図

【図３】画像解析装置の構成を説明するブロック図

【図４】表面欠陥が存在する原画像を示す図

【図５】Ｓｏｂｅｌ変換後の第１変換画像を示す図

【図６】欠陥候補抽出を行なった後の第２変換画像を示
す図

【図７】収縮処理を行なった後の第３変換画像を示す図

【図８】Ｓｏｂｅｌ変換の変換式を示す図

【図９】表面欠陥のない原画像を示す図

【図１０】図９の原画像に対しＳｏｂｅｌ変換を行なっ
た画像を示す図

【図１１】本発明による表面検査装置のテスト結果を示
す表

【図１２】従来技術を示す図

【符号の説明】

１ 被検体 ２ 照明装置 ２ａ 明部 ２ｂ 暗部 ３ ＣＣＤエリアカメラ ４ 画像解析装置 ５ ＴＶモニター ４２ 第１欠陥候補抽出部 ４３ 第２欠陥抽出部 ４４ 微分処理部 ４５ 収縮処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA49 AA56 BB22 BB28 CC02 CC21 DD03 FF04 FF42 GG18 HH06 HH12 JJ03 JJ08 JJ26 LL41 QQ00 QQ03 QQ13 QQ21 QQ32 SS13 UU01 UU08

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微細チェッカーパターンを被検体に対し
   て照明する照明手段と、 前記微細チェッカーパターンが照明された前記被検体を
   撮像する撮像手段と、 この撮像手段により撮像された原画像を解析する画像解
   析手段とを備えた表面検査装置において、 前記画像解析手段は、前記原画像中の微細チェッカーパ
   ターンのゆがみと明部と暗部の明るさの変化の度合いを
   解析することにより、前記被検体の表面欠陥を検出する
   ように構成されていることを特徴とする表面検査装置。
2. 【請求項２】 前記微細チェッカーパターンは、明部と
   暗部とが１：１の寸法比で配置されたチェッカーパター
   ンであり、且つ各々のチェッカーパターンの大きさは、
   検出すべき表面欠陥の形状ならびに寸法に依存すること
   を特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
3. 【請求項３】 前記撮像手段は、前記照明手段の前記微
   細チェッカーパターンに焦点が合わせられることを特徴
   とする請求項１又は２に記載の表面検査装置。
4. 【請求項４】 前記画像解析手段は、前記原画像から所
   定の輝度以上の明部と所定の輝度以下の暗部それぞれの
   輝度を０とした中間調画像を求める第１欠陥候補抽出部
   と、 前記原画像に対して微分処理を施して第１変換画像を求
   める微分処理部と、前記第１変換画像の勾配の大きな画
   素を抽出、もしくは前記抽出された画素とその極近傍の
   画素の両者を抽出し、前記求められた中間調画像におい
   て、前記抽出画素に対応する画素の輝度を０として正常
   領域を除去する第２欠陥抽出部とを備えていることを特
   徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面検査
   装置。
5. 【請求項５】 前記画像解析手段は、更に、前記第１欠
   陥候補抽出部および第２欠陥抽出部による処理が施され
   た第２変換画像に対して微小領域を除去する微小領域処
   理部を備えていることを特徴とする請求項４に記載の表
   面検査装置。
6. 【請求項６】 微細チェッカーパターンを被検体に対し
   て照明するステップと、 前記微細チェッカーパターン
   が照明された前記被検体を撮像するステップと、 この撮像手段により撮像された原画像を解析するステッ
   プとを有する表面検査方法において、 前記画像を解析するステップは、前記原画像のチェッカ
   ーパターンのゆがみおよび明部と暗部の明るさの変化の
   度合いを解析するステップと、このゆがみおよび変化の
   度合いから前記被検体の表面欠陥を検出するステップと
   を有することを特徴とする表面検査方法。
7. 【請求項７】 前記画像を解析するステップは、前記原
   画像から所定の輝度以上の明部と所定の輝度以下の暗部
   それぞれの輝度を０とした中間調画像を求める第１欠陥
   候補抽出ステップと、 原画像に対して微分処理を施して第１変換画像を求める
   微分処理ステップと、前記第１変換画像の勾配の大きな
   画素を抽出、もしくは前記抽出された画素とその極近傍
   の画素の両者を抽出し、前記求められた中間調画像にお
   いて、前記抽出画素に対応する画素の輝度を０として正
   常領域を除去する第２欠陥抽出ステップとを有すること
   を特徴とする請求項６項に記載の表面検査方法。
8. 【請求項８】 前記第１欠陥候補抽出ステップおよび第
   ２欠陥抽出ステップを施した後、微小領域を除去するス
   テップを有することを特徴とする請求項７に記載の表面
   検査方法。