JP2020038091A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象物の表面の欠陥の有無の検査を行うことが可能な検査装置を提供する。【解決手段】検査装置１は、表示画面１１を発光させて検査対象物２に光を照射する照射部１０と、法線ベクトルに基づいて夫々の光軸が設定され、光が照射された検査対象物２を同時に撮像した撮像画像２１を取得する複数の撮像画像取得部２０と、表示画面１１における光の発光位置の座標を示す発光位置座標情報と、取得された複数の撮像画像２１の夫々における光の受光位置の座標を示す受光位置座標情報とに基づいて、撮像画像２１の夫々における座標に対応する表示画面１１における座標を算定する算定部３０と、算定部３０の算定結果に基づいて、同時に撮像した撮像画像２１の夫々において第１パターンＦと第２パターンＳとが交互に並ぶように表示画面１１に表示され、欠陥の有無を検査する検査パターンを作製する検査パターン作製部４０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、法線ベクトルが互いに異なる面を有して構成される検査対象物の表面の欠陥の有無を検査する検査装置に関する。

例えば製品の製造過程において、製品の表面に設計上、想定されていない凹凸が形成されることがある。このような凹凸は製品の品質上、欠陥となる。また、製品の表面に対して塗装が施される場合があるが、塗装工程において、製品の表面に塗装材料が粒状に残ったり、埃の上から塗装されたり、均一な厚さで塗装されなかったりして、塗装不良となることがある。係る場合も、製品の表面に設計上、想定されていない凹凸が形成され、製品の品質上、欠陥となる。そこで、従来、このような欠陥の有無を検査する技術が利用されてきた（例えば特許文献１−３）。

特許文献１には、塗装された検査対象物の表面の欠陥を検査する表面欠陥検査装置が記載されている。この表面欠陥検査装置は、検査対象物の表面に縞パターンを照射する照明部と、縞パターンが照射された検査対象物を撮像する撮像部とを備え、撮像部により撮像された画像に基づき検査対象物の表面の欠陥の検査を行う。撮像部で撮像された縞パターンは、検査対象物の表面の欠陥（凹凸）に起因して縞パターンの周期や形状等が変化することから、その変化量に基づき検査対象物の表面の欠陥を検査している。ここで、撮像された縞パターンは、表面の欠陥だけでなく、検査対象物の形状によっても変化する。このため、検査対象物の表面が様々な曲率を有する面からなる場合には、検査対象物の表面を曲率毎に小領域に分割し、当該小領域毎に適した縞パターンを投影する必要があり、分割数に応じた回数だけ検査が必要となる。そこで、特許文献１の表面欠陥検査装置では、様々な曲率を有する検査対象物の表面の検査を１回で検査するために、各曲面に合わせて明暗周期の異なる青、緑、赤を組み合わせた縞パターンを投影し、検査対象物で反射した縞パターンを撮像部で撮像し、撮像して得た画像を、青、緑、赤の夫々の成分を分離することで、曲面の曲率に応じた明暗周期の縞パターンの画像を取得している。これにより、１回の撮像で、様々な曲率を有する検査対象物の表面を検査可能としている。

特許文献２にも、検査対象物の表面の欠陥を検査する検査装置が記載されている。この検査装置では、様々な曲率を有する検査対象物の表面を１回で検査すべく、投影する縞パターンの形状を平行な縞パターンとせず、縞パターンが照射された検査対象物の表面を撮像して得られた撮像画像における縞パターンが等間隔で平行になるように縞パターンを作製している。これにより、様々な曲率を有する表面からなる検査対象物であっても、欠陥がある部分においてのみ、縞パターンの周期や形状等が変化するため、１回で検査することが可能となる。

特許文献３には、鋳物表面のような微小凹凸面からなる健全部表面であっても、表面における凸状欠陥を精度良く判別できる表面検査装置が開示されている。この技術では、鋳物を回転させる設置台、鋳物の検査表面全てを、死角なく撮像できるように配置されたカメラ、鋳物の検査表面全体に光を照射できるように配置された照明とを備えている。夫々のカメラで撮影される領域を互いにオーバーラップさせ、同一の欠陥に対して複数の画像を用いて検査を行うことにより検査精度を高めている。

特開２０１１−２２６８１４号公報 特開２０１７−１９４３８０号公報 特開２０１７−１３８１０６号公報

特許文献１及び２に記載の技術は、様々な曲率を有する検査対象物の全表面を、１回の撮影により検査することが可能であるが、検査対象物の表面の曲率が大きい場合（曲率半径が小さい場合）には、撮影装置に対して死角が発生し、全表面に亘って撮影できないことがある。また、投影される縞パターンの検査対象物の表面からの反射角が小さくなることにより撮影光の強度が低下する。これにより、画像処理においてパターンが識別できず、欠陥の検出ができない可能性がある。このため、検査対象物の表面の曲率が大きい場合（曲率半径が小さい場合）には、検査対象物や撮影装置の姿勢を変えながら、複数回に亘って検査対象物の表面を撮影する必要がある。

特許文献３に記載の技術は、複数台のカメラや照明を配置しているが、欠陥の有無の検査に使用する撮像画像の数が増加するため、検査時間が長くなる。

そこで、検査対象物の表面の曲率に拘らず、迅速に欠陥の有無の検査を行うことが可能な検査装置が求められる。

本発明に係る検査装置の特徴構成は、法線ベクトルが互いに異なる面を有して構成される検査対象物の表面の欠陥の有無を検査する検査装置であって、表示画面内の所定の位置を発光させて前記検査対象物に光を照射する照射部と、前記法線ベクトルに基づいて夫々の光軸が設定され、前記光が照射された前記検査対象物を同時に撮像した撮像画像を取得する複数の撮像画像取得部と、前記表示画面における前記光の発光位置の座標を示す発光位置座標情報と、前記複数の撮像画像取得部が取得した前記撮像画像の夫々における前記光の受光位置の座標を示す受光位置座標情報とに基づいて、前記撮像画像の夫々における座標に対応する前記表示画面における座標を算定する算定部と、前記算定部の算定結果に基づいて、前記同時に撮像した撮像画像の夫々において所定以上の明度からなる第１パターンと前記第１パターンの明度よりも暗い第２パターンとが交互に並ぶように前記表示画面に表示され、前記欠陥の有無を検査する検査パターンを作製する検査パターン作製部と、を備えている点にある。

このような特徴構成とすれば、検査対象物の形状に応じて複数の撮像画像取得部を配置するので、互いの撮像画像取得部が死角となる領域でも欠陥の有無の検査が可能な検査パターンを容易に作製することができる。したがって、このような検査パターンを用いることで、検査対象物の表面の曲率に拘らず、迅速に欠陥の有無の検査を行うことが可能な検査装置を実現できる。

また、必要に応じて撮像画像取得部が撮像対象である面の法線ベクトルを回転軸として、撮像画像取得部を回転させることにより、当該面に掃射される検査パターンの投影位置を移動させることができる。このような場合であっても、照射部から照射される光の撮像対象である面に対する入射角は変わらず輝度も変化しないため、適切に検査することが可能となる。

更には、複数の撮像画像取得部は、夫々法線ベクトルが互いに異なる面を撮像し、特許文献３に記載の技術のように同一の面について複数の撮像画像を取得する必要がない。したがって、撮像画像の増大を抑制できる。

また、前記複数の撮像画像取得部の夫々が取得した前記撮像画像から前記欠陥の有無の検査対象となる検査対象領域を抽出して１つの合成画像を生成する合成画像生成部を更に備え、前記合成画像に基づいて前記検査対象物の表面の欠陥の有無を検査すると好適である。

このような構成とすれば、検査に必要な検査対象領域を抽出して検査するので、検査に係る演算負荷を軽減できる。また、複数の検査対象領域を１つに合成した画像で検査するので、検査対象となる面の数が増大した場合であっても従来（撮像画像取得部が１台である場合）と同じ時間で検査することが可能となる。

また、前記検査パターン作製部は、前記法線ベクトルが互いに異なる面の夫々について前記第１パターンの色が互いに異なる補助検査パターンを作製し、当該補助検査パターンを重畳して前記検査パターンを作製すると好適である。

このような構成とすれば、撮像画像取得部の夫々が取得した撮像画像から、検査対象の面の補助検査パターンに係る色成分のみを抽出することで、適切に欠陥の無無の検査を行うことが可能となる。

また、前記検査パターン作製部は、前記法線ベクトルが互いに異なる面の夫々について前記第１パターンと前記第２パターンとが撮像画像において平行に並ぶ個別検査パターンを作製し、前記複数の撮像画像の夫々において前記第１パターンと前記第２パターンとが等間隔で交互に並ぶように前記個別検査パターンを合成して前記検査パターンを作製すると好適である。

このように、撮像画像において第１パターンと第２パターンとが水平方向に直線状でなくても等間隔に交互に並んでいれば、欠陥の有無の検査を適切に行うことが可能である。

また、前記検査パターン作製部は、前記検査パターンとして、前記撮像画像において前記第１パターンと前記第２パターンとが所定の方向に沿って並んだ第１検査パターンと、前記撮像画像において前記第１パターンと前記第２パターンとが前記所定の方向に交差する方向に沿って並んだ第２検査パターンとを作製すると好適である。

このような構成とすれば、撮像画像において第１パターンと第２パターンとが並ぶ方向に直交する方向（撮像画像における第１パターン及び第２パターンの延出方向）に沿って欠陥が存在する場合であっても、撮像画像において欠陥と交差する方向に並ぶ第１パターンと第２パターンとからなる第２検査パターンも用いて検査することができるので、欠陥の見落としを防止できる。

検査装置の構成を示す模式図である。 第１の実施形態に係る検査対象物と撮像画像取得部との配置関係を示す図である。 座標の算定の概念を示す図である。 検査パターンの作成の概念を示す図である。 検査パターンの一例を示す図である。 第２の実施形態に係る検査パターンの作製を示す図である。 第２の実施形態に係る検査パターンの作製を示す図である。 第２の実施形態に係る合成画像を示した図である。 第３の実施形態に係る検査パターンの作製を示す図である。 第４の実施形態に係る検査パターンの作製を示す図である。 その他の実施形態に係る検査パターンを示す図である。

１．第１の実施形態
本発明に係る検査装置は、検査対象物の表面の欠陥の有無を迅速に検査することができるように構成される。以下、本実施形態の検査装置１について説明する。

図１は、本実施形態の検査装置１の構成を模式的に示した図である。図１に示されるように、検査装置１は、照射部１０、撮像画像取得部２０、算定部３０、検査パターン作製部４０を備えて構成される。

照射部１０は、表示画面１１内の所定の位置を発光させて検査対象物２に光を照射する。照射部１０は、検査対象物２の表面の欠陥の有無を検査する際、及びこのような検査を行う検査パターンを作製する際に検査対象物２に光を照射する。照射部１０は、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示部を備えて構成され、このような表示部の表示画面１１に所定の表示を行うことにより発光させ、検査対象物２に光を照射する。

ここで、本実施形態の検査装置１は、法線ベクトルが互いに異なる面を有して構成される検査対象物２の表面の欠陥の有無を検査する。図２には、検査対象物２の側面図が示される。法線ベクトルとは、所定の面に垂直な方向の単位ベクトルである。図２の例では、Ｙ方向に沿ってＺ方向の高さが異なるような曲面を有する検査対象物２が示され、法線ベクトルとして、ｖ１、ｖ２、ｖ３が示される。したがって、法線ベクトルが互いに異なる面とは、図２の例では、法線ベクトルｖ１を有する面ｓ１、法線ベクトルｖ２を有する面ｓ２、法線ベクトルｖ３を有する面ｓ３が相当する。なお、検査対象物２は、このような曲面のみでなく複数の平面を組み合わせたものであっても良い。照射部１０は、このような面ｓ１−ｓ３を含む検査対象物２の表面の広範囲に亘って光を照射する。

撮像画像取得部２０は、複数備えられる。本実施形態では、撮像画像取得部２０は、検査対象物２の表面を広範囲に亘って撮像できるように３つ備えられる。以下では、３つの撮像画像取得部２０を区別して説明する場合には、撮像画像取得部２２、撮像画像取得部２３、撮像画像取得部２４とする。

複数の撮像画像取得部２０の夫々の光軸は照射部１０の表示画面１１と上述した法線ベクトルｖ１−ｖ３に基づいて設定される。撮像画像取得部２２は、面ｓ１及びその周囲の面の欠陥の有無を検査するために、照射部１０の表示画面１１から光が照射された面ｓ１及びその周囲の面を撮像できるように配置される。したがって、撮像画像取得部２２は、表示画面１１から面ｓ１に照射される光の入射方向と法線ベクトルｖ１とのなす角θ１と、撮像画像取得部２２の光軸と法線ベクトルｖ１とのなす角θ２とが等しくなるように配置される。同様に、撮像画像取得部２３は、表示画面１１から面ｓ２に照射される光の入射方向と法線ベクトルｖ２とのなす角θ３と、撮像画像取得部２３の光軸と法線ベクトルｖ２とのなす角θ４とが等しくなるように配置される。また、撮像画像取得部２４は、表示画面１１から面ｓ３に照射される光の入射方向と法線ベクトルｖ３とのなす角θ５と、撮像画像取得部２４の光軸と法線ベクトルｖ３とのなす角θ６とが等しくなるように配置される。このように夫々の光軸が設定された複数の撮像画像取得部２０を用いることにより、図２に示されるように、検査対象物２の表面の全域（広範囲）を撮像することが可能となる。

撮像画像取得部２０は、光が照射された検査対象物２を同時に撮像した撮像画像２１（後述する）を取得する。ここで、本検査装置１により検査される検査対象物２の表面が滑らかであったり、塗装等が施されたりしていると、照射部１０により光が照射された場合には検査対象物２の表面で光が反射される。撮像画像取得部２０は、このような光を反射する状態にある検査対象物２を撮像した撮像画像２１を取得する。撮像画像取得部２０は、例えばＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤイメージセンサ等の撮像デバイスを用いて構成することが可能である。本実施形態では、撮像画像取得部２２、撮像画像取得部２３、及び撮像画像取得部２４は夫々が、同時に撮像画像２１を取得する。

図１に戻り、算定部３０は、表示画面１１における光の発光位置の座標を示す発光位置座標情報と、複数の撮像画像取得部２０が取得した撮像画像２１の夫々における光の受光位置の座標を示す受光位置座標情報とに基づいて、撮像画像２１の夫々における座標に対応する表示画面１１における座標を算定する。ここで、表示画面１１は図３の（Ａ）に示されるように、所定のサイズで区分けされ、区分けされた領域は座標で定義される。この区分けは、表示画面１１のピクセル単位で行っても良いし、複数のピクセルからなる１つの集合体を単位領域として行っても良い。

ここで、検査装置１が検査パターンを作製する場合には、照射部１０は上記領域毎に発光位置を順次移動させながら発光させ、複数の撮像画像取得部２０の夫々は発光位置が移動する毎に撮像画像２１を取得する。この時の発光位置を規定する座標を示す情報が発光位置座標情報にあたる。このため、発光位置座標情報は照射部１０から算定部３０に伝達される。

一方、撮像画像取得部２２−２４の夫々が取得した撮像画像２１における光の受光位置を規定する座標を示す情報が受光位置座標情報にあたる。光の受光位置を規定する座標は、撮像画像取得部２２−２４の夫々が算定しても良いし、撮像画像取得部２２−２４の夫々により取得された撮像画像２１を用いて算定部３０が算定しても良い。このため、光の受光位置を規定する座標が、撮像画像取得部２２−２４の夫々により算定される場合には発光位置座標情報は照射部１０から算定部３０に伝達され、光の受光位置を規定する座標が、算定部３０により算定される場合には、撮像画像２１が撮像画像取得部２２−２４の夫々から算定部３０に伝達される。

ここで、上述したように表示画面１１は所定のサイズで複数の領域に区分けされる。本実施形態では、各撮像画像取得部２０により取得された撮像画像２１の夫々についても、表示画面１１と同様に、図３の（Ｂ）−（Ｄ）に示されるように所定のサイズで複数の領域に区分けされる。図３の例では、表示画面１１は横がｘ、縦がｙに区分けされ、図３の（Ｂ）に示されるように、撮像画像取得部２２により取得された撮像画像２１は横がＸ１、縦がＹ１に区分けされている。また、図３の（Ｃ）に示されるように、撮像画像取得部２３により取得された撮像画像２１は横がＸ２、縦がＹ２に区分けされ、図３の（Ｄ）に示されるように、撮像画像取得部２４により取得された撮像画像２１は横がＸ３、縦がＹ３に区分けされている。

このため、上記の「撮像画像２１の夫々における座標に対応する表示画面１１における座標を算定する」とは、表示画面１１において所定のサイズで区分けされた夫々の領域が、撮像画像取得部２２−２４の夫々により取得された撮像画像２１において所定のサイズで区分けされた複数の領域のうち、どの領域に対応するのかを求めることをいう。このような算定は、照射部１０が表示画面１１において１つの領域毎に発光させ、この時、取得された撮像画像２１の夫々において受光した領域の座標を特定することにより、行うことが可能である。なお、Ｘとｘ１、ｘ２、ｘ３とは、同じ単位（ピクセル、ｍｍ等）であっても良いし、互いに異なる単位であっても良い。また、Ｙとｙ１、ｙ２、ｙ３とも、同じ単位であっても良いし、互いに異なる単位であっても良い。

検査パターン作製部４０は、算定部３０の算定結果に基づいて、同時に撮像した撮像画像２１の夫々において所定以上の明度からなる第１パターンＦと第１パターンＦの明度よりも暗い第２パターンＳとが交互に並ぶように表示画面１１に表示され、検査対象物２の表面の欠陥の有無を検査する検査パターンを作製する。

算定部３０の算定結果とは、撮像画像取得部２２−２４の夫々が取得した撮像画像２１における座標に対応する表示画面１１における座標を算定した結果であり、算定部３０から検査パターン作製部４０に伝達される。「所定以上の明度からなる第１パターンＦ」とは、撮像画像２１において所定の明るさ以上の明るさで表示される表示物であり、例えば白色からなる表示物が相当する。一方、「第１パターンＦの明度よりも暗い第２パターンＳ」とは、撮像画像２１において第１パターンＦの明るさよりも暗い明るさで表示される表示物であり、例えば黒色からなる表示物が相当する。以下では、理解を容易にするために、撮像画像２１における第１パターンＦ及び第２パターンＳの双方からなるパターンを、明暗パターンとして説明する。

ここで、図４の（Ａ）に示されるように、表示画面１１において白色の帯状パターンと黒色の帯状パターンとが同じ幅で平行に配置されるようなパターンを検査パターンとして用いた場合であっても、検査対象物２の表面の形状によっては撮像画像２１に含まれるパターンは検査パターンと同じようなものになるとは限らない。具体的には、例えば検査対象物２の表面が平面であっても、側面部に近づく程、当該平面に対して角度を有する場合には、図４の（Ｂ）に示されるように、撮像画像２１に含まれる明暗パターンは両サイドが曲がったようなものとなる。

また、検査装置１により検査する検査対象物２の表面に欠陥がある場合には、周知のように照射部１０により平行な明暗のパターンを検査対象物２に照射した場合であっても、撮像画像２１に含まれる明暗パターンは欠陥に応じて平行でなくなる。このため、図４の（Ｂ）に示されるように、撮像画像２１に含まれるパターンは両サイドが曲がったものになると、検査対象物２の表面の欠陥の有無を容易に検査することができなくなる。

そこで、本検査装置１では、撮像画像取得部２２−２４の夫々が取得した撮像画像２１に含まれる明暗パターンが図４の（Ｃ）に示されるような平行なものとなるように、検査パターンが作製される。特に、本実施形態では、検査パターン作製部４０は、撮像画像取得部２２−２４の夫々により取得された撮像画像２１において第１パターンＦ及び第２パターンＳの幅が一定になるように検査パターンを作製する。このように検査パターンを作製することにより、検査対象物２の表面に欠陥がある場合には、撮像画像２１における欠陥に応じた明暗パターンの歪みを目立ち易くすることができる。したがって、適切に欠陥の有無を検査（判定）し易くすることが可能となる。なお、撮像画像２１において、第１パターンＦ及び第２パターンＳが互いに交互に並ぶように形成された検査パターンは、図４の（Ｄ）に示されるように検査対象物２の表面の形状に応じて円弧状となったり、エッジ（図示せず）を有するものとなったりする。

このように形成された検査パターンの一例が図５に示される。図５に示される検査パターンは、図２で示されるような撮像画像取得部２０と表示画面１１と検査対象物２の検査対象となる面とに応じて作製されたものである。したがって、検査対象物２が有する面のうち、広い範囲に亘って欠陥の有無を検査することが可能となる。なお、このような検査パターンを用いた場合でも、検査対象物２において検査しきれない領域を検査する場合には、検査装置１は、姿勢変更制御部３により検査対象物２を支持する姿勢変更部４を制御して、所定の検査パターンが照射され易い位置に移動させ、検査パターンを照射して検査を行うと良い。

ここで、検査パターン作製部４０が検査パターンを作製する場合には、照射部１０は、検査対象物２に対してドット状の光を照射するように構成すると良い。これにより、夫々の撮像画像２１における座標に対応する表示画面１１における座標の算定を精度良く行うことが可能となる。したがって、検査パターンを検査対象物２の表面に沿って適切に作製することができるので、欠陥の有無の検査を精度良く行うことが可能となる。

また、例えば、照射部１０は、検査対象物２に対して線状の光を照射するように構成することも可能である。この場合には、ドット状に光を照射する場合に比べて広範囲に亘って光を照射することができるので、撮像画像２１における座標に対応する表示画面１１における座標の算定を迅速に行うことが可能となる。したがって、検査パターンの作製を迅速に行うことが可能となる。

或いは、照射部１０は、検査対象物２に対して線状の光を照射した結果、検査パターン作製部４０が検査パターンを作製することができない部分についてのみドット状の光を照射するように構成しても良い。このような構成とすることにより、線状の光の照射で検査パターンの作製を迅速に行いつつ、線状の光の照射で検査パターンの作製ができない部分をドット状の光の照射で補完して検査パターンを作製することが可能となる。

検査装置１は、このように作製した検査パターンに基づき検査対象物２の表面の欠陥の有無の検査を行う。表面の欠陥の有無の検査については、公知の技術を用いることが可能であるので、以下ではその一例を簡単に記載する。

まず、姿勢変更制御部３が検査対象物２を検査に応じた姿勢に設定する。次に、照射部１０は、この姿勢に応じた検査パターンを表示画面１１に表示して光を検査対象物２に照射し、撮像画像取得部２２−２４は夫々の光軸が設定され、光が照射された検査対象物２の表面を撮像する。取得された撮像画像２１の夫々に対して画像処理を施して第１パターンＦ及び第２パターンＳの境界部分を検出し、この境界部分を描画した縞エッジ画像を生成する。

次に、照射部１０は、検査パターンを第１パターンＦ及び第２パターンＳが並ぶ方向に沿って予め設定された量だけスライド移動させ、上記と同様に縞エッジ画像を生成する。この縞エッジ画像は、検査パターンのスライド移動の移動量が予め設定された量（例えば１周期分）に達するまで行い、同様に縞エッジ画像も生成する。この時、縞エッジ画像が生成される毎に、夫々の縞エッジ画像は重ね合わせて合成される。

スライド移動の移動量が予め設定された量に達すると、重ね合わせて作製された画像において、予め設定された第１の閾値以下の輝度を有する部分があるか否か、第１の閾値よりも大きい、予め設定された第２の閾値以上の輝度を有する部分があるか否かが判定される。検査装置１は、重ね合わせて作製された画像において、予め設定された第１の閾値以下の輝度を有する部分がある場合や、予め設定された第２の閾値以上の輝度を有する部分がある場合には、検査対象物２の表面に欠陥があると判定する。

欠陥があると判定されなかった場合であって、更に当該検査対象物２の他の部分の欠陥の有無の検査を行う時には、検査が継続される。一方、欠陥があると判定された場合には、当該検査対象物２に対する欠陥の有無の検査が終了する。このように検査装置１によれば、検査対象物２の表面の欠陥の有無を、広範囲に亘って一度に検査することが可能となる。

２．第２の実施形態
次に検査装置１の第２の実施形態について説明する。上記第１の実施形態では図５において検査パターンの一例を示した。照射部１０、撮像画像取得部２０、検査対象物２の配置関係や、検査対象物２の形状によっては、図６に示されるように、表示画面１１において、面ｓ４の検査に用いる検査パターンｐ４と、面ｓ５の検査に用いる検査パターンｐ５とが重なり合うことがある。係る場合、２つの撮像画像取得部２０の夫々が、面ｓ４及び面ｓ５を撮像しても第１パターンＦと第２パターンＳとが交互に並ぶような撮像画像２１とならず、適切に欠陥の有無を検査することができない。

そこで、本実施形態に係る検査装置１では、法線ベクトルが互いに異なる面の欠陥の有無の検査に用いる検査パターン同士が互いに重複している場合には、検査パターン作製部４０は撮像画像取得部２０を法線ベクトルを回転軸として回転させた位置に移動させた状態で検査パターンを作製するように構成される。

図７には、面ｓ４を撮像する撮像画像取得部２０を、面ｓ４の法線ベクトルｖ４を回転軸として回転させた例が示される。このように面ｓ４を撮像する撮像画像取得部２０の位置を変更することで、表示画面１１において検査パターンｐ４と検査パターンｐ５とが重ならないようにできる。したがって、夫々の撮像画像取得部２０により取得された撮像画像２１が第１パターンＦと第２パターンＳとが交互に並んだ状態となり、検査装置１が面ｓ４及び面ｓ５の夫々について欠陥の有無の検査を同時に行うことが可能となる。

ここで、検査対象物２において欠陥の有無の検査を行うに際し、用いる撮像画像取得部２０が多くなることもある（図８の例では５つの撮像画像取得部２０が示される）。係る場合、上述した縞エッジ画像の生成や、縞エッジ画像に基づく輝度の評価を個別に行うと時間を要することが想定される。

そこで、検査装置１は、複数の撮像画像取得部２０の夫々が取得した撮像画像２１から欠陥の有無の検査対象となる検査対象領域を抽出して１つの合成画像を生成する合成画像生成部を備え、この合成画像に基づいて検査対象物２の表面の欠陥の有無を検査すると良い。図８には、５つの撮像画像取得部２０の夫々により撮像された撮像画像２１が（Ａ）−（Ｅ）に示される。合成画像生成部は、夫々の撮像画像２１から第１パターンＦ及び第２パターンＳが含まれる検査対象領域を抽出し、夫々の画像から抽出した検査対象領域を合成して、図８の（Ｆ）に示されるような合成画像を生成する。このような合成画像を用いて上述したように縞エッジ画像を生成して評価することで、迅速に欠陥の有無を検査することができると共に、検査に係る演算負荷を軽減することが可能となる。

３．第３の実施形態
次に検査装置１の第３の実施形態について説明する。上記第２の実施形態では、法線ベクトルが互いに異なる面の欠陥の有無の検査に用いる検査パターン同士が互いに重複している場合には、検査パターン作製部４０は撮像画像取得部２０を法線ベクトルを回転軸として回転させた位置に移動させた状態で検査パターンを作製するように構成されるとして説明したが、法線ベクトルが互いに異なる面の欠陥の有無の検査に用いる検査パターン同士を互いに異なる色を用いて構成することも可能である。

本実施形態では、検査パターン作製部４０は、法線ベクトルが互いに異なる面の夫々について第１パターンＦの色が互いに異なる補助検査パターンを作製し、当該補助検査パターンを重畳して検査パターンを作製する。「法線ベクトルが互いに異なる面の夫々」とは、図９の例では、法線ベクトルｖ４を有する面ｓ４及び法線ベクトルｖ５を有する面ｓ５である。「第１パターンＦの色が互いに異なる」とは、面ｓ４の欠陥の有無の検査用の検査パターン（以下「面ｓ４に係る補助検査パターン」）を用いて撮像した撮像画像２１の第１パターンＦと、面ｓ５の欠陥の有無の検査用の検査パターン（以下「面ｓ５に係る補助検査パターン」）を用いて撮像した撮像画像２１の第１パターンＦと互いに異なる色であることをいう。例えば、面ｓ４に係る補助検査パターンを赤色と黒色とを用いて作製し、面ｓ５に係る補助検査パターンを青色と黒色とを用いて作製すると良い。もちろん、赤色及び青色以外の色を用いて構成することも可能であるし、第２パターンＳも互いに異なる色を用いて作製しても良い。これにより、夫々の撮像画像２１の第１パターンＦの色を互いに異なる色にすることができる。

図９の（Ａ）には、検査パターン作製部４０により作製された面ｓ４に係る補助検査パターンが示され、図９の（Ｂ）には、検査パターン作製部４０により作製された面ｓ５に係る補助検査パターンが示される。検査パターン作製部４０は、夫々の補助検査パターンを変更することなく重畳して、図９の（Ｃ）に示されるような１つの検査パターンを作製する。係る場合、面ｓ４に係る補助検査パターンの第１パターンＦと面ｓ５に係る補助検査パターンの第１パターンＦとが重なる部分は合成色（図９の場合には赤色と青色とが合成され紫色）となる。

このような検査パターンを用いる場合には、撮像画像取得部２０は第１パターンＦとして用いた色を識別可能なカラーカメラを用いて構成すると良い。具体的には、面ｓ４を撮像する撮像画像取得部２０は赤色成分のみを撮像できるように構成し、面ｓ５を撮像する撮像画像取得部２０は青色成分のみを撮像できるように構成すると良い。このように構成することで、図９の（Ｄ）に示されるように面ｓ４及び面ｓ５を撮像した時点で、互いの色を分離することができるので、夫々の面ｓ４、ｓ５の検査を適切に行うことが可能となる。

４．第４の実施形態
次に検査装置１の第４の実施形態について説明する。上記第３の実施形態では、検査パターン作製部４０は、法線ベクトルが互いに異なる面の夫々について第１パターンＦの色が互いに異なる補助検査パターンを作製し、当該補助検査パターンを変更することなく重畳して検査パターンを作製するとして説明したが、法線ベクトルが互いに異なる面の欠陥の有無の検査に用いる検査パターンを変更して１つの検査パターンに合成し、作製することも可能である。

本実施形態では、検査パターン作製部４０は、法線ベクトルが互いに異なる面の夫々について第１パターンＦと第２パターンＳとが撮像画像２１において平行に並ぶ個別検査パターンを作製し、複数の撮像画像２１の夫々において第１パターンＦと第２パターンＳとが等間隔で交互に並ぶように個別検査パターンを合成して検査パターンを作製する。

図１０の（Ａ）には、検査パターン作製部４０により作製された面ｓ４に係る個別補助検査パターンが示され、図１０の（Ｂ）には、検査パターン作製部４０により作製された面ｓ５に係る個別検査パターンが示される（理解を容易にするために、夫々、図９の（Ａ）及び（Ｂ）と同様にしている）。図１０の（Ｃ）には、夫々の個別検査パターンを変更することなく重畳したものが示される（図９の（Ｃ）に相当）。本実施形態では、検査パターン作製部４０は、図１０の（Ｃ）において、第１パターン同士が重畳する部分について、撮像画像取得部２０で撮像された撮像画像２１において第１パターンＦと第２パターンＳとが等間隔で交互に並ぶように個別検査パターンを合成して（縞のピッチが等間隔になるように変形して）検査パターンを作製する。合成して作成された検査パターンの一例が図１０の（Ｄ）に示される。

このような検査パターンを用いて撮像された撮像画像２１が図１０の（Ｅ）に示される。なお、図１０の（Ｅ）に示されるように、本実施形態の撮像画像２１は、第１パターンＦ及び第２パターンＳが互いに平行ではないが、等間隔の縞ピッチとすることで、欠陥の有無を適切に検査することが可能となる。

５．その他の実施形態
上記実施形態では、検査パターン作製部４０が、撮像画像２１において第１パターンＦ及び第２パターンＳが横方向に沿って並ぶような検査パターンを作製する場合の例を挙げて説明したが、検査パターン作製部４０は、撮像画像２１における第１パターンＦ及び第２パターンＳが縦方向に沿って並ぶような検査パターンを作製するように構成することも可能である。

ここで、撮像画像２１における第１パターンＦ及び第２パターンＳが横方向に沿って並ぶような検査パターンを用いた場合において、検査対象物２における欠陥が撮像画像２１における第１パターンＦ及び第２パターンＳが並ぶ方向に直交している（第１パターンＦ及び第２パターンＳの長手方向に平行である）場合には、縞エッジ画像において欠陥に起因する輝度の変化が小さいため、欠陥の存在を見逃してしまう可能性がある（図１１の（Ａ）参照）。

そこで、検査パターン作製部４０は、検査パターンとして、撮像画像２１において第１パターンＦと第２パターンＳとが所定の方向に沿って並んだ第１検査パターンと、撮像画像２１において第１パターンＦと第２パターンＳとが所定の方向に交差する方向に沿って並んだ第２検査パターンとを作製するように構成すると好適である。第１検査パターンとは、図１１の（Ａ）のように撮像画像２１における第１パターンＦ及び第２パターンＳが縦方向に沿って並ぶような検査パターンである。したがって、第２パターンＳとは、撮像画像２１における第１パターンＦ及び第２パターンＳが縦方向に対して交差する方向に沿って並ぶような検査パターンである。図１１の（Ｂ）には、撮像画像２１において第１パターンＦ及び第２パターンＳが、横方向に沿って並ぶ例が示される。このような第１検査パターン及び第２検査パターンを用いることにより、検査対象物２における欠陥が所定の方向に延びるような欠陥であっても適切に検出することが可能となる。

本発明は、法線ベクトルが互いに異なる面を有して構成される検査対象物の表面の欠陥の有無を検査する検査装置に用いることが可能である。

１：検査装置
２：検査対象物
１１：表示画面
１０：照射部
２０：撮像画像取得部
２１：撮像画像
３０：算定部
４０：検査パターン作製部
Ｆ：第１パターン
Ｓ：第２パターン
ｓ１−ｓ５：面
ｖ１−ｖ５：法線ベクトル

Claims (5)

1. 法線ベクトルが互いに異なる面を有して構成される検査対象物の表面の欠陥の有無を検査する検査装置であって、
   表示画面内の所定の位置を発光させて前記検査対象物に光を照射する照射部と、
   前記法線ベクトルに基づいて夫々の光軸が設定され、前記光が照射された前記検査対象物を同時に撮像した撮像画像を取得する複数の撮像画像取得部と、
   前記表示画面における前記光の発光位置の座標を示す発光位置座標情報と、前記複数の撮像画像取得部が取得した前記撮像画像の夫々における前記光の受光位置の座標を示す受光位置座標情報とに基づいて、前記撮像画像の夫々における座標に対応する前記表示画面における座標を算定する算定部と、
   前記算定部の算定結果に基づいて、前記同時に撮像した撮像画像の夫々において所定以上の明度からなる第１パターンと前記第１パターンの明度よりも暗い第２パターンとが交互に並ぶように前記表示画面に表示され、前記欠陥の有無を検査する検査パターンを作製する検査パターン作製部と、
   を備える検査装置。
2. 前記複数の撮像画像取得部の夫々が取得した前記撮像画像から前記欠陥の有無の検査対象となる検査対象領域を抽出して１つの合成画像を生成する合成画像生成部を更に備え、
   前記合成画像に基づいて前記検査対象物の表面の欠陥の有無を検査する請求項１に記載の検査装置。
3. 前記検査パターン作製部は、前記法線ベクトルが互いに異なる面の夫々について前記第１パターンの色が互いに異なる補助検査パターンを作製し、当該補助検査パターンを重畳して前記検査パターンを作製する請求項１又は２に記載の検査装置。
4. 前記検査パターン作製部は、前記法線ベクトルが互いに異なる面の夫々について前記第１パターンと前記第２パターンとが撮像画像において平行に並ぶ個別検査パターンを作製し、前記複数の撮像画像の夫々において前記第１パターンと前記第２パターンとが等間隔で交互に並ぶように前記個別検査パターンを合成して前記検査パターンを作製する請求項１又は２に記載の検査装置。
5. 前記検査パターン作製部は、前記検査パターンとして、前記撮像画像において前記第１パターンと前記第２パターンとが所定の方向に沿って並んだ第１検査パターンと、前記撮像画像において前記第１パターンと前記第２パターンとが前記所定の方向に交差する方向に沿って並んだ第２検査パターンとを作製する請求項１から４の何れか一項に記載の検査装置。

Images