JP2002310935A - 照明条件抽出方法、照明条件抽出装置、外観検査システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意の照明条件による照明状態を作り出す。 【解決手段】 可動照明部１２がサンプルワークへ一定
強度の照明光を照射するライトを、サンプルワークから
一定距離だけ離れた照明位置に配置し、上記照明位置か
ら照明光が照射された状態で、位置の固定された撮像部
１３がサンプルワークを撮像する。画像合成部１５は、
照明位置が互いに異なる複数の撮像画像を、画素ごとに
輝度の平均あるいは加重平均を算出して合成する。よっ
て、合成画像表示部１７には、任意の照明位置から複数
の照明光が照射された状態での画像を表示できる。した
がって、最適な合成画像を選択し、それに含まれる撮像
画像の照明位置にライトをそれぞれ配設すると、最適な
照明条件を実現できる。さらに、加重平均の加重係数に
基づき、各ライトの強度を設定できる。よって、照明条
件抽出装置１０よれば、外観検査装置等の撮像時の照明
条件を最適に抽出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、写真等の撮影の際
に照射する光の照明条件を抽出する照明条件抽出方法お
よび照明条件抽出装置、ならびに、これを備えた外観検
査システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、検査対象に光を照射して、肉眼や
外観検査装置により検査対象の欠陥を検出することが行
われている。そして、外観検査装置には、検査対象の外
観を撮像した画像データを画像処理することによって、
欠陥を自動検出するものもある。例えば、チップ型の電
子部品の外観検査装置では、セラミック素体の表面に生
じた割れ、欠け、異物付着等の欠陥を、輝度ヒストグラ
ムを用いた画像処理によって自動検出することができ
る。

【０００３】一般に、対象の外観を観察・撮像するため
には、照明条件を最適に設定することが重要である。特
に、電子部品等の外観検査においては、欠陥を検出して
良品と不良品とを選別するために、欠陥部位と正常部位
とがはっきり区別できる画像を撮像したいという要求が
ある。しかし、撮像時の照明角度や強度等の照明条件に
よって、検出したい欠陥が見えやすかったり、見えにく
かったりする。それゆえ、光を照射して観察や撮像を行
う場合、最適な照明条件を抽出するために、通常多くの
照明条件に対して検討評価を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
照明条件を抽出する作業では、ライト等の照明器具を実
際に配置することによって、それぞれの照明条件の状態
を作り出していたため、照明器具の配置可能な位置や照
明の強度の変更可能な範囲の制限から、実現できる照明
条件に制限があった。それゆえ、実際に照明器具を配置
できない位置や設定できない強度等の照明条件を評価す
ることが不可能であった。また、照明器具の位置や強度
等の照明条件を変更する際、照明器具を取り外して再度
設置しなければならず、その作業は非常に煩わしかっ
た。

【０００５】また、従来の照明条件を抽出する作業は、
作業者の経験に基づく、試行錯誤によって行われてい
た。そのため、作業者個人のスキルの影響が大きく、定
常的に最適な照明条件を得ることが難しかった。

【０００６】以上のように、従来の照明条件抽出方法で
は、任意の照明条件の照明状態を作り出して、検討評価
を行い、最適な照明条件を安定して抽出することが事実
上不可能であった。

【０００７】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、任意の照明条件による照
明状態を作り出すことができる照明条件抽出方法および
照明条件抽出装置、ならびに、これを備えた外観検査シ
ステムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の照明条件抽出方
法は、上記の課題を解決するために、撮像対象へ一定強
度の照明光を照射する照明部を、当該撮像対象から一定
距離だけ離れた照明位置に配置する照明配置処理と、上
記照明位置から照明光が照射された状態で、上記撮像対
象との位置関係が固定された位置から、上記照明位置ご
とに上記撮像対象を撮像する撮像処理と、上記照明位置
が互いに異なる複数の上記撮像画像を、画素ごとに輝度
の平均を算出することによって合成する画像合成処理
と、を含むことを特徴としている。

【０００９】また、本発明の照明条件抽出装置は、上記
の課題を解決するために、撮像対象へ一定強度の照明光
を照射する照明部を、当該撮像対象から一定距離だけ離
れた照明位置に配置する照明配置手段と、上記照明位置
から照明光が照射された状態で、上記撮像対象との位置
関係が固定された位置から、上記照明位置ごとに上記撮
像対象を撮像する撮像手段と、上記照明位置が互いに異
なる複数の上記撮像画像を、画素ごとに輝度の平均を算
出することによって合成する画像合成手段と、を具備す
ることを特徴としている。

【００１０】上記の構成により、撮像対象との位置関係
が固定された位置からの当該撮像対象の画像を、撮像時
に照射する照明光の照射位置を撮像対象との距離を一定
に保ったまま、照射方向のみを任意に変更しながら撮像
できる。さらに、変更した照射位置ごとに撮像した複数
の撮像画像に、画素ごとに輝度の平均を算出して、１個
の合成画像に合成できる。

【００１１】この合成画像は、互いに照明位置が異なる
複数の照明光を同時に照射した状態において、合成に使
用した各撮像画像と同じ位置から撮像した画像に相当す
る。よって、任意の照明条件の照明状態を作り出すこと
ができる。したがって、実際の複数の照明光を撮像対象
に照射しなくても、複数の照明光による照明条件を作り
出して、検討評価を行い、最適な照明条件を安定して抽
出することが可能となる。

【００１２】本発明の照明条件抽出方法は、上記の課題
を解決するために、撮像対象へ一定強度の照明光を照射
する照明部を、当該撮像対象から一定距離だけ離れた照
明位置に配置する照明配置処理と、上記照明位置から照
明光が照射された状態で、上記撮像対象との位置関係が
固定された位置から、上記照明位置ごとに上記撮像対象
を撮像する撮像処理と、上記照明位置が互いに異なる複
数の上記撮像画像を、画素ごとに輝度の加重平均を算出
することによって合成する画像合成処理と、を含むこと
を特徴としている。

【００１３】本発明の照明条件抽出装置は、上記の課題
を解決するために、撮像対象へ一定強度の照明光を照射
する照明部を、当該撮像対象から一定距離だけ離れた照
明位置に配置する照明配置手段と、上記照明位置から照
明光が照射された状態で、上記撮像対象との位置関係が
固定された位置から、上記照明位置ごとに上記撮像対象
を撮像する撮像手段と、上記照明位置が互いに異なる複
数の上記撮像画像を、画素ごとに輝度の加重平均を算出
することによって合成する画像合成手段と、を具備する
ことを特徴としている。

【００１４】上記の構成により、撮像対象との位置関係
が固定された位置からの当該撮像対象の画像を、撮像時
に照射する照明光の照射位置を撮像対象との距離を一定
に保ったまま、照射方向のみを任意に変更しながら撮像
できる。さらに、変更した照射位置ごとに撮像した複数
の撮像画像に、画素ごとに輝度の加重平均を算出して、
１個の合成画像に合成できる。

【００１５】この合成画像は、互いに照明位置が異な
り、光の強度が加重係数にしたがってそれぞれ設定され
た複数の照射光を同時に照射した状態において、合成に
使用した各撮像画像と同じ位置から撮像した画像に相当
する。よって、任意の照明条件の照明状態を作り出すこ
とができる。したがって、実際の複数の照明光を撮像対
象に照射しなくても、光の強度がそれぞれ設定された複
数の照明光による照明条件を作り出して、検討評価を行
い、最適な照明条件を安定して抽出することが可能とな
る。

【００１６】本発明の照明条件抽出装置は、上記の課題
を解決するために、上記の照明条件抽出装置を含み、さ
らに、検査対象の外観を撮像する検査対象撮像手段と、
上記検査対象撮像手段が撮像した画像の特徴量を算出す
る特徴量算出手段と、上記特徴量に基づいて、上記検査
対象の欠陥の有無を判断する欠陥判断手段と、を具備す
る外観検査装置を含み、かつ、上記外観検査装置の上記
検査対象撮像手段は、上記検査対象の撮像時に当該検査
対象に照射する照明光の照明条件が上記照明条件抽出装
置によって抽出されたものであることを特徴としてい
る。

【００１７】上記の構成により、外観検査装置で、検査
対象の撮像時に照射する光の照明条件を、上記照明条件
抽出装置を用いて最適に設定することができる。よっ
て、検出する欠陥に応じて最適に設定する必要がある照
明条件を、正確かつ容易に設定できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について図
１から図８に基づいて説明すれば、以下のとおりであ
る。

【００１９】本実施の形態に係る照明条件抽出装置１０
は、例えば電子部品の欠陥を検出する外観検査装置に設
けられる、対象ワークを撮像する撮像部の照明の最適な
照明条件を抽出する際に使用される装置である。

【００２０】図１は、上記照明条件抽出装置１０の構成
の概略を示す機能ブロック図である。図１に示すよう
に、上記照明条件抽出装置１０は、制御部１１、可動照
明部１２、撮像部（撮像手段）１３、撮像画像記憶部１
４、画像合成部（画像合成手段）１５、合成画像記憶部
１６、合成画像表示部１７を備えて構成されている。

【００２１】上記可動照明部１２は、照明条件抽出装置
１０の載置台（図示しない）の所定の撮像位置に載置さ
れたサンプルワーク（撮像対象）Ｔｓに対して、サンプ
ルワークＴｓを中心とする仮想的な半球面上の任意の位
置から照明光を照射する。すなわち、可動照明部１２は
任意の照明角度（θ，φ）（図２（ａ）（ｂ）参照）か
ら照明光を照射できる。なお、可動照明部１２の詳細に
ついては後述する。

【００２２】上記撮像部１３は、撮像位置の上方に設け
られたカメラであり、サンプルワークＴｓを撮像した撮
像画像を撮像画像記憶部１４に記憶する。よって、撮像
部１３は、可動照明部１２によって任意の照明角度
（θ，φ）の照明光が照射された状態で、サンプルワー
クＴｓの直上からの画像を撮像できる。

【００２３】上記画像合成部１５は、撮像画像記憶部１
４に記憶されている、照明角度が互いに異なる複数の撮
像画像を合成して、得られた合成画像を合成画像記憶部
１６に記憶する。なお、画像合成部１５は、各撮像画像
にそれぞれ重み付けして合成することもできる。

【００２４】上記合成画像表示部１７は、合成画像記憶
部１６に記憶されている合成画像を表示する。また、合
成画像表示部１７は、表示している合成画像に含まれて
いる撮像画像すなわち合成に使用した撮像画像と、合成
条件である各撮像画像の照明角度（θ，φ）および合成
の際に付加した重み（加重係数）とを表示できる。さら
に、合成画像表示部１７は、オペレータが操作する制御
用画面を表示する。よって、オペレータは、合成画像表
示部１７とマウスやキーボード等の入力装置とを介し
て、合成画像の照明角度や重み付けの変更等の指示を入
力できる。

【００２５】上記制御部１１は、照明条件抽出装置１０
の全体を制御する。すなわち、制御部１１は、可動照明
部１２による照明光の照射、撮像部１３による撮像およ
び撮像画像の撮像画像記憶部１４への記憶、画像合成部
１５による撮像画像の合成および合成画像の合成画像記
憶部１６への記憶、合成画像表示部１７による合成画像
の表示などの各動作を制御する。また、制御部１１は、
照明条件抽出装置１０のオペレータのための入出力イン
タフェースを管理し、操作に必要な入出力処理を行う。

【００２６】つぎに、上記可動照明部１２について、詳
細に説明する。図２（ａ）は、可動照明部１２の構成の
概略を示す正面図である。図２（ｂ）は、可動照明部１
２の平面図である。

【００２７】図２（ａ）（ｂ）に示すように、上記可動
照明部１２は、ライト（照明部）２１、ライト位置可動
支持器（照明配置手段）２２を備えて構成されている。
さらに、可動照明部１２は、図示しない駆動装置を備え
ている。

【００２８】上記ライト２１は、ライト位置可動支持器
２２に取り付けられ、光源からの光を光ファイバーによ
って導光した照明光をサンプルワークＴｓへ照射するス
ポット照明である。なお、ライト２１が照射する光の強
度は、基本的に一定に固定されている。ただし、制御部
１１の制御に従って調整変更されてもよい。また、サン
プルワークＴｓから見た照明光の幅は、例えば光軸より
±１度以内となる拡散光でない光であってもよい。

【００２９】上記ライト位置可動支持器２２は、制御部
１１の制御に従い、駆動装置によって駆動され、撮像位
置を中心とする仮想的な半球面上の任意の位置から照明
光を照射するように、ライト２１を設置することができ
る。すなわち、ライト位置可動支持器２２は、照明光の
サンプルワークＴｓに対する照射角度の調整機構であ
る。

【００３０】具体的には、上記ライト位置可動支持器２
２は、回動リング２２ａと、アーム２２ｂとを備えてい
る。回動リング２２ａは、リング状であり、リングの中
心を回動軸として平面内で回動する。上記アーム２２ｂ
は、半円弧状であり、両端が回動リング２２ａの直径の
両端部に、アーム回動軸２２ｃ・２２ｃによって回動可
能にそれぞれ軸支されている。なお、図２（ａ）（ｂ）
に示すように、アーム２２ｂによる水平位置からの回動
角度をθ、回動リング２２ａによる水平面内での回動角
をφとする。

【００３１】そして、回動リング２２ａの中心が、サン
プルワークＴｓが載置される撮像位置である。また、ア
ーム２２ｂの円弧の中央には、ライト２１が、回動リン
グ２２ａの中心に向けて、すなわち撮像位置に載置され
たサンプルワークＴｓへ照明光を照射する方向に配設さ
れている。

【００３２】よって、アーム２２ｂは、アーム回動軸２
２ｃ・２２ｃを回動軸として、少なくとも回動リング２
２ａの一方の半円周の外側に沿った状態から回動リング
２２ａに直立した状態まで移動することにより、ライト
２１がサンプルワークＴｓの一方側面から上面までを、
任意の照明角度θ（０度＜θ≦９０度）で照射できる。
さらに、アーム２２ｂは、回動リング２２ａによって、
水平面内を少なくとも１８０度の範囲で回動できる（０
度＜φ≦１８０度）。

【００３３】よって、ライト位置可動支持器２２は、ア
ーム２２ｂにより高さ方向の位置を、回動リング２２ａ
により水平方向の位置を調整して、照明光をサンプルワ
ークＴｓに照射することができる。したがって、照明条
件抽出装置１０は、サンプルワークＴｓを中心とする仮
想的な半球面上の任意の位置から照明光を照射した状態
で、撮像部１３によりサンプルワークＴｓを撮像するこ
とができる。すなわち、照明条件抽出装置１０は、一定
強度の照明光を照射するライト２１をサンプルワークＴ
ｓから一定距離だけ離れた位置に配置して撮像する動作
を、ライト２１の位置を任意に変更しながら行うことが
できる。

【００３４】なお、図２（ａ）（ｂ）に示した構成は一
例であって、可動照明部１２は同等の機能を有するよう
に様々に構成できる。例えば、回動リング２２ａを回動
させる代わりに、サンプルワークＴｓを載置した載置台
を回動させてもよい。

【００３５】つづいて、照明条件抽出装置１０を用いて
照明角度を抽出する際の照明条件抽出装置１０の動作に
ついて説明する。

【００３６】第１に、オペレータによって撮像すべき照
明角度が複数個の指定された制御部１１は、可動照明部
１２のライト位置可動支持器２２および撮像部１３を制
御して、照明光の照明角度（θ，φ）に設定し（照明配
置処理）、照明光を照射した状態でサンプルワークＴｓ
を撮像し（撮像処理）、撮像画像を照明角度（θ，φ）
と対応付けて撮像画像記憶部１４に記憶する動作を、指
定されたすべての照明角度に対して行う。

【００３７】第２に、オペレータによって合成する合成
条件、すなわち、合成に用いる撮像画像の照明角度
（θ，φ）およびその加重係数ｋ（後述）が指定された
制御部１１は、画像合成部１５を制御して、指定された
合成に必要な撮像画像を撮像画像記憶部１４から読み出
し、加重係数ｋを付加して合成した合成画像を合成条件
と対応付けて合成画像記憶部１６に記憶する（画像合成
処理）。

【００３８】第３に、合成画像記憶部１６での合成が終
了した時点で、制御部１１は、合成画像表示部１７に合
成画像および合成条件を表示する。

【００３９】第４に、オペレータが合成条件を指定する
と、制御部１１は、合成条件に合致した合成画像を、合
成画像記憶部１６に記憶されていれば読み出して合成画
像表示部１７に表示し、合成画像記憶部１６に記憶され
ていなければ、上述の手順に従って必要な撮像画像を撮
像して合成画像を作成し、合成画像表示部１７に表示す
る。

【００４０】なお、オペレータが指定する照明角度
（θ，φ）は、例えば、高さ方向に１０段階（θ１，
…，θ１０）、各高さの円周内で３２段階（φ１，…，
φ３２）で、あらかじめ指定可能な位置が割り当てられ
ていてもよい。そして、照明条件の抽出作業の最初にこ
れらの照明角度（例えば、（θ１，φ１），…，（θ１
０，φ３２））からの撮像をすべて行い、その後、撮像
画像の合成のみで、照明条件を抽出してもよい。

【００４１】ここで、画像合成部１５では、画素ごとに
輝度の平均を算出して、合成画像を得る。すなわち、照
明角度（θｉ，φｉ）の照明光が照射された状態で撮像
部１３が撮像した撮像画像の輝度データをＰｉ（θｉ，
φｉ）とすると、ｎ個の撮像画像Ｐ１（θ１，φ１），
…，Ｐｎ（θｎ，φｎ）の均等な合成画像は次のような
輝度データを有する。

【００４２】Ｐcomp＝（Ｐ１（θ１，φ１）＋…＋Ｐｎ
（θｎ，φｎ））／ｎ そして、この合成画像の合成条件を、最適な照明条件と
して抽出した場合、照明角度（θ１，φ１），…，（θ
ｎ，φｎ）の位置にそれぞれスポット照明を各１個配置
すればよい。

【００４３】また、画像合成部１５では、合成画像を合
成する際、撮像画像の加重平均を算出することができ
る。すなわち、ｎ個の撮像画像Ｐ１（θ１，φ１），
…，Ｐｎ（θｎ，φｎ）を加重係数ｋｉで重み付けして
合成すると、合成画像は次のような輝度データを有す
る。

【００４４】Ｐcomp＝（ｋ1 ×Ｐ１（θ１，φ１）＋…
＋ｋn ×Ｐｎ（θｎ，φｎ））／ｎ （０≦ｋｉ≦１，ｋ1 ＋…＋ｋn ＝１） そして、この合成画像の合成条件を、最適な照明条件と
して抽出した場合、照明角度（θ１，φ１），…，（θ
ｎ，φｎ）の位置に、それぞれ光の強度を加重係数ｋｉ
で調整したスポット照明を配置すればよい。

【００４５】このように、照明条件抽出装置１０によれ
ば、複数の撮像画像を合成することで、互いに照明角度
が異なる複数のライトによって作り出される照明条件の
合成画像を表示することができる。よって、実際に複数
のライトをそれぞれ照明角度の位置に配置することな
く、合成画像の表示によって、最適な照明条件を抽出す
ることが可能となる。

【００４６】また、照明条件抽出装置１０によれば、合
成の際に重み付けをすることにより、各照明角度からの
照明光の強度の違いを、合成画像に表現することができ
る。よって、実際に照明強度をそれぞれ設定した撮像画
像を撮像することなく、合成画像の表示によって、最適
な照明条件を抽出することが可能となる。すなわち、単
一の強度のライト２１を用いて、それぞれ異なる強度の
複数のライトによる照明条件を作り出し、合成画像によ
って評価することができる。

【００４７】ここで、図３は、照明条件抽出装置１０に
より、上記の手順に従って抽出された照明条件を実現し
た撮像部３３（後述）の例である。このように、照明条
件抽出装置１０によれば、４つのライト４３の組み合わ
せによる照明条件も容易に抽出できる。しかも、それぞ
れのライト４３の強度も最適に設定できる。

【００４８】なお、上記照明条件抽出装置１０は、任意
の方向からサンプルワークＴｓを照明する照明装置（可
動照明部１２）と、照明されたサンプルワークＴｓを撮
像する撮像装置（撮像部１３）と、撮像された画像を記
憶しておく画像記憶装置（撮像画像記憶部１４）と、記
憶された画像をもとに画像を任意の組み合わせで合成す
る画像合成プログラム（画像合成部１５）と、合成され
た画像を記憶する合成画像記憶装置（合成画像記憶部１
６）と、記憶された合成画像を出力する出力装置（合成
画像表示部１７）と、を備えていてもよい。これによ
り、実際の照明器具が無くても任意の条件で画像を作り
出し、最適な照明条件を抽出することができる。

【００４９】また、上記照明条件抽出装置１０は、画像
合成時に、各撮像画像を単純に足し合せるだけでなく、
輝度に係数をかけた上で足し合せてもよい。これによ
り、照明の方向ごとの照明強弱をつけた画像を合成する
ことができる。よって、撮像時に照明強度を変えた画像
を何度も撮像する必要がない。

【００５０】以下では、上記照明条件抽出装置１０によ
って抽出した照明条件の適用例として、チップ型電子部
品の外観検査を画像処理によって自動的に行う外観検査
装置３０について、図４〜図８を用いて説明する。

【００５１】まず、図７（ａ），図８（ａ）は、上記外
観検査装置３０の検査対象である対象ワークＴおよび検
出すべき欠陥を示す説明図である。

【００５２】上記対象ワークＴは、多層構造を有し、通
常５ｍｍ角以下の直方体形状である電子部品のチップ型
部品である。図７（ａ）に示すように、対象ワークＴ
は、セラミック素体部（セラミックス素体）Ｔ１と、そ
の両端部に形成された電極部（外部電極）Ｔ２とからな
っている。

【００５３】上記セラミック素体部Ｔ１は、セラミック
を主体とする多層構造体であり、光反射率が低い。一
方、上記電極部Ｔ２は、ニッケルやはんだ等の金属およ
び金属メッキの多層構造体であり、表面がほぼ平滑で、
光反射率が高く（鏡面でもよい）ほぼ一定である。

【００５４】ここで、対象ワークＴには、外観検査によ
って検出可能な欠陥として、以下のような欠陥が生じ
る。上記セラミック素体部Ｔ１には、表面の割れ・欠
け、セラミックくず等の異物付着、内部の割れ・層の剥
がれ（内部クラック（図７（ａ）））などの欠陥が生じ
る。また、上記電極部Ｔ２には、表面の凹凸である傷
（図８（ａ））、電極が浮いて下地が露出した電極の剥
がれ、電極表面へのセラミックくず等の異物付着などの
欠陥（検査欠陥）が生じる。

【００５５】図４は、上記外観検査装置３０の構成の概
略を示す説明図であり、上方より見た状態を示す。図４
に示すように、上記外観検査装置３０は、載置台３１、
供給部３２、撮像部（検査対象撮像手段）３３、選別排
出部３４、制御部３５を備えて構成されている。

【００５６】上記載置台３１は、水平に回転する円盤状
の載置面を備えたガラステーブルである。載置台３１
は、検査する表面を上にして載置した対象ワークＴを、
載置面の回転によって、載置面の周縁部に順に設けられ
た撮像部３３および選別排出部３４へ搬送する。

【００５７】上記供給部３２は、対象ワークＴを載置台
３１の載置面上に１個ずつ供給するリニアフィーダーで
ある。

【００５８】上記撮像部３３は、搬送された対象ワーク
Ｔに検査領域Ｓ（図７（ａ），図８（ａ））を設定して
撮像し、取得した画像データを制御部３５へ送信する。
なお、載置台３１によって対象ワークＴが高速で移動す
るため、１つの撮像部３３では１つの照明条件での撮像
を行う。よって、複数の撮像データに基づいて、良品・
不良品の判定を行う場合には、複数の撮像部３３を適宜
配設すればよい。

【００５９】上記選別排出部３４は、搬送された対象ワ
ークＴを制御部３５による良品・不良品の判定結果に従
ってそれぞれ排出する。

【００６０】上記制御部３５は、外観検査装置３０の全
体の制御を行う。例えば、供給タイミングに基づき、撮
像部３３での撮像や選別排出部３４での排出のタイミン
グを管理する。また、上記外観検査方法に従って、対象
ワークＴの良品・不良品の判定を行う。

【００６１】図５は、上記撮像部３３の構成の概略を示
す説明図である。図５に示すように、上記撮像部３３
は、載置台３１に載置されて搬送中の対象ワークＴを撮
像するために、カメラ４１およびリング照明器４２を備
えている。

【００６２】上記カメラ４１は、搬送中の対象ワークＴ
に検査領域Ｓを設定して、当該検査領域Ｓを撮像する撮
像装置である。

【００６３】上記リング照明器４２は、カメラ４１によ
る撮像時に対象ワークＴへ光を照射する照明装置であ
る。リング照明器４２は、光源からの光を光ファイバー
によって、リング照明器４２の中心下方の所定の撮像位
置に搬送された対象ワークＴを周囲から均等に照明でき
るようにリング状に形成されている。特に、リング照明
器４２は、あらかじめ設定された照明角度θで対象ワー
クＴの上方から光を照射するように配設されている。

【００６４】ここで、リング照明器４２の照明条件は、
上記照明条件抽出装置１０によって、最適に抽出した照
明条件である。具体的には、照明条件抽出装置１０は、
撮像部３３における照明条件を抽出する際、検査対象で
ある欠陥を有する典型的なサンプルワークＴｓを撮像位
置に載置して、最初にオペレータが指定した照明角度
（θ，φ）の撮像画像をすべて撮像し、次に順次合成画
像を作成しながら照明条件を抽出することができる。具
体的には、照明条件抽出装置１０は、合成画像の検査領
域Ｓにおいて、欠陥部Ｄ（図７（ａ），図８（ａ））の
面積が大きく、かつ、欠陥部Ｄと正常部Ｎ（図７
（ａ），図８（ａ））との輝度差が大きい合成画像を抽
出して、その合成条件を照明条件として選択する。

【００６５】この際、撮像部３３に実際に設置する照明
機器の数を設定しておけば、演算量を削減できる。特
に、上記撮像部３３のように、対象ワークＴに対して同
一高さの全円周から均等に照明光を照射するためにリン
グ照明器４２を使用することがあらかじめ決まっている
場合には、照明角度（θ）のみを検討すればよい。

【００６６】つぎに、図６は、上記外観検査装置３０に
おける欠陥検出および良品・不良品の選別処理の概略を
示す機能ブロック図である。なお、撮像部３３および選
別排出部３４は、図４に示したものと同一である。ま
た、画像記憶部３５Ａは制御部３５に設けられ、特徴量
算出部（特徴量算出手段）３５Ｂおよび欠陥判断部（欠
陥判断手段）３５Ｃは制御部３５によって実行される。

【００６７】撮像部３３は、載置台３１に載置されて搬
送された対象ワークＴのセラミック素体部Ｔ１に検査領
域Ｓを設定し、撮像した画像データを制御部３５へ送信
する（撮像処理）。次に、制御部３５では、第１に、撮
像部３３が撮像した画像データを画像記憶部３５Ａに記
憶する。第２に、特徴量算出部３５Ｂが、画像記憶部３
５Ａに記憶された画像データに対して、欠陥判断処理部
３５Ｃにおいて欠陥の判定に使用する特徴量を算出する
（特徴量算出処理）。第３に、欠陥判断部３５Ｃが、特
徴量算出部３５Ｂによって算出された特徴量に基づいて
対象ワークＴに欠陥があるか否かを判断する（欠陥判断
処理）。最後に、制御部３５は、欠陥判断部３５Ｃにお
ける判断結果に従って、対象ワークＴを良品と不良品と
を別にして回収するように、選別排出部３４を制御す
る。

【００６８】つづいて、検出する欠陥ごとに、撮像部３
３の照明角度θを設定した具体例を説明する。なお、こ
れらの欠陥を同時に検出する場合、外観検査装置３０に
は検出する欠陥ごとに照明条件が設定された撮像部３３
がそれぞれ設けられる。

【００６９】（１）セラミック素体部Ｔ１の内部クラッ
ク 図７（ｂ）は、内部クラックの欠陥があるセラミック素
体部Ｔ１に設定した検査領域Ｓの輝度ヒストグラムであ
る。図７（ｂ）に示すように、セラミック素体部Ｔ１の
内部クラックは、輝度データとしては、高輝度の欠陥部
（高輝度領域）Ｄとなって現れる。すなわち、セラミッ
ク素体部Ｔ１の内部クラックは、正常部Ｎよりも明るく
見える。

【００７０】ここで、セラミック素体部Ｔ１に生じる内
部クラックは、内部の欠陥であり、表面には高々１μｍ
程度の浮きとしてしか現れない。それゆえ、内部クラッ
クを表面に生じた凹凸として観察することは困難であ
る。しかし、セラミック素体部Ｔ１の表面に適当な照明
角度θの光を照射すると、光が表面から内部へしみ込
む。そして、内部に入った光は、内部クラックがあると
そこで反射して表面からしみ出すのに対して、内部クラ
ックの無い部分では反射が起こらず表面へは戻らない。
よって、セラミック素体部Ｔ１の表面に適当な照明角度
θ（後述するように４０度程度）の光を照射することに
より、内部クラックを白い領域として観察することがで
きる。なお、照明角度θが高いと、表面で反射するた
め、内部で反射しているのかどうかがわからない。ま
た、セラミック素体部Ｔ１の表面の割れや欠けは、照明
角度θによらず、光が反射せず黒く見える。

【００７１】そこで、上記外観検査装置３０は、セラミ
ック素体部Ｔ１の内部クラックが正常部Ｎの明るさに比
べ、ずっと高い明るさ（輝度）の欠陥部Ｄとして見える
ことを利用した判定アルゴリズムを用いる。すなわち、
上記外観検査装置３０は、セラミック素体部Ｔ１に検査
領域Ｓを設定して撮像し（撮像処理）、得られた画像デ
ータの輝度ヒストグラムの標準偏差を算出して（標準偏
差算出処理）、この標準偏差が閾値以上であれば内部ク
ラックのある不良品であると判断する（欠陥判断処
理）。

【００７２】ここで、セラミック素体部Ｔ１の内部クラ
ックは、撮像時の照明角度や強度等の照明条件によっ
て、見えやすかったり、見えにくかったりする。そこ
で、上記撮像部３３の照明条件を、上記照明条件抽出装
置１０においてあらかじめサンプルワークＴｓを用いた
実験を行い、照明条件を最適に設定する（照明条件設定
処理）。すなわち、欠陥部Ｄの面積が大きく、かつ、欠
陥部Ｄと正常部Ｎとの輝度差が大きい照明条件を選択す
る。

【００７３】具体的には、セラミック素体部Ｔ１の内部
クラックを検出する場合、照明角度θとして４０度を選
択する。なお、照明角度θは、下限値が３０度以上、好
ましくは３５度以上、上限値が６０度以下、好ましくは
５０度以下の範囲で設定することが望ましい。

【００７４】これにより、対象ワークＴに応じて、内部
クラックの検出に最適な照明条件を設定するので、内部
クラックが発生している領域をはっきりと撮像できる。
また、内部クラックを示す欠陥部Ｄの面積やフェレ径な
どの幾何学情報を得ることもできるため、その情報を基
に内部クラックを判定することもできる。

【００７５】この場合、特徴量算出部１７Ｂは、画素単
位でサンプリングされた例えば２５６階調画像に対し、
輝度の標準偏差を計算する。そして、そして、欠陥判断
部１７Ｃは、輝度の標準偏差が基準標準偏差を超える対
象ワークＴを不良品と判断する。なお、欠陥判断部１７
Ｃには、対象ワークＴに応じて、あらかじめサンプルワ
ークＴｓに対する実験によって求めた基準標準偏差が設
定される。

【００７６】あるいは、上記外観検査装置３０は、セラ
ミック素体部Ｔ１の内部クラックを検出する場合、セラ
ミック素体部Ｔ１に検査領域Ｓを設定して撮像し（撮像
処理）、得られた画像の輝度を二値化して二値化閾値以
上の高輝度領域の占有率を算出して（面積算出処理）、
この占有率が基準占有率以上であれば内部クラックのあ
る不良品であると判断する（欠陥判断処理）。なお、上
記基準占有率は、欠陥部Ｄの面積の許容限度であり、不
良品であるか否かを判定する際の欠陥部Ｄの占有率の閾
値である。そして、基準占有率は、サンプルワークＴｓ
に対する実験に基づいて設定する。

【００７７】（２）電極部Ｔ２の表面傷 図８（ｂ）は、表面に傷等の欠陥がある電極部Ｔ２に設
定した検査領域Ｓの輝度ヒストグラムである。図８
（ｂ）に示すように、電極部Ｔ２の欠陥は、低輝度の欠
陥部（低輝度領域）Ｄとなって現れる。すなわち、電極
部Ｔ２の欠陥は、正常部Ｎよりも暗く見える。

【００７８】そこで、上記外観検査装置３０は、電極部
Ｔ２の欠陥が正常部Ｎの明るさに比べ、ずっと低い明る
さ（輝度）の欠陥部Ｄとして見えることを利用した判定
アルゴリズムを用いる。すなわち、上記外観検査装置３
０は、電極部Ｔ２に検査領域Ｓを設定して撮像し（撮像
処理）、得られた画像データの低輝度領域の占有率を算
出して（面積算出処理）、この占有率が閾値以上であれ
ば欠陥のある不良品であると判断する（欠陥判断処
理）。

【００７９】ここで、電極部Ｔ２の欠陥は、撮像時の照
明角度や強度等の照明条件によって、検出したい欠陥が
見えやすかったり、見えにくかったりする。そこで、上
記撮像部３３の照明条件を、上記照明条件抽出装置１０
においてあらかじめサンプルワークＴｓを用いた実験を
行い、輝度ヒストグラムの山がはっきりと２分されるよ
うに、照明条件を最適に設定する（照明条件設定処
理）。なお、電極部Ｔ２の材料やメッキ方法によって
も、最適な照明条件は異なる。

【００８０】まず、電極部Ｔ２の表面に生じた傷を検出
する場合、撮像部３３では、照明角度θを４０度に設定
する。そして、リング照明器４２から、対象ワークＴか
ら見た照明の幅が光軸より±１度以内となる拡散光でな
い光を照射する。なお、照明角度θは、下限値が３０度
以上、好ましくは３５度以上、上限値が５０度以下、好
ましくは４５度以下の範囲で設定することが望ましい。
また、照明の幅は、±２度以内、好ましくは±０．５度
以内であることが望ましい。

【００８１】この場合、特徴量算出部３５Ｂは、画素単
位でサンプリングされた２５６階調画像に対し、基準輝
度として設定された輝度レベル６０以下の画素が、画像
データ全体の何％であるかを計算する。なお、基準輝度
の輝度レベルは、撮像可能な最高輝度の４０／２５６か
ら８０／２５６に相当する輝度の範囲で設定することが
望ましい。

【００８２】そして、欠陥判断部３５Ｃは、基準占有率
として設定された２％を超える占有率を有する対象ワー
クＴを不良品と判断する。良品の対象ワークＴは電極全
体が白く艶があるため占有率が２％以下であるのに対
し、電極表面に傷がある不良品は２％より大きい値とな
る。なお、基準占有率は、１％から３％の範囲で設定す
ることが望ましい。

【００８３】なお、特徴量算出部３５Ｂおよび欠陥判断
部３５Ｃには、対象ワークＴおよび検出する欠陥に応じ
て、あらかじめサンプルワークＴｓに対する実験によっ
て求めた基準輝度および基準占有率がそれぞれ設定され
る。

【００８４】（３）電極部Ｔ２の剥がれ 同様に、電極部Ｔ２の電極の剥がれを検出する場合、撮
像部３３では、照明角度θを６０度に設定する。そし
て、リング照明器４２から、対象ワークＴからみた照明
の幅が光軸より±１度以内となる拡散光でない光を照射
する。なお、照明角度θは、下限値が５０度以上、好ま
しくは５５度以上、上限値が７０度以下、好ましくは６
５度以下の範囲で設定することが望ましい。また、照明
の幅は、±２度以内、好ましくは±０．５度以内である
ことが望ましい。

【００８５】この場合、特徴量算出部３５Ｂは、画素単
位でサンプリングされた２５６階調画像に対し、基準輝
度として設定された輝度レベル９０以下の画素が、画像
データ全体の何％であるかを計算する。なお、基準輝度
の輝度レベルは、撮像可能な最高輝度の７０／２５６か
ら１１０／２５６に相当する輝度の範囲で設定すること
が望ましい。

【００８６】また、欠陥判断部３５Ｃは、基準占有率と
して設定された１０％を超える占有率を有する対象ワー
クＴを不良品と判断する。良品の対象ワークＴは電極全
体が白く艶があるため占有率が１０％以下であるのに対
し、電極の剥がれが発生している不良品は１０％より大
きい値となる。なお、基準占有率は、８％から１２％の
範囲で設定することが望ましい。

【００８７】なお、電極の剥がれは、表面の欠陥であ
り、電極表面に凹凸は生じない。しかし、電極表面に適
当な照明角度θの光を照射すると、表面から内部に入っ
た光の外部へのしみ出しが正常部位と内部に欠陥がある
部位とで異なるため、輝度差が確認できる。それゆえ、
内部の欠陥も、適当な照明角度θの光を照射することに
より、外観検査が可能となる。

【００８８】（４）電極部Ｔ２の異物付着 同様に、電極部Ｔ２の表面への異物の付着を検出する場
合、撮像部３３では、照明角度θを８０度に設定する。
そして、リング照明器４２から、対象ワークＴからみた
照明の幅が光軸より±１度以内となる拡散光でない光を
照射する。なお、照明角度θは、下限値が７０度以上、
好ましくは７５度以上、上限値が８５度以下、好ましく
は８２度以下の範囲で設定することが望ましい。また、
照明の幅は、±２度以内、好ましくは±０．５度以内で
あることが望ましい。

【００８９】この場合、特徴量算出部３５Ｂは、画素単
位でサンプリングされた２５６階調画像に対し、基準輝
度として設定された輝度レベル１５０以下の画素が、画
像データ全体の何％であるかを計算する。なお、基準輝
度の輝度レベルは、撮像可能な最高輝度の１３０／２５
６から１７０／２５６に相当する輝度の範囲で設定する
ことが望ましい。

【００９０】また、欠陥判断部３５Ｃは、基準占有率と
して設定された４０％を超える占有率を有する対象ワー
クＴを不良品と判断する。良品の対象ワークＴは電極全
体が白く艶があるため占有率が４０％以下であるのに対
し、電極表面に異物が付着している不良品は４０％より
大きい値となる。なお、基準占有率は、３６％から４４
％の範囲で設定することが望ましい。

【００９１】以上より、上記の照明条件抽出装置１０お
よび外観検査装置３０を備えた外観検査システムでは、
照明条件抽出装置１０によって、検出したい欠陥ごとに
最適な照明条件を抽出し、この照明条件を実現した撮像
部３３を外観検査装置３０に検出したい欠陥ごとに設け
ることによって、それぞれの欠陥をはっきりと撮像する
ことが可能となる。よって、チップ型電子部品等の外観
検査において、従来自動検出が難しかった欠陥について
も、良品・不良品の自動判別が可能となる。

【００９２】したがって、上記外観検査装置３０によれ
ば、欠陥のある不良品を後工程に流すことがない。ま
た、欠陥の大きさを知ることができるため、どのくらい
のレベルの欠陥が発生しているかという情報を、製造工
程へフィードバックできるため、検査対象である製品の
品質を向上させることができる。さらに、形状や大きさ
が欠陥に至っていないものを欠陥として過剰に選別する
ことを防止できる。

【００９３】

【発明の効果】本発明の照明条件抽出方法は、以上のよ
うに、撮像対象へ一定強度の照明光を照射する照明部
を、当該撮像対象から一定距離だけ離れた照明位置に配
置する照明配置処理と、上記照明位置から照明光が照射
された状態で、上記撮像対象との位置関係が固定された
位置から、上記照明位置ごとに上記撮像対象を撮像する
撮像処理と、上記照明位置が互いに異なる複数の上記撮
像画像を、画素ごとに輝度の平均を算出することによっ
て合成する画像合成処理と、を含む方法である。

【００９４】また、本発明の照明条件抽出装置は、以上
のように、撮像対象へ一定強度の照明光を照射する照明
部を、当該撮像対象から一定距離だけ離れた照明位置に
配置する照明配置手段と、上記照明位置から照明光が照
射された状態で、上記撮像対象との位置関係が固定され
た位置から、上記照明位置ごとに上記撮像対象を撮像す
る撮像手段と、上記照明位置が互いに異なる複数の上記
撮像画像を、画素ごとに輝度の平均を算出することによ
って合成する画像合成手段と、を具備する構成である。

【００９５】それゆえ、照射位置ごとに撮像した複数の
撮像画像から、互いに照明位置が異なる複数の照明光を
同時に照射した状態において撮像した画像を生成でき
る。よって、任意の照明条件の照明状態を作り出すこと
ができる。したがって、実際の複数の照明光を撮像対象
に照射しなくても、複数の照明光による照明条件を作り
出して、検討評価を行い、最適な照明条件を安定して抽
出することが可能となるという効果を奏する。

【００９６】本発明の照明条件抽出方法は、以上のよう
に、撮像対象へ一定強度の照明光を照射する照明部を、
当該撮像対象から一定距離だけ離れた照明位置に配置す
る照明配置処理と、上記照明位置から照明光が照射され
た状態で、上記撮像対象との位置関係が固定された位置
から、上記照明位置ごとに上記撮像対象を撮像する撮像
処理と、上記照明位置が互いに異なる複数の上記撮像画
像を、画素ごとに輝度の加重平均を算出することによっ
て合成する画像合成処理と、を含む方法である。

【００９７】本発明の照明条件抽出装置は、以上のよう
に、撮像対象へ一定強度の照明光を照射する照明部を、
当該撮像対象から一定距離だけ離れた照明位置に配置す
る照明配置手段と、上記照明位置から照明光が照射され
た状態で、上記撮像対象との位置関係が固定された位置
から、上記照明位置ごとに上記撮像対象を撮像する撮像
手段と、上記照明位置が互いに異なる複数の上記撮像画
像を、画素ごとに輝度の加重平均を算出することによっ
て合成する画像合成手段と、を具備する構成である。

【００９８】それゆえ、照射位置ごとに撮像した複数の
撮像画像から、互いに照明位置が異なり、光の強度が加
重係数にしたがってそれぞれ設定された複数の照明光を
同時に照射した状態において撮像した画像を生成でき
る。よって、任意の照明条件の照明状態を作り出すこと
ができる。したがって、実際の複数の照明光を撮像対象
に照射しなくても、光の強度がそれぞれ設定された複数
の照明光による照明条件を作り出して、検討評価を行
い、最適な照明条件を安定して抽出することが可能とな
るという効果を奏する。

【００９９】本発明の外観検査システムは、以上のよう
に、上記の照明条件抽出装置を含み、さらに、検査対象
の外観を撮像する検査対象撮像手段と、上記検査対象撮
像手段が撮像した画像の特徴量を算出する特徴量算出手
段と、上記特徴量に基づいて、上記検査対象の欠陥の有
無を判断する欠陥判断手段と、を具備する外観検査装置
を含み、かつ、上記外観検査装置の上記検査対象撮像手
段は、上記検査対象の撮像時に当該検査対象に照射する
照明光の照明条件が上記照明条件抽出装置によって抽出
されたものである。

【０１００】それゆえ、外観検査装置で、検査対象の撮
像時に照射する光の照明条件を、上記照明条件抽出装置
を用いて最適に設定することができる。よって、検出す
る欠陥に応じて最適に設定する必要がある照明条件を、
正確かつ容易に設定できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る照明条件抽出装置
の構成の概略を示すブロック図である。

【図２】図２（ａ）（ｂ）は、図１に示した照明条件抽
出装置が備える可動照明部の構成の概略を示す正面図お
よび平面図である。

【図３】図４に示した外観検査装置に含まれる撮像部の
構成の概略を示す説明図である。

【図４】図１に示した照明条件抽出装置によって抽出さ
れた照明条件を実現した撮像部を含む外観検査装置の構
成の概略を示す説明図である。

【図５】図４に示した外観検査装置に含まれる撮像部の
他の構成の概略を示す説明図である。

【図６】図４に示した外観検査装置における選別処理の
概略を示す機能ブロック図である。

【図７】図７（ａ）は、図４に示した外観検査装置の検
査対象であるチップ型電子部品の構成を示す説明図であ
る。図７（ｂ）は、内部クラックを含むセラミック素体
部に設定された、図７（ａ）の検査領域の輝度ヒストグ
ラムである。

【図８】図８（ａ）は、図４に示した外観検査装置の検
査対象であるチップ型電子部品の構成を示す説明図であ
る。図８（ｂ）は、表面に傷のある電極部に設定され
た、図８（ａ）の検査領域の輝度ヒストグラムである。

【符号の説明】

１０ 照明条件抽出装置 １３ 撮像部（撮像手段） １５ 画像合成部（画像合成手段） ２１ ライト（照明部） ２２ ライト位置可動支持器（照明配置手段） ３０ 外観検査装置 ３３ 撮像部（検査対象撮像手段） ３５Ｂ 特徴量算出部（特徴量算出手段） ３５Ｃ 欠陥判断部（欠陥判断手段） Ｔ 検査対象（対象ワーク） Ｔｓ サンプルワーク（撮像対象）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 昌幸 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 2G051 AA61 AB01 AB02 BA01 BB01 BC01 CA04 CA07 DA02 DA08 DA13 EA11 EA30 EC02 EC03 5B057 AA03 BA11 CA08 CB08 CE08 CE11 DA03 DB09 DC23 DC36

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像対象へ一定強度の照明光を照射する照
   明部を、当該撮像対象から一定距離だけ離れた照明位置
   に配置する照明配置処理と、 上記照明位置から照明光が照射された状態で、上記撮像
   対象との位置関係が固定された位置から、上記照明位置
   ごとに上記撮像対象を撮像する撮像処理と、 上記照明位置が互いに異なる複数の上記撮像画像を、画
   素ごとに輝度の平均を算出することによって合成する画
   像合成処理と、を含むことを特徴とする照明条件抽出方
   法。
2. 【請求項２】撮像対象へ一定強度の照明光を照射する照
   明部を、当該撮像対象から一定距離だけ離れた照明位置
   に配置する照明配置処理と、 上記照明位置から照明光が照射された状態で、上記撮像
   対象との位置関係が固定された位置から、上記照明位置
   ごとに上記撮像対象を撮像する撮像処理と、 上記照明位置が互いに異なる複数の上記撮像画像を、画
   素ごとに輝度の加重平均を算出することによって合成す
   る画像合成処理と、を含むことを特徴とする照明条件抽
   出方法。
3. 【請求項３】撮像対象へ一定強度の照明光を照射する照
   明部を、当該撮像対象から一定距離だけ離れた照明位置
   に配置する照明配置手段と、 上記照明位置から照明光が照射された状態で、上記撮像
   対象との位置関係が固定された位置から、上記照明位置
   ごとに上記撮像対象を撮像する撮像手段と、 上記照明位置が互いに異なる複数の上記撮像画像を、画
   素ごとに輝度の平均を算出することによって合成する画
   像合成手段と、を具備することを特徴とする照明条件抽
   出装置。
4. 【請求項４】撮像対象へ一定強度の照明光を照射する照
   明部を、当該撮像対象から一定距離だけ離れた照明位置
   に配置する照明配置手段と、 上記照明位置から照明光が照射された状態で、上記撮像
   対象との位置関係が固定された位置から、上記照明位置
   ごとに上記撮像対象を撮像する撮像手段と、 上記照明位置が互いに異なる複数の上記撮像画像を、画
   素ごとに輝度の加重平均を算出することによって合成す
   る画像合成手段と、を具備することを特徴とする照明条
   件抽出装置。
5. 【請求項５】請求項３または４に記載の照明条件抽出装
   置を含み、 さらに、検査対象の外観を撮像する検査対象撮像手段
   と、上記検査対象撮像手段が撮像した画像の特徴量を算
   出する特徴量算出手段と、上記特徴量に基づいて、上記
   検査対象の欠陥の有無を判断する欠陥判断手段と、を具
   備する外観検査装置を含み、 かつ、上記外観検査装置の上記検査対象撮像手段は、上
   記検査対象の撮像時に当該検査対象に照射する照明光の
   照明条件が上記照明条件抽出装置によって抽出されたも
   のであることを特徴とする外観検査システム。