JP2015152389A - 欠陥判定装置及び欠陥判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来では、検査対象物の孔内面の欠陥の種別等を判定することが困難であった。【解決手段】本発明の一実施形態は、検査対象物（２００）の孔に挿入される導光部（１１０）と、導光部の周囲に配置され、複数の配置位置から検査対象物の孔内面に光を照射する照明部（１２０）と、導光部を通じて孔内面を撮像し、孔内面の画像の画像情報を生成する撮像部（１３０）と、複数の配置位置にある照明部を個別に点灯させる照明制御部（１５３）と、点灯ごとに撮像部に画像情報を生成させる撮像制御部（１５２）と、画像の画素ごとに、配置位置の情報（θ）と画像情報（Ｉ）とを２次元空間上に分布させることにより擬似配光分布を構築し、擬似配光分布の特徴量を算出する特徴量算出部（１５５）とを備える欠陥判定装置（１００）を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、検査対象物であるワークの孔内面に生じた欠陥を光学的に検出し、欠陥の有無等を判定する欠陥判定装置及び欠陥判定方法に関する。

金属物の加工面には、加工ミスによる傷や、加工において生じた切子が付着した状態でワークを把持することによって生じる圧痕等が生じることがある。これらは、その種別や程度に応じて、許容される正常部と許容されない欠陥部とに分類される。

従来より、金属製鋳物（ワーク）の孔の孔内面に生じた欠陥部を自動的に検出して判定する技術として、内視鏡と照明手段とをワークの孔に挿入し、孔内面に照射された光の反射光を撮像して、正常部と欠陥部とを識別する技術が知られている（特許文献１）。特許文献１では、照射手段からの照射角度と受光ミラーの受光角度を正反射となるように一様に保った状態で、ワークの孔に挿入し、撮像手段により反射光を撮像する。得られた画像を処理することで、ワークの孔内面の正常部と欠陥部とを検出する。

特開２００８−２３３７１５号公報

特許文献１の技術では、照明を常に一方向から検出対象に照射するため、検出対象と照明光との相対的な方向が略平行の場合に反射光が十分に得られず、検出対象が暗く撮像されることになる。また、検出対象と照明光との相対的な方向が略垂直の場合に反射光が十分に得られ、検出対象が明るく撮像されることになる。そうすると、検出対象である欠陥の種類が１つであり、発生した欠陥の角度がおおよそ一定である場合は、欠陥の検出が可能である。しかしながら、検出対象である欠陥の種類が複数であり、発生した欠陥の角度が不規則で多方向である場合に、特許文献１の技術では、欠陥の有無及び種別を判定できないことになる。

そこで、本発明の目的は、従来技術の課題を解決し、ワークの孔の孔内面に生じた欠陥部の有無及び種類並びに欠陥の位置を判定する欠陥判定装置及び欠陥判定方法を提供することである。

本発明の一実施形態は、検査対象物の孔に挿入される導光部と、導光部の周囲に配置され、複数の配置位置から検査対象物の孔内面に光を照射する照明部と、導光部を通じて孔内面を撮像し、孔内面の画像の画像情報を生成する撮像部と、複数の配置位置にある照明部を個別に点灯させる照明制御部と、点灯ごとに撮像部に画像情報を生成させる撮像制御部と、画像の画素ごとに、配置位置の情報（θ）と画像情報（Ｉ）とを２次元空間上に分布させることにより擬似配光分布を構築し、擬似配光分布の特徴量を算出する特徴量算出部と、を備える欠陥判定装置を提供する。

また、本発明の一実施形態は、検査対象物の孔内面に対して複数の配置位置から光を個別に照射するステップと、照射ごとに、孔内面を撮像し、孔内面の画像の画像情報を生成するステップと、画像の画素ごとに、配置位置の情報（θ）と画像情報（Ｉ）とを２次元空間上に分布させることにより擬似配光分布を構築するステップと、擬似配光分布の特徴量を算出するステップとを具備する欠陥判定方法を提供する。

本発明の一実施形態は、検査対象物の孔内面に対して複数の配置位置から光を個別に照射し、照射ごとに、孔内面を撮像し、孔内面の画像の画素ごとに、配置位置の情報と画像情報とを２次元又は３次元空間上に分布させることにより擬似配光分布を構築し、擬似配光分布の特徴量を算出し、得られた特徴量を基に、欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置を判定することができる。

第１実施形態の欠陥検出装置の模式図である。 第１実施形態の照明部の模式図である。 第１実施形態の照明部の模式図である。 第１実施形態の照明部の模式図である。 第１実施形態における導光部が挿入されたワークの断面図である。 第１実施形態のタイミングチャートである。 第１実施形態の関連情報の概念図である。 第１実施形態の擬似配光分布の概念図である。 第１実施形態の擬似配光分布の概念図である。 第１実施形態の擬似配光分布の特徴量の概念図である。 第１実施形態の特徴量画像の概念図である。 第１実施形態の特徴量画像の概念図である。 第１実施形態の欠陥判定方法のフローチャートである。 第２実施形態における導光部が挿入されたワークの断面図である。 第２実施形態の擬似配光分布の概念図である。 第２実施形態の擬似配光分布の概念図である。 第２実施形態の擬似配光分布の特徴量の概念図である。 第２実施形態の欠陥判定方法のフローチャートである。 第３実施形態の欠陥判定装置の模式図である。 第３実施形態の導光部が挿入されたワークの断面図ある。 第３実施形態の関連情報の概念図である。 第３実施形態の擬似配光分布の概念図である。 第３実施形態の欠陥判定方法のフローチャートである。 その他の実施形態の導光部及び照明部の模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、以下の実施形態で説明される寸法、材料、形状、構成要素の相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構造又は様々な条件に応じて変更される。また、特別な記載がない限り、本発明の範囲は、以下に説明される実施形態で具体的に記載された形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。

［第１実施形態］
＜欠陥判定装置＞
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る欠陥判定装置１００の模式図である。欠陥判定装置１００は、導光部１１０、照明部１２０、撮像部１３０、第１の移動機構１４０、及び制御装置１５０を備える。制御装置１５０は、表示部１６０に接続されている。

欠陥判定装置１００は、検査対象物としてのワーク２００の孔２０１内に導光部１１０を挿入し、ワーク２００の孔内面２０２を撮像し、生成された画像情報を基に擬似配光分布を構築し、擬似配光分布の特徴量から孔内面２０２の欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置を判定することができる。画像情報に含まれる各画素値（輝度値）は、ワーク２００の孔内面２０２からの反射光の反射特性（反射強度）を反映した値である。ここで、「孔」には、非貫通のものに加えて、貫通したものも含まれる。また、「欠陥」には、欠けて足りないものに加えて、検査対象物の発見されなければならない特徴一般を意味する。例えば、「欠陥」には、検査対象物に形成された傷、鋳巣、割れ、打痕、凹み、凸部、びびり、及び製造不良、並びに該孔内面に付着した水滴、油、錆、及び不純物等も含まれる。

なお、本実施形態及び以下の実施形態では、ワーク２００は円筒形状をとるものを想定しているが、欠陥判定装置１００の欠陥判定の対象となるワークの形状はこれに何ら限定されるものではなく、どのような形状であっても欠陥判定装置１００の欠陥判定の原理に影響は無い。

導光部１１０は、ワーク２００の孔内面２０２に照射された光の反射光をとりこみ、撮像部１３０へと導光する手段であり、例えばファイバースコープ、工業用内視鏡、リジッドボアスコープ、又はビデオスコープ等である。なお、導光部１１０として、光ファイバや鏡面筒等の導光性質を有する筒状部材内で、レンズ及びミラーを組み合わせた構成を用いてもよい。

照明部１２０は、導光部１１０の周囲に固定され、光を導光部１１０の前方（ワーク２００に挿入される方向）にある検査対象面（ワーク２００の孔内面２０２）に照射する手段である。照明部１２０は、わらに詳しくは、ｎ本の光ファイバ１２１_１〜１２１_ｎ、照射切替部１２２、及び光源１２３を有する。ここで、ｎは２以上の整数である。

光ファイバ１２１_１〜１２１_ｎは、導光部１１０の周囲に接着剤や治具等の固定部材（不図示）により固定され、光源１２３からの光を導光部１１０の前方に照射する。なお、図１（ａ）では説明を簡単にするために、光ファイバ１２１_１〜１２１_ｎは、導光部１１０に固定された部分は立体的に描かれ、その他の部分は単線で描かれている。

図１（ｂ）は、導光部１１０及び照明部１２０（光ファイバ１２１_１〜１２１_ｎ）のＡＡ線断面図である。図１（ｂ）に示すように、導光部１１０は、中心軸Ｃを有する円筒形状をとり、光ファイバ１２１_１〜１２１_ｎは、導光部１１０の周囲に配置され固定されている。複数の光ファイバ１２１_１〜１２１_ｎの各々（の中心）は、導光部１１０の中心軸Ｃを中心とした同心円上に角度θで規定される位置（配置位置θ）に配置され固定されている。例えば、照明部１２０の光ファイバ１２１_１は配置位置θ_１に、照明部１２０の光ファイバ１２１_ｋは配置位置θ_ｋに、そして照明部１２０の光ファイバ１２１_ｎは配置位置θ_ｎに配置され固定されている。ここで、ｋは、１以上ｎ以下の整数である。

照射切替部１２２は、詳細には後述するが、照明制御部１５３からの制御信号に応じて、光源１２３からの光が光ファイバ１２１_１〜１２１_ｎから個別に照射されるようにするための手段であり、例えば液晶パネルや電源スイッチ等である。光源１２３は、単色又は白色の光を発生する手段であり、例えば蛍光灯、電球、ランプ、ＬＥＤ、又はレーザ等である。ここで、用語「個別」には、「一つずつ別に」という意味の他に、「複数ずつ別に」や、「ある組ずつ別に」といった意味も含まれる。例えば、「照明部１２０から光を個別に検査対象物に照射する」又は「照明部１２０を個別に点灯させる」というとき、照明部１２０の光ファイバ１２１_１〜１２１_ｎの一つずつから光を検査対象物に照射する意味の他に、光ファイバ１２１_１〜１２１_ｎの複数本ずつから光を検査対象物に照射する意味も含まれるものとする。

撮像部１３０は、制御装置１５０からの制御信号に応じて、導光部１１０を通じて対象を撮像し、導光部１１０の見える範囲の画像を生成し、該画像の画素ごとの輝度値の情報（画像情報）を制御装置１５０に出力する機器である。例えば、撮像部１３０は、デジタルカメラ若しくはデジタルビデオ又はハイスピードカメラである。

第１の移動機構１４０は、制御装置１５０からの制御信号に応じて、導光部１１０を移動させるための手段であり、例えば、油圧シリンダやロボットアームである。また、第１の移動機構１４０は、位置を検出するエンコーダを備え、導光部１１０のＺ軸位置の情報を制御装置１５０に出力する。ここで、Ｚ軸は、ワーク２００の孔２０１の深さ方向に向かう軸である。なお、第１の移動機構１４０を設けずに、操作者が手動で導光部１１０を移動させるようにしてもよい。

制御装置１５０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）や入出力インターフェース（いずれも不図示）等を備えるコンピュータであり、照明部１２０、撮像部１３０、及び第１の移動機構１４０に接続されている。制御装置１５０は、記憶部１５４に記憶された所定のプログラムに従い実現される機能部として、移動制御部１５１、撮像制御部１５２、照明制御部１５３、特徴量算出部１５５、及び欠陥判定部１５６を有する。

移動制御部１５１は制御信号を第１の移動機構１４０に出力し、それに応じて第１の移動機構１４０は導光部１１０を所定のＺ軸位置に移動させる。また、移動制御部１５１は、第１の移動機構１４０から導光部１１０のＺ軸位置の情報を入力する。撮像制御部１５２は制御信号を撮像部１３０に出力し、それに応じて撮像部１３０は、導光部１１０を介して見える範囲の画像を生成し、その画像情報を制御装置１５０に出力する。照明制御部１５３は、制御信号を照明部１２０に出力し、それに応じて照明部１２０は個別に点灯し、導光部１１０の前方に光を照射する。記憶部１５４は、Read Only Memory（ＲＯＭ）やRandom Access Memory（ＲＡＭ）等の記憶媒体であり、各機能部を実現するためのプログラムや種々のパラメータ等を記憶し、撮像部１３０や第１の移動機構１４０からの情報並びに特徴量算出部１５５及び欠陥判定部１５６の処理結果等を記憶する。特徴量算出部１５５は、撮像部１３０からの画像情報及び第１の移動機構１４０からのＺ軸位置情報等を用いて、種々の演算処理を行い、詳細には後述するが、各画素又はワークの孔内面の微小部分ごとの擬似配光分布を構築し、その特徴量を算出する。欠陥判定部１５６は、特徴量算出部１５５により算出された特徴量を基に、予め記憶部１５６に記憶された特徴量に関するデータを参照し、ワーク２００の孔内面２０２の欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置を判定する。

表示部１６０は、制御装置１５０による欠陥判定結果の情報を入力し、操作者に表示するための機器であり、例えば、ディスプレイやプリンタ、又は音声伝達手段等である。

次に、図２Ａ乃至図２Ｃを参照して、照明部１２０の具体的な構成について説明する。図２Ａ（ａ）に示すように、光ファイバ１２１_１〜１２１_ｎの入射端は、入射切替部である液晶パネル１２２からの光を入射できるように液晶パネル１２２に向かうように配置されている。そして、照明制御部１５３は、液晶パネル１２２を制御して、所望の画素だけ光を透過させるようにすることで、光源１２３からの光を照明部１２０の複数の光ファイバ１２１_１〜１２１_ｎのうちの所望の光ファイバに入射させることができる。なお、光ファイバ１２０_１〜１２０_ｎから出射される光の輝度が互いに同一となるように光源１３０の強度や位置等を予め調整しておくことが好ましい。

例えば、図２Ａ（ｂ）に示すように、照明制御部１５３は、液晶パネル１２２の画素１２２_１を光を透過させる状態（透過状態）にし、他の画素を光を遮断する状態（遮断状態）にすることにより、光源１２３からの光を光ファイバ１２１_１のみに入射させることができる。これにより、光ファイバ１２１_１からの光だけが、ワーク２００の孔内面２０２に照射されることになる。また、図２Ａ（ｃ）に示すように、照明制御部１５３は、液晶パネル１２２の画素１２２_ｎを透過状態にし、他の画素を遮断状態にすることにより、光源１２３からの光を光ファイバ１２１_ｎのみに入射させることがでる。これにより、光ファイバ１２１_ｎからの光だけが、ワーク２００の孔内面２０２に照射されることになる。なお、図２Ａ（ｄ）に示すように、照明制御部１５３は、液晶パネル１２２の画素１２２_ｋ及び１２２_ｎを透過状態にし、他の画素を遮断状態にすることにより、光ファイバ１２０_ｋ、１２０_ｎからの光が、ワーク２００の孔内面２０２に照射されるようにしてもよい。

また、図２Ｂに示すように、光ファイバ１２１_１〜１２１_ｎの入射端に、それぞれ、電球やＬＥＤ等のｎ個の光源１２３_１〜１２３_ｎを直接取り付けるようにしてもよい。この場合、照明制御部１５３は、光源１２３_１〜１２３_ｎの各々に供給される電源（不図示）を照射切替部としての電源スイッチ１２２で切り替えることにより、光源１２３_１〜１２３_ｎを個別に点灯及び消灯させる。これにより、光ファイバ１２１_１〜１２１_ｎからの光がワーク２００の孔内面２０２に個別に照射されることになる。例えば、照明制御部１５３は、電源が光源１２３_ｎにだけ供給され、他の光源には供給されないように電源スイッチ１２２を制御することにより、光ファイバ１２１_ｎからの光だけが、ワーク２００の孔内面２０２に照射される。

また、図２Ｃに示すように、光ファイバを１２１_１〜１２１_ｎ設けずに、ｎ個の光源１２３_１〜１２３_ｎを導光部１１０の周囲に直接取り付けるようにしてもよい。この場合、照明制御部１５３は、照射切替部としての電源スイッチ１２２を制御し、光源１２３_１〜１２３_ｎを個別に点灯及び消灯させ、光ファイバ１２１_１〜１２１_ｎからの光がワーク２００の孔内面２０２に個別に照射される。

そのため、「照明部１２０の配置位置θ_ｋ」、「照明部１２０は配置位置θ_ｋからワークの孔内面に光を照射する」又は「配置位置θ_ｋにある照明部１２０は点灯する」等という表現は、詳細には、配置位置θ_ｋに位置する光ファイバ１２１_ｋ又は光源１２３_ｋから光がワークの孔内面に照射される状況を表している。

＜擬似配光分布の構築＞
欠陥判定装置１００は、各配置位置の照明部１２０を点灯及び消灯させ、光を検査対象物の孔内面に個別に照射し、照射のつど撮像部１３０により当該孔内面を撮像し、撮像部１３０で生成された画像情報を基に、画素ごとに擬似配光分布を構築する。そして、欠陥判定装置１００は、当該擬似配光分布の特徴量から検査対象物の欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置を判定する。

ここで、本実施形態における「擬似配光分布」は、点灯した照明部１２０の配置位置θ、言い換えると検査対象物の孔内面に光を照射する照明部１２０の配置位置θと、そのときの画像情報の各画素の輝度値とを関連づけて、画素ごとに２次元空間（Ｉ−θ空間）に分布させたもの（又はそれらを結んだ曲線）である。言い換えると、擬似配光分布は、ある面に対して様々な方向から光が照射され、当該面からの光の反射強度が当該様々な方向に依存して変わることを示すものである。以下、特徴量算出部１５５による、擬似配光分布の構築の処理について説明する。

図３は、導光部１１０がワーク２００の孔２０１に挿入された状態を示す断面図である。導光部１１０の中心軸Ｃ_１１０とワーク２００の中心軸Ｃ_２００とは一致している。ワーク２００の開口端２０３をＺ軸の位置Ｚ_０とし、導光部１１０の先端１１１のＺ軸上の位置はＺ_１である。図３において、符号１１２は、導光部１１０がワーク２００の孔内面２０２からの反射光を取り込める範囲、言い換えると撮像部１３０が生成する画像に写る範囲（画角）を示す。また、ワーク２００の孔内面２０２には欠陥部２０４が存在すると想定する。

導光部１１０（の先端１１１）がＺ軸上の位置Ｚ_１にある場合に、特徴量算出部１５５が撮像部１３０により生成される画像情報を用いて擬似配光分布を構築する原理について、図４Ａ〜４Ｃを参照しながら説明する。

図４Ａは、欠陥判定装置１００の照明部１２０、照明制御部１５３、撮像部１３０、撮像制御部１５２、及び記憶部１５４間のタイミングチャートである。図４Ａを参照して、配置位置θ_１〜θ_ｎの照明部１２０を個別に点灯及び消灯させ、点灯ごとに撮像部１３０によりワーク２００の孔内面２０２を撮像し、その画像情報（各画素の輝度値Ｉの情報）と照射部１２０の配置位置の情報（「θ位置情報」）と導光部１１０のＺ軸上の位置の情報（「Ｚ位置情報」）とを関連付けた情報（「関連情報」）を生成し記憶するフローを説明する。なお、導光部１１０のＺ位置情報は、図４ＡのステップＳ４０１の前に、第１の移動機構１４０から入力され、記憶部１５４に記憶されている。また、本実施形態では、導光部１１０のＺ位置情報は、２次元の擬似配光分布の構築の際に使用されない。

まず、ステップＳ４０１で、照明制御部１５３は、配置位置θ_１の照明部１２０を点灯させるために、ＯＮ（θ_１）制御信号を照明部１２０に出力し、それに応じて位置θ_１の照明部１２０は点灯する（点灯θ_１）。ステップＳ４０２で、照明制御部１５３は、点灯させた照明部１２０のθ位置情報（θ_１）を記憶部１５４に記憶させる。ステップＳ４０３で、撮像制御部１５２は、撮像制御信号を撮像部１３０に出力し、それに応じて撮像部１３０は、ワーク２００の孔内面２０２を撮像する（撮像１）。ステップＳ４０４で、撮像部１３０は生成した画像の画像情報（Ｉ）を記憶部１５４に出力し、記憶部１５４はそれを記憶する。このとき、記憶部１５４は、画像情報（Ｉ）とθ位置情報（θ_１）とＺ位置情報（Ｚ_１）とを関連づけて、関連情報Ｄ（Ｉ，θ_１，Ｚ_１）として記憶する。ステップＳ４０５で、照明制御部１５３は、配置位置θ_１の照明部１２０を消灯させるために、ＯＦＦ（θ_１）制御信号を照明部１２０に出力し、それに応じて位置θ_１の照明部１２０は消灯する。

続いて、位置θ_２の照明部１２０を点灯させて、同様の処理を行う。すなわち、ステップＳ４０６で、照明制御部１５３は、配置位置θ_２の照明部１２０を点灯させるために、ＯＮ（θ_２）制御信号を照明部１２０に出力し、それに応じて位置θ_２の照明部１２０は点灯する（点灯θ_２）。ステップＳ４０７で、照明制御部１５３は、点灯させた照明部１２０のθ位置情報（θ_２）を記憶部１５４に記憶させる。ステップＳ４０８で、撮像制御部１５２は撮像制御信号を撮像部１３０に出力し、それに応じて撮像部１３０はワーク２００の孔内面２０２を撮像する（撮像２）。ステップＳ４０９で、撮像部１３０は生成した画像の画像情報（Ｉ）を記憶部１５４に出力し、記憶部１５４はそれを記憶する。このとき、記憶部１５４は、画像情報（Ｉ）とθ位置情報（θ_２）とＺ位置情報（Ｚ_１）とを関連づけて、関連情報Ｄ（Ｉ，θ_２，Ｚ_１）として記憶する。ステップＳ４１０で、照明制御部１５３は、位置θ_２の照明部１２０を消灯させるために、ＯＦＦ（θ_２）制御信号を照明部１２０に出力し、それに応じて配置位置θ_２の照明部１２０は消灯する。

このように、他の配置位置θ_３〜θ_ｎ−１の照明部１２０を個別に点灯させて、同様の処理を行う。最後に、配置位置θ_ｎの照明部１２０を点灯させて、同様の処理を行う。すなわち、ステップＳ４１１で、照明制御部１５３は、配置位置θ_ｎの照明部１２０を点灯させるために、ＯＮ（θ_ｎ）制御信号を照明部１２０に出力し、それに応じて位置θ_ｎの照明部１２０は点灯する（点灯θ_ｎ）。ステップＳ４１２で、照明制御部１５３は、点灯させた照明部１２０のθ位置情報（θ_ｎ）を記憶部１５４に記憶させる。ステップＳ４１３で、撮像制御部１５２は、撮像制御信号を撮像部１３０に出力し、それに応じて撮像部１３０は、ワーク２００の孔内面２０２を撮像する（撮像ｎ）。ステップＳ４１４で、撮像部１３０は生成した画像の画像情報（Ｉ）を記憶部１５４に出力し、記憶部１５４はそれを記憶する。このとき、記憶部１５４は、画像情報（Ｉ）とθ位置情報（θ_ｎ）とＺ位置情報（Ｚ_１）とを関連づけて、関連情報Ｄ（Ｉ，θ_ｎ，Ｚ_１）として記憶する。ステップＳ４１５で、照明制御部１５３は、配置位置θ_ｎの照明部１２０を消灯させるために、ＯＦＦ（θ_ｎ）制御信号を照明部１２０に出力し、それに応じて配置位置θ_ｎの照明部１２０は消灯する。

図４Ｂは、図４Ａのフローをさらに説明するための例示的な概念図である。図４ＡのステップＳ４０４、Ｓ４０９、Ｓ４１４で、それぞれ図４Ｂの画像４２０、４２１、４２２が生成されたとする。なお、実際の画像には、数万から数百万の画素が含まれるであろうが、ここでは説明を簡単にするために、画像４２０〜４２２は５×５画素からなり、各画素は、それが位置する行番号と列番号を用いた番地Ｐ１１〜Ｐ５５で識別される。

画像４２０では、画素Ｐ２１〜Ｐ２３、Ｐ３１〜Ｐ３３、Ｐ４１〜Ｐ４３は最も明るく（輝度値：２５５）、画素Ｐ１１〜Ｐ１４、Ｐ５１〜Ｐ５４、Ｐ２４〜Ｐ４４はやや明るく（輝度値：１００）、そして画素Ｐ１５〜Ｐ５５はやや暗い（輝度値：５０）。ステップＳ４０１〜Ｓ４０５で生成される関連情報Ｄ（Ｉ，θ_１，Ｚ_１）は、画素ごとに３つの値（即ち、輝度値Ｉ、θ位置情報、Ｚ位置情報）を有するデータの集まりである。なお、ワーク２００の欠陥部２０４は、画像４２０〜４２２上で画素Ｐ２２に対応しているとする。

画像４２１では、画素Ｐ２３〜Ｐ２５、Ｐ３３〜Ｐ３５、Ｐ４３〜Ｐ４５は最も明るく（輝度値：２５５）、画素Ｐ１２〜Ｐ１５、Ｐ５２〜Ｐ５５、Ｐ２２〜Ｐ４２はやや明るく（輝度値：１００）、そして画素Ｐ１１〜Ｐ１５はやや暗い（輝度値：５０）。ステップＳ４０６〜Ｓ４１０で生成される関連情報Ｄ（Ｉ，θ_２，Ｚ_１）は、画素ごとに３つの値（即ち、輝度値Ｉ、θ位置情報、Ｚ位置情報）を有するデータの集まりである。

同様に、画像４２２では、画素Ｐ２３〜Ｐ２４、Ｐ３３は最も明るく（輝度値：２５５）、画素Ｐ２１、Ｐ３１、Ｐ２５、Ｐ３５はやや明るく（輝度値：１００）、画素Ｐ１１、Ｐ１５、Ｐ３２、Ｐ３４、Ｐ４１〜Ｐ４５、Ｐ５１〜Ｐ５５はやや暗く（輝度値：５０）、そして画素Ｐ１２〜Ｐ１４は最も暗い（輝度値：０）。ステップＳ４１１〜Ｓ４１５で生成される関連情報Ｄ（Ｉ，θ_ｎ，Ｚ_１）は、画素ごとに３つの値（即ち、輝度値Ｉ、位置情報θ、Ｚ位置情報）を有するデータの集まりである。

このように生成されたｎ個の関連情報Ｄ（Ｉ，θ_１，Ｚ_１）〜Ｄ（Ｉ，θ_ｎ，Ｚ_１）を基に、特徴量算出部１５５は、画素ごとに擬似配光分布を構築する。図４Ｃに示すように、画素Ｐ１１についての擬似配光分布４４１は、画素Ｐ１１のｎ個の関連情報Ｄ（１００，θ_１，Ｚ_１）、Ｄ（１００，θ_２，Ｚ_１）、…Ｄ（５０，θ_ｎ，Ｚ_１）をＩ−θ空間上に分布させて構築する。同様に、画素Ｐ５５についての擬似配光分布４４９は、画素Ｐ５５の関連情報Ｄ（５０，θ_１，Ｚ_１）、Ｄ（１００，θ_２，Ｚ_１）、…Ｄ（１００，θ_ｎ，Ｚ_１）をＩ−θ空間上に分布させて構築する。このようにして、図４Ｃに示すように、画素ごとに擬似配光分布４４１〜４４９が構築される。

擬似配光分布の形状は、欠陥の種別等ごとに異なり、経験的に求められるものである。例えば、図５に示すように、ワーク２００の孔内面２０２の正常面を反映した擬似配光分布の形状は、形状５０１のようになる。孔内面２０２の傷を反映した擬似配光分布の形状は形状５０２のようになり、孔内面２０２に付着した水滴を反映した擬似配光分布の形状は形状５０３のようになる。また、孔内面２０２の打痕を反映した擬似配光分布の形状は形状５０４のようになり、そして孔内面２０２の鋳巣を反映した擬似配光分布の形状は、形状５０５のようになる。前述のように、図４Ｃの画素Ｐ２２は欠陥部２０４に対応するものであるが、画素Ｐ２２の擬似配光分布４４５は、この例では欠陥部２０４は打痕であることが分かる。このように、擬似配光分布の形状は欠陥の種別を反映したものとなる。

コンピュータにより擬似配光分布の形状の違いを判断させるためには、擬似配光分布の形状を数値で表すようにすればよい。そのため、本実施形態では、擬似配光分布の形状を反映する特徴量を算出し、特徴量の値を比較することにより、欠陥の種別等を判定するものである。

＜擬似配光分布の特徴量＞
本実施形態に係る欠陥検出方法は、欠陥の種別等に応じた擬似配光分布及びその特徴量を実際に（経験的に）予め求めておき、実際のワークの孔内面の検査のときに得られた擬似配光分布の特徴量と、予め求めておいた特徴量とを比較することで、欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置を判定する。

ここで、擬似配光分布の特徴量は、擬似配光分布の最大値若しくは最小値若しくはこれらの方向若しくは面積（体積）、擬似配光分布の重心の位置（大きさ若しくは方向）、等価楕円の軸長若しくは面積、又は外接長方形の辺長若しくは面積等である。なお、等価楕円はＩ−θ空間において擬似配光分布に近似させた楕円であり、外接長方形はＩ−θ空間において擬似配光分布に外接させた長方形である。

図６を用いて、３種別の擬似配光分布６００〜６０２の特徴量について説明する。図６（ａ）では、擬似配光分布の特徴量は、擬似配光分布の重心Ｇの位置（ある点からの大きさ及び／又は方向）である。正常面を反映する擬似配光分布６００の重心はＧ_０（Ｉ_０，θ_０）である。他方、欠陥面（水滴付着）を反映する擬似配光分布６０１の重心はＧ_１（Ｉ_１，θ_１）であり、また別の欠陥面（打痕）を反映する擬似配光分布６０２の重心はＧ_２（Ｉ_２，θ_２）である。図６（ａ）に示すように、欠陥面を反映する擬似配光分布６０１、６０２の重心Ｇ１、Ｇ２の位置は、それぞれ、正常面を反映する擬似配光分布６００の重心Ｇ_０の位置と異なる。また、欠陥の種別に応じて重心Ｇ_１、Ｇ_２の位置も互いに異なる。そのため、擬似配光分布の重心Ｇの位置を特徴量として用い、正常面に関する特徴量と欠陥面に関する特徴量とを比較することにより、欠陥の有無及び種別を判定することができる。

図６（ｂ）では、擬似配光分布の特徴量は、擬似配光分布の等価楕円の長軸の長さｃａ及び／又は短軸の長さｃｂである。正常面を反映する擬似配光分布６００の等価楕円６１０は長軸の長さｃａ１及び短軸の長さｃｂ１を有する。他方、欠陥面（水滴付着）を反映する擬似配光分布６０１の等価楕円６１１は長軸の長さｃａ２及び短軸の長さｃｂ２を有し、また別の欠陥面（打痕）を反映する擬似配光分布６０２の等価楕円６１２は長軸の長さｃａ３及び短軸の長さｃｂ３を有する。図６（ｂ）に示すように、欠陥面を反映する擬似配光分布６０１、６０２の等価楕円の長軸の長さｃａ２、ｃａ３及び短軸の長さｃｂ２、ｃｂ３は、それぞれ、正常面を反映する擬似配光分布６００の等価楕円の長軸の長さｃａ１及び短軸の長さｃｂ１と異なる。また、欠陥の種別に応じて、該長軸の長さｃａ２、ｃａ３及び短軸の長さｃｂ２、ｃｂ３も互いに異なる。そのため、擬似配光分布の等価楕円の長軸の長さ及び／又は短軸の長さを特徴量として用い、正常面に関する特徴量と欠陥面に関する特徴量とを比較することにより、欠陥の有無及び種別を判定することができる。

図６（ｃ）では、擬似配光分布の特徴量は、擬似配光分布の外接長方形の長辺の長さｒａ及び／又は短辺の長さｒｂである。正常面を反映する擬似配光分布６００の外接長方形６２０は長辺の長さｒａ１及び短辺の長さｒｂ１を有する。一方、欠陥面（水滴付着）を反映する擬似配光分布６０１の外接長方形６２１は長辺の長さｒａ２及び短辺の長さｒｂ２を有し、また別の欠陥面（打痕）を反映する擬似配光分布６０２の外接長方形６１２は長辺の長さｃａ３及び短辺の長さｃｂ３を有する。図６（ｂ）に示すように、欠陥面を反映する擬似配光分布６０１、６０２の外接長方形の長辺の長さｒａ２、ｒａ３及び短辺の長さｒｂ２、ｒｂ３は、それぞれ、正常面を反映する擬似配光分布６００の外接長方形の長辺の長さｒａ１及び短辺の長さｒｂ１と異なる。また、欠陥の種別に応じて、該長辺の長さｒａ２、ｒａ３及び短辺の長さｒｂ２、ｒｂ３も互いに異なる。そのため、擬似配光分布の等外接長方形の長辺の長さ及び／又は短辺の長さを特徴量として用い、正常面に関する特徴量と欠陥面に関する特徴量とを比較することにより、欠陥の有無及び種別を判定することができる。

＜特徴量画像の生成及び閾値処理＞
各画素の擬似配光分布の特徴量を用いて、特徴量を各画素の輝度値とした画像（「特徴量画像」）を生成することにより、特徴量と画素（即ち欠陥の位置）との関係が操作者にとって視認しやすくなる。そして、特徴量画像の各画素の輝度値（即ち、特徴量）を閾値処理することにより、欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置を判定することができる。なお、特徴量画像の生成を行わずに、欠陥の有無等を特徴量から直接判定するようにしてもよい。

図７Ａを参照し、図４Ｂの例のように５×５画素を有する画像における各画素の擬似配光分布の特徴量を用いた特徴量画像の生成及び閾値処理について説明する。ワーク２００の孔２０１のＺ軸位置Ｚ_１において位置θ_１〜θ_ｎにある照明部１２０を個別に点灯及び消灯させて取得された画像７０１の各画素Ｐ１１〜Ｐ５５の擬似配光分布が、図７Ａに示すようなものであったとする。この例では、特徴量として擬似配光分布の重心Ｇの位置（大きさ）を用いるが、他の特徴量を用いてもよい。画像７０２は、各画素Ｐ１１〜Ｐ５５の擬似配光分布の特徴量（重心Ｇの大きさ）を算出し各画素の輝度値とした特徴量画像である。

次に、予め経験的に求めておいた欠陥判定表７０３を用いて、各画素の値（特徴量）を閾値処理する。欠陥判定表７０３は、ワークの正常面及び既知の種別の欠陥部について擬似配光分布を構築し、その特徴量を基に予め記憶部１５４等に記憶させておいた一種の検量線（閾値表）である。例えば、特徴量画像７０２の画素Ｐ１１の輝度値（特徴量＝９）が欠陥判定表７０３の正常面の範囲（５〜１８）にあるため、画層Ｐ１１は、正常面を反映したものであると判定できる。特徴量画像７０２の画素Ｐ３２の輝度値（特徴量＝２１）が欠陥判定表７０３の打痕の範囲（１８〜２５）にあるため、画素Ｐ３２は、打痕がある面を反映したものであると判定できる。同様に、特徴量画像７０２の画素Ｐ５４の輝度値（特徴量＝３）が欠陥判定表７０３の傷の範囲（０〜５）に入るため、画素Ｐ５４は、傷がある面を反映したものであると判定できる。

このようにして、制御装置１５０は、特徴量画像７０２を欠陥判定表７０３を用いて閾値処理することにより、正常面及び欠陥の種別毎に色分けされた閾値処理画像７０４を生成し、欠陥の種別及びそれに対応する欠陥の位置（画素の番地Ｐを含む欠陥判定情報７０５を表示部１６０に出力する。

図７Ｂは、実際の画像７１１を用いた欠陥の有無及び種別の判定についての例示的な概念図である。撮像部１３０に写るワーク２００の孔内面２０２の一部が画像７１１である。画像７１１には、傷がある部分７１２、打痕がある部分７１３〜７１５が写っている。このとき、位置θ_ｋにある照明部１２０を個別に点灯させ（ｋ＝１〜ｎ）、点灯ごとに撮像部１３０により撮像を行い、合計ｎ個の画像を取得する。その後、画素Ｐ_１，１〜Ｐ_{１２，１５}ごとに擬似配光分布を構築し、そこから所定の特徴量（例えば重心の位置）を輝度値とした特徴量画像７１６を生成する。経験的に予め求めておいた所定の欠陥判定表７０３を用いて、特徴量画像７１６の各画素の値を閾値処理し、閾値処理画像７１７を生成する。そこから、欠陥の種別及び欠陥の位置を含む欠陥判定情報７１８が求まる。

＜欠陥判定方法＞
図８は、本実施形態における欠陥判定装置１００による欠陥判定方法のフローチャートである。ここでは、導光部１１０が、ワーク２００の孔２０１に挿入され、孔２０１内で移動及び停止をｍ回繰り返し、ワーク２００の孔２０１の孔内面２０２の検査範囲全体を検査する場合を想定する。なお、ワーク２００の孔内面２０２の正常面及び欠陥部の種別に起因する擬似配光分布の形状及びその特徴量は予め経験的に求められており、欠陥判定表７０３が記憶部１５４に予め記憶されているものとする。

まず、ステップＳ８０１で、導光部１１０を挿入できる位置に、ワーク２００が配置される。ステップＳ８０２で、移動制御部１５１は、導光部１１０のＺ軸上の位置Ｚ_ｉに関するパラメータｉを初期化（ｉ＝１）する。ここで、ｉ＝１〜ｍの整数である。ステップＳ８０３で、移動制御部１５１は第１の移動機構１４０に制御信号を出力し、それに応じて第１の移動機構１４０は導光部１１０をワーク２００の孔２０１内のＺ軸上の位置Ｚ_ｉに移動させ、記憶部１５４にＺ位置情報（Ｚ_ｉ）を記憶させる。ステップＳ８０４で、照明制御部１５３は、照明部の配置位置θ_ｋに関するパラメータｋを初期化（ｋ＝１）する。ここで、ｋ＝１〜ｎの整数である。

ステップＳ８０５で、照明制御部１５３は照明部１２０にＯＮ（θ_ｋ）制御信号を出力し、それに応じて配置位置θ_ｋの照明部１２０は点灯する。このとき、照明制御部１５３は、点灯させた照明部１２０のθ位置情報（θ_ｋ）を記憶部１５４に記憶させる。ステップＳ８０６で、撮像制御部１５２は撮像制御信号を撮像部１３０に出力し、それに応じて撮像部１３０は導光部１１０を通じてワーク２００の孔内面２０２を撮像し、画像情報（Ｉ）を生成する。このとき、点灯していた照明部１２０は消灯させる。ステップＳ８０７で、記憶部１５４は、画像情報（Ｉ）を、θ位置情報（θ_ｋ）及びＺ位置情報（Ｚ_ｉ）に関連させて関連情報Ｄ（Ｉ，θ_ｋ，Ｚ_ｉ）を生成し、それを記憶する。ステップＳ８０８で、照明制御部１５３は、ｋがｎであるかどうかを判断し、ｋがｎでない場合（Ｎｏ）、ｋをインクリメント（ｋ＝ｋ＋１）させて、ステップＳ８０５〜Ｓ８０７が繰り返される。その結果、導光部１１０の位置Ｚ_ｉにおいて、関連情報Ｄ（Ｉ，θ_１，Ｚ_ｉ）〜Ｄ（Ｉ，θ_ｎ，Ｚ_ｉ）が生成され記憶部１５４に記憶される。

ｋがｎである場合（ステップＳ８０９でＹｅｓ）、ステップＳ８０８で、特徴量算出部１５５は、関連情報Ｄ（Ｉ，θ_１，Ｚ_ｉ）〜Ｄ（Ｉ，θ_ｎ，Ｚ_ｉ）を基に、画素ごとに擬似配光分布を構築する。ステップＳ８１０で、特徴量算出部１５５は、各画素の擬似配光分布から各画素の特徴量を算出する。特徴量としては、例えば、擬似配光分布の重心の位置や、擬似配光分布の外接長方形の長辺の長さ等である。ステップＳ８１１で、特徴量算出部１５５は、各画素の特徴量を各画素の輝度値とした特徴量画像７０２を生成する。なお、特徴量の種別（例えば、重心の位置や外接長方形の長辺の長さ等）ごとに特徴量画像を生成してもよい。

ステップＳ８１２で、欠陥判定部１５６は、欠陥判定表７０３を用いて、特徴量画像７０２の各画素の輝度値（特徴量）を閾値処理する。このとき、閾値処置画像７０４を生成するようにしてもよい。ステップＳ８１３で、欠陥判定部１５６は、閾値処理画像７０４の画像情報（又は特徴量画像の各画素の輝度値）を基に、欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置を判定し、それらの情報を含む欠陥判定情報７０５を表示部１６０に出力する。ステップＳ８１４で、移動制御部１５１は、ｉがｍであるかどうかを判断し、ｉがｍでない場合（Ｎｏ）、ｉをインクリメント（ｉ＝ｉ＋１）させて、ステップＳ８０３〜Ｓ８１３が繰り返される。このようにして、欠陥判定装置１００は、ワーク２００の孔２０１の孔内面２０２を検査し、欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置を判定する。

このように、本実施形態の欠陥判定装置は、複数の配置位置θにある照明部を個別に点灯させて撮像した検査対象物の孔内面の画像から、画素ごとに擬似配光分布を構築し、画素ごとに擬似配光分布の特徴量を算出し、特徴量から又は特徴量を閾値処理することにより、欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置を判定することができる。そのため、従来に比べ正確に欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置を判定することができ、また欠陥の検出誤り等の問題も低減される。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る欠陥判定装置の構成は、第１実施形態のものと同じであり、説明を省略する。ただし、撮像部１３０として対象を高速に撮像できる高速カメラを用いる構成が望ましい。

第１実施形態の欠陥判定方法では、関連情報Ｄ（Ｉ，θ，Ｚ）のうち、画像情報（Ｉ）とθ位置情報（θ）とを用いてＩ−θ空間上に２次元的な擬似配光分布を構築して、その擬似配光分布の特徴量を基に欠陥の有無等を判定するものであった。一方、本実施形態の欠陥判定方法では、ワークの孔内において導光部を等速で移動させながらワークの孔内面を撮像し、取得された関連情報Ｄ（Ｉ，θ，Ｚ）を用いて３次元空間（Ｉ−θ−Ｚ空間）上に３次元の擬似配光分布を構築し、その擬似配光分布の特徴量を基に欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置を判定する点で異なる。

＜３次元の擬似配光分布の構築＞
本実施形態では、３つのパラメータ（Ｉ，θ，Ｚ）を使用して擬似配光分布を構築する。特徴量の次元（パラメータの数）が１つ増えるため、欠陥を発見する性能（分解能）が向上し、欠陥判定の精度をより向上させることができる。以下、第１実施形態と異なる点について詳細に説明する。

図９は、ワーク２００の孔２０１内において導光部１１０を一定速度Ｖで移動させつつ、各配置位置θの照明部１２０を個別に点灯させながら、撮像部１３０により撮像していく状況を示す概念図である。導光部１１０が照明部１２０からワーク２００の孔内面からの反射光を取り込めるＺ軸方向の範囲をＬＲとすると、導光部１１０は、範囲ＬＲ内かつ画角１１２内にある部分からの反射光を入力することになる。

時刻ｔ_１において、図９（ａ）に示すように、導光部１１０はＺ軸上の位置Ｚ_１にあり、ワーク２００の孔内面の着目する微小部分９００は、時刻ｔ_１に撮像部１３０により生成された画像９０１ａ上で箇所９００ａに相当し、画像９０１ａ上で捉えられている。画像９０１ｂは、画像９０１ａの画素を明確にしたものであり、微小部分９００に相当する箇所９００ａは、画素Ｐ４３にあたる。その後、時刻ｔ_２において、図９（ｂ）に示すように、導光部１１０はＺ軸上の位置Ｚ_２（＝Ｚ_１＋Ｖ（ｔ_２―ｔ_１））にあり、微小部分９００は、時刻ｔ_２に撮像部１３０により生成された画像９０２ａ上で箇所９００ａに相当し、画像９０２ａ上で捉えられている。画像９０２ｂは、画像９０２ａの画素を明確にしたものであり、微小部分９００に相当する箇所９００ａは、画素Ｐ４２にあたる。

このように、導光部１１０はワーク２００の孔２０１内において一定速度Ｖで移動しているため、時刻ｔ_２に生成された画像９０２ａでは、時刻ｔ_１に生成された画像９０１ａと比べて、微小部分９００に相当する画素は、画素Ｐ４３からＰ４２へと左側に移動している。

同様に、その後、時刻ｔ_３において、図９（ｃ）に示すように、導光部１１０は、Ｚ軸上の位置Ｚ_３（＝Ｚ_１＋Ｖ（ｔ_３―ｔ_１））にあり、微小部分９００は、時刻ｔ_３に撮像部１３０により生成された画像９０３ａ上で箇所９００ａに相当し、画像９０３ａ上で捉えられている。このとき、微小部分９００は、撮像部１３０によりぎりぎり捉えられている。画像９０３ｂは、画像９０３ａの画素を明確にしたものであり、微小部分９００に相当する箇所９００ａは、画素Ｐ４１にあたる。このように、導光部１１０が一定速度Ｖで移動しているため、時刻ｔ_３に生成された画像９０３ａでは、時刻ｔ_２に生成された画像９０２ａと比べて、微小部分９００に相当する画素は、画素Ｐ４２からＰ４１へと左側に移動している。

このように、本実施形態では、導光部１１０を停止させずに等速で移動させながら、照明部の点灯及び撮像を繰り返すため、撮像部１３０が捉える微小部分９００の動きに合わせて、擬似配光分布の構築に使用する関連情報Ｄ（Ｉ，θ，Ｚ）の対応を調整する必要がある。即ち、本実施形態では、画素ごとに擬似配光分布を構築するのではなく、ワークの孔内面の微小部分ごとに擬似配光分布を構築するのである。この点について、図１０Ａ及び１０Ｂを参照し、詳しく説明する。

図９の例と同様に、図１０Ａ（ａ）に示すように、時刻ｔ_１に導光部１１０がＺ軸上の位置Ｚ_１にあるときに、撮像部１３０により生成された画像９１１において、ワーク２００の孔内面の着目する微小部分９００に相当する箇所は、画素Ｐ４３にあたる。このときに（正確には時刻ｔ_１からｔ_２までの間に）、配置位置θ_ｉの照明部１２０が点灯し撮像部１３０により画像９１１が生成され、次の配置位置θ_ｉ＋１の照明部１２０が点灯し撮像部１３０により画像９１１が生成され、同様に複数回の撮像が繰り返され、最終的に配置位置θ_ｊの照明部１２０が点灯し撮像部１３０により画像９１１が生成される。ここで、ｉ及びｊは、１以上ｎ以下の整数である。このようにして、時刻ｔ_１（時刻ｔ_１からｔ_２までの間）において、画素Ｐ４３に関して関連情報Ｄ_１（Ｉ，θ_ｉ，Ｚ_１）〜Ｄ_１（Ｉ，θ_ｊ，Ｚ_１）が生成される。なお、照明部１２０の点灯及び撮像部１３０による撮像は、導光部１１０の移動に比べて十分に高速であるため、時刻ｔ_１（時刻ｔ_１からｔ_２までの間）において、導光部１１０のＺ軸上の位置Ｚ_１は変わらないと近似している。また、時刻ｔ_１において、全ての位置の照明部１２０を個別に点灯させ、ｎ個の画像９１１を生成し、ｎ個の関連情報を生成するようにしてもよい。

その後、時刻ｔ_２に導光部１１０がＺ軸上の位置Ｚ_２にあるときに、撮像部１３０により生成された画像９１２において、着目する微小部分９００に相当する箇所は、画素Ｐ４２にあたる。このときに（正確には、時刻ｔ_２からｔ_３までの間に）、配置位置θ_ｉの照明部１２０が点灯し撮像部１３０により画像９１２が生成され、次の配置位置θ_ｉ＋１の照明部１２０が点灯し撮像部１３０により画像９１２が生成され、同様に複数回の撮像が繰り返され、最終的に配置位置θ_ｊの照明部１２０が点灯し撮像部１３０により画像９１２が生成される。このようにして、時刻ｔ_２（時刻ｔ_２からｔ_３までの間）において、画素Ｐ４２に関して関連情報Ｄ_２（Ｉ，θ_ｉ，Ｚ_２）〜Ｄ_２（Ｉ，θ_ｊ，Ｚ_２）が生成される。

また、その後、時刻ｔ_３に導光部１１０がＺ軸上の位置Ｚ_３にあるときに、撮像部１３０により生成された画像９１３において、着目する微小部分９００に相当する箇所は、画素Ｐ４１にあたる。このときに（正確には時刻ｔ_３から所定の時間に）、配置位置θ_ｉの照明部１２０が点灯し撮像部１３０により画像９１３が生成され、次の配置位置θ_ｉ＋１の照明部１２０が点灯し撮像部１３０により画像９１３が生成され、同様に複数回の撮像が繰り返され、最終的に配置位置θ_ｊの照明部１２０が点灯し撮像部１３０により画像９１３が生成される。このようにして、時刻ｔ_３（時刻ｔ_３からｔ_４までの間）において、画素Ｐ４１に関して関連情報Ｄ_３（Ｉ，θ_ｉ，Ｚ_３）〜Ｄ_３（Ｉ，θ_ｊ，Ｚ_３）が生成される。

そして、図１０Ａ（ｂ）に示すように、このようにして得られた関連情報Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３を含む関連情報の集合９２０が着目する微小部分９００からの反射光の特徴を表すものであるため、微小部分９００に関する擬似配光分布は、関連情報の集合９２０を用いて構築される。つまり、微小部分９００についての関連情報Ｄ_１〜Ｄ_３の画像情報（Ｉ）、θ位置情報（θ）及びＺ位置情報（Ｚ）を、３次元空間（Ｉ−θ−Ｚ空間）上に分布させることにより、図１０Ａ（ｃ）に示すように擬似配光分布９３０が構築される。

なお、微小部分に対応する画素の位置により、当該微小部分についての擬似配光分布を構築するのに必要な関連情報の集合に含めるべき関連情報を有する画素は変わってくる。つまり、画像の中心Ｃから放射状に外へ向かう方向の画素の関連情報を集合させて、それを用いて擬似配光分布を構築する。例えば、図１０Ａ（ｄ）に示すように画素Ｐ３３に着目する微小部分９００に相当する箇所９００ａが現れたとすると、当該箇所は、孔２０１の奥方向への導光部の移動にともない、画素Ｐ３３から画素Ｐ２２、そして画素Ｐ１１に移っていく。そのため、画素Ｐ３３、Ｐ２２、Ｐ１１についての関連情報の集合を用いて擬似配光分布を構築する必要がある。なお、ワーク２００の孔２０１内において導光部１１０を孔から取り出す方向に動かす場合には、画像の中心Ｃから放射状に内に向かう方向の画素の関連情報を集合させることになる。

さらに、図１０Ｂを用いて、着目する微小部分についての関連情報の集合の生成方法について、別の観点から説明する。符号１０００で示すように、導光部１１０がワーク２００の孔２０１内をＺ_１の位置から深度方向に一定速度Ｖで移動しながら、関連情報を生成する構成について説明する。孔２０１の孔内面の検査すべき縦に並んだ微小部分Ａ１〜Ａ５を想定する。

まず、時刻ｔ_１において導光部１１０はＺ軸上の位置Ｚ_１にあり、撮像部１３０は導光部１１０を介して初めて微小部分Ａ１を捉える。撮像部１３０により生成された画像１００１の画素Ｐ４３が微小部分Ａ１に相当する。このとき（即ち、時刻ｔ_１からｔ_２までの間）に、前述のように、画素Ｐ４３について関連情報Ｄ_１３（Ｉ，θ_ｉ，Ｚ_１）〜Ｄ_１３（Ｉ，θ_ｊ，Ｚ_１）が生成される。

次に、時刻ｔ_２において導光部１１０はＺ軸上の位置Ｚ_２に移動し、撮像部１３０は導光部１１０を介して微小部分Ａ１を捉えつつ、初めて微小部分Ａ２を捉える。撮像部１３０により生成された画像１００２の画素Ｐ４２が微小部分Ａ１に相当し、画素Ｐ４３が微小部分Ａ２に相当する。このとき（即ち、時刻ｔ_２からｔ_３までの間）に、画素Ｐ４２について関連情報Ｄ_２２（Ｉ，θ_ｉ，Ｚ_２）〜Ｄ_２２（Ｉ，θ_ｊ，Ｚ_２）が生成され、画素Ｐ４３について関連情報Ｄ_２３（Ｉ，θ_ｉ，Ｚ_２）〜Ｄ_２３（Ｉ，θ_ｊ，Ｚ_２）が生成される。

次に、時刻ｔ_３において導光部１１０はＺ軸上の位置Ｚ_３に移動し、撮像部１３０は導光部１１０を介して微小部分Ａ１及びＡ２を捉えつつ、初めて微小部分Ａ３を捉える。撮像部１３０により生成された画像１００３の画素Ｐ４１が微小部分Ａ１に相当し、画素Ｐ４２が微小部分Ａ２に相当し、画素Ｐ４３が微小部分Ａ３に相当する。このとき（即ち、時刻ｔ_３からｔ_４までの間）に、画素Ｐ４１について関連情報Ｄ_３１（Ｉ，θ_ｉ，Ｚ_３）〜Ｄ_３１（Ｉ，θ_ｊ，Ｚ_３）が生成され、画素Ｐ４２について関連情報Ｄ_３２（Ｉ，θ_ｉ，Ｚ_３）〜Ｄ_３２（Ｉ，θ_ｊ，Ｚ_３）が生成され、そして画素Ｐ４３について関連情報Ｄ_３３（Ｉ，θ_ｉ，Ｚ_３）〜Ｄ_３３（Ｉ，θ_ｊ，Ｚ_３）が生成される。

次に、時刻ｔ_４において導光部１１０はＺ軸上の位置Ｚ_４に移動し、撮像部１３０は導光部１１０を介して微小部分Ａ２及びＡ３を捉えつつ、初めて微小部分Ａ４を捉える。撮像部１３０により生成された画像１００４の画素Ｐ４１が微小部分Ａ２に相当し、画素Ｐ４２が微小部分Ａ３に相当し、画素Ｐ４３が微小部分Ａ４に相当する。このとき（即ち、時刻ｔ_４からｔ_５までの間）に、画素Ｐ４１について関連情報Ｄ_４１（Ｉ，θ_ｉ，Ｚ_４）〜Ｄ_４１（Ｉ，θ_ｊ，Ｚ_４）が生成され、画素Ｐ４２について関連情報Ｄ_４２（Ｉ，θ_ｉ，Ｚ_４）〜Ｄ_４２（Ｉ，θ_ｊ，Ｚ_４）が生成され、そして画素Ｐ４３について関連情報Ｄ_４３（Ｉ，θ_ｉ，Ｚ_４）〜Ｄ_４３（Ｉ，θ_ｊ，Ｚ_４）が生成される。

次に、時刻ｔ_５において導光部１１０はＺ軸上の位置Ｚ_５に移動し、撮像部１３０は導光部１１０を介して微小部分Ａ３及びＡ４を捉えつつ、初めて微小部分Ａ５を捉える。撮像部１３０により生成された画像１００５の画素Ｐ４１が微小部分Ａ３に相当し、画素Ｐ４２が微小部分Ａ４に相当し、画素Ｐ４３が微小部分Ａ５に相当する。このとき（時刻ｔ_５からｔ_６までの間）に、画素Ｐ４１について関連情報Ｄ_５１（Ｉ，θ_ｉ，Ｚ_５）〜Ｄ_５１（Ｉ，θ_ｊ，Ｚ_５）が生成され、画素Ｐ４２について関連情報Ｄ_５２（Ｉ，θ_ｉ，Ｚ_５）〜Ｄ_５２（Ｉ，θ_ｊ，Ｚ_５）が生成され、そして画素Ｐ４３について関連情報Ｄ_５３（Ｉ，θ_ｉ，Ｚ_５）〜Ｄ_４３（Ｉ，θ_ｊ，Ｚ_５）が生成される。

次に、時刻ｔ_６において導光部１１０はＺ軸上の位置Ｚ_６に移動し、撮像部１３０は導光部１１０を介して微小部分Ａ４及びＡ５を捉える。撮像部１３０により生成された画像１００６の画素Ｐ４１が微小部分Ａ４に相当し、画素Ｐ４２が微小部分Ａ５に相当する。このとき（時刻ｔ_６からｔ_７までの間）に、画素Ｐ４１について関連情報Ｄ_６１（Ｉ，θ_ｉ，Ｚ_６）〜Ｄ_６１（Ｉ，θ_ｊ，Ｚ_６）が生成され、画素Ｐ４２について関連情報Ｄ_６２（Ｉ，θ_ｉ，Ｚ_６）〜Ｄ_６２（Ｉ，θ_ｊ，Ｚ_６）が生成される。

最後に、時刻ｔ_７において導光部１１０はＺ軸上の位置Ｚ_７に移動し、撮像部１３０は導光部１１０を介して微小部分Ａ５を捉える。撮像部１３０により生成された画像１００７の画素Ｐ４１が微小部分Ａ５に相当する。このとき（時刻ｔ_７から所定の時間）に、画素Ｐ４１について関連情報Ｄ_７１（Ｉ，θ_ｉ，Ｚ_７）〜Ｄ_７１（Ｉ，θ_ｊ，Ｚ_７）が生成される。

このようにして得られた関連情報Ｄ_１３〜Ｄ_７１を各微小部分Ａ１〜Ａ５それぞれについて集める。つまり、微小部分Ａ１からの反射光の特徴を表す関連情報Ｄ_１３、Ｄ_２２、Ｄ_３１を含む関連情報の集合１０１１を生成し、この集合１０１１を用いて微小部分Ａ１についての擬似配光分布を形成する。また、微小部分Ａ２からの反射光の特徴を表す関連情報Ｄ_２３、Ｄ_３２、Ｄ_４１を含む関連情報の集合１０１２を生成し、この集合１０１２を用いて微小部分Ａ２についての擬似配光分布を形成する。また、微小部分Ａ３からの反射光の特徴を表す関連情報Ｄ_３３、Ｄ_４２、Ｄ_５１を含む関連情報の集合１０１３を生成し、この集合１０１３を用いて微小部分Ａ３についての擬似配光分布を形成する。また、微小部分Ａ４からの反射光の特徴を表す関連情報Ｄ_４３、Ｄ_５２、Ｄ_６１を含む関連情報の集合１０１４を生成し、この集合１０１４を用いて微小部分Ａ４についての擬似配光分布を形成する。そして、微小部分Ａ５からの反射光の特徴を表す関連情報Ｄ_５３、Ｄ_６２、Ｄ_７１を含む関連情報の集合１０１５を生成し、この集合１０１５を用いて微小部分Ａ５についての擬似配光分布を形成する。

＜３次元の擬似配光分布の特徴量＞
図１１は、３次元の擬似配光分布の特徴量を示す概念図である。図１１に示すように、擬似配光分布１１０１、１１１１があるとする。なお、擬似配光分布１１０１の形状は、正常面を反映するものであり、擬似配光分布１１１１の形状は、欠陥部を反映するものである。

３次元の擬似配光分布の特徴量は、擬似配光分布の重心の位置、等価楕円球の軸長、体積若しくは表面積、又は外接直方体の辺長、体積若しくは表面積等である。なお、等価楕円球はＩ−θ−Ｚ空間において擬似配光分布に近似させた楕円球であり、外接直方体はＩ−θ−Ｚ空間において擬似配光分布に外接させた直方体である。

図１１では、３次元の擬似配光分布の特徴量として、重心１１０２、１１１２、等価楕円球１１０３、１１１３の軸長ｒａ、ｒｂ、及び外接直方体１１０４、１１１４の辺長ａ、ｂ、ｃが描かれている。

＜欠陥判定方法＞
図１２は、本実施形態における欠陥判定装置１００による欠陥判定方法のフローチャートである。ワーク２００の孔内面２０２の正常面及び欠陥部の種別に起因する３次元の擬似配光分布の形状及びその特徴量は経験的に予め求められており、それに関する欠陥判定表は記憶部１５４に予め記憶されているものとする。

まず、ステップＳ１２０１で、導光部１１０を挿入できる位置に、ワーク２００が配置される。ステップＳ１２０２で、移動制御部１５１は第１の移動機構１４０に制御信号を出力し、それに応じて第１の移動機構１４０は導光部１１０をワーク２００の孔２０１内でＺ軸方向に一定速度Ｖで移動させる。このとき、移動制御部１５１は、導光部１１０が現在Ｚ軸上どの位置（Ｚ位置）にいるのかを、第１の移動機構１４０からの情報を基に、又は速度Ｖ及び経過時間ｔを基に、導光部１１０の移動の間中常に把握している。

ステップＳ１２０３で、導光部１１０は、Ｚ軸上の位置Ｚｉに位置する。ここで、ｉ＝１〜ｍであり、ｉの初期値は１であり、ｉ＝１のとき導光部１１０はワーク２００の孔２０１の検査すべき範囲の最も浅いところに位置し、ｉ＝ｍのとき導光部１１０は当該検査すべき範囲の最も深いところに位置する。

ステップＳ１２０４で、導光部１１０が等速移動を続けつつＺ軸上の位置Ｚｉに位置する状況において、照明制御部１５３は照明部１２０にＯＮ（θ_ｋ）制御信号を出力し、それに応じて位置θ_ｋにある照明部１２０は点灯する。ここで、ｋ＝１〜ｎの整数であり、ｎは照明部１２０の位置θ_１〜θ_ｎの数である。

ステップＳ１２０５で、撮像制御部１５２は撮像制御信号を撮像部１３０に出力し、それに応じて撮像部１３０は導光部１１０を通じてワーク２００の孔内面２０２を撮像し、画像情報を生成する。ステップＳ１２０６で、画像情報、θ位置情報及びＺ位置情報を関連させた関連情報Ｄ（Ｉ，θ_ｋ，Ｚ_ｉ）が画素ごとに生成され、記憶部１５４に記憶される。

ステップＳ１２０７で、照明制御部１５３は、所定の時間が経過したか否か判断する。ここで、当該所定の時間とは、図１０Ｂの例における時刻ｔ_１からｔ_２までの時間やｔ_２からｔ_３までの時間等であり、ワークの孔内面の着目する微小部分を捉えている画素が隣の画素に移動するまでの時間である。当該所定の時間が経過していない場合には（ステップＳ１２０７でＮｏ）、ｋをインクリメント（ｋ＝ｋ＋１）させて、ステップＳ１２０４〜Ｓ１２０６が繰り返される。なお、ｋ＝ｎ＋１になるときには、ｋ＝１にする。その結果、導光部１１０が位置Ｚ_ｉに位置する状況において、各画素について関連情報Ｄ（Ｉ，θ_j，Ｚ_ｉ）〜Ｄ（Ｉ，θ_ｌ，Ｚ_ｉ）が生成され記憶部１５４に記憶される。ここで、ｊ、ｌは任意の整数である。

ステップＳ１２０８で、移動制御部１５１は、ｉがｍであるかどうかを判断し、ｉがｍでない場合（Ｎｏ）、ｉをインクリメント（ｉ＝ｉ＋１）させて、ステップＳ１２０３〜Ｓ１２０７が繰り返される。ｉがｍである場合（ステップＳ１２０８でＹｅｓ）、ステップＳ１２０９で、例えば図１０Ｂの符号１０１１〜１０１５に示すように、特徴量算出部１５５は、ワーク２００の孔内面２０１の微小部分（Ａ１〜Ａ５）ごとに、関連情報の集合を生成する。

ステップＳ１２１０で、特徴量算出部１５５は、微小部分ごとの関連情報の集合を用いて、微小部分ごとに３次元の擬似配光分布を構築する。ステップＳ１２１１で、特徴量算出部１５５は、各微小部分の擬似配光分布から特徴量を算出する。特徴量としては、例えば、擬似配光分布の重心の位置や、擬似配光分布の外接直方体の長辺の長さ又は体積等である。

ステップＳ１２１２で、欠陥判定部１５６は、記憶部１５４に記憶された欠陥判定表を用いて、各特徴量を閾値処理する。ステップＳ１２１３で、欠陥判定部１５６は、閾値処理の結果を基に、欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置（即ち、対応する微小部分）を判定し、これらの情報を含む欠陥判定情報を表示部１６０に出力する。このようにして、欠陥判定装置１００は、ワーク２００の孔２０１の孔内面２０２を検査し、欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置を判定する。

このように、本実施形態の欠陥判定装置は、複数の位置にある照明部を個別に点灯させて撮像した検査対象物の孔内面の画像から、当該孔内面の微小部分ごとに３次元の擬似配光分布を構築し、微小部分ごとに擬似配光分布の特徴量を算出し、特徴量から又は特徴量を閾値処理することにより、欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置を判定することができる。そのため、従来技術に比べ正確に欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置を判定することができ、また欠陥の検出誤り等の問題も低減される。

［第３実施形態］
＜欠陥判定装置＞
図１３は、本発明の第３実施形態に係る欠陥判定装置１３００の模式図である。第１実施形態の欠陥判定装置１００と異なり、本実施形態の欠陥判定装置１３００は、第２の移動機構１３０１を備え、照明部１２０（光ファイバ１２１_１〜１２１_ｎ）は、導光部１１０に対して一体として移動可能に配置されている。

第２の移動機構１３０１は、移動制御部１５１からの制御信号に応じて、照明部１２０（光ファイバ１２１_１〜１２１_ｎ）を導光部１１０（ｘ軸）に沿って移動させる手段である。第２の移動機構１３０１は、エンコーダを備え、照明部１２０のｘ軸上の位置の情報を移動制御部１５１に出力する。

図１４Ａは、導光部１１０がワーク２００の孔２０１内に挿入された状態を示す断面図である。ワーク２００の孔内面２０２には欠陥１４０１が存在するとする。本実施形態では、まず図１４Ａ（ａ）に示すように、導光部１１０がＺ軸上の位置Ｚ_１にあり、照明部１２０がｘ軸上の位置ｘ_１にあるときに、配置位置θ_１〜θ_ｎの照明部１２０を個別に点灯させてワーク２００の孔内面２０２が撮像され、各画素についてｎ個の関連情報Ｄ（Ｉ，θ_１，ｘ_１，ｚ_１）〜Ｄ（Ｉ，θ_ｎ，ｘ_１，ｚ_１）が生成される。

次に、図１４Ａ（ｂ）に示すように、導光部１１０の位置はそのままで（Ｚ＝Ｚ_１）、照明部１２０はｘ軸上の位置ｘ_２に移動し、配置位置θ_１〜θ_ｎの照明部１２０を個別に点灯させてワーク２００の孔内面２０２が撮像され、各画素についてｎ個の関連情報Ｄ（Ｉ，θ_１，ｘ_２，ｚ_１）〜Ｄ（Ｉ，θ_ｎ，ｘ_２，ｚ_１）が生成される。

その後、同様のことが繰り返され、図１４Ａ（ｃ）に示すように、導光部１１０の位置はそのままで（Ｚ＝Ｚ_１）、照明部１２０がｘ軸上の位置ｘ_ｑに移動し、配置位置θ_１〜θ_ｎの照明部１２０を個別に点灯させてワーク２００の孔内面２０２が撮像され、各画素についてｎ個の関連情報Ｄ（Ｉ，θ_１，ｘ_ｑ，ｚ_１）〜Ｄ（Ｉ，θ_ｎ，ｘ_ｑ，ｚ_１）が生成される。その後、図１４Ａ（ｄ）〜（ｆ）に示すように、導光部１１０をＺ軸上の位置Ｚ_２に移動させ、同様のことが繰り返される。そして、最終的に検査すべき範囲（Ｚ_１〜Ｚ_ｍ）全体を検査して終了する。

＜３次元の擬似配光分布の構築＞
本実施形態の欠陥判定装置１３００は、照明部１２０のｘ軸上の位置を変えながら、各配置位置の照明部１２０から光を個別に点灯させ、点灯のつど撮像部１３０により検査対象物の孔内面を撮像し、そして撮像部１３０で生成された画像情報の画素ごとに擬似配光分布を構築する。そして、欠陥判定装置１３００は、擬似配光分布の特徴量から検査対象物の欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置を判定する。

ここで、本実施形態における「擬似配光分布」とは、画像の各画素の輝度値Ｉ、照明部１２０の配置位置θ及びｘ軸上の位置ｘを関連づけて、各画素ごとにＩ−θ−ｘ空間上に分布させたものである。

図１４Ｂは、本実施形態の擬似配光分布の構築を説明するための例示的な概念図である。なお、実際の画像には、数万から数百万の画素が含まれるであろうが、ここでは説明を簡単にするために、画像１４１１〜１４１６は３×３画素からなり、各画素を行番号と列番号を用いた番地Ｐ１１〜Ｐ３３により識別する。また、ワーク２００の孔内面２０２の欠陥部１４０１は、画像１４１１〜１４１４の画素Ｐ２１で捉えられているとする。

画像１４１１、１４１２は、導光部１１０がＺ軸上の位置Ｚ_１に位置し、照明部１２０がｘ軸上の位置ｘ_１に位置した状態で、配置位置θ_１〜θ_ｎにある照明部１２０を個別に点灯させることにより取得されたものである。画像１４１１から各画素Ｐ１１〜Ｐ３３について関連情報Ｄ（Ｉ，θ_１，ｘ_１，Ｚ_１）が生成され、画像１４１２から各画素Ｐ１１〜Ｐ３３について関連情報Ｄ（Ｉ，θ_ｎ，ｘ_１，Ｚ_１）が生成される。

画像１４１３、１４１４は、導光部１１０がＺ軸上の位置Ｚ_１に位置し、照明部１２０がｘ軸上の位置ｘ_２に移動した後に、配置位置θ_１〜θ_ｎにある照明部１２０を個別に点灯させることにより取得されたものである。画像１４１３から各画素Ｐ１１〜Ｐ３３について関連情報Ｄ（Ｉ，θ_１，ｘ_２，Ｚ_１）が生成され、画像１４１４から各画素Ｐ１１〜Ｐ３３について関連情報Ｄ（Ｉ，θ_ｎ，ｘ_２，Ｚ_１）が生成される。

同様のことが繰り返され後、画像１４１５、１４１６は、導光部１１０がＺ軸上の位置Ｚ_２に移動し、照明部１２０がｘ軸上の位置ｘ_１に位置する状態で、配置位置θ_１〜θ_ｎにある照明部１２０を個別に点灯させることにより取得されたものである。画像１４１５から各画素Ｐ１１〜Ｐ３３について関連情報Ｄ（Ｉ，θ_１，ｘ_１，Ｚ_２）が生成され、画像１４１６から各画素Ｐ１１〜Ｐ３３について関連情報Ｄ（Ｉ，θ_ｎ，ｘ_１，Ｚ_２）が生成される。

このように生成された関連情報Ｄ（Ｉ，θ_１，ｘ_１，Ｚ_１）〜Ｄ（Ｉ，θ_ｎ，ｘ_ｑ，Ｚ_ｍ）を基に、画素ごとに擬似配光分布を構築する。図１４Ｃに示すように、導光部１１０がＺ軸上の位置Ｚ_１における各画素Ｐ１１〜Ｐ３３の擬似配光分布１４２１〜１４３０が構築されたとする。欠陥部１４０１に相当する画素Ｐ２１の擬似配光分布１４２４の形状は、正常面の擬似配光分布１４２１等の形状と異なる。これらの特徴量を算出し、比較することで、欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置が判定される。なお、擬似配光分布の特徴量は、前述のように、重心の位置や等価楕円球の軸長等である。

＜欠陥判定方法＞
図１５は、本実施形態における欠陥判定装置１３００による欠陥判定方法のフローチャートである。なお、図８のフローチャートと同様の処理の部分については同一符号を付しており、説明を省略する。

ステップＳ１７０１で、照明部１２０の個別位置θに関するパラメータｋ及び照明部１２０のｘ軸上の位置ｘ_ｐに関するパラメータｐを初期化（ｋ＝１、ｐ＝１）する。ここで、ｋ＝１〜ｎの整数であり、ｐ＝１〜ｑの整数であり、ｎ及びｑは２以上の整数である。ステップＳ１７０２で、移動制御部１５１は第２の移動機構１３０１に制御信号を出力し、それに応じて第２の移動機構１３０１は全ての照明部１２０をｘ軸上の位置ｘ_ｐに移動させる。

ステップＳ１７０３で、画像情報（Ｉ）、θ位置情報（θ）、ｘ位置情報（ｘ）、及びＺ位置情報（Ｚ）を関連させた関連情報Ｄ（Ｉ，θ_ｋ，ｘ_ｐ，Ｚ_ｉ）が生成され、記憶部１５４に記憶される。ステップＳ１７０４で、ｐがｑであるかどうかが判断され、ｐがｑでない場合（Ｎｏ）に、ステップＳ１７０２、Ｓ８０５、Ｓ８０６、Ｓ１７０３、及びＳ８０８が繰り返される。

ｐがｑである場合、ステップＳ１７０５で、特徴量算出部１５５は、関連情報Ｄ（Ｉ，θ_１，ｘ_ｐ，Ｚ_ｉ）〜Ｄ（Ｉ，θ_ｎ，ｘ_ｑ，Ｚ_ｉ）を用いて、画素ごとに３次元（Ｉ−θ−ｘ空間）の擬似配光分布を構築する。ステップＳ１７０６で、特徴量算出部１５５は、各画素の擬似配光分布から各画素の特徴量を算出する。ステップＳ１７０７で、特徴量算出部１５５は、各画素の特徴量を各画素の輝度値とした特徴量画像を生成する。なお、特徴量の種別（例えば、重心の位置や外接長方形の長辺の長さ等）ごとに特徴量画像を生成してもよい。

ステップＳ１７０８で、欠陥判定部１５６は、予め記憶部１５４に記憶された欠陥判定表を用いて、当該特徴量画像の各画素の輝度値（特徴量）を閾値処理し、閾値処置画像を生成する。ステップＳ１７０９で、欠陥判定部１５６は、閾値処理画像の画像情報を基に、欠陥の有無及び種別並びにその位置を判定し、欠陥判定情報を表示部１６０に出力する。

このように、本実施形態の欠陥判定装置は、複数の位置にある照明部を個別に点灯させて撮像した検査対象物の孔内面の画像から、当該孔内面の微小部分ごとに３次元の擬似配光分布を構築し、微小部分ごとに擬似配光分布の特徴量を算出し、特徴量から又は特徴量を閾値処理することにより、欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置を判定することができる。そのため、従来技術に比べ正確に欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置を判定することができ、また欠陥の検出誤り等の問題も低減される。

（その他の実施形態）
図１６（ａ）は、本発明のその他の実施形態に係る欠陥判定装置の導光部１６００及び照明部１６１０の構成を示す模式図であり、図１６（ｂ）は、導光部１６００及び照明部１６１０のＡＡ線断面図である。

導光部１６００は、円筒状の導光部材１６０１内に、ハーフミラー１６０２、１つ又は複数のリレーレンズ１６０３、広角レンズ１６０４を含み、導光部材１６０１の周囲には複数の光ファイバ１６０５が配置される構成をとる。円筒状の動向部材１６０１としては、光ファイバや、ファイバースコープ、又は鏡面筒等である。光源１２３からの光は、照明切替部１２２に接続された同数の光ファイバ１６０６からハーフミラー１６０２を介して光ファイバ１６０５に導入され、光ファイバ１６０５の先端から導光部１６００の前方にあるワークの孔内面に向けて照射される。ワークの孔内面からの反射光は、ハーフミラー１６０２を介して撮像部１３０に入る。

１００：欠陥判定装置、１１０：導光部、１２０：照明部、１３０：撮像部、１４０：第１の移動機構、１５０：制御装置、１５１：移動制御部、１５２：撮像制御部、１５３：照明制御部、１５５：特徴量算出部、１５６：欠陥判定部、２００：検査対象物、２０１：検査対象物の孔

Claims (8)

1. 検査対象物の孔に挿入される導光部と、
   前記導光部の周囲に配置され、複数の配置位置から前記検査対象物の孔内面に光を照射する照明部と、
   前記導光部を通じて前記孔内面を撮像し、前記孔内面の画像の画像情報を生成する撮像部と、
   前記複数の配置位置にある照明部を個別に点灯させる照明制御部と、
   前記点灯ごとに前記撮像部に前記画像情報を生成させる撮像制御部と、
   前記画像の画素ごとに、前記配置位置の情報（θ）と前記画像情報（Ｉ）とを２次元空間上に分布させることにより擬似配光分布を構築し、前記擬似配光分布の特徴量を算出する特徴量算出部と、
   を備える欠陥判定装置。
2. 前記特徴量は、前記擬似配光分布の最大値若しくは最小値若しくはこれらの方向若しくは面積、前記擬似配光分布の重心の位置、前記擬似配光分布の等価楕円の軸長若しくは面積、又は前記擬似配光分布の外接長方形の辺長若しくは面積である、請求項１に記載の欠陥判定装置。
3. 前記孔内において前記導光部を所定の速度で移動させる第１の移動機構をさらに備え、
   前記特徴量算出部は、前記画像上に捉えられている前記孔内面の微小部分ごとに、前記配置位置の情報（θ）、前記画像情報（Ｉ）、及び前記孔内における前記導光部の位置の情報（Ｚ）を３次元空間上に分布させることにより擬似配光分布を構築し、前記擬似配光分布の特徴量を算出する、請求項１又は２に記載の欠陥判定装置。
4. 前記照明部を前記導光部に対して移動させる第２の移動機構をさらに備え、
   前記特徴量算出部は、前記画素ごとに、前記配置位置の情報（θ）、前記画像情報（Ｉ）、及び前記導光部に対する前記照明部の位置の情報（ｘ）を３次元空間上に分布させることにより擬似配光分布を構築し、前記擬似配光分布の特徴量を算出する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の欠陥判定装置。
5. 前記特徴量は、前記擬似配光分布の等価楕円球の軸長若しくは体積若しくは表面積、又は前記擬似配光分布の外接直方体の辺長若しくは体積若しくは表面積である、請求項３又は４に記載の欠陥判定装置。
6. 予め求めておいた前記孔内面の欠陥と前記特徴量との関係を示す欠陥判定表を参照して、前記特徴量から前記孔内面の欠陥の有無及び種別並びに欠陥の位置を判定する欠陥判定部をさらに備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の欠陥判定装置。
7. 検査対象物の孔内面に対して複数の配置位置から光を個別に照射するステップと、
   前記照射ごとに、前記孔内面を撮像し、前記孔内面の画像の画像情報を生成するステップと、
   前記画像の画素ごとに、前記配置位置の情報（θ）と前記画像情報（Ｉ）とを２次元空間上に分布させることにより擬似配光分布を構築するステップと、
   前記擬似配光分布の特徴量を算出するステップと、
   を具備する欠陥判定方法。
8. 検査対象物の孔内において導光部を所定の速度で移動させながら、前記検査対象物の孔内面に対して複数の配置位置から光を個別に照射し、前記照射ごとに、前記導光部を通じて前記孔内面を撮像し、前記孔内面の画像の画像情報を生成するステップと、
   前記画像上で捉えられている前記孔内面の微小部分ごとに、前記配置位置の情報（θ）、前記画像情報（Ｉ）、及び前記孔内における前記導光部の位置の情報（Ｚ）を３次元空間上に分布させることにより擬似配光分布を構築するステップと、
   前記擬似配光分布の特徴量を算出するステップと、
   を具備する欠陥判定方法。