JP2020139822A

JP2020139822A - 検査装置、検査システム及び検査方法

Info

Publication number: JP2020139822A
Application number: JP2019034901A
Authority: JP
Inventors: 孝弘岡部; Takahiro Okabe; 昭廣松本; Akihiro Matsumoto
Original assignee: Kyushu Institute of Technology NUC; Shinryo Corp
Current assignee: Kyushu Institute of Technology NUC; Shinryo Corp
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2020-09-03

Abstract

【課題】検査対象物の外観の不良の検出精度を向上させる技術を提供すること。【解決手段】本発明の一態様は、検査対象の検査面上の位置に応じた光強度の光を前記検査面上に照明する光源によって照明された光が前記検査対象によって鏡面反射、拡散反射又は表面下散乱した光である二次光を受光し、受光した前記二次光の強度に基づいて予め定められた複数の光波長ごとの二次元画像の画像データの集合である画像集合情報を生成する撮像部と、前記撮像部が生成した複数の前記画像集合情報に基づいて、鏡面反射光及び拡散反射光の光波長スペクトルを取得する分離部と、分離部が取得した前記光波長スペクトルに基づいて、前記検査対象の不良箇所を判定する判定部と、を備え、前記複数の前記画像集合情報は、前記光源によって照明された前記検査対象によって鏡面反射、拡散反射又は表面下散乱した前記二次光に基づいて前記撮像部によって生成される、検査装置である。【選択図】図２

Description

本発明は、検査装置、検査システム及び検査方法に関する。

照明光で照明された検査対象物をカメラで撮影することで、検査対象物の色ムラや傷等の外観の不良を検出する検査技術がある。このような検査技術においてカメラで撮影した画像には、表面性状や材質に依存した検査対象物からの反射光や散乱光の影響が表れる。

例えば、検査対象物が釉薬を塗った陶磁器等の光沢がある物体の場合、照射光は検査対象物の表面で入射角と反射角とが同じという条件を満たすように反射した後、検査対象物から遠ざかる方向に伝搬する。このような光の伝搬の仕方を鏡面反射という。鏡面反射した光がカメラに入射すると、画像には鏡面反射した光の影響が表れる。このような鏡面反射した光の影響の大きさを表す値を鏡面反射成分という（非特許文献１参照）。

また、例えば、検査対象物が石膏等の不透明であって表面凹凸が比較的大きな物体の場合、照射光は検査対象物の表面で繰り返し散乱された後に検査対象物から遠ざかる方向に伝搬する。このような光の伝搬の仕方を拡散反射という。拡散反射した光がカメラに入射すると、画像には拡散反射した光の影響が表れる。このような拡散反射した光の影響の大きさを表す値を拡散反射成分という（非特許文献１参照）。
また、検査対象物が半透明の場合、鏡面反射や拡散反射に加えて、入射光が一旦検査対象物内に入ったのち検査対象物内で散乱された光が再び検査対象物の外に出てくる光のような、表面下散乱光と呼ばれる光の影響も表れる。表面下散乱においては、入射光の位置と出射光の位置とが異なるため、画素ごとの局所的な検査を行う場合に、外乱となる場合がある。

このように、画像には検査対象に応じてさまざまな光が含まれている。不良の影響をより強く反映する光は不良の種類によって異なるため、検出精度の向上のためには各光の影響を分離することが重要である。そのため、各光の影響を分離する技術がこれまで提案されてきた。

例えば、鏡面反射した光の影響が強くでるような位置と、拡散反射した光の影響が強くでるような位置とに設置された二つの光源を用いることで、鏡面反射した光の影響と拡散反射した光の影響とを分離する技術が開示されている（特許文献１）。
例えば、検査対象物が立体形状であって大きさが大きい場合に、一つの光源により検査対象物を照射することで、鏡面反射した光の影響と拡散反射した光とを分離して検査する技術が開示されている（特許文献２）。

特開２０１４−７４６３１号公報特開２０１８−１１５９１１号公報

David A. Forsyth、「Computer Vision: A Modern Approach Second Edition」、Ｐｅａｒｓｏｎ出版、２０１１年

しかしながら、特許文献１に開示された技術は、検査対象物が蒸着装置等の立体形状であって大きさが大きい場合に、鏡面反射した光の影響と拡散反射した光の影響とを分離して検査することは困難である。また、特許文献２に開示された技術は、検査対象物が半透明であったりメタリック塗装であったりする場合には、鏡面反射した光の影響と拡散反射した光の影響とを分離することが難しい。さらに、特許文献１及び特許文献２に開示された技術は、どちらも表面下散乱の影響を考慮した技術ではない。
このように、従来は、検査対象物によっては、検査対象物の外観の不良を検出できない場合があった。

上記事情に鑑み、本発明は、検査対象物の外観の不良の検出精度を向上させる技術を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、検査対象の検査面上の位置に応じた光強度の光を前記検査面上に照明する光源によって照明された光が前記検査対象によって鏡面反射、拡散反射又は表面下散乱した光である二次光を受光し、受光した前記二次光の強度に基づいて予め定められた複数の光波長ごとの二次元画像の画像データの集合である画像集合情報を生成する撮像部と、前記撮像部が生成した複数の前記画像集合情報に基づいて、鏡面反射光、拡散反射光及び表面下散乱光の光波長スペクトルを取得する分離部と、前記分離部が取得した前記光波長スペクトルに基づいて、前記検査対象の不良箇所を判定する判定部と、を備え、前記複数の前記画像集合情報は、前記光源によって照明された前記検査対象によって鏡面反射、拡散反射又は表面下散乱した前記二次光に基づいて前記撮像部によって生成される、検査装置である。

本発明の一態様は、検査対象の検査面上の位置に応じた光強度の光を前記検査面上に照明する光源によって照明された光が前記検査対象によって鏡面反射、拡散反射又は表面下散乱した光である二次光を受光し、受光した前記二次光の強度に基づいて予め定められた複数の光波長ごとの二次元画像の画像データの集合である画像集合情報を生成する撮像部と、前記撮像部が生成した複数の前記画像集合情報に基づいて、鏡面反射光、拡散反射光及び表面下散乱光の光波長スペクトルを取得する分離部と、前記分離部が取得した前記光波長スペクトルに基づいて、前記検査対象の不良箇所を判定する判定部と、を備え、前記複数の前記画像集合情報は、前記光源によって照明された前記検査対象によって鏡面反射、拡散反射又は表面下散乱した前記二次光に基づいて前記撮像部によって生成される検査システムである。

本発明の一態様は、検査対象の検査面上の位置に応じた光強度の光を前記検査面上に照明する光源によって照明された光が前記検査対象によって鏡面反射、拡散反射又は表面下散乱した光である二次光を受光し、受光した前記二次光の強度に基づいて予め定められた複数の光波長ごとの二次元画像の画像データの集合である画像集合情報を生成する撮像ステップと、前記撮像ステップにおいて生成された複数の前記画像集合情報に基づいて、鏡面反射光、拡散反射光及び表面下散乱の光波長スペクトルを取得する分離ステップと、前記分離ステップにおいて取得された前記光波長スペクトルに基づいて、前記検査対象の不良箇所を判定する判定ステップと、を有し、前記複数の前記画像集合情報は、前記光源によって照明された前記検査対象によって鏡面反射、拡散反射又は表面下散乱した前記二次光に基づいて前記撮像ステップにおいて生成される、検査方法である。

本発明により、検査対象物の外観の不良の検出精度を向上させることが可能となる。

実施形態における検査対象９に入射する光の伝搬の経路を説明する説明図。実施形態の検査システム１の機能構成の一例を示す図。実施形態における光学フィルタ２０の一例を示す図。実施形態における検知部５１の機能構成の一例を示す図。実施形態の検査システム１が実行する処理の一例を示す図。変形例における検査システム１ａの機能構成の一例を示す図。

（実施形態に係る原理の概要）
まず、実施形態に係る原理の概要を説明する。
図１は、光源からの光がチェッカーパターン状に第１光学素子を備える光学フィルタ２０に入射した後に検査対象９に入射する光の伝搬の経路を説明する説明図である。第１光学素子は、第１透過率で光を透過させる光学素子である。チェッカーパターン状に第１光学素子を備える光学フィルタ２０とは、具体的には、光が入射する光学フィルタ２０の面をフィルタ入射面として、フィルタ入射面に垂直な方向から光学フィルタ２０を見た場合に、第１光学素子と第２光学素子とがチェッカーパターン状に配置されている光学フィルタである。第２光学素子は、第１透過率よりも高い第２透過率で光を透過させる光学素子である。
第１光学素子は、例えば、非開口部であって、第２光学素子は、例えば、開口部であってもよい。以下、説明の簡単のため、第１光学素子は、非開口部であると仮定し、第２光学素子は、開口部であると仮定する。

光学フィルタ２０に入射した光Ｌ１のうち、開口部に入射した光は光学フィルタ２０を透過し、検査対象９に入射する。一方、光学フィルタ２０に入射した光Ｌ１のうち、非開口部に入射した光は、光学フィルタ２０を透過せず検査対象９に入射しない。以下、光Ｌ１が入射する検査対象９上の位置を、入射位置という。

検査対象９に入射した光Ｌ１の一部は鏡面反射する。以下、鏡面反射された光を鏡面反射光という。図１において、鏡面反射光は、Ｌ２である。検査対象９に入射した光Ｌ１の一部は拡散反射する。以下、拡散反射された光を拡散反射光という。図１において、拡散反射光は、Ｌ３である。物体に入射した光Ｌ１の一部は検査対象に侵入した後に散乱されて検査対象から再び出射する。このような現象は、表面下散乱と呼ばれる。以下、表面下散乱された光を表面下散乱光という。図１において、表面下散乱光は、Ｌ４である。

以下、鏡面反射光、拡散反射光又は表面下散乱光が出射される検査対象９上の位置を出射位置という。
鏡面反射光及び拡散反射光は、入射位置と出射位置とが同じである。表面下散乱は、入射位置と出射位置とが異なる。

表面下散乱光は入射位置と出射位置とが異なるため、光学フィルタ２０の非開口部によって光が遮られて光が入射しない検査対象９上の位置であっても、図１の位置Ｂで示されるように表面下散乱光の出射位置ではあり得る。

このように、鏡面反射光と拡散反射光とは入射位置と出射位置とが同じである。以下、鏡面反射光と拡散反射光とを区別しない場合、直接反射光という。直接反射光は入射位置と出射位置とが同じであるため、検査対象９上の任意の１つの出射位置から放射される直接反射光の強度は、入射位置の変化に応じて変化する。

一方、表面下散乱光は入射位置と出射位置とが必ずしも一致しない。表面下散乱光は、入射位置と同じ位置だけではなく検査対象９上の複数の位置から出射され、入射位置の異なる複数の表面下散乱光が同じ出射位置から出射され得る。そのため、検査対象９上の任意の１つの出射位置から放射される表面下散乱光の強度の入射位置の変化に応じた変化は、略０である。

ここで、光学フィルタ２０内の第１光学素子と第２光学素子の配列を入れ替えることを考える。以下、光学フィルタ２０内の第１光学素子と第２光学素子の入替を、光学フィルタ２０の入替、という。光学フィルタ２０の入替に応じて光照射（照明）される検査面の位置は入れ替わる。そのため、検査対象９上の任意の１つの出射位置における直接反射光の強度は、光学フィルタ２０の入替に応じて変化する。

このように、光学フィルタ２０の入替によって生じた検査面上の光の強度の変化は、所定の観測位置が光照射されたときの出射光の強度は式（１）で表され、光照射されないときの出射光の強度は式（２）で表される。
なお、観測位置は、検査対象９から出射された光を受光する位置であって、例えば、撮像装置４０の位置である。

式（１）のＬ_＋は、光強度の最大値を表す。式（２）のＬ₋は、光強度の最小値を表す。式（１）及び式（２）のＬ_ｄは、直接反射光の強度を表す。Ｌ_ｇは、表面下散乱光の強度を表す。またｂは、光学フィルタ２０内の第２光学素子と第１光学素子の光透過率の比であり、第１光学素子が完全に光を遮蔽する場合は０である。

このように、光学フィルタ２０の位置と光の強度との関係に基づいて、直接反射光の強度と表面下散乱光の強度とは分離可能である。このような方法は、例えば、以下の参考文献１に詳細が記載されている。
参考文献１：Shree K. Nayar, Gurunandan Krishnan, Michael D. Grossberg, and Ramesh Raskar, 「Fast Separation of Direct and Global Components of a Scene using High Frequency Illumination」

なお、光学フィルタ２０は、必ずしも、チェッカーパターン状に配置された第１光学素子と第２光学素子とを備える必要は無い。光学フィルタ２０は、光学フィルタ２０の面上の各位置に応じた透過率を有することで、光１Ｌが入射する位置に応じて光１Ｌの透過光強度を変化させるものであれば、どのようなものであってもよい。また、第１光学素子と第２光学素子は交互に配列されていればよいが、周期的に配列されている必要はない。光学フィルタ２０は、例えば、ストライプ状に配置された第１光学素子と第２光学素子とを備えてもよい。

また光学フィルタ２０内の第１光学素子と第２光学素子の数は、検査対象の大きさや検査対象と撮像素子の位置関係に従って、任意に設定できる。検査対象の大きさに比べて第１光学素子と第２光学素子の数が多すぎると、チェッカーパターンを撮像素子は正しく撮影できない恐れがある。逆に第１光学素子と第２光学素子の数が少なすぎると、検査面上の各位置のＬ_＋とＬ₋とを正しく観測できない恐れがある。

（実施形態）
図２は、実施形態の検査システム１の機能構成の一例を示す図である。検査システム１は、検査対象９に光を照射し、検査対象９によって反射又は散乱された光に基づいて、検査対象９の外観における不良箇所を検知する。
検査システム１は、照射部１０、光学フィルタ２０、フィルタ駆動部３０、撮像装置４０、検査装置５０及び検査システム制御部６０を備える。

照射部１０は、光１Ｌを照射する。
光学フィルタ２０は、照射部１０から検査対象９に向かう光１Ｌの光路上に位置する。光学フィルタ２０は、光学フィルタ２０上の各位置に応じた透過率を有する。光学フィルタ２０は、光学フィルタ２０上の各位置に応じた透過率を有するため、光１Ｌが入射する位置に応じて光１Ｌの透過光強度を変化させる。
以下、説明の簡単のため、光学フィルタ２０上の各位置の透過率は、第１透過率と第１透過率よりも高い透過率である第２透過率とのいずれか一方である、と仮定する。
また、以下、説明の簡単のため、第１透過率は０であり、第２透過率は１であると仮定する。

フィルタ駆動部３０は、光学フィルタ２０を入れ替える。光学フィルタ２０を入れ替えるとは、光学フィルタ２０内の第１光学素子と第２光学素子の位置を入れ替えることを意味する。フィルタ駆動部３０は、光学フィルタ２０を入れ替え可能であればどのようなものであってもよい。フィルタ駆動部３０は、例えば、ステッピングモータの回転によって光学フィルタ２０を移動させる装置であってもよいし、位置ごとの光透過率を制御できる液晶光学素子であっても良い。

照射部１０と光学フィルタ２０の組合せとして、スライド映写機や液晶プロジェクタ、デジタルミラーデバイスを用いたいわゆるＤＬＰプロジェクタ等を用いることができる。

照射部１０、光学フィルタ２０及びフィルタ駆動部３０は、一体として構成されてもよい。以下、照射部１０、光学フィルタ２０及びフィルタ駆動部３０が一体として構成されたものを、光源ユニット１００という。
光源ユニット１００は、光学フィルタ２０を備えるため、検査対象の検査面上の位置に応じた光強度の光を検査面上に照明する光源である。
また、光学フィルタ２０は、光学フィルタ２０上の各位置に応じた透過率を有するため、光源ユニット１００は、フィルタ駆動部３０によって光学フィルタ２０を入れ替えることで、検査対象９面上（以下「検査面上」という。）の光強度を検査面上の位置に応じた光強度に調整することができる。以下、このことを、検査対象の検査面上の位置に応じて光強度を調整できるという。

なお、光学フィルタ２０が光学フィルタ２０上の各位置に応じた透過率を有するということは、光源ユニット１００から放射される光の光学フィルタ２０における強度は、光学フィルタ２０の面内の位置に応じた強度であることを意味する。すなわち、光源ユニット１００が放射する光強度は光学フィルタ２０の面内において面内の位置に応じた分布を有することを意味する。光学フィルタ２０がチェッカーパターン状に配置された第１光学素子と第２光学素子とを備える場合、分布は、光強度が強い領域と弱い領域とが交互に配置されたチェッカーパターン状である。光学フィルタ２０がストライプ状に配置された第１光学素子と第２光学素子とを備える場合、分布は、光強度が強い領域と弱い領域とが交互に配置されたストライプ状である。

撮像装置４０は、二次元的に配列された複数の受光素子４０１を備える。撮像装置４０は、光学フィルタ２０を透過して検査対象９に入射した光１Ｌの反射光又は散乱光である二次光を、複数の受光素子４０１によって受光する。撮像装置４０は、受光した二次光に基づいて、画像集合情報を生成する。画像集合情報は、予め定められた複数の光波長ごとの二次元画像の画像データの集合である。光波長ごとの二次元画像のそれぞれは、光波長ごとに、各受光素子４０１が受光した二次光の波長成分の強度を示す画像である。

撮像装置４０は、例えば、ハイパースペクトルカメラである。画像集合情報は、例えば、データキューブである。

検査装置５０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）５０１やメモリ５０２や補助記憶装置５０３などを備え、プログラムを実行する。検査装置５０は、プログラムの実行によって入力部５０４及び出力部５０５を備える装置として機能する。
ＣＰＵ５０１は、メモリ５０２又は補助記憶装置５０３に記憶されたプログラムを実行することによって検知部５１として機能する。検知部５１は、画像集合情報に基づいて、検査対象９の外観の不良箇所を検知する。検査対象９の外観の不良箇所を検知するとは、検査対象９の外観に不良箇所があるか否かを判定する処理と、不良箇所があると判定された場合に不良箇所の位置を特定する処理とを検知部５１が実行することである。

検査システム制御部６０は、ＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。検査システム制御部６０は、プログラムの実行によって、検査システム１が備える各機能部の動作を制御する。検査システム制御部６０は、例えば、照射部１０の照射時にフィルタ駆動部３０及び撮像装置４０を同期して動作させることで、撮像装置４０に光学フィルタ２０の複数の位置における画像集合情報を生成させる。

図３は、実施形態における光学フィルタ２０の一例を示す図である。
図３は、光１Ｌが入射する側から見た光学フィルタ２０の一例を示す。光学フィルタ２０は、フィルタ入射面方向の隣り合う領域とは透過率が異なり内部は透過率が同一である複数の領域を有する。フィルタ入射面方向とは、フィルタ入射面に平行な方向である。以下、フィルタ入射面方向の隣り合う領域とは透過率が異なり内部は透過率が同一である領域を透過率領域という。光学フィルタ２０が有する複数の透過率領域は、光１Ｌが入射する面内でチェッカーパターン状に位置する。複数の透過率領域の一部は、第１の透過率を有する第１透過率領域２０１である。複数の透過率領域の残り全部は、第２の透過率を有する第２透過率領域２０２である。第１透過率領域２０１には、例えば、第１光学素子が位置する。第２透過率領域２０２には、例えば、第２光学素子が位置する。

図４は、実施形態における検知部５１の機能構成の一例を示す図である。
検知部５１は、画像生成部５１０、分離部５１１及び判定部５１２を備える。

画像生成部５１０は、画像集合情報に基づいて検査対象９の画像（以下「検査対象画像」という。）を生成する。検査対象画像の各画素の輝度は、撮像装置４０の受光素子４０１が受光した二次光の強度に応じた輝度の画像である。検査対象画像は、少なくとも２つの受光素子４０１が受光した二次光の強度に基づいて生成された画像である。例えば、検査対象画像の任意の２つの画素は、異なる受光素子４０１が受光した二次光の強度に応じた輝度の画像である。

分離部５１１は、光学フィルタ２０の複数の位置における画像集合情報に基づいて、検査対象画像の各画素における直接成分と大域成分とを分離する。直接成分とは、直接反射光の光波長スペクトルである。大域成分とは、表面下散乱光の光波長スペクトルである。直接成分と大域成分とを分離するとは、直接反射光および表面下散乱光の光波長スペクトルを取得する処理である。
具体的には、画像データの画素ごとに分離処理を実行することで、直接成分と大域成分とを分離する。分離処理は、分離部５１１が、処理対象画素の輝度の最大値と最小値との差を算出する処理である。なお、処理対象画素は、分離処理の対象となる画素である。
分離部５１１は、各画素における直接成分と大域成分と分離することで、直接成分からなる画像と大域成分からなる画像を生成する。

判定部５１２は、特徴量取得部５２１、不良画素判定部５２２及び不良画素有無判定部５２３を備える。

特徴量取得部５２１は、第１特徴量取得処理を実行する。特徴量取得部５２１は、第１特徴量取得処理を実行することで、直接成分の光波長スペクトル情報に基づいて、各画素における検知特徴量を取得する。検知特徴量は、光波長スペクトルに対して定義可能な物理量又は工業値である。検知特徴量は、試験用不良位置における値と試験用非不良位置における値とが有意差を示す物理量又は工業値であれば、どのような物理量又は工業値であってもよい。試験用不良位置は、所定の試験用の検査対象上の位置であって、試験用の検査対象の外観における不良箇所の位置である。試験用非不良位置は、所定の試験用の検査対象上の位置であって、試験用の検査対象の外観における不良で無い位置である。試験用の検査対象とは、予め不良位置が知られた検査対象である。

検知特徴量は、例えば、光波長スペクトルに対する主成分分析によって取得される第１主成分又は第２主成分の値であってもよい。検知特徴量は、例えば、光波長スペクトルに対する主成分分析によって取得される分布の中心値であってもよい。検知特徴量は、例えば、光波長スペクトルに対する主成分分析によって取得される分布の分散であってもよい。

第１特徴量取得処理は、検知特徴量の定義に応じて予め定められた処理であって、光波長スペクトル位置依存情報に基づいて各画素における検知特徴量を取得する処理であればどのような処理であってもよい。検知特徴量が、例えば、主成分分析によって取得される第１主成分又は第２主成分である場合には、第１特徴量取得処理は、主成分分析の実行によって特徴量取得部５２１が第１主成分又は第２主成分を取得する処理であってもよい。

第１特徴量取得処理は、予め機械学習によって学習された直接成分の光波長スペクトル情報と検知特徴量との関係を示す情報に基づき、分離部５１１によって取得された直接成分の光波長スペクトル情報に基づいて、各画素における検知特徴量を取得する処理であってもよい。

不良画素判定部５２２は、特徴量取得部５２１が取得した各画素における検知特徴量に基づき、受光素子４０１ごとに、特徴量取得部５２１が取得した検知特徴量と予め定められた値との違いが所定の大きさ以上か否かを判定する。
不良画素判定部５２２は、特徴量取得部５２１が取得した検知特徴量と予め定められた値との違いが所定の大きさ以上である場合に、不良であると判定する。以下、不良画素判定部５２２によって不良であると判定された画素を不良画素という。
不良画素判定部５２２は、特徴量取得部５２１が取得した検知特徴量と予め定められた値との違いが所定の大きさ未満である場合に、正常であると判定する。以下、不良画素判定部５２２によって正常であると判定された画素を正常画素という。

不良画素判定部５２２は、判定結果を示す情報を出力する。判定結果を示す情報は、不良画素と正常画素とを示す情報であれば、どのような形式の情報であってもよい。例えば、判定結果は、検査対象画像の不良画素に対応する画素を強調表示させた画像であってもよい。

判定結果を示す情報は、例えば、予め各画素に対して定められた番号であって画素ごとに異なる番号が各画素に定められている場合には、番号と各画素が不良画素か否かを示す情報とを対応付けて示す情報であってもよい。
このような場合、画素と受光素子４０１とを対応付ける予め定められた情報（以下「対応情報」という。）が補助記憶装置５０３に記憶されていれば、検知部５１は、必ずしも、画像生成部５１０を備える必要は無い。なお、対応情報は、必ずしも補助記憶装置５０３に記憶されている必要は無く、検査装置５０の動作のたびに対応情報を記憶する外部装置（不図示）から入力部５０４を介して入力されてもよい。

不良画素有無判定部５２３は、不良画素判定部５２２の判定結果に基づいて、不良画素の有無を判定する。不良画素有無判定部５２３は、不良画素がある場合に、不良画素が有ると判定する。不良画素有無判定部５２３は、不良画素が無い場合に、不良画素が無いと判定する。

図５は、実施形態の検査システム１が実行する処理の一例を示す図である。
検査システム制御部６０の制御によって、照射部１０が動作し、光を照射する（ステップＳ１０１）。
検査システム制御部６０の制御によって、照射部１０、フィルタ駆動部３０及び撮像装置４０が動作し、撮像装置４０が、光学フィルタ２０の複数の位置における画像集合情報を生成する（ステップＳ１０２）。
分離部５１１が、撮像装置４０が生成した光学フィルタ２０の複数の位置における画像集合情報に基づいて、検査対象画像の各画素における直接成分と大域成分とを分離する。分離部５１１は、各画素における直接成分と大域成分とを分離することで、直接成分の光波長スペクトル情報を取得する（ステップＳ１０３）。
特徴量取得部５２１が、直接成分の光波長スペクトル情報に基づいて各画素における検知特徴量を取得する（ステップＳ１０４）。
不良画素判定部５２２が、特徴量取得部５２１が取得した各画素における検知特徴量に基づき、受光素子４０１ごとに、不良画素か否かを判定する（ステップＳ１０５）。
不良画素有無判定部５２３が、不良画素判定部５２２の判定結果に基づいて、不良画素が有るか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

このように構成された検査システム１は、チェッカーパターンを有する光学フィルタ２０を透過した光によって検査対象９を照射することで、直接成分と大域成分とを分離する。そのため、このように構成された検査システム１は、大域成分の影響を軽減して検査対象物の外観の不良を検出することができ、検出精度を向上させることができる。

なお、検査システム１において、撮像装置４０は入射光の正反射方向の近傍（以下「正方向領域」という。）の外に位置してもよい。正方向領域の外に撮像装置４０が位置する場合、受光素子４０１に入射する鏡面反射光の強度が、正方向領域に位置する受光素子４０１に入射する鏡面反射光の強度よりも弱い。そのため、正方向領域の外に撮像装置４０が位置する場合、直接成分は拡散反射光の強度に略同一である。そのため、撮像装置４０が正方向領域の外に位置する場合、検査システム１は、大域成分の影響と鏡面反射光の影響とを軽減して検査対象物の外観の不良を検出することができ、検出精度を向上させることができる。

（変形例）
図６は、変形例における検査システム１ａの機能構成の一例を示す図である。
検査システム１ａは、撮像部駆動部７０を備える点で、検査システム１と異なる。撮像部駆動部７０は、検査システム制御部６０の制御によって、撮像装置４０を移動させる。撮像部駆動部７０は、撮像装置４０を移動可能であればどのようなものであってもよい。撮像部駆動部７０は、例えば、ステッピングモータの回転によって撮像装置４０を移動させる装置であってもよい。
以下、検査システム１と同様の機能を有するものについては、図２と同じ符号を付すことで説明を省略する。

なお、撮像装置４０が撮像部駆動部７０によって移動させられることで複数の位置で二次光を受光する場合、検査システム１ａにおいて画像集合情報は、撮像装置４０の各位置における受光素子４０１ごとの光波長スペクトルを示す情報であってもよい。

なお、検査システム１ａにおいて、撮像装置４０は、必ずしも複数の受光素子４０１を備える必要はなく、受光素子４０１をひとつだけ備えてもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１、１ａ…検査システム、１０…照射部、２０…光学フィルタ、３０…フィルタ駆動部、４０…撮像装置、５０…検査装置、６０…検査システム制御部、７０…撮像部駆動部、４０１…受光素子、５０１…ＣＰＵ（Central Processing Unit）、５０２…メモリ、５０３…補助記憶装置、５０４…入力部、５０５…出力部、５１…検知部、５１０…画像生成部、５１１…分離部、５１２…判定部、５２１…特徴量取得部、５２２…不良画素判定部、５２３…不良画素有無判定部

Claims

検査対象の検査面上の位置に応じた光強度の光を前記検査面上に照明する光源によって照明された光が前記検査対象によって鏡面反射、拡散反射又は表面下散乱した光である二次光を受光し、受光した前記二次光の強度に基づいて予め定められた複数の光波長ごとの二次元画像の画像データの集合である画像集合情報を生成する撮像部と、前記撮像部が生成した複数の前記画像集合情報に基づいて、鏡面反射光及び拡散反射光の光波長スペクトルを取得する分離部と、
前記分離部が取得した前記光波長スペクトルに基づいて、前記検査対象の不良箇所を判定する判定部と、
を備え、
前記複数の前記画像集合情報は、前記光源によって照明された前記検査対象によって鏡面反射、拡散反射又は表面下散乱した前記二次光に基づいて前記撮像部によって生成される、
検査装置。
前記光源が放射する光強度は所定の面内で前記面内の位置に応じた分布を有し、
前記分布は、光強度が強い領域と弱い領域とが交互に配置されたチェッカーパターン状である、
請求項１に記載の検査装置。
前記光源が放射する光強度は所定の面内で前記面内の位置に応じた分布を有し、
前記分布は、光強度が強い領域と弱い領域とが交互に配置されたストライプ状である、
請求項１に記載の検査装置。
前記光波長スペクトルに対して定義可能な予め定められた所定の物理量又は工業値を検知特徴量として、
前記判定部は、前記光波長スペクトルに基づいて前記検知特徴量を取得した後、取得した前記検知特徴量に基づいて前記検査対象の不良箇所を判定する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の検査装置。
検査対象の検査面上の位置に応じた光強度の光を前記検査面上に照明する光源によって照明された光が前記検査対象によって鏡面反射、拡散反射又は表面下散乱した光である二次光を受光し、受光した前記二次光の強度に基づいて予め定められた複数の光波長ごとの二次元画像の画像データの集合である画像集合情報を生成する撮像部と、
前記撮像部が生成した複数の前記画像集合情報に基づいて、鏡面反射光及び拡散反射光の光波長スペクトルを取得する分離部と、
前記分離部が取得した前記光波長スペクトルに基づいて、前記検査対象の不良箇所を判定する判定部と、
を備え、
前記複数の前記画像集合情報は、前記光源によって照明された前記検査対象によって鏡面反射、拡散反射又は表面下散乱した前記二次光に基づいて前記撮像部によって生成される、
検査システム。
検査対象の検査面上の位置に応じた光強度の光を前記検査面上に照明する光源によって照明された光が前記検査対象によって鏡面反射、拡散反射又は表面下散乱した光である二次光を受光し、受光した前記二次光の強度に基づいて予め定められた複数の光波長ごとの二次元画像の画像データの集合である画像集合情報を生成する撮像ステップと、
前記撮像ステップにおいて生成された複数の前記画像集合情報に基づいて、鏡面反射光及び拡散反射光の光波長スペクトルを取得する分離ステップと、
前記分離ステップにおいて取得された前記光波長スペクトルに基づいて、前記検査対象の不良箇所を判定する判定ステップと、
を有し、
前記複数の前記画像集合情報は、前記光源によって照明された前記検査対象によって鏡面反射、拡散反射又は表面下散乱した前記二次光に基づいて前記撮像ステップにおいて生成される、
検査方法。