JP2022129945A - 外観検査装置、情報処理装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】光学調整機構を備える場合と比して、小型で簡易な装置を提供する。【解決手段】広がり角を持つ照明光源１２と、結像レンズ１３と、照明光源１２の反射光の結像レンズ１３による像を撮像する撮像素子１４と、撮像素子１４により撮像された検査対象Ｔの面の反射特性を基に面の性質を定量化する処理を行う処理部１５と、処理部１５の校正に用いる特性データとして、撮像素子１４の位置に対応する正反射面の角度データを保持する保持部１６と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、外観検査装置、情報処理装置及びプログラムに関するものである。

例えば、特許文献１には、試料の試料面に対して、複数の照明角度の照明部から照明光を照射する光源装置と、試料面の上方に配置され、試料面からの反射光を分光して２次元分光情報を、１回の撮像動作で取得する分光カメラ装置と、分光情報のＸ軸方向およびＹ軸方向における、画素毎の照明方向および撮像方向の光学幾何条件の変化を利用して、試料の所定の評価項目の測定値を測定するための、試料面の偏角分光情報を算出する算出部とを有する試料測定装置が開示されている。

特開２０１６－３８２２２号公報

ここで、製造現場で装置を使用したいというニーズに対応するには、大規模かつ汎用な装置ではなく、小型で簡易な装置であることが望まれる。しかしながら、照明と受光の角度条件を整えるために光学調整機構を備えると、小型で簡易な装置を実現することが難しくなる。
本発明の目的は、光学調整機構を備える場合と比して、小型で簡易な装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、広がり角を持つ光源と、レンズと、前記光源の反射光の前記レンズによる像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子により撮像された検査対象面の反射特性を基に当該検査対象面の性質を定量化する定量化手段と、前記定量化手段の校正に用いる特性データとして、前記撮像素子の位置に対応する正反射面の角度データを保持する保持手段と、を備える外観検査装置である。
請求項２に記載の発明は、前記角度データは、前記光源の光を反射する面を有する校正部材と前記撮像素子との関係が第１の場合及び当該第１の場合とは異なる第２の場合の測定結果を基に生成される、ことを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置である。
請求項３に記載の発明は、前記第１の場合と前記第２の場合は、前記撮像素子に対する前記校正部材の前記面の角度が互いに異なる関係である、ことを特徴とする請求項２に記載の外観検査装置である。
請求項４に記載の発明は、前記第１の場合と前記第２の場合の前記角度は共に、固定である、ことを特徴とする請求項３に記載の外観検査装置である。
請求項５に記載の発明は、前記第１の場合と前記第２の場合のいずれか一方の前記角度は、可変であり、他方の前記角度は固定である、ことを特徴とする請求項３に記載の外観検査装置である。
請求項６に記載の発明は、前記第１の場合と前記第２の場合は、前記レンズの光軸方向における前記撮像素子と前記校正部材の前記面との位置が互いに異なる関係である、ことを特徴とする請求項２に記載の外観検査装置である。
請求項７に記載の発明は、前記光源は、定量化する前記性質に応じて単数と複数のいずれかが定められる、ことを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置である。
請求項８に記載の発明は、前記性質が質感である場合、前記光源は単数である、ことを特徴とする請求項７に記載の外観検査装置である。
請求項９に記載の発明は、前記性質が欠陥である場合、前記光源は複数である、ことを特徴とする請求項７に記載の外観検査装置である。
請求項１０に記載の発明は、プロセッサを備え、前記プロセッサは、広がり角を持つ光源の反射光のレンズによる像を撮像する撮像素子により撮像された検査対象面の反射特性を基に当該検査対象面の性質を定量化し、定量化の校正に用いる特性データとして、前記撮像素子の位置に対応する正反射面の角度データを保持させる、ことを特徴とする情報処理装置である。
請求項１１に記載の発明は、情報処理装置に、広がり角を持つ光源の反射光のレンズによる像を撮像する撮像素子により撮像された検査対象面の反射特性を基に当該検査対象面の性質を定量化する機能と、定量化の校正に用いる特性データとして、前記撮像素子の位置に対応する正反射面の角度データを保持させる機能と、を実現させるプログラムである。

請求項１によれば、光学調整機構を備える場合と比して、小型で簡易な装置とすることができる。
請求項２によれば、校正部材と撮像素子との関係が第１の場合及び第１の場合とは異なる第２の場合の測定結果を用いない場合と比して、小型で簡易な装置とすることができる。
請求項３によれば、第１の場合と第２の場合とが互いに異なる角度の関係でない場合と比して、計算せずに角度データを生成することができる。
請求項４によれば、第１の場合と第２の場合の角度が共に固定であるという構成を採用しない場合と比して、校正部材の構成を簡易にすることができる。
請求項５によれば、第１の場合と第２の場合のいずれか一方の角度が可変であると共に他方の角度は固定であるという構成を採用しない場合と比して、校正作業の簡易化を図ることができる。
請求項６によれば、第１の場合と第２の場合とがレンズの光軸方向における撮像素子と校正部材の面との位置が互いに異なるものではない場合と比して、校正作業の簡易化を図ることができる。
請求項７によれば、定量化する性質に応じて光源の数を定めない場合と比して、小型で簡易な装置とすることができる。
請求項８によれば、性質が質感である場合に光源が単数でない場合と比して、小型で簡易な装置とすることができる。
請求項９によれば、性質が欠陥である場合に光源が複数でない場合と比して、角度データの生成を行う作業を簡素化することができる。
請求項１０によれば、光学調整機構を備える場合と比して、小型で簡易な装置とすることができる。
請求項１１によれば、光学調整機構を備える場合と比して、小型で簡易な装置とすることができる。

本実施の形態が適用される外観検査装置の機能概要を説明する図である。 処理部により作成された特性データを示す図であり、（ａ）は照明光源が単数の場合、（ｂ）は照明光源が複数の場合を示し、いずれも横軸は計測対象Ｔ内の位置（ｍｍ）であり、縦軸は正反射面角度（度）である。 第１の計測方法を説明する図である。 第１の計測方法を説明する図であり、（ａ）及び（ｂ）は、第１の計測方法による正反射を説明する図であり、（ｃ）は、その特性データを示す。 第２の計測方法を説明する図である。 第２の計測方法を説明する図であり、（ａ）は、第２の計測方法による正反射を説明する図であり、（ｂ）は、その特性データを示す。 第３の計測方法を説明する図である。 第３の計測方法を説明する図である。 歪みから光軸を推定する方法を説明する図であり、横軸は像高ｈ（ｍｍ）であり、縦軸は理想位置とのずれ量Δｈ（ｍｍ）である。 画角と距離の関係を説明する図である。 第３の計測方法における処理手順の変形例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用される外観検査装置の機能概要を説明する図である。図１は、光学レイアウトを示すものであり、主光線の光路を実線で表示する。
図１に示すように、外観検査装置１０は、内部から光が出射する開口１０ａと、かかる開口１０ａの周囲に位置するフランジ部１０ｂと、を有し、フランジ部１０ｂにより計測対象Ｔに当てつける当てつけ面１０ｃが形成される。計測対象Ｔは、検査対象面の一例である。
外観検査装置１０は、当てつけ面１０ｃを計測対象Ｔに当てつけることで、光学的に計測対象Ｔの外観を検査する装置である。外観検査装置１０は、当てつけ面１０ｃを計測対象Ｔに当てつけることで、外光が除去された状態にできる。
このような外観検査装置１０は、製造現場で使用可能な小型で簡易な装置である。

より詳細には、外観検査装置１０は、装置本体１１と、計測対象Ｔに向けて発光する照明光源１２と、計測対象Ｔの反射光を結像する結像レンズ１３と、結像レンズ１３により結像した像を撮像する撮像素子１４と、撮像素子１４により撮像された計測対象Ｔの反射特性により計測対象Ｔの性質を定量化する処理を行う処理部１５と、データを保持する保持部１６と、各種の表示を行う表示部１７と、を備えている。

装置本体１１は、例えば作業者が片手で持つことができる程度の大きさの計測器筐体である。
照明光源１２は、概点光源であり、広がり角を持つ光源である。照明光源１２は光源の一例である。なお、照明光源１２は、図１の構成例では単数であるが、複数設ける構成例を採用することもできる。
結像レンズ１３は、画角を持ち、焦点距離ｆのレンズである。結像レンズ１３はレンズの一例である。
撮像素子１４は、結像レンズ１３で結像された像を電気信号に変換して撮像するものであり、例えば面で撮像するエリアスキャンカメラである。撮像素子１４は、撮像素子の一例である。

処理部１５は、上述の定量化する処理を行うほか、校正に用いる特性データを作成する処理を行う。かかるデータは、定量化する際に用いられる。処理部１５は、定量化手段の一例である。
保持部１６は、処理部１５による処理結果をデータとして保持するメモリ等の記録媒体である。保持部１６は、保持手段の一例である。
表示部１７は、定量化する処理の結果を表示したり、特定データを表示したりすることができる。また、表示部１７は、入力デバイスとしての機能を持つ機器であることが好ましく、タッチパネルが好適である。

なお、本実施の形態では、処理部１５、保持部１６及び表示部１７を装置本体１１に収容する構成を採用するが、これに限られず、処理部１５、保持部１６及び表示部１７のいずれか一つ又は複数を装置本体１１の外部に設ける構成を採用してもよい。例えば、処理部１５を装置本体１１の外部に設ける構成を採用する場合、撮像素子１４の電気信号が装置本体１１の外部に送信される。
ここにいう装置本体１１の外部としては、情報処理装置、例えば携帯情報端末である。

外観検査装置１０において、当てつけ面１０ｃから結像レンズ１３の主平面までの距離をａとし、結像レンズ１３の主平面から撮像素子１４までの距離をｂとすると、１／ｆ＝１／ａ＋１／ｂであり、倍率はｂ／ａである。

ここで、外観検査装置１０により成形品のシボ加工後の質感計測を行う場合、照明照射角と受光器入射角の組合せ条件による反射特性計測値(BRDF; Bidirectional Reflectance Distribution Function)を検出することで、上述の処理部１５による定量化が可能である。かかる特性計測値ないし特性値を基に、主観評価値との間で、多変量解析や機械学習(Deep Learning)などを行うことで、評価指標を算出することができる。なお、ここにいうシボ加工とは、成形品表面に微小な凹凸を形成し、光を散乱させて、マットな質感を得る加工をいう。

また、外観検査装置１０により成形品や板金部品の欠陥検査を行う場合、凹み等による微小な正反射方向の変化による輝度分布の変化を検出することで、上述の処理部１５による定量化が可能である。かかる検出値を基に、主観評価値との間で、多変量解析や機械学習などを行うことで、評価指標を算出することができる。

外観検査装置１０において、上述した質感定量化の場合、計測対象の表面性状は均一として、単一の照明光源１２を用い、それぞれの位置で異なる照明／受光角度で特性を取得できればよい。また、上述した欠陥検査の場合、計測対象内の一部に欠陥があるため、表面性状は不均一である。複数の照明光源１２を並べることで、それぞれの位置に対しておおむね均一な条件を作ることが望ましい。

図２は、処理部１５により作成された特性データを示す図であり、（ａ）は照明光源１２が単数の場合、（ｂ）は照明光源１２が複数の場合を示し、いずれも横軸は計測対象Ｔ内の位置（ｍｍ）であり、縦軸は正反射面角度（度）である。ここにいう特性データは、撮像素子の位置に対応する正反射面の角度データの一例である。
ここにいう正反射面角度とは、照明光源１２の光が反射面で正反射しその反射光が撮像素子１４に撮像される場合の当該反射面である正反射面の角度をいい、反射面と計測対象Ｔとのなす角度である。図２から明らかなように、正反射面角度には正負があるが、正反射面が計測対象Ｔに対して図１における時計方向に傾斜する場合を正とし、反時計方向に傾斜する場合を負とする。

照明光源１２が単数の場合、図２（ａ）に示すように、特性データは右下がりの直線であり、横軸と交差する。
同図（ｂ）に示すように、照明光源１２が２つの場合、特性データの直線は２つである。照明光源１２が複数ある場合には、照明光源１２ごとに特性データを取得する。２つの直線はいずれも右下がりで傾きが同じであり、互いに平行である。

図２に示す特性データから、計測対象Ｔの各位置で、正反射条件からどの程度ズレた角度条件になっているかを読み取ることができる。読み取った角度条件によって、その後の定量化処理のパラメータ等を適用することができる。
外観検査装置１０は、計測器の基本特性として、特性データを装置内の保持部１６に保持し、その値から、処理データ領域を特定する。
また、特性データとしての校正データに、使用可能な領域を示すグラフ線分の長さで情報を付加してもよい。

ここで、図２（ａ）に示す特性データは、照明光源１２が単数の場合である。かかる場合において、処理部１５（図１参照）により定量化される計測対象Ｔの性質は、質感である。すなわち、定量化される計測対象Ｔの性質が質感の場合は、照明光源１２が単数である。
また、図２（ｂ）に示す特性データは、照明光源１２が複数の場合である。かかる場合において、処理部１５（図１参照）により定量化される計測対象Ｔの性質は、欠陥である。すなわち、定量化される計測対象Ｔの性質が欠陥の場合は、照明光源１２が複数である。
このように、照明光源１２は、定量化する性質に応じて単数と複数のいずれかが定められる。

次に、図２の特性データを生成する際の計測方法について説明する。
［第１の計測方法］
図３及び図４は、第１の計測方法を説明する図である。図４の（ａ）及び（ｂ）は、第１の計測方法による正反射を説明する図であり、（ｃ）は、その特性データを示す。なお、図３は、外観検査装置１０を部分的に示し、また、図４は、説明の便宜のため、照明光源１２、結像レンズ１３及び撮像素子１４の形状の図示を省略し、光学的な位置を示すにとどめている。
図３に示すように、第１の計測方法は、外観検査装置１０の装置本体１１を校正部材２０に設置して行う。
校正部材２０は、照明光源１２からの光４０を反射光５０として反射する正反射ターゲット２１及び正反射ターゲット２２を有する。正反射ターゲット２１と正反射ターゲット２２とは角度が互いに異なる。

具体的には、図３に示す状態は、正反射ターゲット２１が外観検査装置１０の当てつけ面１０ｃに対して平行であり、正反射ターゲット２２は、正反射ターゲット２１に対して角度θ傾いている。正反射ターゲット２１の正反射面角度は０度であり、正反射ターゲット２２の正反射面角度は、０度以外のθである。

第１の計測方法は、外観検査装置１０の当てつけ面１０ｃにおいて、角度０度の正反射ターゲット２１及び角度θ傾けた正反射ターゲット２２を有する校正部材２０を用い、正反射面の相対位置を変えながら、照明光源１２の正反射光が撮像素子１４に入射する位置を探索する。
すなわち、作業員は、正反射ターゲット２１が正反射面になる位置を探し、次に、正反射ターゲット２２が正反射面になる位置を探すようにして校正部材２０の上を移動させる作業を行う。かかる作業により、撮像素子１４に入射する正反射ターゲット２１の反射光が正反射になる位置が測定され、次に、撮像素子１４に入射する正反射ターゲット２２の反射光が正反射になる位置が測定される。これらの２点プロットにより、特性データを得る。

より詳細には、図４（ａ）に示すように、照明光源１２からの光４１を反射光５１として反射する正反射ターゲット２１が正反射面になる撮像素子１４の位置はｘ０である。また、同図（ｂ）に示すように、照明光源１２からの光４２を反射光５２として反射する正反射ターゲット２２が正反射面になる撮像素子１４の位置はｘ１である。
正反射ターゲット２１の正反射面角度は０度で、正反射ターゲット２２の正反射面角度θは１度であるので、これらの計測結果を基に、同図（ｃ）に示す特性データが生成される。
なお、第１の計測方法において、外観検査装置１０を校正部材２０の上を移動させる作業は、手動のほか、駆動源により行うように構成してもよく、かかる構成では、自動測定が可能になる。

このような特性データを得ることで、距離ａを高精度な組み付け公差としなくても済み、低コスト化をはかることができる。また、調整機構を備える必要がなく、高精度な光学調整を行わなくても済み、装置の小型化や簡易化を図ることができる。

［第２の計測方法］
図５及び図６は、第２の計測方法を説明する図である。図６の（ａ）は、第２の計測方法による正反射を説明する図であり、（ｂ）は、その特性データを示す。なお、図５は、第１の計測方法を説明する図３に対応するものであり、図６は、図４に対応するものである。
第２の計測方法は、図５に示すように、外観検査装置１０の装置本体１１を校正部材３０に設置して行う。
校正部材３０は、照明光源１２からの光を反射する正反射ターゲット３１を有する。正反射ターゲット３１は、不図示のモータにより角度を変更可能であり、これにより、上述した校正部材２０の正反射ターゲット２１、２２の各角度を実現できる。このようなことから、校正部材３０では、１つの正反射ターゲット３１で計測する。

第２の計測方法は、外観検査装置１０の当てつけ面１０ｃにおいて、正反射ターゲット３１の角度を変えながら、照明光源１２の正反射光が撮像素子１４に入射する位置を探索する。
すなわち、作業員は、校正部材３０の正反射ターゲット３１を角度０度にした上で、正反射面になる位置を探し、次に、正反射ターゲット３１の角度を０度以外の角度であるｎ度に変更し、正反射面になる位置を探す作業を行う。かかる作業により、撮像素子１４に入射する正反射ターゲット３１が角度０度の場合の反射光が正反射になる位置と、角度ｎ度の場合の反射光が正反射になる位置が求まる。これらの２点プロットにより、特性データを得る。

より具体的には、第２の計測方法において、正反射ターゲット３１（図５参照）が０度の場合、図６（ａ）に示すように、照明光源１２からの光４３を反射光５３として反射する正反射ターゲット３１が正反射面になる撮像素子１４の位置はｘ０である。また、正反射ターゲット３１がｎ度の場合、照明光源１２からの光４４を反射光５４として反射する正反射ターゲット３１が正反射面になる撮像素子１４の位置はｘ２である。これらの計測結果を基に、図６（ｂ）に示す特性データが生成される。

このように、第１の計測方法及び第２の計測方法は、照明光源１２の光を反射する正反射ターゲット２１、２２、３１を有する校正部材２０、３０と撮像素子１４との関係が互いに異なる２つの場合を形成するものであり、かかる２つの場合の各測定結果を基に、特性データが生成される。

ここで、第１の計測方法における正反射ターゲット２１、２２および第２の計測方法における正反射ターゲット３１は、光源の光を反射する面の一例である。第１の計測方法における校正部材２０及び第２の計測方法における校正部材３０は、校正部材の一例である。
第１の計測方法において、角度０度の正反射ターゲット２１を有する校正部材２０と撮像素子１４との関係は、第１の場合の一例であり、角度θの正反射ターゲット２２を有する校正部材２０と撮像素子１４との関係は、第２の場合の一例である。
第２の計測方法において、角度０度の正反射ターゲット３１を有する校正部材３０と撮像素子１４との関係は、第１の場合の一例であり、角度ｎの正反射ターゲット３１を有する校正部材２０と撮像素子１４との関係は、第２の場合の一例である。

また、第１の計測方法及び第２の計測方法における角度θないし角度ｎは、０度以外の角度である。第１の計測方法における正反射ターゲット２１、２２は、角度が互いに異なる関係の一例である。第２の計測方法における正反射ターゲット３１の０度の状態とθないしｎ度の状態とは、角度が互いに異なる関係の一例である。
そして、第１の計測方法における正反射ターゲット２１、２２の角度は共に固定である（図４（ａ）、（ｂ）参照）。また、第２の計測方法における正反射ターゲット３１の０度の場合の角度は固定であり、θないしｎの場合は任意の値を採用することができる点で可変である（図６（ａ）参照）。

［第３の計測方法］
図７及び図８は、第３の計測方法を説明する図である。なお、図７は、説明の便宜のため、外観検査装置１０の照明光源１２、結像レンズ１３及び撮像素子１４の形状の図示を省略し、光学的な位置を示すにとどめている。図８は、計算の説明の便宜のために、図７に示す位置関係を模式的に示したものである。
第３の計測方法は、図７に示すように、外観検査装置１０を、正反射ターゲットないし校正部材６０に対して位置決めして行われるものであり、上述した第１ないし第２の計測方法よりも簡易に計測できる。
校正部材６０は、外観検査装置１０に対して実線で示す位置と破線で示す位置と、に変更される。実線で示す位置と破線で示す位置とは、互いに距離ｄ離れている。実線の位置は、外観検査装置１０を校正部材６０に直接設置することで実現できる。破線の位置は、外観検査装置１０を、高さｄのスペーサ部材（不図示）を介して校正部材６０に設置することで実現できる。このようにして、実線の位置から破線の位置にオフセットできる。

図７において、照明光源１２の位置が位置Ｃ₁₂であり、結像レンズ１３の焦点位置は位置Ｃ₁₃である。また、結像レンズ１３の焦点位置に対応する実線の校正部材６０上の位置を原点（すなわちｘ＝０）としている。なお、これらの位置Ｃ₁₂，Ｃ₁₃は、図８にも表している。

図７に示すように、校正部材６０が実線で示す位置にある場合、照明光源１２からの光が校正部材６０のｘ０（すなわちｘ＝ｘ０）の位置で正反射する。
また、校正部材６０が破線で示す位置にある場合、照明光源１２からの光は、校正部材６０のｘ０の位置よりも原点寄りの位置で正反射する。第３の計測方法では、破線で示す位置の校正部材６０における位置を求めるのではない。具体的には、破線の校正部材６０で反射した反射光が実線の校正部材６０と交差する位置であるｘ１（すなわち、ｘ＝ｘ１）を求める。

第３の計測方法についてより詳細に説明すると、まず、原点位置（ｘ＝０）の撮像素子１４上の位置を求める。すなわち、計測対象Ｔに校正部材６０である格子チャートを置き、歪曲(Distortion)の点対象中心点を算出する。かかる格子チャートは、ミリ単位のオーダーのものを利用する。なお、治工具を用いた計測でもよい。
焦点距離ｆ及び図７の距離ｂは、基本的には、撮像素子１４及び結像レンズ１３のモジュールとして、精度を保障する。図７に示す距離ａは、外観検査装置１０の組立時の精度すなわち上述のモジュールの取付位置によって、誤差が生じる。このため、格子チャートを使い、倍率の設計値からの変動を見ることで、距離ａの実際の値を推定することができる。

計測対象Ｔに校正部材６０の正反射ターゲットを配置し、ｘ０の位置を撮像素子１４で読み取る。その後、計測対象Ｔから距離ｄをオフセットした位置に正反射ターゲットを配置し、ｘ１の位置を撮像素子１４で読み取る。
このようにして読み取ったｘ０の位置及びｘ１の位置から、正反射面角度を計算する。

次に、正反射面角度の計算について、図８を用いて説明する。
正反射面角度は、三角関数を図形に応用した計算により求めることができる。図８に示す距離ａ、距離ｄ、位置ｘ０，ｘ１は、図７に示す第３の計測方法により既知である。また、図８のｘ軸は、上述の図７において校正部材６０を実線で示す位置であり、ｙ軸は、図７におけるｘ＝０の位置である。なお、上述したように、位置Ｃ₁₂は、照明光源１２（図７参照）の位置を示し、位置Ｃ₁₃は、結像レンズ１３（同図参照）の焦点位置である。また、位置Ｃ₁₃の座標は（０,ａ）である。

位置Ｃ₁₂を起点とする直線Ｓ₁及び直線Ｓ₂は、

位置Ｃ₁₂は、直線Ｓ₁及び直線Ｓ₂の交点であることから、

上記ｘ_L、ｙ_Lを上記tanθの式に代入すると、

位置ｘ１における正反射面角度は、１８０－θの値と９０－γ₁の値の平均値から９０度を引いた値となる。正反射面角度は、撮像素子の位置に対応する正反射面の角度データの一例である。

ここで、第３の計測方法における校正部材６０の正反射ターゲットは、光源の光を反射する面の一例であり、校正部材６０は校正部材の一例である。
図７において実線で示す校正部材６０と撮像素子１４との関係は、第１の場合の一例であり、破線で示す校正部材６０と撮像素子１４との関係は、第２の場合の一例である。実線で示す校正部材６０と撮像素子１４との関係と破線で示す校正部材６０と撮像素子１４との関係とは、レンズの光軸方向における撮像素子と校正部材の面との位置が互いに異なる関係の一例である。

次に、第３の計測方法において、歪曲ないし歪みから光軸を推定する方法について説明する。
図９は、歪みから光軸を推定する方法を説明する図であり、横軸は像高ｈ（ｍｍ）であり、縦軸は理想位置とのずれ量Δｈ（ｍｍ）である。図１０は、画角と距離の関係を説明する図である。
光学系による像の歪みは、結像レンズ１３が点対象であることから、光軸ｈ＝０に対してｈ＜０，ｈ＞０に点対称な形状となる。このため、格子チャートを読み取り、格子位置が理想位置からどの程度ズレているかというΔｈの値を求めることで、図９に示すように、点対象となる中心点を求めることができ、画角０度の位置を推定することができる。
また、図１０に示すように、結像レンズ１３からの距離ａ（図７参照）によって倍率が変動する。このため、外観検査装置１０の組立時の距離ａ（例えば図７参照）のずれに対しては、画角と距離の関係による倍率の変化から、実際の距離ａの値を算出することができる。

次に、第３の計測方法の変形例におけるフローチャートを説明する。
図１１は、第３の計測方法における処理手順の変形例を示すフローチャートであり、エラー処理を含むものである。
図１１に示す例では、まず、チャートの浮による隙間からの外光の侵入がないかという浮チェックをし（ステップ１０１）、ｘ＝０の撮像素子１４上の位置を求める（ステップ１０２）。

そして、また浮チェックをし（ステップ１０３）、ｘ＝ｘ０の位置を撮像素子１４で読み取る（ステップ１０４）。その後、再び浮チェックをし（ステップ１０５）、ｘ＝ｘ１位置を撮像素子１４で読み取る（ステップ１０６）。

このように、上記ステップ１０２、１０４、１０６において、格子チャートや正反射ターゲットに対して、外観検査装置１０の当てつけ面１０ｃに当て付ける作業を行う際、照明光源１２（図１参照）を消灯して撮像することで、格子チャート等の浮による隙間からの外光の侵入がないかの浮チェックを行う。閾値を超える輝度値が検出された場合には、該当作業に対する警告やエラーを提示する。

図１１に示す例において、設計上のカメラ系と光源の最大位置公差から、校正値の正常範囲を規定しておき、校正終了時に正常範囲化のチェックを行い、正常であれば、保持部１６（図１参照）にて校正値を上書きし、異常であれば表示部１７（図１参照）にエラーを提示し書き換えをキャンセルするという校正値チェックを行ってもよい。

ここで、上述の処理部１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）ないしプロセッサで構成することができる。ＣＰＵは、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されているプログラムを読み出し、ＲＡＭ（Random Access Memory）を作業エリアにしてプログラムを実行する。ＣＰＵによって実行されるプログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスクなど）、光記録媒体（光ディスクなど）、光磁気記録媒体、半導体メモリなどのコンピュータが読取可能な記録媒体に記憶した状態で提供され得る。また、ＣＰＵによって実行されるプログラムは、インターネットなどの通信手段を用いてダウンロードしてもよい。

上記各実施形態において、プロセッサとは広義的なプロセッサを指し、汎用的なプロセッサ（例えばCPU： Central Processing Unit、等）や、専用のプロセッサ（例えばGPU： Graphics Processing Unit、ASIC： Application Specific Integrated Circuit、FPGA： Field Programmable Gate Array、プログラマブル論理デバイス、等）を含むものである。
また上記各実施形態におけるプロセッサの動作は、１つのプロセッサによって成すのみでなく、物理的に離れた位置に存在する複数のプロセッサが協働して成すものであってもよい。また、プロセッサの各動作の順序は上記各実施形態において記載した順序のみに限定されるものではなく、変更してもよい。

１０…外観検査装置、１０ａ…開口、１０ｂ…フランジ部、１０ｃ…当てつけ面、１１…装置本体、１２…照明光源、１３…結像レンズ、１４…撮像素子、１５…処理部、１６…保持部、２０，３０，６０…校正部材、２１，２２，３１…正反射ターゲット

Claims (11)

1. 広がり角を持つ光源と、
   レンズと、
   前記光源の反射光の前記レンズによる像を撮像する撮像素子と、
   前記撮像素子により撮像された検査対象面の反射特性を基に当該検査対象面の性質を定量化する定量化手段と、
   前記定量化手段の校正に用いる特性データとして、前記撮像素子の位置に対応する正反射面の角度データを保持する保持手段と、
   を備える外観検査装置。
2. 前記角度データは、前記光源の光を反射する面を有する校正部材と前記撮像素子との関係が第１の場合及び当該第１の場合とは異なる第２の場合の測定結果を基に生成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
3. 前記第１の場合と前記第２の場合は、前記撮像素子に対する前記校正部材の前記面の角度が互いに異なる関係である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の外観検査装置。
4. 前記第１の場合と前記第２の場合の前記角度は共に、固定である、
   ことを特徴とする請求項３に記載の外観検査装置。
5. 前記第１の場合と前記第２の場合のいずれか一方の前記角度は、可変であり、他方の前記角度は固定である、
   ことを特徴とする請求項３に記載の外観検査装置。
6. 前記第１の場合と前記第２の場合は、前記レンズの光軸方向における前記撮像素子と前記校正部材の前記面との位置が互いに異なる関係である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の外観検査装置。
7. 前記光源は、定量化する前記性質に応じて単数と複数のいずれかが定められる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
8. 前記性質が質感である場合、前記光源は単数である、
   ことを特徴とする請求項７に記載の外観検査装置。
9. 前記性質が欠陥である場合、前記光源は複数である、
   ことを特徴とする請求項７に記載の外観検査装置。
10. プロセッサを備え、
    前記プロセッサは、
    広がり角を持つ光源の反射光のレンズによる像を撮像する撮像素子により撮像された検査対象面の反射特性を基に当該検査対象面の性質を定量化し、
    定量化の校正に用いる特性データとして、前記撮像素子の位置に対応する正反射面の角度データを保持させる、
    ことを特徴とする情報処理装置。
11. 情報処理装置に、
    広がり角を持つ光源の反射光のレンズによる像を撮像する撮像素子により撮像された検査対象面の反射特性を基に当該検査対象面の性質を定量化する機能と、
    定量化の校正に用いる特性データとして、前記撮像素子の位置に対応する正反射面の角度データを保持させる機能と、
    を実現させるプログラム。

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