JP2006313147A - 欠陥検査方法およびその方法を用いた欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コーティング層の表面の欠陥およびコーティング層と成形体との間の欠陥について、それぞれその欠陥の検出に適した照明を行って、欠陥を精度良く検出する。
【解決手段】着色樹脂により成形されたワーク本体の表面に透明のコーティング層が形成された構成のワークＷを検査対象として、照明部２Ａ，２Ｂを個別または同時に駆動して、その照明下で撮像を実行する。照明部２Ａによる同軸落射照明により、コーティング層の表面の欠陥が画像上に周囲より暗い領域として現れる。また、照明部２Ｂによる斜め入射照明により、コーティング層とワーク本体との間の色彩欠陥が、周囲より暗い領域または明るい領域として現れる。
【選択図】図５

Description

この発明は、樹脂や金属などの成形体の表面に透光性を有するコーティング層が形成されたワークを検査対象として、このワークのコーティング層の表面やコーティング層と成形体との間に欠陥が生じていないかどうかを検査する技術に関する。

近年、携帯電話や家電製品などの筐体として、本体部の表面に透明樹脂によるコーティング層が形成された構成のものが使用されている。本体部は、一般に樹脂により成形されたもので、所定の色彩で着色されている。この本体部の表面に前記コーティング層が形成されることにより、表面に光沢や色彩の変化などが生じ、商品価値が高められる。

上記のようなコーティング層が形成された成形体（以下、「ワーク」という。）を製造する工場では、コーティング層の表面に凹凸が生じたり、本体部とは異なる色彩が付着するなどの不良が生じていないかどうかを検査するようにしている。

図１は、上記のワークに発生する欠陥の代表的なものを示す。図中の１００はワークの本体部であり、１０１は前記したコーティング層である（以下、１００を「ワーク本体」という。）。まず図１（１）に示す欠陥１０２は、コーティング層１０１の表面の凹凸であって、コーティング工程の不備により生じたものである（以下、この欠陥１０２を「凹凸欠陥」という。）。つぎに図１（２）に示すのは、ワーク本体１００の表面に生じた色彩の欠陥１０３であって、成形工程時に、周辺の塗料が付着するなどして生じたものである（以下、この欠陥１０３を「色彩欠陥」という。）。なお、この色彩欠陥１０３は、ワーク本体１００の表面に限らず、コーティング層１０１の内部に生じる場合もある。また、図１（３）に示すように、コーティング層１０１の表面に生じる場合もある。

上記のような欠陥を検出するために、従来から、現場係員による目視検査が行われている。しかしながら、この種の筐体を用いた製品の多様化や大量生産に伴い、係員の負担が大きくなり、検査に要する時間も多大になっていることから、コンピュータを用いた自動検査に切り替えることが検討されている。

色彩欠陥を自動検出する一般的な手法として、検査対象物に白色照明を施し、その表面から生じた拡散反射光を撮像して得られた画像から欠陥に相当する特徴を抽出する方法がある。しかし、この照明方法では、凹凸欠陥の検出は困難であると考えられる。コーティング層は透明であるため、凹凸欠陥にもその他の部分にも成形体の色彩が現れるからである。

一方、鏡面性の高い対象物の表面状態を検査するための方法として、下記の特許文献１に開示された方法がある。
特公平６−１１７３号 公報

上記特許文献１では、検査対象物に対し、Ｒ，Ｇ，Ｂの３種類の光源をそれぞれ異なる仰角方向に配置し、各光源からの光に対する検査対象物からの正反射光をカメラにより撮像して、カラー画像を生成する。この場合、対象物の表面の傾斜角度によってカメラに入射する色彩光が異なるものになるので、画像上に現れた色彩によって傾斜状態の適否を判断することが可能になる。

特許文献１の方法は、検査対象物の表面が傾斜しており、その傾斜面をＲ，Ｇ，Ｂのいずれかの色彩で検出できることを前提に、検出されるべき色彩とは異なる色彩が現れたり、光が入射せずに暗い画像が生成された場合、欠陥が生じていると判断するものである。前記したワークの表面は平坦に近い面となるため、特許文献１の方法を適用した場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれの色彩も画像に現れない状態が正常時の状態になると考えられる。しかしながら、欠陥が生じていてもその表面の傾斜角度が光源の方向に対応していない場合には、その欠陥からの正反射光はカメラに入射せず、正常時と同様の状態の画像が生成されることになる。また、光の波長程度の小さな凹凸では、正反射は生じずに拡散反射が生じるのみとなり、同様にＲ，Ｇ，Ｂの色彩が画像に現れない状態となる。
すなわち、前記構成のワークに特許文献１の方法を適用しても、光源の配置方向に対応しない傾斜角度を有する欠陥や微小な欠陥を検出することはできない、と考えられる。

この発明は上記の問題に着目してなされたもので、コーティング層の表面における凹凸欠陥およびコーティング層と成形体との間の色彩欠陥を、ともに精度良く検出できるようにすることを目的とする。

発明者は、図１に示した３種類の欠陥について、それぞれその欠陥の検出が可能な照明方法を複数通りあげて、これらの方法による欠陥検出精度を分析した。図２および図３は、この分析結果をまとめたものである。
なお、この分析では、条件を簡単にするために、ワークを撮像するカラーカメラが光軸を鉛直方向に向けてワークの上方に設置されているものとする。

図２は、コーティング層１０１の表面における凹凸欠陥１０２の検出に関する分析結果である。この図２では、ワークおよび欠陥の構成に応じて３つのケースＡ，Ｂ，Ｃに場合分けし、それぞれのケースにおける検出の原理や問題点を示している。

まずケースＡでは、ワーク本体１００の拡散反射光量が高くなるように照明を調整して、このワークに、斜め上方から光を照射している（以下、この照明を「斜め入射照明」という。）。凹凸欠陥１０２がない場合、この照明光はコーティング層１０１を通過した後、ワーク本体１００の表面で拡散反射する。これらの拡散反射光のうち、カメラの光軸に沿って進む光（すなわち垂直方向に沿って進む光）がカメラに入射する。

また、前記照射光は、コーティング層１０１の表面で正反射するが、照明光がワークに対して斜めに入射しているため、後記するケースＣ等に示すように、正反射光は斜め上方に反射し、カメラには入射しない。よって、欠陥のない部分については、ワーク本体１００から生じた拡散反射光に基づく比較的明るい画像が得られると考えられる。

ここでコーティング層１０１の表面に凹凸欠陥１０２があると、前記ワーク本体１００から垂直方向に沿って進んだ反射光は、凹凸欠陥１０２の曲面により拡散される。これによりカメラへの前記反射光の入射が抑制されるため、画像上の凹凸欠陥１０２は、正常部分よりも暗い領域として現れる。したがって、ケースＡの場合には、画像上の明度や色彩の違いから凹凸欠陥１０２を検出することができる。

しかし、凹凸欠陥１０２の曲率が大きくなって平坦面に近い状態になると、ケースＡの下段に示すように、ワーク本体１００からの反射光が凹凸欠陥１０２を通過してしまう。この場合には、凹凸欠陥１０２の明るさも他の部分とさほど変わらないものになり、欠陥の検出が困難になる。

ケースＢでは、ワークに対し、カメラの光軸に沿う方向から光を照射する照明、すなわち同軸落射照明を実施している。コーティング層１０１の表面が凹凸欠陥が存在しない平坦面であれば、前記照明光に対する正反射光は垂直方向に沿って進み、カメラに入射すると考えられる。一方、コーティング層１０１の表面に凹凸欠陥１０２があると、その凹凸面に照射された照明光は、垂直方向とは異なる方向に反射し、カメラには入射しない可能性が高い。

よって、凹凸欠陥１０２がない部分については、照明光の照射範囲からの正反射光により明るい画像が得られるが、凹凸欠陥１０２は、その欠陥部分からの正反射光が撮像されないため、正常部分よりも暗い領域として現れる。また、光の波長程度の小さな凹凸欠陥では、正反射が生じずに拡散反射が生じるのみとなり、同様にその欠陥部分からの正反射光が撮像されないため、正常部分よりも暗い領域として現れる。なお、このケースＢでも、照明光の一部は、コーティング層１０１を通過してワーク本体１００の表面で拡散反射し、ケースＡと同様に垂直方向に沿う拡散反射光がカメラに入射するが、一般に、成形体表面からの拡散反射光よりもコーティング層１０１の表面からの正反射光の方が強くなるため、凹凸欠陥１０２とその他の部分との明るさの差異を十分に検出できると考えられる。さらに、照明光の色彩を、ワーク本体１００での拡散反射光量を抑制できるような色彩（たとえばワーク本体１００の色彩と補色の関係にある光）にすれば、前記拡散反射光の影響を抑え、コーティング層１０１の表面からの正反射光の入射状態を精度良く反映した画像を生成することが可能になる。

ケースＣは、ワーク本体１００の拡散反射光量が小さくなるように照明を調整して、前出の特許文献１と同様の照明方法を実施するものである。この方法でも、ケースＡと同様に斜め方向からワークを照明するが、ワーク本体１００からの拡散反射光が小さく、コーティング層１０１の表面からの正反射光もカメラに入射しないため、凹凸欠陥１０２がない部分の画像は、比較的暗い画像となる。一方、凹凸欠陥１０２がある場合に、照明光に対する欠陥からの正反射光が垂直方向に沿って進むと、その正反射光がカメラに入射する。よって、この場合の画像では、前記凹凸欠陥１０２が正常部分よりも明るい領域として現れる。

しかしながら、前記したように、このケースＣに示した方法で検出できるのは、欠陥の表面の傾きが正反射光をカメラに導くことのできる状態にある場合だけであり、下段のように、凹凸欠陥１０２の傾斜面からの正反射光がカメラに入射しない場合には、その欠陥１０２を検出できない状態になる。また照明光の波長よりも小さく、正反射光が生じない凹凸欠陥も、検出対象外となる。

上記した分析結果をまとめると、コーティング層１０１の表面の凹凸欠陥１０２を検出する上で最適な照明は、ケースＢに示した同軸落射照明であると考えることができる。ケースＢでは、ワーク本体１００からの拡散反射光ではなく、コーティング層１０１の表面からの正反射光を使用するので、ケースＡのように、凹凸の曲率によって画像上の欠陥の明るさが変動することもない。また、正常時の正反射光がカメラに入射する状態となり、凹凸欠陥による正反射の方向の変化を精度良く検出できるから、ケースＣのように、検出可能な欠陥の傾斜角度が特定の範囲に限定されることもない。また、凹凸が小さくて正反射が生じない場合にも、正反射光が入射しない状態から凹凸欠陥ありと判別することができる。
したがって、たとえば、同軸落射照明を行いながらワークを撮像し、得られた画像において、明るさが所定のしきい値を下回る領域を欠陥として検出することが可能になる。

つぎに、図３では、コーティング層１０１とワーク本体１００との間、およびコーティング層１０１の表面に発生する色彩欠陥１０３について、それぞれ複数とおりのケースを設定し、ケース毎に検出の原理を表している。
図中のケースＤおよびＥは、コーティング層１０１とワーク本体１００との間の色彩欠陥１０３の検出に関するものである。ケースＤは、ワーク本体１００の拡散反射性が比較的高く、そのケース本体１００よりも暗い色彩の欠陥が生じた場合を想定している。ここで色彩欠陥１０３が存在しない場合には、前記図２のケースＡと同様に、ワーク本体１００からの拡散反射光がカメラに入射して、比較的明るい画像が生成されると考えられる。一方、色彩欠陥１０３が生じると、その部分では拡散反射光が抑制されるため、画像上の色彩欠陥１０３は、正常部分よりも暗い領域となる。

図中のケースＥは、ワーク本体１００の拡散反射性が比較的小さく、そのワーク本体１００よりも明るい色彩欠陥１０３が生じた場合を想定している。色彩欠陥１０３が存在しない部分では、カメラへの入射光が抑えられるため、比較的暗い画像になると考えられる。しかし、色彩欠陥１０３では、周囲よりも拡散反射光量が大きくなるため、カメラへの入射光量も増える。この結果、画像上の色彩欠陥１０３は、周囲より明るい領域として現れる。

このように、コーティング層１０１とワーク本体１００との間の色彩欠陥１０３に対しては、斜め入射照明によりコーティング層１０１の表面からの正反射光がカメラに入射しないようにして、ワーク本体１００の拡散反射状態を反映した画像を生成することができる。よって、ワーク本体１００よりも欠陥１０３の方が暗い場合にも、ワーク本体１００よりも欠陥１０３の方が明るい場合にも、斜め入射照明によりその欠陥１０３を検出できると考えられる。

つぎに、ケースＦおよびＧは、コーティング層１０１の表面の暗い色彩欠陥１０３を検出する場合を想定している。ケースＦでは、前記ケースＡと同様に、斜め入射照明を行い、ワーク本体１００からの拡散反射光の透過が欠陥１０３により阻まれる現象を利用して欠陥１０３を検出している。またケースＧでは、ケースＢと同様に、同軸落射照明を行い、欠陥部分での正反射光が抑制されるのを利用して欠陥を検出している。

Ｆ，Ｇいずれの場合も、色彩欠陥１０３が生じている部分がその他の部分よりも暗い領域として現れた画像を生成することが可能であると考えられる。ただし、欠陥が比較的透光性の高い色彩（たとえば黄色）である場合には、ケースＡの問題点と同様に、ワーク本体１００からの拡散反射光が透過してカメラに入射する可能性がある。よって、ケースＧの同軸落射照明を採用する方が望ましい。

ケースＨは、コーティング層１０１よりも明るい色彩欠陥１０３を検出する場合を表している。しかし、現実には、透明の樹脂層よりも明るい色彩を特定できないため、このケースＨの検出原理を考える必要はないとしている。

上記図２，３に示した分析結果をまとめると、コーティング表面１０１の凹凸欠陥１０２や色彩欠陥１０３を検出するには、同軸落射照明が適しており、コーティング層１０１とワーク本体１００との間の色彩欠陥１０２を検出するには、斜め入射照明を採用するのが望ましいと考えられる。

この発明にかかる欠陥検査方法および欠陥検査装置は、上記の分析結果に基づき、所定の材料による成形体の表面に透光性を有しかつ前記成形体よりも鏡面反射性の高いコーティング層が形成されたワークを検査対象として、このワークに欠陥が生じていないかどうかを検査するものである。
成形体の材料としては、樹脂のほか、金属などが考えられる。コーティング層は、透明であるのが望ましいが、これに限らず、成形体の表面に検査に必要な量の光を導くことが可能であれば、所定の色彩による着色がなされた層であってもかまわない。

この発明にかかる第１の欠陥検査方法では、前記ワークに所定方向から照明を施したときのワークからの正反射光が入射するようにカラー画像生成用の撮像手段を設置し、前記所定方向からの照明を施して撮像を行う第１の撮像ステップと、前記撮像手段の光軸に対して斜めになる方向から前記ワークに照明を施して撮像を行う第２の撮像ステップとを、第１、第２または第２、第１の順に実行する。そして、第１の撮像ステップで得られた画像を用いて前記コーティング層の表面における凹凸欠陥を検出する一方、第２の撮像ステップで得られた画像を用いて前記コーティング層と成形体との間の色彩欠陥を検出する。

上記の方法においては、撮像手段としてカラーカメラを使用し、その光軸をワークの表面に向けて鉛直方向に設置することができる。なお、ワークの撮像対象領域が平坦面でない場合には、その領域内の所定位置（たとえば中心位置）に対する接線の方向に撮像手段の光軸が直交するようにしてもよい。
第１の撮像ステップでは、前記ケースＢに示した方法、すなわち同軸落射照明を施すのが望ましい。また第２の撮像ステップでは、前記ケースＤ，Ｅに示した方法、すなわち斜め入射照明を施すのが望ましい。ただし、撮像手段の光軸が鉛直方向を向いていない場合には、その光軸の向きに合わせて各照明の方向も調整することができる。

前記図２のケースＢにおいて説明したように、コーティング層の表面に凹凸欠陥が生じている場合には、第１の撮像ステップにより得た画像上にその凹凸欠陥がその他の部分よりも暗い領域として現れる。したがって、ワークの画像を構成する各画素の明るさを所定のしきい値と比較し、前記しきい値よりも暗い領域を抽出する方法により前記凹凸欠陥を検出することができる。または、あらかじめ良品のワークを対象として第１の撮像ステップを実行し、得られた画像をモデル画像として登録しておき、検査対象のワークにつき得た画像と前記モデル画像との差分演算処理を実行する方法により、凹凸欠陥を検出することも可能である。

また前記ケースＤ，Ｅを用いて説明したように、コーティング層と成形体との間に色彩欠陥が生じている場合には、第２の撮像ステップにより得た画像上に、その色彩欠陥がその他の部分よりも明るい領域または暗い領域として現れる。したがって、ワークの画像を構成する各画素の明るさを所定のしきい値と比較し、このしきい値よりも暗い領域または明るい領域を抽出する方法により色彩欠陥を検出することができる。または、あらかじめ良品のワークに第２の撮像ステップを実行し、得られた画像をモデル画像として登録しておき、検査対象のワークにつき得た画像と前記モデル画像との差分演算処理を実行する方法により、色彩欠陥を検出することも可能である。

なお、第１の撮像ステップでは、コーティング層の表面の凹凸欠陥を検出対象とすることができ、さらにコーティング層表面の色彩欠陥（ケースＧに相当するもの）も、検出対象とすることができる。また、これら２種類の欠陥を検出対象とする場合には、検出された欠陥の色彩や明るさに基づき、その欠陥の種類を特定することもできる。

また、第２の撮像ステップで得られた画像には、ケースＡ，Ｃ，Ｆに相当するコーティング表面の欠陥が含まれる可能性がある。ただし、これらの欠陥は第１の撮像ステップで得られた画像からも検出されると考えられるので、第２の撮像ステップに対応する検出結果中、第１の撮像ステップに対応する検出結果に含まれていないものを、コーティング層と成形体との間の色彩欠陥として認識することができる。

上記第１の欠陥検査方法によれば、コーティング層の表面の欠陥、コーティング層と成形体との間の欠陥を、それぞれその欠陥の検出に適した態様の照明により精度良く欠陥を検出することができる。

第１の欠陥検査方法の好ましい一態様では、第１、第２の各撮像ステップのうち少なくとも第２の撮像ステップについて、前記ワークの成形体の色彩に応じて照明色を選択できるようにしている。

たとえば、前記したケースＤのように、成形体より暗い色彩の欠陥が生じる可能性が高い場合には、欠陥の背景を明るくするために、成形体からの拡散反射光が大きくなる光を照射するのが望ましい。そのためには、成形体と同色またはそれに近い色彩を照明色とするのが良いと考えることができる。また、ケースＥのように、成形体より明るい色彩の欠陥が生じる可能性が高い場合には、欠陥の背景がより暗くなるように、成形体からの拡散反射光が小さくなる光を照射するのが望ましい。そのためには、成形体の色彩と補色の関係にある色彩を照明色とするのが良い。
このように照明色を調整することにより、コーティング層と成形体との間の色彩欠陥をより精度良く検出することが可能になる。

他の好ましい態様では、検査に先立ち、良品のワークに前記第１、第２の各撮像ステップを実行し、各ステップで得られた画像の明るさがそれぞれ所定の目標レベルになるように、照明の強度または前記撮像手段の感度を調整する。
良品のワークには欠陥は生じていないから、良品ワークを撮像して得られる画像の明るさは、欠陥に対する背景の明るさを表すと考えることができる。ここで画像上の欠陥が他の部分より暗い領域として現れるようにする場合、背景の明るさレベルが低すぎると、欠陥と背景との区別がつきにくくなる。また、画像上の欠陥が他の部分より明るい領域として現れるようにする場合に、背景の明るさレベルが高くなりすぎると、欠陥の明るさが飽和し、背景との差異を抽出しにくい状態となる。

上記態様に係る発明は、このような問題を考慮してなされたもので、事前に良品ワークを用いて背景レベルを調整しておくことにより、検査対象のワークに欠陥が生じている場合には、その欠陥が明るさの異なる領域として明瞭に現れるような画像を生成することができる。

つぎに、この発明に係る第２の欠陥検査方法では、前記ワークに所定方向から照明を施したときのワークからの正反射光が入射するようにカラー画像生成用の撮像手段を設置し、前記所定方向および撮像手段の光軸に対して斜めになる方向の双方から前記ワークに照明を施しつつ、前記撮像手段による撮像を実行する。そして、前記撮像により得られた画像と、あらかじめ良品のワークを検査対象のワークと同じ照明条件下で撮像して得られた画像とを用いて前記コーティング層の表面の欠陥およびコーティング層と成形体との間の欠陥を検出する。

上記の方法は、前記した第１、第２の各撮像ステップを同時に実行するものに相当すると考えることができる。したがって、コーティング層表面の欠陥、およびコーティング層と成形体との間の欠陥の少なくとも一方が生じると、前記撮像により得られた画像には、その欠陥が含まれていると考えることができる。一方、良品のワークを同様の照明条件下で撮像して得られた画像（モデル画像）には、何の欠陥も含まれていないから、検査対象のワークの画像とモデル画像との差分演算処理を行うことにより、検査対象のワークにおける欠陥を検出することが可能になる。または、検査対象の画像およびモデル画像をそれぞれ所定のしきい値で２値化して周囲より明るい領域または暗い領域を抽出し、検査対象の画像では抽出されているがモデル画像では抽出されていない領域を、欠陥として認識するようにしてもよい。

上記第２の欠陥検査方法にかかる好ましい態様では、撮像時に実行される照明のうち、少なくとも撮像手段の光軸に対して斜めになる方向からの照明について、前記ワークの成形体の色彩に応じて照明色を選択できるようにしている。これは、前記第１の欠陥検査方法の１番目の態様と同様の趣旨によるものである。

また、この第２の欠陥検査方法にかかる他の好ましい態様では、検査に先立ち、良品のワークに前記２つの方向からの照明を個別に実行しながら照明毎に撮像を行い、各撮像により得られた画像の明るさがそれぞれ所定の目標レベルになるように、照明の強度または前記撮像手段の感度を調整する。

この態様は、前記第１の欠陥検査方法の２番目の態様と同様の趣旨によるものである。第２の欠陥検査方法では、２種類の照明を同時に行ってワークを撮像するため、生成される画像の明るさは、双方の照明に対応する反射光の強度の和を反映したものとなる。上記の態様によれば、それぞれの照明毎に照明の強度または撮像手段の感度が調整されるので、同時照明下の画像において、各照明による明るさのバランスをとることが可能になる。よって、コーティング層の表面における凹凸欠陥、およびコーティング層と成形体との間の色彩欠陥を、ともに明瞭に表すことができる。

なお、検査対象のワークの表面が無地または明るさのばらつきが小さい面である場合には、上記の明るさ調整により、色彩欠陥の部分のみで明るさが大きく変動すると考えられる。このような場合には、前記良品ワークによるモデル画像を用いなくとも、検査対象の画像を２値化するなどの方法により色彩欠陥を検出することが可能になる。

この発明にかかる第３の欠陥検査方法では、前記ワークに所定方向から照明を施したときのワークからの正反射光が入射するようにカラー画像生成用の撮像手段を設置し、前記所定方向から３種類の光Ｒ，Ｇ，Ｂのうちのいずれか１種類を用いた第１の照明と、前記撮像手段の光軸に対して斜めになる方向から前記第１の照明で使用していない１または２種類の光を用いた第２の照明とを同時に実行しつつ、前記撮像手段による撮像を実行する。そして、前記撮像により得られたカラー画像を用いて、前記コーティング層の表面の欠陥およびコーティング層と成形体との間の欠陥を検出する。
なお、ここでＲ，Ｇ，Ｂとは、カラー画像生成用の撮像手段が撮像する３色に対応する色彩であって、一般的には、Ｒが赤色、Ｇが緑色、Ｂが青色となる。

上記の方法によれば、コーティング層の表面の欠陥の検出に必要な第１の照明にＲ，Ｇ，Ｂの３種類の光のうちのいずれか１種類を使用し、コーティング層と成形体との間の欠陥の検出に必要な第２の照明に、第１の照明で使用しなかった１または２種類の光を使用することになる。これら２とおりの照明を同時に行いながら撮像を行うので、検査対象のワークに凹凸欠陥および色彩欠陥の双方が生じている場合には、これらの欠陥をすべて含む画像を生成することが可能である。

判別処理では、第２の方法と同様に、あらかじめ生成したモデル画像との差分演算処理を行うことにより、前記２種類の欠陥およびコーティング層表面の欠陥を検出することが可能になる。
より好ましい態様として、撮像処理により得られたカラー画像を、前記第１の照明の照明色に対応する色彩の画像（たとえばＲの画像）と、前記第２の照明の照明色に対応する色彩の画像（たとえばＧ，Ｂの画像）とに切り分け、前者の画像を用いて前記コーティング層の表面の欠陥を検出する一方、後者の画像を用いて前記コーティング層と成形体との間の欠陥を検出することができる。

すなわち、前者の画像は、凹凸欠陥の検出に必要なコーティング層表面からの正反射光の像を含むもので、前記第１の検査方法の第１撮像ステップで生成される画像に相当すると考えられる。また後者の画像は、色彩欠陥の検出に必要な成形体表面からの拡散反射光の像を含むもので、第１の検査方法の第２撮像ステップで生成される画像に相当すると考えられる。よって、これらの画像につき、それぞれ所定のしきい値より暗い領域または明るい領域を検出したり、あらかじめ登録されたモデル画像との差分演算を実行することにより、コーティング層の表面の欠陥およびコーティング層と成形体との間の欠陥を、それぞれ個別に検出することが可能になる。
なお、第２の照明の照明色に対応する画像には、前記ケースＡ，Ｃ，Ｆのようなコーティング層の表面の欠陥が含まれる可能性もあるが、これらの欠陥は、第１の照明の照明色に対応する画像にも含まれると考えられるから、２種類の画像間で重複する欠陥を除くことにより、コーティング層と成形体との間の欠陥を特定することが可能になる。

第３の方法にかかる他の好ましい態様では、検査に先立ち、良品のワークに前記第１および第２の照明を同時に施しながら撮像を行い、その撮像により得られる画像の明るさが所定の目標レベルに達するように、各照明に使用される光源の強度、または前記撮像手段の感度を調整する。

第３の方法では、第１の照明に対するコーティング層の表面からの正反射光と、第２の照明に対する成形体の表面からの拡散反射光とが、それぞれ異なる色彩の画像に反映されるので、第２の方法のように、各照明毎に調整を行わなくとも、各色彩の画像がそれぞれ適切なレベルになるように、各照明による明るさのバランスがとれたカラー画像を生成することができる。また、各色彩の画像のレベルを適切にすることにより、コーティング層表面の欠陥およびコーティング層と成形体との間の欠陥のいずれについても、検出に適した明るさレベルの画像を得ることができる。

上記第３の欠陥検査方法を実施するための欠陥検査装置は、検査対象のワークに対し所定方向からの照明を施すための第１の照明手段と、前記第１の照明手段による照明に対する前記ワークからの正反射光を入射可能に配備され、カラー画像を生成する撮像手段；前記撮像手段の光軸に対して斜めになる方向から前記ワークを照明するための第２の照明手段；前記第１、第２の各照明手段による照明動作を制御するとともに、これらの照明手段による照明下で撮像手段を駆動する制御手段；前記制御手段により制御された撮像手段により生成されたカラー画像を用いて、前記コーティング層の表面の欠陥およびコーティング層と成形体との間の欠陥を検出する検出手段；前記検出手段による検出結果を出力する出力手段；の各手段を具備する。
前記第１、第２の照明手段は、それぞれＲ，Ｇ，Ｂの各色彩光を個別に発光する３種類の光源を具備する。前記制御手段は、第１の照明手段に前記３種類の光源のうちのいずれか１種類の光源を点灯させるとともに、第２の照明手段に前記第１の照明手段に点灯させない１または２種類の光源を点灯させる。

上記において、撮像手段はカラーカメラにより構成することができる。第１、第２の各照明手段には、ＬＥＤなどによる光源を、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎に複数設けることができる。また第１の照明手段には、照明光の光軸を撮像手段の光軸に合わせるために、ハーフミラーなどの手段を含めることができる。

制御手段および検出手段は、それぞれその手段の処理を実行するためのプログラムが格納されたコンピュータにより構成することができる。出力手段は、検出手段による検出結果を表示する手段（モニタ装置など）や、検出結果を示す情報を外部装置に出力する手段として構成することができる（たとえば欠陥がなければ「ＯＫ」の信号を、欠陥があれば「ＮＧ」の信号を出力する。）。また、検査結果を表示する場合には、ワーク上に検出された欠陥をマーキングした画像を表示することもできる。

上記の欠陥検査装置の好ましい一態様では、前記検出手段は、前記撮像手段により生成されたカラー画像を、前記第１の照明手段が点灯する光源に対応する色彩の画像と、前記第２の照明手段が点灯する光源に対応する色彩の画像とに切り分け、前者の画像を用いて前記コーティング層の表面の欠陥を検出する一方、後者の画像を用いて前記コーティング層と本体との間の欠陥を検出するように、構成される。
この態様によれば、凹凸欠陥を含むコーティング層表面の欠陥と、コーティング層と本体との間の色彩欠陥とを、切り分けて検出することが可能になる。

他の異なる態様にかかる欠陥検査装置は、第１および第２の照明手段の各光源の光量または撮像手段のＲ，Ｇ，Ｂに対する感度を個別に調整するための調整手段と、前記撮像手段により生成された画像の明るさを所定の目標レベルにするのに必要な前記調整手段の調整値を登録するためのメモリとを、さらに具備する。また、前記制御手段は、検査時に、前記調整手段に前記メモリの登録情報を与えて各光源の光量または撮像手段の感度を調整させる。

上記態様の欠陥検査装置によれば、検査に先立ち、前記メモリに適切な調整値を登録しておくことにより、検査時に、照明光量または撮像手段の感度を自動調整して、２種類の欠陥を検出するのに適した明るさの画像を生成することができる。メモリに調整値を登録する際の照明光量または撮像手段の感度の調整や、最適な調整値を決定する処理は、人により行っても良いが、前記調整手段および制御手段により自動的に実行されるようにしてもよい。

上記２つの態様を含むこの発明の欠陥検査装置によれば、ワークを１度撮像することにより、コーティング層の表面の欠陥およびコーティング層と成形体との間の欠陥の双方の検出に適した画像を生成し、各欠陥を精度良く検出することが可能になる。

この発明によれば、コーティング層の表面の欠陥およびコーティング層と成形体との間の欠陥について、それぞれその欠陥の検出に適した照明を行って、欠陥を精度良く検出することが可能になる。

図４は、この発明の一実施例にかかる欠陥検査装置の電気構成を示す。
この欠陥検査装置は、着色樹脂により成形されたワーク本体１００の表面に透明のコーティング層１０１が形成された構成のワークを処理対象として、コーティング層１０１の表面やコーティング層１０１とワーク本体１００との間に生じた欠陥を検出するものである。具体的には、撮像手段としてのカラーカメラ１、２個の照明部２Ａ，２Ｂ、コンピュータを制御主体とする計測処理部３などにより構成される。なお、照明部２Ａ，２Ｂは、いずれも光源として複数個のＬＥＤを具備しており、一方の照明部２Ａはワークに対して同軸落射照明を実行し、他方の照明部２Ｂは斜め入射照明を実行する。

前記計測処理部３には、ＣＰＵ３１やプログラムが格納されるメモリ３２のほか、入力部３３、出力部３４、照明制御部３５、カメラ制御部３６、計測画像メモリ３７、モデル画像メモリ３８、パラメータ保存用メモリ３９などが含められる。入力部３３は、検査に必要な条件やパラメータなどを入力するためのもので、キーボードやマウスにより構成される。出力部３４は、検査結果を出力するためのもので、図示しない外部装置やモニタ装置に対するインターフェース回路により構成される。

照明制御部３５は、ＣＰＵ３１からの指令に基づき、各照明部２Ａ，２Ｂの光源のオン／オフや出射光量を制御する。カメラ制御部３６も、ＣＰＵ３１からの指示に基づき、前記カラーカメラ１（以下、単に「カメラ１」という。）の動作を制御して、検査対象のカラー画像を生成する処理を実行する。

なお、ここには図示していないが、前記カメラ１および照明部２Ａ，２Ｂは、共通の位置決め機構により移動可能に設置されている。ＣＰＵ３１は、この位置決め機構の動作を制御することにより、所定の撮像対象領域にカメラ１および照明部２Ａ，２Ｂを位置決めした後、前記カメラ制御部３６および照明制御部３５を駆動して検査用のカラー画像を生成させる。ただし、ワークの撮像方法はこれに限らず、カメラ１および照明装置２Ａ，２Ｂを固定する一方、ロボットアームなどを用いてワークの位置や姿勢を調整しながら撮像を行うようにしてもよい。

前記カメラ１は、カメラ制御部３６からの駆動信号に応じて動作し、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色彩毎のディジタル画像データ（以下、「（各）色彩の画像データ」という。）を生成する。なお、カメラ１がアナログカメラである場合には、計測処理部３には、このカメラ１からの画像信号をディジタル変換するためのＡ／Ｄ変換回路が設けられる。
計測画像メモリ３７には、検査対象のワークについて、前記各色彩の画像データによるカラー画像が格納される。他方のモデル画像メモリ３８には、検査に先立ち良品ワークが撮像されたときに生成されたカラー画像が、モデル画像として格納されている。

パラメータ保存用メモリ３９には、検査に必要な各種パラメータが保存される。たとえば、後記する差分演算画像を２値化するための２値化しきい値、欠陥の有無を判別するための判定用しきい値、照明部２Ａ，２Ｂの照明光量の調整値などが保存される。これらのパラメータの値は、いずれも前記モデル画像と同様に、検査に先立つティーチングモードにおいて特定される。

図５は、上記欠陥検査装置の光学系の構成を示す。
この実施例のカメラ１は、ワークＷの上方に光軸を鉛直方向に向けて配備される。このカメラ１の光軸には、ハーフミラー２０が設けられ、その側方に、同軸落射照明用の照明部２Ａが設けられる。この照明部２Ａは、所定大きさの筐体２３内にＲ，Ｇ，Ｂの各色彩光を発光する光源２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ（具体的にはＬＥＤである。以下では、それぞれ「赤色光源２１Ｒ」，「緑色光源２１Ｇ」，「青色光源２１Ｂ」という。）が内蔵されたものである。各光源２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、それぞれその光軸を前記ハーフミラー２０に向けて配備されている。

ハーフミラー２０の下方には、斜め入射照明用の照明部２Ｂが設けられる。この照明部２Ｂは、上面に前記カメラ１の覗き穴２５が形成された筐体２４の内部に、赤色光源２１Ｒ，緑色光源２１Ｇ，青色光源２１Ｂが、それぞれ複数個、光軸を鉛直方向に向け、かつリング状に配列された構成をとる。前記筐体２４の下部は開口しており、この開口部に拡散板２２が嵌め込まれている。拡散板２２は、筐体２４の外側方向に向かって板面が徐々に下がるように設定されている。これにより、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色彩光は、筐体２４内で混合しつつ、拡散板２２を介して前記覗き穴２５の下方に出射される。

前記カメラ１は、その光軸を照明部２Ｂの覗き穴２５の中心軸に合わせた状態で配備される。図中のＬは、ワークＷ上に設定されるカメラ１の視野範囲を示す。前記ハーフミラー２０により規定される同軸落射照明光の幅や、拡散板２２により規定される斜め入射照明光の幅も、この視野の範囲Ｌに対応するように調整されている。カメラ１および各照明部２Ａ，２Ｂは、前記位置決め機構によってワークＷ上の所定の撮像対象領域に視野を合わせた状態で位置決めされ、検査用の画像を生成する。

なお、この実施例の欠陥検査装置では、検査に先立ち、ワークＷ上に複数の撮像対象領域を設定し、これらの撮像対象領域毎に、それぞれその領域にカメラ１および照明部２Ａ，２Ｂが位置合わせされるように、前記位置決め機構に対する制御量を特定することができる。ここで特定された制御量は、前記パラメータ保存用メモリ３９などに登録され、検査時に使用される。よってワークＷの表面にもれなく撮像対象領域を設定することにより、ワークＷの表面全体に対する検査を実行することが可能になる。

上記構成の欠陥検査装置では、コーティング層１０１の表面における凹凸欠陥１０２ならびに色彩欠陥１０３、およびコーティング層１０１とワーク本体１００との間の色彩欠陥１０３を検出対象とする。前記図２，３に示した分析によれば、コーティング層１０１の表面の凹凸欠陥１０２および色彩欠陥１０３については、同軸落射照明実行時の画像から検出することができる。また、コーティング層１０１とワーク本体１００との間の色彩欠陥１０３については、斜め入射照明実行時の画像から検出することができる。

上記２種類の照明による欠陥検査を実行する場合、各種欠陥を精度良く検出するには、各照明の色彩および照明光量を適切に設定するのが望ましい。以下、これらの望ましい設定条件Ａ，Ｂについて、順に説明する。

条件Ａ：照明色について
図６は、同軸落射照明および斜め入射照明について、それぞれその照明下の画像で検出できる欠陥の種類、および検出に適した照明色をまとめたものである。また、ワーク本体１００の色彩の代表例として、白色、灰色、黄色をあげ、それぞれに適した照明色およびその照明色を構成する光源の組み合わせ（括弧内の記載）を示している（ただし、ワーク本体１００が白色である場合に、白色より明るい色彩の欠陥を想定できないことから、その場合の事例は対象外としている。）

まず同軸落射照明では、前記したように、コーティング層１０１の表面の凹凸欠陥１０２や色彩欠陥１０３を検出することができる。この検出は、コーティング層１０１からの正反射光を用いて行われるため、ワーク本体１００からの拡散反射光が抑制されるような光を照射するのが望ましい。

したがって最も望ましい照明色は、ワーク本体１００の色彩と補色の関係にある色彩になると考えられる。たとえばワーク本体１００の色彩が黄色の場合には、青色光源２１Ｂのみを点灯して、補色の関係にある青色の照明を施すのが良い。
ただし、ワーク本体１００の色彩が白色や灰色などの無彩色である場合には、上記の原理をあてはめられないため、白色照明、Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれかの色彩による照明のいずれを施しても、同等の感度となる。

つぎに斜め入射照明は、コーティング層１０１とワーク本体１００との間の色彩欠陥１０３を検出することを目的とする。ただし、前記図２のケースＡ，Ｃや図３のケースＧに示したように、コーティング層１０１の表面の凹凸欠陥１０２や色彩欠陥１０３も、斜め入射照明により検出されることがある。

ワーク本体１００よりも暗い色彩の欠陥を検出対象とする場合、前記図３のケースＤに示したように、ワーク本体１００からの拡散反射光量が大きくなる光を照射するのが望ましい。具体的には、ワーク本体１００の色彩と同色の光を照射するのが最適であると考えられる。
たとえば、ワーク本体１００が黄色であれば、赤色光源および緑色光源を１：１の強度比をもって点灯して、イエローの照明光を生成するのが望ましい。ただし、ワーク本体１００の色彩が白色や灰色などの無彩色である場合には、上記の原理をあてはめられないため、白色照明を行うのが望ましい。

一方、ワーク本体１００よりも明るい色彩の欠陥を検出対象とする場合には、前記図３のケースＥに示したように、ワーク本体１００からの拡散反射光が抑制されるような光を照射するのが望ましい。よって、同軸落射照明の場合と同様に、ワーク本体１００の色彩と補色の関係にある色彩の光を照射するのが最適であると、考えることができる。

上記図６に示した条件に基づき、２種類の照明の照明色を検査対象のワーク本体１００の色彩に応じた色彩に設定すれば、各種欠陥が正常部分とは異なる色彩で現れるようにすることができ、精度の良い検出を行うことが可能になる。ただし、実際の照明では、３種類の光源の中から点灯させる光源を選択する方法をとるため、生成できる照明色には限りがある。また、斜め入射照明については、ワーク本体１００より暗い欠陥が生じる可能性も、明るい欠陥が生じる可能性もあるため、一概に照明色を決定することはできない。したがって、上記の条件や想定される欠陥を考慮しつつ、各種欠陥を精度良く検出するのに適した光源の組み合わせを選択する必要がある。

条件Ｂ：照明の強度について
上記したように、この発明にかかる欠陥検査で生成される画像によれば、欠陥の部分が正常な部分よりも暗い領域として現れる場合と、欠陥の部分が正常な部分より明るい領域として現れる場合とがある。ここで、画像上の正常な部分を欠陥の「背景」と考えると、この背景部分の明るさレベル（以下、「背景レベル」という。）が適切でなければ、欠陥を精度良く検出できない状態となる。

図７および図８は、斜め入射照明のみを実行して撮像を行った場合の画像上の１ラインにおける明るさの分布状態を示す。図７は欠陥検出に不適切な例であり、図８は欠陥検出に適切な例になる。

斜め入射照明のみを実行して撮像を行うと、生成される画像の背景レベルは、ワーク本体１００の正常部分からの拡散反射光量により決まることになる。したがって、斜め入射照明の照明光量が十分でない場合には、拡散反射光量も小さくなるから、画像の背景レベルも低くなると考えられる。このため、図７（ａ）に示すように、背景よりも暗い欠陥があって拡散反射光が入射しなくなる場合も、背景レベルとさほど変わらない状態になるから、背景レベルと欠陥部分の明るさレベルとの差を検出しにくい状態になる。また、背景より明るい欠陥がある場合も、その欠陥部分における拡散反射光の増加量が少なくなるため、図７（ｂ）に示すように、欠陥部分の明るさレベルと背景レベルとの差が小さい状態となる。

また、照明光量を強くして背景レベルを高めても、そのレベルが飽和レベルに近い場合には、図７（ｃ）に示すように、背景よりも明るい欠陥からの拡散反射光が飽和してしまい、その欠陥の検出が困難になる。

このようなことから、背景よりも暗い欠陥および明るい欠陥のいずれについても、その欠陥部分の明るさレベルと背景レベルとの間に所定値以上の差が生じるように、背景レベルを調整する必要がある（以下、この条件を満たす背景レベルを「最適背景レベル」という。）。発明者の計測結果によれば、図８（１）（２）に示すように、背景レベルが飽和レベルの約０．７〜０．８倍になるように照明光量を調整することにより、暗い欠陥および明るい欠陥をともに検出可能な状態を設定することができた。ただし、最適背景レベルは、欠陥判別処理のアルゴリズム等によって変動するから、図８の値はあくまでも一例である。

同軸落射照明による画像においては、背景よりも明るい欠陥の検出を考慮する必要はないが、背景より暗い欠陥を検出することから、図８（１）と同様の条件で背景レベルを調整するのが望ましいと考えられる。

なお、コーティング層１０１表面の正反射率とワーク本体１００での拡散反射率との間には大きな差異があると考えられるから、画像の背景レベルを調整する際には、それぞれの照明毎に、その照明に対応する画像の明るさが最適になるように、各照明の光量を調整するのが望ましい。

図９は、検査対象のワークにおける反射率を測定した結果を示すテーブルである。この例では、ワーク本体１００の色彩が白色、灰色、黄色の場合において、それぞれコーティング層１０１およびワーク本体１００の各表面における反射率を測定している。なお、各測定結果は、白色のワークにおけるワーク本体１００の拡散反射率を基準に規格化されている。また、白色、灰色の各ワークについては、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色彩光に対する反射率はほぼ同じであるため、共通のデータとして一列に示している。一方、黄色のワークについては、Ｒ，Ｇ，Ｂの色彩光毎に反射率が異なるため、色彩光毎の反射率を個別に示している。
上記のテーブルによれば、いずれのワークでも、コーティング層１０１からの正反射率光量はワーク本体１００における拡散反射光量より強くなっている。

この実施例の欠陥検査装置では、上記Ａ，Ｂの条件を考慮しつつ、図１０に示すような３通りの方法を選択して、検査用の画像を生成できるように設定されている。実行する方法は、ユーザーの選択に応じて自由に変更することができる。

図１０の方法１では、同一の撮像対象領域を連続２回撮像するとともに、１回目の撮像時には同軸落射照明を実行し、２回目の撮像時には斜め入射照明を実行する。また方法２では、撮像回数を１回とし、同軸落射照明と斜め入射照明とを同時に実行する。
方法１，２の場合、各照明の照明色は、前記図６に示した条件を考慮して、ワーク本体１００の色彩に応じて設定することができる。ただし、同軸落射照明の場合、ワーク本体１００からの拡散反射光量よりも十分に大きい正反射光が得られるのであれば、条件を考慮せずに、任意の色彩による照明を行ってもよい。またワーク本体１００の色彩が無彩色であったり、ワーク本体１００と同色に見える欠陥が発生する可能性がない場合などには、いずれの照明も白色照明にしてかまわない。

方法１では、２種類の照明毎に画像を生成するので、いずれの照明についても、前記最適背景レベルの画像が得られるように照明光量を調整することができる。ただし、撮像を２回実行する必要があるため、高速処理は困難であり、多数のワークを検査する用途には適さないという問題がある。

方法２は、１回の撮像ですべての欠陥を含む画像を生成することができるので、処理の高速化をはかることができる。ただし、生成される画像の明るさは、２種類の照明に対応する明るさを加算したものになるので、照明毎に前記最適背景レベルを基準にした調整を行うことはできない。よって、ワーク本体１００との明るさの差異が小さい色彩欠陥１０３を検出する用途には不向きと解される。

なお、方法１を実行する場合、検査に先立ち、検査時と同様に各種照明を個別に実行して撮像を行い、それぞれの照明下での画像の明るさが前記最適背景レベルになるように、点灯中の光源の強度を調整するのが望ましい。また、方法２を実行する場合も、照明光量を調整する際には、同軸落射照明および斜め入射照明を個別に実行し、それぞれの照明下で背景レベルが所定の基準値（前記最適背景レベルより小さな値）になるように、点灯中の光源の強度を調整するのが望ましい。

つぎに、方法３も、方法２と同様に、同軸落射照明および斜め入射照明を同時に実行しながら１回の撮像を行うものである。ただしこの方法３では、各照明で共通の色彩の光源を使用しないように調整する。具体的には、同軸落射照明には、赤色光源２１Ｒ，緑色光源２１Ｇ，青色光源２１Ｂのうちのいずれか１種類を使用する一方、斜め入射照明には、同軸落射照明で使用していない２種類の光源を使用する。
たとえば、同軸落射照明では赤色光源２１Ｒのみを点灯し、斜め入射照明では緑色光源２１Ｇおよび青色光源２１Ｂを点灯することになる。

汎用のカラーカメラには、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色彩光をそれぞれ対応する撮像素子に分光して受光できる能力があることが確認されている。したがって、３番目の方法によれば、カラー画像を構成する三原色の画像データのうち、同軸落射照明で選択した光源に対応する色彩の画像データ（たとえばＲの画像データ）には、コーティング層１０１の表面の欠陥が含まれ、斜め入射照明で選択した光源に対応する色彩の画像データ（たとえばＧおよびＢの画像データ）には、コーティング層１０１とワーク本体１００との間の色彩欠陥１０３が含まれると考えることができる。よって、１撮像対象領域につき１回の撮像を行うことによって、検査に必要な画像を得ることができる。

さらに、この方法によれば、各色彩の画像データは、それぞれ同軸落射照明および斜め入射照明のいずれか一方の照明に対する反射光を反映したものと考えられる。したがって、照明強度の調整の際には、同軸落射照明および斜め入射照明を同時に実行しつつ、各色彩の画像データがそれぞれ前記最適背景レベルになるように、点灯中の光源の強度を調整すればよい。このような設定により、前記条件Ｂをクリアすることが可能であるので、欠陥の検出精度を高めることができる。

ただし、この方法では、使用可能な光源の組み合わせが限定されるため、特に、斜め入射照明については、検出できない色彩が発生するという問題がある（以下、この検出不可能な色彩を「リスク色」という。）。ただし、ワークを製造する現場では、周囲環境などから付着するおそれの少ない欠陥の色彩を想定することが可能であると解される。この場合、その付着する可能性の低い色彩がリスク色になるように光源を選択すれば、色彩欠陥１０３の検出精度を確保することができると考えられる。

以下、リスク色の導出原理を説明する。なお、この説明では、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色彩光に対する反射率を、（ｒ，ｇ，ｂ）とおく。

たとえば、ワーク本体１００が黄色であって、（ｒ，ｇ，ｂ）＝（１，１，０）となるワークに対し、Ｒ，Ｂの各色彩光による斜め入射照明を行った場合、ワーク本体１００では、赤色光Ｒに対する反射のみが生じる。このため、画像上のワークは赤色になる。
一方、赤色の色彩欠陥１０３がある場合、この欠陥における反射率を（ｒ，ｇ，ｂ）＝（１，０，０）と考えると、上記の照明に対し、赤色光Ｒに対する反射のみが生じる。よって、赤色の色彩欠陥１０３とワーク本体１００との色彩が同一になり、欠陥１０３を検出できなくなる。すなわち、斜め入射照明に赤色光源２１Ｒおよび青色光源２１Ｂを選択した場合には、赤色がリスク色となる。

また、上記のワークに対し、Ｒ，Ｇの各色彩光による斜め入射照明を行った場合には、Ｒ，Ｇの双方に対する反射が生じる。よって画像上のワークは、実際の色彩である黄色になる。しかし、このワークに白色の欠陥が付着しており、その反射率が、（ｒ，ｇ，ｂ）＝（１，１，１）であると考えると、欠陥部分でも、ワーク本体１００と同様に、Ｒ，Ｇの各光に対する反射が生じる。したがって、画像上の白色欠陥はワーク本体１００と同じ黄色になり、検出できない状態となる。
よって、斜め入射照明に赤色光源２１Ｒおよび緑色光源２１Ｇを選択した場合には、白色がリスク色となる（黄色はワーク本体１００の色彩であるから、リスク色にはならないと考えている。）

実際のワーク本体１００における色彩毎の反射率は、単純に１と０とに分けられるものではなく、種々の数値の組み合わせが生じると考えられるが、いずれの場合も、上記の原理でリスク色を導出することができる。すなわち良品ワークを照明したときと同じ色で示される色彩、およびその近傍の色彩がリスク色となる。また画像上のワークが本来と同様の色彩またはその近傍の色彩で表される場合には、白色がリスク色になる。よって、導出したリスク色またはそれに近い色彩の欠陥が発生する可能性がある場合には、他の光源の組み合わせを選択するのが望ましい。

図１１は、ワーク本体１００の色彩が白（シルバーを含む。）、黄色、青、緑、赤の場合について、それぞれ前記方法３を実行する場合の光源の組み合わせの例を、その組み合わせにかかるリスク色に対応づけて示す。このような関係をあらかじめユーザーに開示しておけば、ユーザーは、斜め入射照明について、検出される可能性が最も低い欠陥の色彩がリスク色になるような光源の組み合わせを選択し、残りの光源を同軸落射照明用の光源として選択することができる。

なお、光源を選択する場合、ユーザーの検出目的によっては、同軸落射照明の光源を優先して選択することもできる。この場合、前記条件Ａに基づき、ワーク本体１００からの拡散反射光が抑制されるような色彩光の光源を、同軸落射照明用の光源として選択し、残りの光源を斜め入射照明用の光源とする。この場合にも、同軸落射照明の候補となる光源が複数ある場合には、残り２種類の光源によるリスク色が欠陥の色彩となる可能性が最も低いことを条件に、光源を選択するのが望ましい。なお、リスク色となる色彩が多くはなるが、斜め入射照明用の光源を１種類のみにしても、色彩欠陥の検査を行うことは可能である。

図１２は、前記欠陥検査装置において、検査のために実施されるティーチング処理の手順を示す。なお、この手順は、方法３を実施する場合を考慮したもので、方法１，２を実施する場合は、ステップ１を割愛してもよい。

ステップ１では、ワーク本体１００の色彩の入力を受け付け、入力された色彩をパラメータ保存用メモリ３９に登録する。つぎにステップ２では、各照明部２Ａ，２Ｂに点灯させる光源を選択する操作を受け付ける。ここで受け付けた選択結果も、パラメータ保存用メモリ３９に登録される。
なお、ステップ１での色彩の入力に代えて、良品ワークを白色照明下で撮像し、得られた画像からワークの色彩を自動抽出するようにしてもよい。この場合には、ステップ２の光源の選択処理を自動化することもできる。

また、前記方法３を実施する場合には、前記図１１に示したようなテーブルをあらかじめ前記メモリ３２に登録しておけば、前記ステップ２では、光源の組み合わせ毎に、ステップ１で入力されたワーク本体１００の色彩に基づくリスク色をモニタに表示することができる。ユーザーは、この表示を参照して、最適な光源の組み合わせを選択することができる。

つぎにステップ３では、カメラ１および各照明部２Ａ，２Ｂを良品ワークに位置決めし、各照明部２Ａ，２Ｂの光量を設定する。方法１，２を実行する場合には、各照明部２Ａ，２Ｂを個別に駆動するとともに、それぞれ前記ステップ２で選択した光源を点灯させ、その照明下で撮像を行う。そして、生成された画像上のワークの明るさが前記最適背景レベル（方法２の場合には、最適背景レベルより低い所定の基準レベル）であるか否かをチェックし、最適背景レベルでなければ、点灯中の光源の光量を調整して再度撮像を実行する。この処理を繰り返し、画像上のワークの明るさが最適背景レベルが合わせられると、その時点での照明光量が前記パラメータ保存用メモリ３９に登録される。
方法３を実行する場合には、前記したように、各照明を同時に実行して調整を行うことができる。また、いずれの方法でも、照明光量に代えて、カメラ１の感度を調整するようにしてもよい。

つぎにステップ４では、前記調整後の照明部２Ａ，２Ｂを用いて、検査時に実行するのと同じ方法で撮像を行う。ステップ５では、この撮像により得られた画像をモデル画像として、前記モデル画像メモリ３８に登録する。
なお、前記ワークに複数の撮像対象領域が設定される場合には、上記ステップ４，５の処理は、これらの撮像対象領域毎に実行されることになる。

図１３は、前記ティーチング処理が終了した後の検査の手順を示す。なお、この手順は、ステップ１１から開始されるものとする。また、説明を簡単にするために、撮像対象領域は１つとする。

最初のステップ１１では、前記カメラ１および各照明部２Ａ，２Ｂを検査対象のワークの撮像対象領域に位置決めし、選択された方法による撮像を実行する。この撮像においては、前記ティーチング処理で登録された条件に基づき、各照明部２Ａ，２Ｂの光量が調整される。また、ここで生成された画像データは、前記計測画像メモリ３７に格納される。

つぎのステップ１２では、前記モデル画像メモリ３８からモデル画像を読み出し、前記ステップ１１で生成された画像につき、このモデル画像に対する差分濃淡画像を生成する。具体的には、Ｒ，Ｇ，Ｂの各構成データ毎に対応関係にある画素間の濃度値の差を求めた後、各構成データにつき求めた差の値の平均値を算出する。これにより、モデル画像に対する色彩または明るさの差の度合いを示す濃淡画像データが生成されることになる。

ステップ１３では、前記ステップ１２により得た差分濃淡画像を所定の２値化しきい値により２値化する。ステップ１４では、２値化後の画像にラベリング処理を施す。この２つのステップにより、モデル画像とは異なる色彩が現れている領域が切り分けて検出されることになる。

ステップ１５では、ラベル付けされた領域毎に、その領域の面積を計測し、面積が所定値以上の領域を欠陥として認識する。そして、その認識結果に基づき、欠陥の有無を最終判定する。さらに欠陥がある場合には、前記ラベリング処理の結果から、欠陥の位置や大きさを計測することもできる。
この後はステップ１６に進み、上記の判別結果をモニタに表示または外部に出力し、処理を終了する。

なお、方法１を実行する場合には、２枚の画像が生成されるので、ステップ１３〜１５の処理を、生成された画像毎に実行することができる。また方法３を実行する場合には、検査対象のカラー画像およびモデル画像を、それぞれ同軸落射照明に対応する色彩の画像と、斜め入射照明に対応する色彩の画像とに切り分け、これらの画像毎にステップ１３〜１５を実行することができる。この場合、同軸落射照明に対応する画像から検出された欠陥を、コーティング層１０１の表面の凹凸欠陥１０２または色彩欠陥１０３であると特定することができる。また、斜め入射照明に対応する画像から検出された欠陥から、同軸落射照明に対応する画像の検出結果に重複するものを省くことにより、コーティング層１０１と本体部との間の色彩欠陥１０３を特定することができる。

コーティング層を有するワークに生じる代表的な欠陥を示す説明図である。 凹凸欠陥を検出する原理および問題点を示す説明図である。 色彩欠陥を検出する原理を示す説明図である。 欠陥検査装置の構成を示すブロック図である。 欠陥検査装置の光学系の構成を示す説明図である。 同軸落射照明および斜め入射照明について、それぞれ検出可能な欠陥と望ましい照明色とをまとめたテーブルである。 背景レベルの設定が適切でない例を示す説明図である。 背景レベルの設定が適切である例を示す説明図である。 コーティング層とワーク本体とについて、反射率を測定した結果をまとめたテーブルである。 検査用の画像を生成する３とおりの方法について、その方法の内容をまとめたテーブルである。 光源の組み合わせとリスク色との関係を示すテーブルである。 ティーチング処理時の手順を示すフローチャートである。 検査時の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ カラーカメラ
２Ａ，２Ｂ 照明部
３ 計測処理部
２０ ハーフミラー
２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ 光源（ＬＥＤ）
３１ ＣＰＵ
３５ 照明制御部
３８ モデル画像メモリ
３９ パラメータ保存用メモリ
１００ ワーク本体
１０１ コーティング層
１０２ 凹凸欠陥
１０３ 色彩欠陥
Ｗ ワーク

Claims (13)

1. 所定の材料による成形体の表面に透光性を有しかつ前記成形体よりも鏡面反射性の高いコーティング層が形成されたワークを検査対象として、このワークに欠陥が生じていないかどうかを検査する方法であって、
   前記ワークに所定方向から照明を施したときのワークからの正反射光が入射するようにカラー画像生成用の撮像手段を設置し、前記所定方向からの照明を施して撮像を行う第１の撮像ステップと、前記撮像手段の光軸に対して斜めになる方向から前記ワークに照明を施して撮像を行う第２の撮像ステップとを、第１、第２または第２、第１の順に実行し、
   第１の撮像ステップで得られた画像を用いて前記コーティング層の表面の欠陥を検出する一方、第２の撮像ステップで得られた画像を用いて前記コーティング層と成形体との間の欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査方法。
2. 所定の材料による成形体の表面に透光性を有しかつ前記成形体よりも鏡面反射性の高いコーティング層が形成されたワークを検査対象として、このワークに欠陥が生じていないかどうかを検査する方法であって、
   カラー画像生成用の撮像手段を前記ワークの表面に向けて鉛直方向に設置し、この撮像手段の光軸に沿う方向から前記ワークに照明を施して撮像を行う第１の撮像ステップと、前記撮像手段の光軸に対して斜めになる方向から前記ワークに照明を施して撮像を行う第２の撮像ステップとを、第１、第２または第２、第１の順に実行し、
   第１の撮像ステップで得られた画像を用いて前記コーティング層の表面の欠陥を検出する一方、第２の撮像ステップで得られた画像を用いて前記コーティング層と成形体との間の欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査方法。
3. 請求項１または２に記載された欠陥検査方法において、
   前記第１、第２の各撮像ステップのうち少なくとも第２の撮像ステップについて、前記ワークの成形体の色彩に応じて照明色を選択できるようにする欠陥検査方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載された欠陥検査方法において、
   検査に先立ち、良品のワークに前記第１、第２の各撮像ステップを実行し、各ステップで得られた画像の明るさがそれぞれ所定の目標レベルになるように、照明の強度または前記撮像手段の感度を調整する欠陥検査方法。
5. 所定の材料による成形体の表面に透光性を有しかつ前記成形体よりも鏡面反射性の高いコーティング層が形成されたワークを検査対象として、このワークに欠陥が生じていないかどうかを検査する方法であって、
   前記ワークに所定方向から照明を施したときのワークからの正反射光が入射するようにカラー画像生成用の撮像手段を設置し、前記所定方向および撮像手段の光軸に対して斜めになる方向の双方から前記ワークに照明を施しつつ、前記撮像手段による撮像を実行し、
   前記撮像により得られた画像と、あらかじめ良品のワークを検査対象のワークと同じ照明条件下で撮像して得られた画像とを用いて前記コーティング層の表面の欠陥および前記コーティング層と成形体との間の欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査方法。
6. 請求項５に記載された検査方法において、
   前記撮像時に実行される照明のうち、少なくとも撮像手段の光軸に対して斜めになる方向からの照明について、前記ワークの成形体の色彩に応じて照明色を選択できるようにする欠陥検査方法。
7. 請求項５または６に記載された検査方法において、
   検査に先立ち、良品のワークに前記２つの方向からの照明を個別に実行しながら照明毎に撮像を行い、各撮像により得られた画像の明るさがそれぞれ所定の目標レベルになるように、照明の強度または前記撮像手段の感度を調整する欠陥検査方法。
8. 所定の材料による成形体の表面に透光性を有しかつ前記成形体よりも鏡面反射性の高いコーティング層が形成されたワークを検査対象として、このワークに欠陥が生じていないかどうかを検査する方法であって、
   前記ワークに所定方向から照明を施したときのワークからの正反射光が入射するようにカラー画像生成用の撮像手段を設置し、前記ワークに対し、前記所定方向から３種類の光Ｒ，Ｇ，Ｂのうちのいずれか１種類を照射する第１の照明と、前記撮像手段の光軸に対して斜めになる方向から前記第１の照明で使用していない１または２種類の光を照射する第２の照明とを同時に実行しつつ、前記撮像手段による撮像を実行し、
   前記撮像により得られたカラー画像を用いて、前記コーティング層の表面の欠陥およびコーティング層と成形体との間の欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査方法。
9. 請求項８に記載された欠陥検査方法において、
   検査に先立ち、良品のワークに前記第１および第２の照明を同時に施しながら撮像を行い、その撮像により得られる画像の明るさが所定の目標レベルに達するように、各照明に使用される光源の強度、または前記撮像手段の感度を調整する欠陥検査方法。
10. 請求項８または９に記載された欠陥検査方法において、
    前記撮像処理により得られたカラー画像を、前記第１の照明の照明色に対応する色彩の画像と、前記第２の照明の照明色に対応する色彩の画像とに切り分け、前者の画像を用いて前記コーティング層の表面の欠陥を検出する一方、後者の画像を用いて前記コーティング層と成形体との間の欠陥を検出する欠陥検査方法。
11. 所定の材料による成形体の表面に透光性を有しかつ前記成形体よりも鏡面反射性の高いコーティング層が形成されたワークを検査対象として、このワークに欠陥が生じていないかどうかを検査するための装置であって、
    検査対象のワークに対し所定方向からの照明を施すための第１の照明手段と、
    前記第１の照明手段による照明に対する前記ワークからの正反射光を入射可能に配備され、カラー画像を生成する撮像手段と、
    前記撮像手段の光軸に対して斜めになる方向から前記ワークを照明するための第２の照明手段と、
    前記第１、第２の各照明手段による照明動作を制御するとともに、これらの照明手段による照明下で撮像手段を駆動する制御手段と、
    前記制御手段により制御された撮像手段により生成されたカラー画像を用いて、前記コーティング層の表面の欠陥およびコーティング層と成形体との間の欠陥を検出する検出手段と、
    前記検出手段による検出結果を出力する出力手段とを具備し、
    前記第１、第２の照明手段は、それぞれＲ，Ｇ，Ｂの各色彩光を個別に発光する３種類の光源を具備し、
    前記制御手段は、第１の照明手段に前記３種類の光源のうちのいずれか１種類の光源を点灯させるとともに、第２の照明手段に前記第１の照明手段に点灯させない１または２種類の光源を点灯させる欠陥検査装置。
12. 前記検出手段は、前記撮像手段により生成されたカラー画像を、前記第１の照明手段が点灯する光源に対応する色彩の画像と、前記第２の照明手段が点灯する光源に対応する色彩の画像とに切り分け、前者の画像を用いて前記コーティング層の表面の欠陥を検出する一方、後者の画像を用いて前記コーティング層と本体部との間の欠陥を検出する請求項１１に記載された欠陥検査装置。
13. 請求項１１または１２に記載された欠陥検査装置において、
    前記第１および第２の照明手段の各光源の光量または撮像手段のＲ，Ｇ，Ｂに対する感度を個別に調整するための調整手段と、前記撮像手段により生成された画像の明るさを所定の目標レベルにするのに必要な前記調整手段の調整値を登録するためのメモリとを、さらに備え、
    前記制御手段は、検査時に、前記調整手段に前記メモリの登録情報を与えて各光源の光量または撮像手段の感度を調整させる欠陥検査装置。

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