JP2019128150A - 表面検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度よく、短時間で被検査領域の表面を検査できる表面検査装置を提供する【解決手段】制御部３０は、最初の明部Ｂ１が、被検査領域ＣＰの移動方向の前端からの長さが明部の幅Ｗ１の総和と同じになるまでの範囲に投影されているときに最初の撮影タイミングを決定するとともに、以前の撮影タイミングで被検査領域ＣＰに明部Ｂ１が投影された部分以外の部分に明部Ｂ２が投影され且つ被検査領域ＣＰの全域に明部Ｂ１、Ｂ２を隙間なく投影できるように撮影部１０の撮影タイミングを制御する。【選択図】図４

Description

本発明は、被検査領域に照明を照射するとともに撮影して、被検査領域を検査する表面検査装置に関する。

従来の被検査領域の欠陥を検査する検査装置を特許文献１に開示する。特許文献１に示す表面欠陥検査装置は、ストライプ模様形成手段によって、被検査領域上に映っているストライプ模様をストライプ入力手段によって入力する。ストライプ模様形成手段は、複数の照明を一列に配列した照明手段を備えている。そして、照明手段の複数の照明は制御手段によって、列ごとに点灯及び消灯の制御がなされる。制御手段は、被検査領域の移動速度に基づいて、ストライプ入力手段で入力されるストライプ模様のストライプの本数が一定になるように、照明手段の点灯及び消灯する照明を制御する。このように、制御手段で、照明の点灯及び消灯を制御することで、被検査領域が平坦であろうが湾曲していようがストライプの本数が同じであり、安定した状態で欠陥の検出が可能である。

特開２０００−９４５４号公報

特開２０００−９４５４号公報に記載の表面欠陥検査装置では、ストライプ幅を一定として、被検査領域の全ての測定点の測定が終了するまで、測定を繰り返し行う、つまり、１つの被検査領域の全ての測定点を検査するために複数回の測定が必要になる。そのため、被検査領域の測定に要する時間が長くなる。

そこで本発明は、精度よく、短時間で被検査領域の表面を検査できる表面検査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の表面検査装置は、照明光を照射して被検査領域の表面に投影パターンを形成する照明部と、前記照明部に対して相対的に移動している被検査領域を撮影する撮影部と、前記被検査領域が一定距離移動するごとに前記被検査領域を撮影するように前記撮影部の撮影タイミングを制御する制御部と、を備え、前記投影パターンには、複数の明部と、前記明部よりも暗く前記明部の幅のＭ倍（Ｍは１以上の整数)の幅を有する暗部とが、前記被検査領域の移動方向に交互に配列されており、前記制御部は、最初の明部が、前記被検査領域の前記移動方向の前端からの長さが前記明部の幅の総和と同じになるまでの範囲に投影されているときに最初の撮影タイミングを決定するとともに、以前の前記撮影タイミングで前記被検査領域に前記明部が投影された部分以外の部分に前記明部が投影され且つ前記被検査領域の全ての領域に前記明部を隙間なく投影できるように前記撮影部の撮影タイミングを制御する。

このように構成することで、被検査領域が、照明部及び撮影部の前を１回移動することで、複数の明部のそれぞれを被検査領域の異なる領域に投影させた、撮影データを取得することが可能である。これにより、被検査領域の撮影回数を減らすことができる。さらには、画像処理に要する時間及び処理量を減らすことが可能である。

上記構成において、前記複数個の明部のうち、両端に配置される明部間の距離は、前記被検査領域の長さよりも短い。このように構成することで、被検査領域において、撮影時に明部が投影されない領域を無くすことが可能である。これにより、被検査領域の表面の異常を高い精度で検出することができる。

上記構成において、前記制御部は、前記被検査領域が明部の幅のＰ倍（Ｐは明部の数以下の正の整数）移動するごとに前記被検査領域を撮影するように前記撮影部の撮影タイミングを制御する。このように構成することで、明部同士が重なるのを抑制することができ、被検査領域の全域に隙間なく明部を投影することが可能である。

上記構成において、前記Ｐは、前記明部の数である。このように構成することで、明部が投影される領域の重複を抑制し、被検査領域の検査の効率を高めることが可能である。

上記構成において、前記Ｍは、（Ｍ＋１）×（ｋ−１）＝Ｐ×ｎ（ｋはＰよりも小さい正の整数、ｎは正の整数）を満たさない。このように構成することで、照明部を容易に構成することが可能である。

上記構成において、前記照明部は、前記照明光の色温度の変更が可能である。被検査領域の表面の色や撮影部の特性等に起因して、異常の検出が困難な明部の色が存在する場合がある。照明光の色温度を変更することで、明部の色を、被検査領域の表面の色や撮影部の特性等に応じて、異常を検出しやすく変更可能である。これにより、異常の検出のばらつきを抑制することができ、異常の検出精度を高めることが可能である。

上記構成において、前記被検査領域が移動していてもよいし、前記照明部が移動してもよい。

本発明によると、精度よく、短時間で被検査領域の表面を検査できる表面検査装置を提供することが可能である。

本発明にかかる表面検査装置の一例を示す概略図である。 図１に示す表面検査装置の接続を示すブロック図である。 照明部の構成を示す断面図である。 本発明にかかる表面検査装置による表面検査を示す図である。 表面検査装置による被検査領域の検査を行う処理を示すフローチャートである。 本発明にかかる表面検査装置の他の例に用いられる照明部を示す図である。 本発明にかかる表面検査装置の他の例における表面検査を示す図である。 投影パターンと被検査領域を一般化した図である。 本発明にかかる表面検査装置の他の例に用いられる照明部を示す図である。 本発明にかかる表面検査装置の他の例における表面検査を示す図である。

本発明の構成について図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
＜表面検査装置の構成＞
図１は本発明にかかる表面検査装置の一例を示す概略図である。図２は、図１に示す表面検査装置の接続を示すブロック図である。図１、図２に示すように、表面検査装置Ａは、撮影部１０と、照明部２０と、制御部３０と、画像処理部４０と、を備える。表面検査装置Ａは、移動している検査対象体ＣＡの被検査領域ＣＰに、照明部２０から照明光を照射する。そして、照明光が照射されている被検査領域ＣＰの表面を、撮影部１０で撮影して、撮影データに基づいて、被検査領域ＣＰの傷、歪み、汚れ、異物等の表面の異常を検査する。

＜撮影部１０について＞
撮影部１０は、ＣＭＯＳ、ＣＣＤ等の撮像素子を備えている。撮影部１０は、検査対象体ＣＡの移動方向に対して、交差する方向から被検査領域ＣＰを撮影する。撮影部１０は、制御部３０と接続されており、撮影部１０は制御部３０によって決められた撮影タイミングに合わせて、被検査領域ＣＰの撮影を行う。そして、撮影した被検査領域ＣＰの撮影データを、制御部３０に送信する。なお、撮影タイミングの詳細については、後述する。

＜照明部２０について＞
移動方向Ｄ１に移動している検査対象体ＣＡの被検査領域ＣＰに向けて照明光を照射する。照明光を照射することで、被検査領域ＣＰには、明部Ｂと暗部Ｇとが交互に配置された投影パターンＰＰが投影される。

照明部２０の詳細について、新たな図面を参照して説明する。図３は、照明部の構成を示す断面図である。図３に示すように、照明部２０は、光源２１と、拡散板２２と、マスク部材２３とを備える。光源２１は、被検査領域ＣＰに照射される光の発光源である。ここでは、平面上に複数個のＬＥＤを二次元配列したものとしている。しかしながらこれに限定されず、例えば、放電管等の放電発光体や、有機ＥＬ等の面状の光源を用いてもよい。

拡散板２２は、通過する光の強度（例えば、輝度）を面内において均一又は略均一にする光学素子である。拡散板２２は、光源２１の前面に配置される。なお、照明部２０において、前面とは、照明部２０の被検査領域ＣＰ側の面を指すものとする。すなわち、光源２１から出射された光は、拡散板２２を通過する。なお、光源２１からの光が面内で均一な強度を有する場合、拡散板２２を省略してもよい。

マスク部材２３は、拡散板２２の前面に配置される。マスク部材２３には、帯状の開口窓２３１を備えている。拡散板２２から前面に出射される光のうち、開口窓２３１に入射する光は、開口窓２３１を通過し、残りはマスク部材２３に遮断される。照明部２０において、光が開口窓２３１を通過している部分を光帯２４とし、マスク部材２３よって遮断されている部分を非照明帯２５とする。なお、図３に示す照明部２０では、光帯２４が２本であるが、これに限定されず、さらに多くの光帯２４を含んでいてもよい。また、マスク部材２３としては、黒色に着色した板部材を挙げることができるが、これに限定されない。例えば、液晶等を用いたシャッターをマスク部材とする場合、開口窓２３１、すなわち、光帯２４の個数及び幅を変更可能であり、表面検査装置Ａの汎用性が高くなる。

図３に示すように、光帯２４は、検査対象体ＣＡの移動方向Ｄ１に沿って一定の幅を備えるとともに、移動方向Ｄ１と直交する方向（図３において上下方向）に延びる長方形状である。また、非照明帯２５は、２個の光帯２４の間に設けられているとともに、２個の光帯２４の外側にも設けられる。すなわち、照明部２０において、光帯２４及び非照明帯２５は、移動方向Ｄ１に並んで交互に配置される。

照明部２０において、光源２１は常に点灯した状態になっている。そして、照明部２０からの照明光が被検査領域ＣＰに照射されることで、光帯２４は、明部Ｂとして被検査領域ＣＰに投影され、非照明帯２５は暗部Ｇとして投影される。すなわち、被検査領域ＣＰには、明部Ｂと暗部Ｇとが交互に配置された投影パターンＰＰが投影される。なお、明部Ｂ及び暗部Ｇを含む投影パターンＰＰの詳細については、後述する。

＜制御部３０について＞
制御部３０は、表面検査装置Ａの各部を制御する。制御部３０には、撮影部１０、照明部２０及び画像処理部４０が接続されている。また、制御部３０には、搬送部５０、表示部６０、記憶部７０等が接続されている。制御部３０には、演算を実行するための演算部３１が設けられている。演算部３１は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算回路を含む回路である。演算部３１は、それ自体に組み込まれたプログラムを動作させる又は記憶部７０に記憶されたプログラムを読み込んで動作させることで、演算を行う。制御部３０は、演算部３１による演算結果に基づいて、撮影部１０、照明部２０及び画像処理部４０等に制御信号を送る。制御信号としては、例えば、撮影部１０に対して、撮影タイミングを通知する信号、照明部２０に対して非照明帯２５の幅を変更する信号等を挙げることができるが、これに限定されない。

また、制御部３０は、画像処理部４０で処理された撮影データに基づいて、被検査領域ＣＰの表面の異常の有無を検査する。撮影データには、明部Ｂと暗部Ｇとが撮影されており、制御部３０は、明部Ｂにおける、傷、歪み、汚れ、異物等の表面の異常の有無を検出する。また、表面の異常が検出された場合において、制御部３０は、被検査領域ＣＰにおける異常が形成されている部分を特定する。このとき、制御部３０は、撮影データを組み合わせて、被検査領域ＣＰ全体の画像を生成し、さらに、被検査領域ＣＰの異常がある部分を特定できる表示を行う。そして、その画像データと、異常が発生した場所の情報とを関連付けて、記憶部７０に記憶させるとともに、表示部６０に、被検査領域ＣＰの異常部分を示す表示を行う。

＜画像処理部４０について＞
画像処理部４０は、撮影部１０と接続される。画像処理部４０は、撮影部１０で撮影された撮影データを受け取り、撮影データに対して異常の検出に必要な画像処理を行う。そして、画像処理部４０は、処理後の撮影データを制御部３０に送る。なお、画像処理は、２値化処理、微分処理等、表面検査において既知の処理であり、詳細は省略する。また、撮影部１０で撮影された撮影データは、直接、画像処理部４０に送られてもよいし、一時的に、記憶部７０に記憶された後に画像処理部４０に送られるようにしてもよい。記憶部７０に送る構成の場合、処理前の撮影データと処理後の撮影データを関連付けて、データベースに保存するようにしてもよい。このようにすることで、画像処理部４０が行う画像処理とは異なる画像処理を実行することも可能である。

本発明にかかる表面検査装置Ａでは、制御部３０と、画像処理部４０とがそれぞれ別の構成要素（例えば、回路）としているが、制御部３０と画像処理部４０とを統合して処理装置としてもよい。例えば、処理装置に備えられた演算回路で動作するプログラムで制御部及び画像処理部を構成してもよい。

＜その他の構成について＞
搬送部５０は、検査対象体ＣＡを搬送する。検査対象体ＣＡは、被検査領域ＣＰが撮影部１０の撮影範囲を横切るように搬送される。搬送部５０は、制御部３０と接続されており、搬送部５０は、搬送している検査対象体ＣＡの移動速度を制御部３０に通知している。なお、制御部３０は、搬送部５０に替えて、被検査領域ＣＰの位置を検出するセンサー（不図示）から、被検査領域ＣＰの移動速度及び位置を取得するようにしてもよい。また、搬送部５０から移動速度、センサーから位置を取得してもよいし、両方から移動速度及び位置の情報を取得しつつ、互いに補完して、被検査領域ＣＰの移動速度及び位置の精度を高めるようにしてもよい。

表示部６０は、例えば、液晶パネル等の表示パネルを含む。表示部６０は、制御部３０と接続されており、表示部６０は、撮影部１０で撮影した撮影データ、画像処理部４０で処理した処理後の撮影データ、投影パターンの状態等の情報を表示する。また、表示部６０は、制御部３０によって被検査領域ＣＰに異常が検出されたときに、異常があることを作業者に警報する警報表示も可能である。なお、表示部６０には、タッチパネルが取り付けられていてもよい。タッチパネルが取り付けられていることで、タッチパネルを用いて作業者が表面検査装置Ａの操作や情報の入力等が可能である。また、数字キー等のハードキーを備えていてもよい。また、これら以外にも、音声によって通知を行う音声通知部（不図示）等を備えていてもよい。

本発明にかかる表面検査装置Ａは以上に示した構成を備える。次に本発明にかかる表面検査装置Ａの動作について、説明する。

＜表面検査について＞
図４は、本発明にかかる表面検査装置による表面検査を示す図である。図４において、最も上の段は、被検査領域ＣＰに投影される第１投影パターンＰＰ１を示す。そして、第１投影パターンＰＰ１の下方には、移動している被検査領域ＣＰに投影されている第１投影パターンＰＰ１を示している。さらに、最も下の段には、撮影部１０で撮影した撮影データでカバーした、換言すると、複数の撮影データを組み合わせた被検査領域ＣＰを示す。

そして、図４に示すように、以下の説明では、理解を容易にするために被検査領域ＣＰを明部の幅Ｗ１毎に分割する。被検査領域ＣＰは１２個の領域に分割される。そして、被検査領域ＣＰは、図４において左から右に移動し、分割された領域のそれぞれに左から右に順に１から１２の番号を付与する。

図４に示すように、被検査領域ＣＰに投影された第１投影パターンＰＰ１は、被検査領域ＣＰの移動方向に沿って、明部と暗部とが交互に配置される。第１投影パターンＰＰ１は、被検査領域ＣＰに交互に投影される第１明部Ｂ１及び第２明部Ｂ２を備える。第１明部Ｂ１は、左上がりの斜線を並べたハッチングを施し、第２明部Ｂ２は、右上がりの斜線を並べたハッチングを施している。第１投影パターンＰＰ１において、第１明部Ｂ１の移動方向Ｄ１の幅Ｗ１と、第２明部Ｂ２の移動方向Ｄ１の幅Ｗ１とは、同じ幅である。なお、以下の説明では、明部の幅Ｗ１として説明する。

第１投影パターンＰＰ１では、被検査領域ＣＰが移動する方向において、第１明部Ｂ１が第２明部Ｂ２よりも上流側に配置される。そして、第１明部Ｂ１と第２明部Ｂ２との間には、暗部Ｇ１が備えられる。また、第１投影パターンＰＰ１では、第１明部Ｂ１及び第２明部Ｂ２の外側に暗部Ｇ０が設けられている。暗部Ｇ０は、照明部２０において、光帯２４を形成するために用いられるマスク部材２３の影である。そのため、光帯２４を正確に調整できる照明部２０であれば、外側の暗部Ｇ０は省略してもよい。

図４に示すように、第１投影パターンＰＰ１は、第１明部Ｂ１と第２明部Ｂ２の間に配置される暗部Ｇ１の幅を幅Ｗ２とすると、暗部Ｇ１の幅Ｗ２を明部の幅Ｗ１の２倍である。そして、図４に示すように、表面検査装置Ａでは、被検査領域ＣＰの右から２番目の領域、すなわち、領域１１に第１明部Ｂ１が投影されているときに、最初の撮影タイミングとし、被検査領域ＣＰが明部の幅Ｗ１の２倍の距離移動する毎に撮影タイミングとして撮影する。そして、領域２に第２明部Ｂ２が投影されているときに最後の撮影タイミングとする。

このように、撮影を行うことで、図４の最下段に示すように、第１明部Ｂ１を奇数領域に、第２明部Ｂ２を偶数領域に投影した撮影データを取得できる。これにより、明部が１個の場合に比べて被検査領域ＣＰを２倍の速さで移動させて、被検査領域ＣＰの検査を行うことが可能である。すなわち、検査時間を１／２にすることができる。また、２個の明部を備え明部の幅Ｗ１移動する毎に撮影する場合に比べても、２個の明部の投影領域が重ならないように制御することで、被検査領域ＣＰ全体の表面検査を行うときの撮影回数を減らすことができる。これにより、撮影データの画像処理の回数を減らすことができる。

なお、本実施形態では、被検査領域ＣＰの移動方向先頭側から２個目の領域１１に、第１明部Ｂ１が投影されたときを、最初の撮影タイミングとしているが、これに限定されない。例えば、被検査領域ＣＰの移動方向における最も先頭の領域１２に、第１明部Ｂ１が投影されたときを、最初の撮影タイミングとしてもよい。また、領域１１と領域１２の間に第１明部Ｂ１が投影されたときを、最初の撮影タイミングとしてもよい。なお、領域１１又は領域１２に第１明部Ｂ１が投影されているときを最初の撮影タイミングとすると、最後の領域１の一部を、よけいに撮影しなくてはならなくなり、多くの処理が必要になる。

そのため、被検査領域ＣＰを明部の幅Ｗ１で分割した領域に、明部がきっちり照射されるときに最初のタイミングとすることが好ましい。以下の説明では、明部が被検査領域ＣＰに設定している分割領域に投影されているときを撮影タイミングとする。また、被検査領域ＣＰを明部の幅Ｗ１の２倍の距離移動する毎に撮影タイミングとする構成の場合、被検査領域ＣＰの先頭側の２個の領域１１又は領域１２に上流側の明部が照射されているタイミングとすることで、被検査領域ＣＰの全てに第１明部Ｂ１及び第２明部Ｂ２を交互に隙間なく投影することが可能となる。以上のことをまとめると、表面検査装置Ａでは、被検査領域ＣＰの移動方向の前端から明部の幅Ｗ１の明部の個数倍の長さ移動するまでに、最初の撮影タイミングとすることで、被検査領域ＣＰの全体に明部を交互に投影することができる。

＜表面検査動作について＞
ここで、表面検査を行うときの具体的な動作について説明する。表面検査装置Ａによる被検査領域ＣＰの検査動作について、新たな図面を参照して説明する。図５は、表面検査装置による被検査領域の検査を行う処理を示すフローチャートである。図５に示すように、制御部３０は、搬送部５０からの情報に基づいて被検査領域ＣＰの移動速度及び位置を取得する（ステップＳ１０１）。

制御部３０は、検査において最初の撮影タイミングでの撮影が実行済みか否か確認する（ステップＳ１０２）。最初の撮影タイミングでの撮影を行っていない（ステップＳ１０２でＮｏの場合）、制御部３０は、被検査領域ＣＰの移動方向Ｄ１における前端の側の領域１１が、第１明部Ｂ１の投影範囲に入ったか否か確認する（ステップＳ１０３）。領域１１が第１明部Ｂ１の投影範囲にない場合（ステップＳ１０３でＮｏの場合）、制御部３０は、最初の撮影タイミングに到っていないと判断し、被検査領域ＣＰの移動速度及び位置の取得（ステップＳ１０１）に戻る。

領域１１が、第１明部Ｂ１の投影領域に入ったことを検知した場合（ステップＳ１０３でＹｅｓの場合）、制御部３０は、撮影タイミングと判断して、撮影部１０に指示を送り最初の撮影を行う（ステップＳ１０５）。

表面検査装置Ａでは、複数回の撮影で、被検査領域ＣＰに第１明部Ｂ１及び第２明部Ｂ２を交互に隙間なく投影した撮影データを取得して、異常を検出する。そのため、制御部３０は、最初の撮影タイミングで撮影が行われた後には、被検査領域ＣＰが明部の幅Ｗ１の２倍の距離移動する毎に、撮影タイミングを設定して、撮影部１０で撮影した撮影データを取得する。そこで、被検査領域ＣＰの最初の撮影タイミングでの撮影が実行済みの場合（ステップＳ１０２でＹｅｓの場合）、制御部３０は、被検査領域ＣＰが前回の撮影タイミングから明部Ｂ１（Ｂ２）の幅Ｗ１の２倍の距離移動したか否か確認する（ステップＳ１０４）。明部Ｂ１（Ｂ２）の幅Ｗ１の２倍の距離移動していない場合（ステップＳ１０４でＮｏの場合）、制御部３０は、搬送部５０から被検査領域ＣＰの移動速度及び位置の取得を再開する（ステップＳ１０１に戻る）。

被検査領域ＣＰが明部Ｂ１（Ｂ２）の幅Ｗ１の２倍の距離移動した場合（ステップＳ１０４でＹｅｓの場合）、制御部３０は、次の撮影タイミングになったとして撮影部１０に指示を送り、撮影部１０に被検査領域ＣＰの撮影を実行させる（ステップＳ１０５）。そして、撮影部１０は、撮影された撮影データを画像処理部４０に送信する（ステップＳ１０６）。なお、撮影部１０による撮影データの画像処理部４０への送信は、撮影完了後自動的に行われるようにしてもよいし、制御部３０からの指示に基づいて行われてもよい。

画像処理部４０は、送られてきた画像データに対して画像処理を実施する（ステップＳ１０７）。上述したように、画像処理を施された画像データでは、被検査領域ＣＰの第１明部Ｂ１及び（又は）第２明部Ｂ２が投影されている部分に備えられる異常を検出しやすくなるような画像処理を施す。そして、画像処理が施された画像データは、制御部３０に送られる。そして、制御部３０は、画像処理された画像データを参照して、被検査領域ＣＰの第１明部Ｂ１及び（又は）第２明部Ｂ２が投影されている部分の異常を検出する（ステップＳ１０８）。なお、本実施形態において、ステップＳ１０８では、異常検出としているが、ここでは、異常の有無についての検出も含まれる。なお、画像処理部４０による画像処理と、制御部３０による異常の検出とは、画像処理の後に異常の検出が順次行われてもよいし、並行して行われてもよい。

制御部３０は、元の撮影データと画像処理後の撮影データとを関連付けて記憶部７０に記録する（ステップＳ１０９）。また、異常が検出された場合、異常の情報（被検査領域ＣＰにおける位置、例えば、領域番号等、異常の種類、例えば、傷、変形、異物の付着等）を、元の撮影データと画像処理後の撮影データとともに記憶する。なお、記憶部７０への情報の記録は、異常が発見された場合にだけ、行うようにしてもよい。表面検査装置Ａでは、被検査領域ＣＰの後端が明部Ｂ２を通過したときに、被検査領域ＣＰの検査を終了する。そのため、制御部３０は、被検査領域ＣＰの領域２が第２明部Ｂ２を通過したか確認する（ステップＳ１１０）。

被検査領域ＣＰの領域２が第２明部Ｂ２を通過していない場合（ステップＳ１１０でＮｏの場合）、被検査領域ＣＰ全体の検査が終了していないとして、制御部３０は、搬送部５０から移動速度及び位置の情報の取得を再開する（ステップＳ１０１に戻る）。

被検査領域ＣＰの領域２が第２明部Ｂ２を通過した場合（ステップＳ１１０でＹｅｓの場合）、制御部３０は、記憶部７０にアクセスして、検査を行った被検査領域ＣＰに異常がなかったか否か確認する（ステップＳ１１１）。異常がなかった場合（ステップＳ１１１でＹｅｓの場合）、制御部３０は、被検査領域ＣＰの画像と、異常がなかったことを示す情報（例えば、文字による「異常なし」の表記等）を表示部６０に出力する（ステップＳ１１２）。また、異常があった場合（ステップＳ１１１でＮｏの場合）、制御部３０は、被検査領域ＣＰの画像、異常個所を示す画像及び異常があったことを示す情報を表示部６０に出力する（ステップＳ１１３）。なお、異常があった場合には、異常を検出した時点で異常があった表示を行うようにしてもよい。さらに、異常があった場合において、異常を音や光で通知するようにしてもよい。

表面検査装置Ａでは、移動する被検査領域ＣＰに第１明部Ｂ１及び（又は）第２明部Ｂ２を投影させ、被検査領域ＣＰが明部の幅Ｗ１の２倍の距離移動する毎に撮影を行うことで、図４に示すように、撮影データにおける第１明部Ｂ１及び（又は）第２明部Ｂ２が投影されている部分が順に移動する。これにより、表面検査装置Ａでは、第１明部Ｂ１と第２明部Ｂ２が、実質上、被検査領域ＣＰに交互に投影される。

これらのことから、表面検査装置Ａにおいて、被検査領域ＣＰが、撮影部１０及び照明部２０の前を通過したときの撮影による検査によって、実質的に、異なる第１明部Ｂ１及び第２明部Ｂ２を被検査領域ＣＰの全域に交互に投影させて検査が行われる。そして、第１明部Ｂ１と第２明部Ｂ２が投影される部分が、完全に同じ領域に投影されることを避けて制御するため、無駄な動作を省くことができる。そのため、表面検査装置Ａでは、表面検査の速度を上げる及び（又は）処理を減らすことが可能となる。

＜第２実施形態＞
本発明にかかる表面検査装置の他の例について図面を参照して説明する。図６は、本発明にかかる表面検査装置の他の例に用いられる照明部を示す図である。図７は、本発明にかかる表面検査装置の他の例における表面検査を示す図である。図６に示すように、本実施形態にかかる表面検査装置Ａ１の照明部２０では、マスク部材２３ａの開口窓２３１が３個である点で、表面検査装置Ａの照明部２０と異なる。これ以外の部分については、第１実施形態と同じであり、実質的に同じ部分には、同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。

図７に示すように、表面検査装置Ａ１では、被検査領域ＣＰに第２投影パターンＰＰ２を投影する。第２投影パターンＰＰ２は、第１明部Ｂ１、第２明部Ｂ２に加えて第３明部Ｂ３を備える。第２投影パターンＰＰ２は、第１明部Ｂ１と第２明部Ｂ２の間及び第２明部Ｂ２と第３明部Ｂ３との間に配される暗部Ｇ１を備える。そして、明部Ｂ１の外側及び明部Ｂ３の外側に暗部Ｇ０が配される。そして、明部Ｂ１、Ｂ２及びＢ３は各々同じ幅Ｗ１であり、暗部Ｇ１も各々同じ幅Ｗ２である。なお、図７において、第３明部Ｂ３には、交差する斜線を並べたハッチングを施す。

第２投影パターンＰＰ２における、明部の幅Ｗ１と暗部の幅Ｗ２とについて説明する。本実施形態にかかる表面検査装置Ａ１の第２投影パターンＰＰ２では、明部の幅Ｗ１と暗部の幅Ｗ２が同じ幅である。そして、表面検査装置Ａ１において、制御部３０は、被検査領域ＣＰが、明部の幅Ｗ１の３倍移動する毎に、撮影タイミングとなるように撮影部１０を制御する。

図７に示すように、表面検査装置Ａ１では、表面検査装置Ａと同様に、被検査領域ＣＰの右から２番目の領域、すなわち、領域１１に第１明部Ｂ１が投影されているときに、最初の撮影タイミングとし、被検査領域ＣＰが明部の幅Ｗ１の３倍の距離移動する毎に撮影タイミングとして撮影する。そして、領域１に第２明部Ｂ２及び領域３に第３明部Ｂ３が投影されているときに最後の撮影タイミングとする。

以上のように、撮影を行うことで、図７の最下段に示すように、第１明部Ｂ１を領域２、５、８及び１１に、第２明部Ｂ２を領域１、４、７及び１０に、第３明部Ｂ３を領域３、６、９及び１２に投影した撮影データを取得できる。被検査領域ＣＰの移動速度を速くできる場合には、被検査領域ＣＰの移動速度を１個の明部の投影領域を順次移動させる場合の３倍の速度で移動させることができ、検査に要する時間を約１／３にすることが可能である。また、３個の明部の投影領域が重ならないように制御することで、被検査領域ＣＰが明部の幅移動する毎に撮影を行う構成に比べて、撮影回数を減らす、換言すると、撮影データの画像処理の回数を減らすことができる。これにより、表面検査の要する時間及び処理量を減らすことができる。なお、移動速度が速くできる場合とは、搬送部５０の搬送速度を上げることができるとともに、撮影部１０が速い速度の被検査領域ＣＰを確実に撮影できることを含む。

なお、本実施形態の表面検査装置Ａ１も、表面検査装置Ａと同様に、被検査領域ＣＰの移動方向における最も先頭の領域１２に、第１明部Ｂ１が投影されたときを、最初の撮影タイミングとしてもよい。また、領域１１と領域１２の間に第１明部Ｂ１が投影されたときを、最初の撮影タイミングとしてもよい。

＜明部の幅と暗部の幅について＞
第１実施形態及び第２実施形態に示すように、明部の間に配される暗部の幅は、明部の数及び撮影タイミング間の被検査領域の移動距離によって、決定される。明部の幅と暗部の幅との関係について図面を参照して説明する。図８は、投影パターンと被検査領域を一般化した図である。図８には、最初の撮影タイミングで撮影したときの被検査領域ＣＰの位置と、ｎ回目の撮影タイミングにおける被検査領域ＣＰの位置を示している。

暗部の幅Ｗ２は、明部の幅Ｗ１のＭ倍とする。また、明部の数をＰ個とし、明部の幅Ｗ１のＰ倍の距離、被検査領域ＣＰが移動するごとに撮影タイミングになるとする。また、被検査領域ＣＰの最も右の領域に最も上流側の明部が投影されたときを、最初の撮影タイミングとする。投影パターンＰＰにおいて、最も左の明部がＢ１であり、最も右の明部がＢＰである。

投影パターンＰＰにおいて、１番目の明部Ｂ１からｋ番目（ｋはＰ以下の正の整数）の明部Ｂｋまでを考える。なお、ｋは明部の最大数以下である。１番目の明部Ｂ１を除いてｋ番目の明部Ｂｋまでの明部の幅Ｗ１の総和は、Ｗ１×（ｋ−１）となる。また、１番目の明部Ｂ１からｋ番目の明部Ｂｋまでの間の暗部の個数は（ｋ−１）個である。暗部の幅Ｗ２＝Ｗ１×Ｍなので、暗部の幅Ｗ２の総和は、Ｗ１×Ｍ×（ｋ−１）となる。そして、１番目の明部Ｂ１からｋ番目の明部Ｂｋまでの長さは、Ｗ１×（ｋ−１）＋Ｗ１×Ｍ×（ｋ−１）となり、この式を整理すると、（ｋ−１）×（Ｍ＋１）×Ｗ１となる。

そして、１番目の撮影タイミングから（ｎ＋１）回目（ｎは１以上の整数）の撮影タイミングまでの間に、被検査領域ＣＰは、Ｗ１×Ｐ×ｎ移動する。最初の撮影タイミングで明部Ｂ１が投影された領域に、別の明部Ｂｋが投影されると、明部を被検査領域の全域に隙間なく投影することができなくなる。そのため、（ｎ＋１）回目の撮影タイミングで、前回明部が投影された部分に、別の明部が照射される条件は、数１に示すとおりである。
（ｋ−１）×（Ｍ＋１）×Ｗ１＝ｎ×Ｐ×Ｗ１
すなわち、

となる。

つまり、複数個の明部を備える投影パターンが照射され、被検査領域が明部のＰ倍の距離移動する毎に撮影タイミングとなる表面検査装置において、数１を満たさないＭ及びＰを設定することで、被検査領域に複数の明部を隙間なく投影した撮影データを得ることが可能となる。

第１実施形態及び第２実施形態では、Ｐは明部の数である。そして、Ｍによって暗部の幅が決定される。そして、暗部の幅が狭いほど、投影パターンを短くすることができ、被検査領域ＣＰの全域を検査するために被検査領域ＣＰが移動する距離を短くできる、すなわち、検査に要する時間を短くできる。例えば、明部を２個備える第１投影パターンＰＰ１は、Ｐ＝２であり、明部が２個であるため、ｋ＝２となる。これにより数１は、次の通りになる。Ｍ＝２ｎ−１となる。このことから、明部が２個の場合、Ｍが奇数ではない、すなわち、偶数であるときに、表面検査装置Ａが成り立つ。

なお、以上示した実施形態では、被検査領域における複数の明部の投影領域が重複しないことを考慮して、Ｐ＝明部の数としている。しかしながら、これに限定されない。例えば、Ｐが明部の数以下で、数１を満たさないような数であれば、一部重複する部分があっても、被検査領域の全域に明部の投影領域を敷き詰めることが可能である。そのため、Ｐとしては、明部の数以下の正の整数であればよく、明部の数と同数であるとさらによい。

＜第３実施形態＞
本発明にかかる表面検査装置の他の例について図面を参照して説明する。図９は、本発明にかかる表面検査装置の他の例に用いられる照明部を示す図である。図１０は、本発明にかかる表面検査装置の他の例における表面検査を示す図である。図９に示すように、本実施形態にかかる表面検査装置Ａ２の照明部２０では、マスク部材２３ｂの開口窓２３１が４個である点で、表面検査装置Ａの照明部２０と異なる。これ以外の部分については、第１実施形態と同じであり、実質的に同じ部分には、同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。

図１０に示すように、表面検査装置Ａ２では、被検査領域ＣＰに第３投影パターンＰＰ３を投影する。第３投影パターンＰＰ３は、第１明部Ｂ１、第２明部Ｂ２、第３明部Ｂ３及び第４明部Ｂ４を備える。第２投影パターンＰＰ２は、第１明部Ｂ１と第２明部Ｂ２の間、第２明部Ｂ２と第３明部Ｂ３との間及び第３明部Ｂ３と第４明部Ｂ４との間に配される暗部Ｇ１を備える。そして、明部Ｂ１の外側及び明部Ｂ３の外側に暗部Ｇ０が配される。そして、明部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４は各々同じ幅Ｗ１であり、暗部Ｇ１も各々同じ幅Ｗ２である。なお、図１０において、第４明部Ｂ４には、水平線を並べたハッチングを施す。

第３投影パターンＰＰ３では、ｋ＝２、３、４及びＰ＝４である。
Ｍ＝４ｎ−１
Ｍ＝２ｎ−１
３Ｍ＝４ｎ−３
表面検査装置Ａ２では、以上の３つの式をいずれも満たさないＭを選択する。そして、効率を高めるために最小値を選択すると、Ｍ＝２となる。すなわち、暗部Ｇ１の幅Ｗ２は、明部の幅Ｗ１の２倍である。

以上示した各実施形態では、明部の数が２、３、４であったが、表面検査装置は、明部の数にかかわらず、数１を満たさないような構成とすることで、被検査領域ＣＰが明部の幅Ｗ１移動する毎に撮影を行う表面検査装置に比べて、Ｐ倍の効率（検査に要する時間又は処理量を１／Ｐとすることができる）で被検査領域ＣＰの表面検査を行うことができる。

＜第６実施形態＞
本発明にかかる表面検査装置では、明部が投影されている被検査領域ＣＰを撮影し、画像処理を行うことで異常を検出する。被検査領域ＣＰによっては、塗装、表面処理等によって、表面の色が異なる部分を有する場合がある。被検査領域ＣＰの表面の色と、明部の色、すなわち、光源から発せられる光の色温度の組み合わせによっては、異常の検出が困難な場合がある。そこで、本発明にかかる表面検査装置では、異なる色の明部を投影可能なように、照明部に発せられる光の色温度を変更可能な光源を備えてもよい。このようにすることで、明部の色を変えて、被検査領域ＣＰを検査することで、異常を検出する精度を高めることが可能である。

上述した各実施形態では、説明を容易にするために、被検査領域ＣＰの長さが短く、被検査領域が照明部の前を通過するために要する時間が短い。そのため、検査開始から終了の期間に対して、検査開始直後及び検査終了間際の一部の明部が投影されていない期間の検査全期間に対する割合が多く、時間短縮の効果が出にくい。一方で、本発明の表面検査装置は、自動車や列車等を検査対象体とし、検査対象体の表面を被検査領域として、検査対象体の表面検査を行うのに用いられる。このような長い被検査領域の検査を行う場合、被検査領域が照明部の前を通過する時間が長くなる。検査開始直後及び検査終了間際の一部の明部が投影されていない期間は、被検査領域の長さに関係なく一定であり、被検査領域が長くなると、その割合が低くなる。結果として、時間短縮の効果が大きくなる。

また、以上示した表面検査装置は、いずれも、検査対象体が照明部に対して移動しているものを挙げているが、これに限定されない。停止している検査対象体に対して、照明部が相対的に移動する構成であってもよい。このとき、撮影部も照明部と連動して移動してもよい。また、本発明にかかる表面検査装置では、１個の撮影部を備えているが、これに限定されず、複数個の撮影部を備えていてもよい。なお、複数個の撮影部を備える場合、各撮影部が撮影した撮影データは、個別に処理して異常検出してもよいし、少なくとも２台以上の撮影部で撮影した画像を一旦合成した後に異常検出してもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。

Ａ、Ａ１、Ａ２ 表面検査装置
１０ 撮影部
２０ 照明部
２１ 光源
２２ 拡散板
２３、２３ａ、２３ｂ マスク部材
２３１ 開口窓
２４ 光帯
２５ 非照明帯
３０ 制御部
３１ 演算部
４０ 画像処理部
５０ 搬送部
６０ 表示部
７０ 記憶部
Ｂ 明部
Ｂ１ 第１明部
Ｂ２ 第２明部
Ｂ３ 第３明部
Ｂ４ 第４明部
Ｂｋ 明部
ＣＡ 検査対象体
ＣＰ 被検査領域
Ｄ１ 移動方向
Ｇ、Ｇ０、Ｇ１ 暗部
ＰＰ 投影パターン
ＰＰ１ 第１投影パターン
ＰＰ２ 第２投影パターン
ＰＰ３ 第３投影パターン
Ｗ１ 明部の幅
Ｗ２ 暗部の幅

Claims (8)

1. 照明光を照射して被検査領域の表面に投影パターンを投影する照明部と、
   前記照明部に対して相対的に移動している被検査領域を撮影する撮影部と、
   前記被検査領域が一定距離移動するごとに前記被検査領域を撮影するように前記撮影部の撮影タイミングを制御する制御部と、を備え、
   前記投影パターンには、複数の明部と、前記明部よりも暗く前記明部の幅のＭ倍（Ｍは１以上の整数)の幅を有する暗部とが、前記被検査領域の移動方向に交互に配列されており、
   前記制御部は、最初の明部が、前記被検査領域の前記移動方向の前端からの長さが前記明部の幅の総和と同じになるまでの範囲に投影されているときに最初の撮影タイミングを決定するとともに、以前の前記撮影タイミングで前記被検査領域に前記明部が投影された部分以外の部分に前記明部が投影され且つ前記被検査領域の全域に前記明部を隙間なく投影できるように前記撮影部の撮影タイミングを制御する表面検査装置。
2. 前記複数個の明部のうち、両端に配置される明部間の距離は、前記被検査領域の長さよりも短い請求項１に記載の表面検査装置。
3. 前記制御部は、前記被検査領域が明部の幅のＰ倍（Ｐは明部の数以下の正の整数）移動するごとに前記被検査領域を撮影するように前記撮影部の撮影タイミングを制御する請求項１又は請求項２に記載の表面検査装置。
4. 前記Ｐは、前記明部の数である請求項３に記載の表面検査装置。
5. 前記Ｍは、（Ｍ＋１）×（ｋ−１）＝Ｐ×ｎ（ｋはＰよりも小さい正の整数、ｎは正の整数）を満たさない請求項３又は請求項４に記載の表面検査装置。
6. 前記照明部は、前記照明光の色温度の変更が可能である請求項１から請求項５のいずれかに記載の表面検査装置。
7. 前記被検査領域が移動している請求項１から請求項６のいずれかに記載の表面検査装置。
8. 前記照明部が移動している請求項１から請求項７のいずれかに記載の表面検査装置。

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