JP2018040657A - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象物の欠陥を精度良く検出できる検査装置を提供する。【解決手段】検査装置４は、検査対象物の高さ方向の距離を検出し、高さの空間分布に関する検査画像として取得する検査画像取得部１１と、基準対象物の高さ方向の距離を検出することにより取得された、高さの空間分布に関する基準画像及び前記検査画像を共通の特徴領域に基づいて位置合わせする位置合わせ部１２と、位置合わせされた前記検査画像と前記基準画像との差分を差分画像として取得する差分画像取得部１３と、前記差分画像に基づいて、前記検査対象物の欠陥の有無を判定する欠陥判定部１６と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、立体物の検査装置及び検査方法に関する。

立体物の表面における凹凸等の欠陥を検査する装置として、ロボットアームを用いて照明とカメラ位置、角度を制御することにより、立体物の表面全体で鏡面反射光を観察する検査装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００８−４６１０３号公報

上述した従来の検査装置は、検査対象物として、表面の勾配が比較的緩やかに変化する立体物を想定しているため、表面の勾配が急激に変化する領域では鏡面反射光を良好に観測できないことが考えられる。また、従来の検査装置において、照明とカメラの位置、角度の制御は、予め登録された設定通りに実施される。そのため、検査時に検査対象物の位置、角度にばらつきが生じた場合、検査対象物の表面全体で鏡面反射光を観測することができず、凹凸等の欠陥のない領域が疑似欠陥として検出されることがあった。

本発明の課題は、検査対象物の欠陥を精度良く検出できる検査装置及び検査方法を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。また、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
第１の発明は、検査対象物の高さ方向の距離を検出し、高さの空間分布に関する検査画像として取得する検査画像取得部（１１）と、基準対象物の高さ方向の距離を検出することにより取得された、高さの空間分布に関する基準画像及び前記検査画像を共通の特徴領域に基づいて位置合わせする位置合わせ部（１２）と、位置合わせされた前記検査画像と前記基準画像との差分を差分画像として取得する差分画像取得部（１３）と、前記差分画像に基づいて、前記検査対象物の欠陥の有無を判定する欠陥判定部（１６）と、を備える検査装置（４）である。
第２の発明は、第１の発明の検査装置であって、前記検査画像の輪郭を抽出し、輪郭画像を作成する輪郭画像作成部（１４）と、前記差分画像と前記輪郭画像との差分を補正差分画像として取得する補正差分画像取得部（１５）と、を備え、前記欠陥判定部（１６）は、前記補正差分画像に基づいて、前記検査対象物の欠陥の有無を判定することを特徴とする検査装置（４）である。
第３の発明は、第２の発明の検査装置であって、前記輪郭画像作成部（１４）は、前記輪郭画像に対して膨張フィルタを適用した膨張フィルタ画像及び収縮フィルタを適用した収縮フィルタ画像をそれぞれ作成し、前記膨張フィルタ画像及び前記収縮フィルタ画像に基づいて差分演算を行うことを特徴とする検査装置（４）である。
第４の発明は、基準対象物の高さ方向の距離を検出し、高さの空間分布に関する基準画像として取得する基準画像取得工程と、検査対象物の高さ方向の距離を検出し、高さの空間分布に関する検査画像として取得する検査画像取得工程と、前記基準画像及び前記検査画像を共通の特徴領域に基づいて位置合わせする位置合わせ工程と、位置合わせされた前記検査画像と前記基準画像との差分を差分画像として取得する差分画像取得工程と、前記差分画像に基づいて、前記検査対象物の欠陥の有無を判定する欠陥判定工程と、を含む検査方法である。
第５の発明は、第４の発明の検査方法であって、前記検査画像の輪郭を抽出し、輪郭画像を作成する輪郭画像作成工程と、前記差分画像と前記輪郭画像との差分を補正差分画像として取得する補正差分画像取得工程と、を含み、前記欠陥判定工程では、前記補正差分画像に基づいて、前記検査対象物の欠陥の有無を判定することを特徴とする検査方法である。
第６の発明は、第５の発明の検査方法であって、前記輪郭画像作成工程では、前記輪郭画像に対して膨張フィルタを適用した膨張フィルタ画像及び収縮フィルタを適用した収縮フィルタ画像をそれぞれ作成し、前記膨張フィルタ画像及び前記収縮フィルタ画像に基づいて差分演算を行うことを特徴とする検査方法である。

本発明に係る検査装置及び検査方法によれば、検査対象物の欠陥を精度良く検出することができる。

実施形態の検査システム１を説明する図である。 検査システム１の機能的な構成を示すブロック図である。 基準画像２０及び検査画像３０を説明する図である。 テンプレート領域４０による位置合わせを説明する図である。 差分画像５０を説明する図である。 検査画像３０の輪郭部分のずれと差分画像５０を説明する図である。 検査画像３０から作成される輪郭画像６０を説明する図である。 差分画像５０及び輪郭画像６０から得られる補正差分画像７０を説明する図である。 補正差分画像取得部１５の二値化処理を説明する図である。 検査装置４による欠陥検査の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態ついて説明する。なお、本明細書に添付した図面は、いずれも模式図であり、理解しやすさ等を考慮して、各部の形状、縮尺、縦横の寸法比等を、実物から変更又は誇張している。

図１は、本実施形態の検査システム１を説明する図である。図１（Ａ）は、検査システム１の構成を説明する図である。図１（Ａ）では、搬送ステージ３のステージ面３ａと平行な面において、互いに直交する２方向をＸ方向、Ｙ方向とする。Ｘ方向は、距離検出部２からライン状に投射される光のラインと平行な方向である。Ｙ方向は、検査対象物Ｆの搬送方向Ｄと平行な方向である。図１（Ｂ）は、検査対象物Ｆの高さ方向の距離と高さの空間分布に関する検査画像との関係を説明する図である。図２は、検査システム１の機能的な構成を示すブロック図である。

本実施形態の検査システム１は、検査対象物Ｆの表面における欠陥を検出するシステムである。本実施形態の検査システム１が検出する欠陥としては、検査対象物Ｆの表面に生じた凹凸等である。
検査システム１は、図１（Ａ）に示すように、距離検出部２と、搬送ステージ３と、検査装置４と、を備える。

距離検出部２は、検査対象物Ｆの高さ方向の距離を検出し、高さの空間分布に関する画像を検査画像として取得する装置である。検査対象物Ｆの高さ方向とは、搬送ステージ３のステージ面３ａと直交する方向である。本実施形態の検査システム１は、距離検出部２に対して検査対象物Ｆが相対的に搬送される。検査対象物Ｆの高さ方向の距離は、距離検出部２において一定の時間間隔で検出される。

なお、本実施形態において、距離検出部２は、検査対象物Ｆだけでなく、基準対象物（後述）の高さ方向の距離を検出し、高さの空間分布に関する画像を検査画像として取得するが、ここでは、検査対象物Ｆの検査画像を取得する例について説明する。

距離検出部２は、例えば、イメージセンサ、レーザ光源、投光レンズ、受光レンズ等（不図示）を備えたレーザ変位センサにより構成される。距離検出部２は、ライン状に走査された光が、搬送ステージ３のステージ面３ａ及び検査対象物Ｆの搬送方向Ｄとそれぞれ直交するように支持機構（不図示）により支持されている。

距離検出部２は、レーザ光源から照射されたレーザ光を、投光レンズによりライン状に走査して検査対象物Ｆに投射する。そして、距離検出部２は、検査対象物Ｆで反射した光を、受光レンズを介してイメージセンサの各画素で受光し、高さの空間分布に関する画像に変換する。

ここで、検査対象物Ｆの高さ方向の距離と高さの空間分布に関する検査画像について説明する。
図１（Ｂ）の上段は、検査対象物Ｆの高さのプロファイルを示すグラフである。上段のグラフにおいて、横軸は走査方向を示し、縦軸は検査対象物Ｆの高さ方向の距離を示している。また、図１（Ｂ）の下段は、上段に示す検査対象物Ｆの高さのプロファイルと対応するイメージセンサの各画素における高さ方向の距離の値を示している。

距離検出部２は、検出された検査対象物Ｆの高さ方向の距離を、図１（Ｂ）の下段に示すように、検査対象物Ｆの高さ方向の距離の値を表す画素列に変換する。この画素列において、検査対象物Ｆが存在していない領域で反射した光を受光した画素は、高さ方向の距離の値が「０」となる。また、検査対象物Ｆの存在している領域で反射した光を受光した画素は、高さ方向の距離の値が「１０」となる。この画素列は、図１（Ａ）に示すＹ方向に沿って取得される。そのため、検査対象物Ｆの高さの空間分布に関する検査画像は、図３（後述）に示すような二次元の画像となる。

なお、本実施形態において、検査対象物Ｆの高さ方向の距離を示す「０」、「１０」等の数値は、説明を容易にするために設定したものである。例えば、１画素を８ビットで表現した場合、高さ方向の距離として、２５６段階（０〜２５５）の数値が設定される。また、本実施形態では、検査対象物Ｆの高さ方向の距離を、ステージ面３ａからの距離で表しているが、距離検出部２から検査対象物Ｆまでの距離を高さ方向の距離としてもよい。

距離検出部２の動作は、後述する検査装置４の検査画像取得部１１（図２参照）により制御される。なお、距離検出部２において、基準対象物（後述）の高さの空間分布に関する画像を基準画像として取得することもできる。距離検出部２で取得される検査画像の具体例については、後述する。
搬送ステージ３は、検査対象物Ｆを搬送方向Ｄに沿って一定の速度で搬送する装置である。搬送ステージ３の動作は、検査装置４の検査画像取得部１１により制御される。

次に、検査装置４について説明する。検査装置４は、図２に示すように、表示部６、入力部７、記憶部８、制御部９及び画像処理部１０を備える。
表示部６は、後述する検査画像、差分画像、輪郭画像（後述）等を表示可能なディスプレイ装置である。
入力部７は、検査装置４に対して、各種データのほか、操作指示、動作指示等を入力可能な装置である。入力部７は、例えば、キーボード、マウス等により構成される。
記憶部８は、制御部９、画像処理部１０等で実行されるプログラム、データ等が記憶される記憶装置である。記憶部８は、例えば、半導体メモリにより構成される。

制御部９は、検査システム１の動作を統括的に制御する回路であり、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ等を含むマイクロプロセッサにより構成される。制御部９は、記憶部８からオペレーティングシステム、アプリケーションプログラムを読み出して実行することにより、各ハードウェアと協働して、各種の機能を実現する。なお、後述する画像処理部１０の機能は、その一部又は全部を制御部９で実行するようにしてもよい。

画像処理部１０は、ＣＰＵ、メモリ等を含むマイクロプロセッサにより構成される。画像処理部１０は、記憶部８から欠陥検査用のアプリケーションプログラムを読み出して実行することにより、各ハードウェアと協働して、検査対象物の欠陥の有無を判定する。
画像処理部１０は、検査画像取得部１１、位置合わせ部１２、差分画像取得部１３、輪郭画像作成部１４、補正差分画像取得部１５及び欠陥判定部１６を備える。

以下、画像の具体例（図３〜図９）を参照しながら、画像処理部１０を構成する各部の機能ついて説明する。なお、以下に説明する具体例では、図１に示すような直方体を検査対象物とする。
図３は、基準画像２０及び検査画像３０を説明する図である。図３（Ａ）は、基準画像２０の一例を示す図である。図３（Ｂ）は、検査画像３０の一例を示す図である。

検査画像取得部１１は、距離検出部２の動作を制御して、検査対象物の高さの空間分布に関する画像を検査画像として取得する。ここで、検査画像取得部１１で取得される検査画像３０を説明する前に、基準画像２０について説明する。

基準画像２０は、基準対象物（不図示）の高さの空間分布に関する画像である。基準画像２０としては、例えば、ＣＡＤで作成された基準対象物の画像、欠陥のない基準対象物から取得されたマスター画像等を用いることができる。本実施形態では、欠陥のない基準対象物から取得されたマスター画像を基準画像２０とする。この基準画像２０は、距離検出部２において、基準対象物の高さ方向の距離を検出することにより取得された画像である。ＣＡＤで作成された基準対象物の画像を利用する場合は、距離検出部２を用いることなく、ＣＡＤデータから基準画像２０を作成すればよい。

図３（Ａ）に示すように、基準画像２０において、基準対象物の存在しない部分の高さ方向の距離は「０」となり、基準対象物の存在している領域の高さ方向の距離は「１０」となる。図３（Ａ）では、基準対象物の輪郭部分（段差）に対応する位置を太線で示している。

図３（Ｂ）に示す検査画像３０には、中央付近に凹部３１が存在している。凹部３１は、検査対象物の平坦面に生じた窪み状の欠陥である。後述する欠陥判定部１６において、欠陥は、大きさ、位置、形状等に応じて判定される。そのため、同じ窪みであっても、例えば、大きさが小さい場合等においては、欠陥と判定されないこともある。図３（Ｂ）に示す検査画像３０において、凹部３１における高さ方向の距離は、「７」を示している。
図３（Ｂ）では、検査対象物及び凹部３１の輪郭部分に対応する位置を太線で示している。上述した基準画像２０及び検査画像３０は、例えば、記憶部８に記憶される。

位置合わせ部１２は、基準画像２０及び検査画像３０をテンプレート領域４０に基づいて位置合わせする。図４は、テンプレート領域４０による位置合わせを説明する図である。図４（Ａ）は、テンプレート領域４０を示す図である。図４（Ｂ）は、基準画像２０に対して検査画像３０のＸＹ方向の位置を補正する場合を示した図である。図４（Ｃ）は、基準画像２０に対して検査画像３０の角度を補正する場合を示した図である。

図４（Ａ）に示すテンプレート領域４０は、基準画像２０と検査画像３０とを位置合わせする際に使用される共通の特徴領域である。テンプレート領域４０は、基準画像２０において、コントラストが高く且つ周囲に類似する高さの空間分布が存在していない領域が設定される。図４（Ａ）に示す例では、基準画像２０において、左上隅の８×８画素の領域をテンプレート領域４０としている。

位置合わせ部１２は、検査画像３０において、テンプレート領域４０と一致又は類似する領域を特定し、基準画像２０に対して検査画像３０の位置及び角度の補正量を算出する。基準画像２０に対して検査画像３０の位置を補正する場合は、図４（Ｂ）に示すように、検査画像３０を位置の補正量に応じてＸＹ方向に移動させる。また、基準画像２０に対して検査画像３０の角度を補正する場合は、図４（Ｃ）に示すように、検査画像３０を角度の補正量に応じて回転させる。位置合わせされた基準画像２０及び検査画像３０は、位置及び角度の補正量と共に記憶部８に記憶される。
なお、本実施形態では、基準画像２０に対して検査画像３０の位置及び角度を補正する例について説明したが、検査画像３０に対して基準画像２０の位置及び角度を補正してもよい。

差分画像取得部１３は、位置合わせされた検査画像３０と基準画像２０とを差分演算し、差分画像５０を取得する。図５は、差分画像５０を説明する図である。図５（Ａ）は、検査画像３０に欠陥のない場合の差分画像５０を示す図である。図５（Ｂ）は、検査画像３０に欠陥のある場合の差分画像５０を示す図である。

検査画像３０に欠陥がない場合、差分画像５０の各画素の値は、図５（Ａ）に示すように、すべて「０」となる。一方、本実施形態の検査画像３０は、欠陥となる凹部３１があるため、差分画像５０は、図５（Ｂ）に示すように、凹部３１に対応する部分の画素の値は「３」となる。

後述する二値化処理において、閾値を「３」に設定し、閾値未満の画素を「白」、閾値以上の画素を「黒」とした場合、凹部３１に対応する部分の画素が黒画素となり、それ以外の画素は白画素となる。そのため、後述する欠陥判定では、検査対象物に欠陥があると判定される。なお、閾値を「４」に設定した場合、凹部３１に対応する部分の４画素を含めてすべての画素は白画素となる。そのため、欠陥判定では、検査対象物に欠陥がないと判定される。このように、二値化処理の閾値をどのレベルに設定するかによって、欠陥検出の感度を調整することができる。

また、検査対象物に表面の勾配が急激に変化する領域（例えば、段差）がある場合、位置合わせ部１２において、基準画像２０と検査画像３０とを位置合わせしても、検査画像３０の輪郭部分（太線）にずれが生じることがある。検査画像３０の輪郭部分のずれは、位置補正の精度、検査対象物に固有の歪み等により生じる。検査画像３０の輪郭部分にずれが生じると、差分画像５０に疑似欠陥となり得る画素が現れる。以下、図６を参照しながら説明する。

図６は、検査画像３０の輪郭部分のずれと差分画像５０を説明する図である。図６（Ａ）は、輪郭部分にずれが生じている検査画像３０を示す図である。図６（Ｂ）は、基準画像２０を示す図である。図６（Ｃ）は、差分画像５０を示す図である。図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、いずれも画像の一部を示している。

図６（Ａ）に示すように、検査画像３０の輪郭部分（太線）は、図６（Ｂ）に示す基準画像２０の輪郭部分に対して、図中の横方向に２列分のずれが生じている。この状態で検査画像３０と基準画像２０とを差分演算すると、図６（Ｃ）に示すように、差分画像５０に疑似欠陥となり得る画素が現れる。即ち、図６（Ｃ）において、太線を付した範囲の画素は、疑似欠陥となり得る画素である。これらの画素は、値が「１０」となるため、二値化処理すると黒画素となる。一方、基準画像２０に対して、検査画像３０の輪郭部分にずれが生じていなければ、図５（Ａ）に示すように、差分画像５０の各画素は、すべて「０」となる。そのため、二値化処理すると、すべてが白画素となる。

後述する輪郭画像作成部１４及び補正差分画像取得部１５は、検査画像３０の輪郭部分に生じたずれ（ノイズ）をキャンセルするための処理を実行する。
輪郭画像作成部１４は、検査画像３０の輪郭を抽出し、輪郭画像６０を作成する。
図７は、検査画像３０から作成される輪郭画像６０を説明する図である。図７（Ａ）は、検査画像３０を示す図である。図７（Ｂ）は、輪郭画像６０を示す図である。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、いずれも画像の一部を示している。

輪郭画像作成部１４は、図７（Ａ）に示す検査画像３０の横方向に一次微分フィルタを適用して、フィルタリング処理することにより、図７（Ｂ）に示すような輪郭画像６０を作成する。図７（Ｂ）に示す輪郭画像６０には、輪郭として抽出された画素の位置に、検査画像３０の横方向に生じた２列分のずれと同じずれが現れている。

なお、輪郭画像作成部１４は、輪郭画像６０を作成する前に、検査画像３０に対して膨張フィルタを適用した膨張フィルタ画像及び収縮フィルタを適用した収縮フィルタ画像をそれぞれ作成し、この膨張フィルタ画像及び収縮フィルタ画像に基づいて差分演算を行う。この膨張フィルタ画像及び収縮フィルタ画像に基づく差分演算は、検査画像３０からノイズを除去するために実施される。膨張フィルタ画像及び収縮フィルタのフィルタサイズを調整することにより、欠陥判定部１６（後述）において検出感度を低下させる領域の範囲を制御することができる。

補正差分画像取得部１５は、差分画像取得部１３で取得された差分画像５０と、輪郭画像作成部１４で作成された輪郭画像６０とを差分演算し、補正差分画像７０を取得する。図８は、差分画像５０及び輪郭画像６０から得られる補正差分画像７０を説明する図である。図８（Ａ）は、差分画像５０を示す図である。図８（Ｂ）は、輪郭画像６０を示す図である。図８（Ｃ）は、補正差分画像７０を示す図である。図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、いずれも画像の一部を示している。

図８（Ａ）に示す差分画像５０は、先に説明した差分画像取得部１３で取得された画像である。この差分画像５０には、検査画像３０の輪郭部分に生じたずれに起因する２列分のずれが現れている。同様に、図８（Ｂ）に示す輪郭画像６０には、輪郭として抽出された画素の位置に、検査画像３０の横方向に生じた２列分のずれと同じずれが現れている。そのため、差分画像５０と輪郭画像６０とを差分演算すると、図８（Ｃ）に示すような補正差分画像７０が得られる。この差分演算において、差分画像５０に生じた２列分のずれは、同じ検査画像３０から作成された輪郭画像６０の２列分のずれにより相殺される。そのため、得られた補正差分画像７０の画素は、すべて「０」となる。このように、差分画像５０と輪郭画像６０とを差分演算することにより、差分画像５０に存在していた疑似欠陥となり得る画素（図６（Ｃ）参照）が除去された補正差分画像７０を得ることができる。

補正差分画像取得部１５は、差分画像５０と輪郭画像６０とを差分演算して得た補正差分画像７０を、二値化処理する。
図９は、補正差分画像取得部１５の二値化処理を説明する図である。図９（Ａ）は、欠陥のない補正差分画像７０を二値化処理した画像である。図９（Ｂ）は、欠陥の現れた補正差分画像７０を二値化処理した画像である。二値化処理において、閾値は「３」に設定されているため、閾値未満の画素は「白」、閾値以上の画素は「黒」となる。

図９（Ａ）に示すように、欠陥のない補正差分画像７０は、すべてが白画素となる。一方、図９（Ｂ）に示すように、欠陥の現れた補正差分画像７０は、欠陥に対応する領域が黒画素となり、それ以外の領域はすべて白画素となる。

欠陥判定部１６は、補正差分画像取得部１５により得られた補正差分画像に基づいて、検査対象物の欠陥の有無を判定する。本実施形態において、図９（Ａ）に示す補正差分画像７０は、すべてが白画素である。そのため、欠陥判定部１６は、検査対象物に欠陥がないと判定する。一方、図９（Ｂ）に示す補正差分画像７０は、中央部分に黒画素が含まれる。そのため、欠陥判定部１６は、検査対象物には欠陥があると判定する。

なお、本実施形態の欠陥判定部１６では、補正差分画像７０に黒画素が１つでも含まれる場合に、検査対象物に欠陥があると判定するが、黒画素の有無だけに限らず、黒画素の数、位置、形状等に応じて、検査対象物の欠陥の有無を判定するようにしてもよい。

また、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示す補正差分画像７０は、いずれも検査画像３０の輪郭部分に生じたずれの影響が除去されているため、疑似欠陥と判定され得る黒画素が現れていない。これによれば、欠陥判定部１６において、検査画像３０の輪郭部分に生じたずれの影響により現れる黒画素を欠陥と判定することがないため、疑似欠陥の検出数を少なくすることができる。欠陥判定部１６の判定結果は、検査画像３０と関連付けて記憶部８に記憶される。

次に、上述した検査装置４による欠陥検査の処理手順を、図１０を参照しながら説明する。図１０は、検査装置４による欠陥検査の処理手順を示すフローチャートである。
ステップＳ１において、検査画像取得部１１は、基準対象物の高さの空間分布に関する基準画像を取得する。ステップＳ１において、検査画像取得部１１は、例えば、図３（Ａ）に示すような基準画像２０を取得する。

ステップＳ２において、検査画像取得部１１は、距離検出部２の動作を制御して、検査対象物の高さの空間分布に関する検査画像を取得する。ステップＳ２において、検査画像取得部１１は、例えば、図３（Ｂ）に示すような検査画像３０を取得する。

ステップＳ３において、位置合わせ部１２は、基準画像２０及び検査画像３０をテンプレート領域４０に基づいて位置合わせする。位置合わせ部１２は、基準画像２０のテンプレート領域４０と一致又は類似する領域を特定し、基準画像２０に対して検査画像３０の位置及び角度の補正量を算出する。

ステップＳ４において、位置合わせ部１２は、例えば、図４（Ｂ）に示すように、基準画像２０に対して、検査画像３０を位置の補正量に応じてＸＹ方向に移動させる。また、位置合わせ部１２は、例えば、図４（Ｃ）に示すように、基準画像２０に対して、検査画像３０を角度の補正量に応じて回転させる。

ステップＳ５において、差分画像取得部１３は、位置合わせされた検査画像３０と基準画像２０とを差分演算し、差分画像を取得する。ステップＳ５において、差分画像取得部１３は、例えば、図５（Ｂ）に示すような差分画像５０を取得する。なお、検査画像３０に欠陥となる画素が含まれていない場合、差分画像取得部１３は、例えば、図５（Ａ）に示すような差分画像５０を取得する。

ステップＳ６において、輪郭画像作成部１４は、検査画像３０の輪郭を抽出し、輪郭画像を作成する。ステップＳ６において、輪郭画像作成部１４は、例えば、図７（Ｂ）に示すような輪郭画像６０を作成する。

続いて、補正差分画像取得部１５は、差分画像取得部１３で取得された差分画像５０と、輪郭画像作成部１４で作成された輪郭画像６０とを差分演算し、補正差分画像を取得する。ステップＳ６において、補正差分画像取得部１５は、例えば、図８（Ｃ）に示すような補正差分画像７０を取得する。

ステップＳ７において、補正差分画像取得部１５は、補正差分画像７０を二値化処理する。ステップＳ７において、補正差分画像取得部１５は、例えば、図９（Ｂ）に示すような二値化された補正差分画像７０を作成する。

ステップＳ８において、欠陥判定部１６は、二値化された補正差分画像７０に基づいて、検査対象物の欠陥の有無を判定する。欠陥判定部１６は、図９（Ａ）に示すように、補正差分画像７０のすべてが白画素であれば、検査対象物に欠陥がないと判定する。また、欠陥判定部１６は、図９（Ｂ）に示すように、補正差分画像７０に黒画素が含まれる場合、検査対象物に欠陥があると判定する。欠陥判定部１６は、判定結果を検査画像３０、補正差分画像７０等と関連付けて記憶部８に記憶する。

上述した検査装置４を備えた本実施形態の検査システム１によれば、例えば、以下のような効果を奏する。
本実施形態の検査装置４は、検査対象物の高さ方向の距離を検出し、高さの空間分布に関する検査画像３０として取得する検査画像取得部１１を備える。そのため、検査装置４は、検査対象物の表面における勾配の緩急に係わらず、検査対象物（立体物）の全面で安定的に検査画像３０を取得することができる。

また、検査装置４は、基準画像２０及び検査画像３０を共通の特徴領域であるテンプレート領域４０に基づいて位置合わせする位置合わせ部１２と、位置合わせされた検査画像３０と基準画像２０との差分を差分画像５０として取得する差分画像取得部１３と、を備える。これによれば、検査時に検査対象物の位置、角度にばらつきが生じた場合でも、位置合わせ部１２において、検査対象物の位置、角度のばらつきが補正され、検査対象物の表面全体で良好に検査画像３０を取得することができる。また、検査対象物に段差があり、検査画像３０に輪郭部分が含まれる場合であっても、差分画像取得部１３において、検査画像３０と基準画像２０との差分が差分画像５０として取得される。この差分画像５０では、検査画像３０及び基準画像２０のそれぞれの輪郭部分が相殺されるため、輪郭部分が疑似欠陥として検出される不具合を少なくできる。

したがって、本実施形態の検査装置４によれば、検査対象物の表面の勾配が急激に変化する場合及び検査時に検査対象物の位置、角度にばらつきが生じた場合においても、検査対象物の欠陥を精度良く検出することができる。

本実施形態の検査装置４は、検査画像３０の輪郭を抽出し、輪郭画像６０を作成する輪郭画像作成部１４と、差分画像５０と輪郭画像６０との差分を補正差分画像７０として取得する補正差分画像取得部１５と、を備える。

位置合わせ部１２において、基準画像２０と検査画像３０とを位置合わせしても、位置補正の精度、検査対象物に固有の歪み等により、検査画像３０の輪郭部分にずれが生じることがある。しかし、本実施形態の検査装置４は、補正差分画像取得部１５において、差分画像５０と輪郭画像６０とが差分演算され、差分画像５０に生じたずれと輪郭画像６０に生じたずれが相殺された補正差分画像７０が取得される。この補正差分画像７０には、疑似欠陥となり得る画素が含まれないため、輪郭部分に生じたずれが疑似欠陥として検出される不具合をより少なくできる。

また、輪郭画像作成部１４は、輪郭画像６０に対して膨張フィルタを適用した膨張フィルタ画像及び収縮フィルタを適用した収縮フィルタ画像をそれぞれ作成し、これら膨張フィルタ画像及び前記収縮フィルタ画像に基づいて差分演算を行うため、検査画像３０からより効果的にノイズを除去することができる。また、輪郭画像作成部１４において、膨張フィルタ画像及び収縮フィルタのフィルタサイズを調整して、欠陥判定部１６において検出感度を低下させる領域の範囲を制御することにより、疑似欠陥の検出数を少なくすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、実施形態に記載したものに限定されない。なお、上述の実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

（変形形態）
本実施形態では、距離検出部２において、基準対象物の高さ方向の距離を検出することにより取得されたマスター画像を基準画像２０とする例について説明したが、これに限定されない。基準画像２０は、ＣＡＤで作成された基準対象物の画像であってもよい。同様に、検査画像３０は、遠隔地に設置された距離検出部２で取得された画像であってもよい。その場合、検査画像３０は、記憶媒体に記憶されていてもよいし、ネットワークを介して受信してもよい。

本実施形態では、検査対象物の高さ方向の距離を、距離検出部２において一定の時間間隔で検出する例について説明したが、これに限らず、検査対象物の高さ方向の距離を、距離検出部２において一定の位置間隔で検出してもよい。
本実施形態では、距離検出部２が固定され、検査対象物Ｆが搬送ステージ３により搬送される例について説明したが、これに限定されない。検査対象物Ｆが固定され、距離検出部２が搬送される構成としてもよい。即ち、距離検出部２と検査対象物Ｆは、互いに相対移動するように構成されていればよい。
本実施形態では、検査対象物を直方体（図１参照）として例について説明したが、これに限定されない。検査対象物は、立体物であればどのような形状でもよい。

１ 検査システム
２ 距離検出部
３ 搬送ステージ
４ 検査装置
１１ 検査画像取得部
１２ 位置合わせ部
１３ 差分画像取得部
１４ 輪郭画像作成部
１５ 補正差分画像取得部
１６ 欠陥判定部

Claims (6)

1. 検査対象物の高さ方向の距離を検出し、高さの空間分布に関する検査画像として取得する検査画像取得部と、
   基準対象物の高さ方向の距離を検出することにより取得された、高さの空間分布に関する基準画像及び前記検査画像を共通の特徴領域に基づいて位置合わせする位置合わせ部と、
   位置合わせされた前記検査画像と前記基準画像との差分を差分画像として取得する差分画像取得部と、
   前記差分画像に基づいて、前記検査対象物の欠陥の有無を判定する欠陥判定部と、
   を備える検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置であって、
   前記検査画像の輪郭を抽出し、輪郭画像を作成する輪郭画像作成部と、
   前記差分画像と前記輪郭画像との差分を補正差分画像として取得する補正差分画像取得部と、を備え、
   前記欠陥判定部は、前記補正差分画像に基づいて、前記検査対象物の欠陥の有無を判定すること、
   を特徴とする検査装置。
3. 請求項２に記載の検査装置であって、
   前記輪郭画像作成部は、前記輪郭画像に対して膨張フィルタを適用した膨張フィルタ画像及び収縮フィルタを適用した収縮フィルタ画像をそれぞれ作成し、前記膨張フィルタ画像及び前記収縮フィルタ画像に基づいて差分演算を行うこと、
   を特徴とする検査装置。
4. 基準対象物の高さ方向の距離を検出し、高さの空間分布に関する基準画像として取得する基準画像取得工程と、
   検査対象物の高さ方向の距離を検出し、高さの空間分布に関する検査画像として取得する検査画像取得工程と、
   前記基準画像及び前記検査画像を共通の特徴領域に基づいて位置合わせする位置合わせ工程と、
   位置合わせされた前記検査画像と前記基準画像との差分を差分画像として取得する差分画像取得工程と、
   前記差分画像に基づいて、前記検査対象物の欠陥の有無を判定する欠陥判定工程と、
   を含む検査方法。
5. 請求項４に記載の検査方法であって、
   前記検査画像の輪郭を抽出し、輪郭画像を作成する輪郭画像作成工程と、
   前記差分画像と前記輪郭画像との差分を補正差分画像として取得する補正差分画像取得工程と、を含み、
   前記欠陥判定工程では、前記補正差分画像に基づいて、前記検査対象物の欠陥の有無を判定すること、
   を特徴とする検査方法。
6. 請求項５に記載の検査方法であって、
   前記輪郭画像作成工程では、前記輪郭画像に対して膨張フィルタを適用した膨張フィルタ画像及び収縮フィルタを適用した収縮フィルタ画像をそれぞれ作成し、前記膨張フィルタ画像及び前記収縮フィルタ画像に基づいて差分演算を行うこと、
   を特徴とする検査方法。

Images