JP2023151944A - 検査システムおよび検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象物の表面の欠陥を精度よく検出することを可能にする。【解決手段】対象物２の表面３を検査する検査システム１は、対象物２が静止した状態で明領域と暗領域とを有する照明パターンが対象物２の表面３で走査されるように、拡散照明により対象物２を照明する照明装置１０と、照明パターンにより対象物２の表面３が照明された状態で対象物２を撮像する撮像装置１６とを備える。撮像装置１６は、画素ごとに輝度値の変化を検出して、輝度値の変化をイベントデータとして出力する、イベントベースの撮像素子１７を含む。検査システム１は、撮像素子１７からのイベントデータを解析することにより対象物２の表面３を検査する制御装置（画像処理部）１８をさらに備える。【選択図】図１

Description

本開示は、撮像画像を用いて検査対象物の外観を検査する検査システムおよび検査方法に関する。

画像処理技術を用いて、検査対象物（以下、単に「対象物」と称する）の外観を検査する検査システムが数多く提案されている。多くの検査システムは、対象物を照らすための照明装置、および、その対象物を撮像するための撮像装置を備える。

対象物を撮像するために用いる光学系（「撮像光学系」と称する）には、大別して拡散反射光学系と正反射光学系とがある。拡散反射系を用いて検査対象物の照明および撮像を行う方法としては、暗視野照明法、光切断法、位相シフト法（拡散）、照度差ステレオ法などが知られている。一方、正反射光学系を用いて検査対象物の照明および撮像を行う方法としては、明視野照明法、位相シフト法（正反射）などがある。

たとえば実用新案登録第３１９７７６６号公報（特許文献１）には、反射型位相シフト法が開示されている。反射型位相シフト法は、明暗パターン光を、１周期分だけシフトさせながら対象物に照射して、その対象物を撮像する。撮像により得られた画像には縞が見られる。欠陥の有無に応じて輝度変化が異なるので、輝度変化の有無を確認することによって欠陥を検出できる。

実用新案登録第３１９７７６６号公報

上記方法によって検査対象物の表面における欠陥の有無を検査することが提案されている。しかし、検査対象物の表面の状態によっては、上記の撮像光学系を用いた検査が容易ではない。

上述の通り、撮像光学系は、拡散反射光学系と正反射光学系とに大別できる。拡散反射光学系を用いた撮像方法としては、暗視野照明法、光切断法、位相シフト法（拡散）、照度差ステレオ法などが知られている。一方、正反射光学系を用いて検査対象物の照明および撮像を行う方法としては、明視野照明法、位相シフト法（正反射）などがある。

一例として、従来の撮像光学系により、光沢を有する表面（または鏡面）に形成された打痕を検査する場合の課題を説明する。打痕とは、たとえば、対象物の表面がツール等の部材によって押されることにより形成される表面の凹みである。暗視野照明法の場合、対象物で正反射した照明光が撮像装置のレンズに入らないように、対象物に対して斜め方向から照明して、対象物によって散乱された光を撮像装置により受光する。しかし暗視野照明法では、打痕が検出されるように照明方向の角度を調整することは容易ではない。その理由は、表面に打痕が形成される前後では光の反射角度の変化が小さいことにより、反射率がほとんど変化しないためである。明視野照明法の場合も同様に、打痕が検出されるように照明方向の角度を調整することは容易ではない。

光切断法は、対象物を線状の光で照明する方法である。しかし鏡面に対しては三角測距法に基づく形状計測手法が適用しにくい。したがって光切断法は、鏡面には適用することが困難である。同様の理由により、位相シフト法（拡散）、照度差ステレオ法も鏡面には適用することが困難である。また、位相シフト法（正反射）の場合には、鏡面以外の光沢面に適用することが困難である。

このように、従来から知られているいずれの撮像光学系にも、光沢面（または鏡面）の欠陥を撮像することが困難であるという課題が存在する。したがって検査対象物の表面の欠陥を高感度で検出することが可能な、新しい検査システムおよび検査方法に対するニーズがある。

本開示の目的は、検査対象物の表面の欠陥を精度よく検出することを可能にするためのソリューションを提供することである。

本開示の一例によれば、対象物の表面を検査する検査システムは、面状に光を発する発光面を有し、発光面からの拡散照明によって対象物を照明し、かつ、対象物が静止した状態で、明領域と暗領域とを有する照明パターンが対象物の表面で走査されるように対象物を照明する照明装置と、照明パターンにより対象物の表面が照明された状態で対象物を撮像する撮像装置とを備える。撮像装置は、画素ごとに輝度値の変化を検出して、輝度値の変化をイベントデータとして出力する、イベントベースの撮像素子を含む。検査システムは、撮像素子からのイベントデータを解析することにより対象物の表面を検査する画像処理部をさらに備える。

上記の開示によれば、イベントベースの撮像素子は、明領域と暗領域とを有する照明パターンが対象物の表面で走査されることにより、対象物の表面における輝度値の変化を検出する。検査対象物の表面に欠陥がある場合、その欠陥の部分と他の部分との間に、輝度値の変化のしかたの差異が生じる。イベントベースの撮像素子は、その輝度値の変化の違いを高感度に検出することができる。したがって、検査対象物の表面の欠陥を精度よく検出することができる。

さらに、上述の開示によれば、検査対象物の表面が光沢を有する面あるいは鏡面であっても、イベントベースの撮像素子を用いることによって、検査対象物の表面における輝度値の変化を精度よく検出することができる。光沢を有する面あるいは鏡面に形成された欠陥を精度よく検出することができる。

さらに、上述の開示によれば、輝度が変化した箇所の画素からイベントデータを選択的に読み出す。したがって、撮像時間を短縮することができる。

「対象物の表面」とは、対象物の面であって、対象物の外部に露出した面である。たとえば対象物が筐体を有する場合、その筐体の外表面が、本開示における「対象物の表面」に相当する。

上述の開示において、画像処理部は、撮像素子が取得した画像内の各画素におけるイベントデータに基づいて輝度値の振幅および画素間の輝度値の位相差を算出する。画像処理部は、輝度値の振幅および位相差に基づいて、対象物の表面の欠陥の有無を判定する。

「イベントデータ」とは、各画素における輝度値の変化をイベントとしてとらえて、変化が起きた画素の座標と各画素の輝度変化値や各画素の輝度変化極性(増加または減少)などを含むデータである。「輝度値の振幅」とは、輝度の最大値と輝度の最小値との間の差に相当する。なお、イベントデータとして輝度変化値が出力される場合には、その輝度変化値から輝度値を計算して振幅を算出することができる。イベントデータとして輝度変化の極性が出力される場合には、イベントデータの発生回数に基づいて振幅を算出することができる。「輝度値の位相差」は、複数の画素の間でのイベントデータの発生時刻の差に相当する。輝度値の振幅および位相差は、対象物の表面の反射特性を反映する。対象物の表面の一部に欠陥がある場合、その部分の反射特性は、他の正常な部分の反射特性と異なる。したがって、輝度値の振幅および位相差に基づいて、対象物の表面の欠陥の有無を判定することにより、検査対象物の表面の欠陥を精度よく検出することができる。

上述の開示において、画像処理部は、輝度値の振幅および位相差に基づいて、画像の中に欠陥に対応する候補が含まれるか否かを判定し、候補が画像の中に含まれる場合には、画像内の候補の数および分布に基づいて、欠陥の有無を判定する。

ある画素における輝度値の振幅および位相差が、他の画素の振幅および位相差と異なる場合には、その画素は対象物の表面の欠陥を反映していると考えられる。一方、対象物の表面の欠陥はある程度の大きさを有する。候補画素の数と分布とから、欠陥の対象物の表面に欠陥が有るか否かを判定することにより、正確な判定が可能となる。

上述の開示において、画像処理部は、画像内における輝度値の位相差の分布を示す位相差画像を生成する。

位相差は、欠陥の形状を反映する。位相差画像を生成することにより形状欠陥を画像化することができる。

上述の開示において、画像処理部は、画像内における輝度値の振幅の分布を示す反射率画像を生成する。

輝度値の振幅は、対象物の表面の反射率を示す。たとえば対象物の表面が光沢を有する面あるいは鏡面である場合、汚れ、異物、擦れは、対象物の表面の反射率を低下させる。したがって、反射率画像を生成することにより、上記の欠陥を画像化することができる。

上述の開示において、画像処理部は、輝度値の時間変化率を算出して、画像内における輝度値の時間変化率の分布を示す反射角度画像を生成する。

輝度値の時間変化率（傾き）は、対象物の表面における反射角度を示す。たとえば対象物の表面が光沢を有する面あるいは鏡面である場合、打痕、汚れ、異物、擦れは、対象物の表面の反射角度を変化させる。したがって、反射角度画像を生成することにより、上記の欠陥を画像化することができる。

上述の開示において、撮像装置は、照明装置から対象物への光の照射方向に対して正反射方向に配置される。

撮像装置を、照明装置から対象物への光の照射方向に対して正反射方向に配置することにより、光沢を有する面あるいは鏡面に形成された欠陥を検出することができる。

本開示の一例によれば、対象物の表面を検査する検査方法は、面状に光を発する発光面を有し、発光面からの拡散照明によって対象物を照明する照明装置により、対象物が静止した状態で、明領域と暗領域とを有する照明パターンを対象物の前記表面で走査して対象物を照明するステップと、照明パターンにより対象物の表面が照明された状態で、撮像装置が対象物を撮像するステップとを備える。撮像装置は、画素ごとに輝度値の変化を検出して、輝度値の変化をイベントデータとして出力する、イベントベースの撮像素子を含む。検査方法は、画像処理部が撮像素子からのイベントデータを解析するステップを備える。

上記の開示によれば、イベントベースの撮像素子は、明領域と暗領域とを有する照明パターンが対象物の表面で走査されることにより、対象物の表面における輝度値の変化を検出する。検査対象物の表面に欠陥がある場合、その欠陥の部分と他の部分との間において輝度値の変化のしかたに差異が生じる。イベントベースの撮像素子は、その輝度値の変化の違いを高感度に検出することができる。したがって、検査対象物の表面の欠陥を精度よく検出することができる。

本開示によれば、検査対象物の表面の欠陥を高感度で検出することができる。

本実施の形態に係る外観検査システムの全体構成を示す概略図である。 照明装置の構成を模式的に示した図である。 照明パターンを説明する模式図である。 制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 反射率を説明する図である。 反射角度を説明する図である。 対象物の部位と撮像素子の画素との間の位置関係を示した図である。 図７に示した対象物の表面の各部位における、高さおよび反射特性の例を示した図である。 図２に示した照射パターンで対象物を照明し、かつ通常のカメラで対象物を撮像した場合の画素の輝度値の変化を示した図である。 図２に示した照射パターンで対象物を照明し、かつイベントベースドカメラで対象物を撮像した場合にイベントベースドカメラから出力されるデータを模式的に示した図である。 本実施の形態において、検出の対象となる欠陥の候補を説明する図である。 汚れおよび擦れの各々による、表面の反射率および反射角度の変化を模式的に説明した図である。 本実施の形態によるデータ解析処理の基本的な流れを説明するフローチャートである。 本実施の形態による表示処理の流れを説明するフローチャートである。 本実施の形態による画像処理の対象となる対象物の表面を例示した図である。 図１５に示した対象物の画像データから生成された形状画像（位相差画像）を示した図である。 図１５に示した対象物の画像データから生成された反射率画像を示した図である。 図１５に示した対象物の画像データから生成された反射角度画像を示した図である。 本実施の形態に係る検査システムの他の構成例を示した図である。 本実施の形態によるデータ解析処理の第１の変形例を説明するフローチャートである。 本実施の形態によるデータ解析処理の第２の変形例を説明するフローチャートである。 本実施の形態による欠陥判定のための他の構成例を示した図である。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

§１ 適用例
図１を参照して、本発明の適用例について説明する。図１は、本実施の形態に係る検査システム１の全体構成を示す概略図である。検査システム１は、対象物２の表面３を検査する。対象物２の表面３は、対象物２の面であって、対象物２の外部に露出した面である。対象物２が筐体を有する場合、その筐体の外表面が、対象物２の表面３に相当する。対象物２は、たとえば生産ラインを流れる工業製品である。対象物２には、たとえば光沢な表面を有する物体、鏡面を有する物体を含むことができる。検査システム１は、例えば生産ラインに組み込まれ、対象物２の表面３の欠陥の有無を検査する。欠陥の種類を例示すると、打痕、線キズ、汚れ、異物の付着、擦れなどがある。なお、検査の間は、対象物２は静止した状態にある。

図１に示されるように、検査システム１は、主要なコンポーネントとして、照明装置１０と、撮像装置１６と、制御装置１８とを備える。

照明装置１０は、対象物２を照明するための装置である。制御装置１８の制御により、照明装置１０は、任意の照明パターンで対象物２を照明することができる。本実施の形態では、照明装置１０は、明領域と暗領域とが境界によって区分けされた矩形状パターンを対象物２に投影する。

撮像装置１６は、対象物２の表面３で反射した光を受光する。本実施の形態では、撮像装置１６の光軸の方向が、照明装置１０から対象物２の表面３で反射した光の進む方向すなわち正反射方向となるように撮像装置１６が配置される。なお、図１には、照明装置１０の典型的な配置として、側射照明の配置を示す。しかし、照明装置１０の配置は、このように限定されず、たとえば同軸落射照明の配置であってもよい（図１９を参照）。

撮像装置１６は、レンズなどの光学系に加えて、複数の画素に区画された撮像素子１７を含んで構成される。本実施の形態では、撮像素子１７として、イベントベースドの撮像素子が適用される。このような撮像装置は、一般にイベントベースドカメラ（Event Based Camera）と呼ばれる。

イベントベースドカメラは、輝度値差分出力カメラである。イベントベースドカメラは、画素の輝度の変化を感知して、変化したデータのみを、画素の座標および時間の情報と組み合わせて出力するように構成されている。イベントベースドカメラは被写体に時間的な変化があった部分の情報のみを画像データ（以下、「イベントデータ」とも称する）として出力する。これにより、高速および低遅延のデータ出力が可能になる。さらにデータサイズが小さくなることから、制御装置１８において計算負荷を低減することもできる。

制御装置１８は、照明装置１０および撮像装置１６を制御する。さらに、制御装置１８は、撮像装置１６から出力されるイベントデータを解析する。制御装置１８は、イベントデータの解析結果に基づいて、対象物２の表面３における欠陥の有無を検査する。したがって制御装置１８は、画像解析部および外観検査部の機能を担う。

対象物２が光沢な表面あるいは鏡面を有する物体である場合、表面３に照射された光の大部分は正反射する。しかし、表面３に欠陥を有する場合、その欠陥の部分と周囲の部分とでは、反射特性に差が生じる。本実施の形態では、照明装置１０は、矩形状の照明パターンを対象物２の表面３で走査して、撮像装置１６（イベントベースドカメラ）により対象物２の表面３を撮像する。イベントベースドカメラが、画素の輝度の変化を感知することによって、対象物２の表面３の欠陥を高感度で検出することができる。加えて、イベントベースドカメラは、輝度が変化した画素からの情報のみを選択的に読み出す。したがって本実施の形態によれば対象物２の撮影時間を短縮することができる。

§２ 具体例
＜Ａ．照明装置の例＞
図２は、照明装置１０の構成を模式的に示した図である。図２に示すように、照明装置１０は、発光面１１を有する。発光面１１には、複数の光源１０１が二次元に配置され、発光面１１は、面状に光を発する。各々の光源１０１の点灯および消灯を制御することによって、照明装置１０は、任意の照明パターンで対象物２を照明することができる。

光源１０１の各々は、拡散照明である。したがって、照明装置１０は、発光面１１からの拡散照明によって対象物２を照明する。光源１０１は、点光源であってもよいし、面光源であってもよい。図示の都合上、複数の光源１０１は、離散的に発光面１１に配置されている。しかしながら、二次元状に配置された複数の画素を有する照明装置（たとえば液晶ディスプレイあるいは有機ＥＬディスプレイ等）を照明装置１０として適用することも可能である。

図３は、照明パターンを説明する模式図である。図３に示すように、本実施の形態では、照明装置１０は、矩形状の照明パターン２０を生成する。照明パターン２０は、明領域２１と暗領域２２とを有する。明領域２１と暗領域２２とは境界２３によって区切られる。なお、図３では、消灯状態の領域を、ハッチングを付すことによって示す。

図示しないが、照明装置１０の発光面１１は、対象物２の表面３に向けられている。図３では、照明パターン２０に対応する各光源１０１の点灯／消灯状態を示す。Ｘ方向は、照明パターン２０の走査方向を表し、Ｙ方向は、発光面１１内における、Ｘ方向に対して直交する方向を表す。

照明装置１０は、対象物２の表面３上において、照明パターン２０を走査する。具体的には、照明装置１０は、Ｙ方向に並ぶ１列の光源１０１を１つのグループとして、各グループの光源を順次点灯させる。したがって、暗領域２２および明領域２１がＸ方向に沿って進むように照明パターン２０が走査される。なお、照明装置１０の発光面は、有限の大きさを有する。

なお、照明パターン２０の例は図３に示すように限定されるものではない。たとえば照明パターン２０における明領域２１と暗領域２２との配置が、図３に示す配置とは逆であってもよい。また、照明パターン２０内に、明領域２１と暗領域２２との境界２３が複数含まれるのでもよい。その場合、輝度値の変化は、後述する図９のグラフで表わされる変化（単調増加）とは逆方向の変化（すなわち単調減少）となる。

また、たとえば暗領域２２から明領域２１への変化と、その明領域２１から次の暗領域２２への変化とが含まれる（すなわち境界２３が２つ含まれる）ように照明パターン２０が生成されてもよい。この場合には図９に示した輝度値の変化において、輝度値の増加および輝度値の減少がそれぞれ１回ずつ発生する。制御装置１８による処理方法は、それぞれ位相差等の特徴量を求めて、両者を合成（たとえば平均、最大、最小等）することによって特徴量を算出することができる。

あるいは、複数の暗領域２２と複数の明領域２１とが交互に配置されるように照明パターン２０が生成されてもよい。その場合に、たとえば１周期分だけ照明パターン２０が走査されるのでもよい。

なお、図３では照明パターン２０をＸ方向に走査する例を示した。照明パターン２０をＹ方向に走査してもよい。別の例では、照明パターン２０をＸ方向およびＹ方向に走査してもよい。Ｘ方向の走査およびＹ方向の走査を組み合わせることによって、対象物２の表面３の欠陥をより高い精度で検出することが可能となる。

＜Ｂ．制御装置の構成例＞
図４は、制御装置１８のハードウェア構成の一例を示す図である。図４に示されるように、制御装置１８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）あるいはＭＰＵ（Micro-Processing Unit）などのプロセッサ１８０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１８１と、表示コントローラ１８２と、システムコントローラ１８３と、Ｉ／Ｏ（Input Output）コントローラ１８４と、ハードディスク１８５と、カメラインターフェイス１８６と、入力インターフェイス１８７と、照明コントローラ１８８と、通信インターフェイス１８９と、メモリカードインターフェイス１９０とを含む。これらの各部は、システムコントローラ１８３を中心として、互いにデータ通信可能に接続される。

プロセッサ１８０は、システムコントローラ１８３との間でプログラム（コード）などを交換して、これらを所定順序で実行することで、目的の演算処理を実現する。

システムコントローラ１８３は、プロセッサ１８０、ＲＡＭ１８１、表示コントローラ１８２、およびＩ／Ｏコントローラ１８４とそれぞれバスを介して接続されており、各部との間でデータ交換などを行うとともに、制御装置１８全体の処理を司る。

ＲＡＭ１８１は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性の記憶装置であり、ハードディスク１８５から読み出されたプログラム、撮像装置１６から受けた撮像画像、撮像画像に対する処理結果、およびワークデータなどを保持する。

表示コントローラ１８２は、表示装置５と接続されており、システムコントローラ１８３からの内部コマンドに従って、各種の情報を表示するための信号を表示装置５へ出力する。一例として、表示装置５は、液晶ディスプレイ、あるいは有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどを含む。

Ｉ／Ｏコントローラ１８４は、制御装置１８に接続される記録媒体や外部機器との間のデータ交換を制御する。より具体的には、Ｉ／Ｏコントローラ１８４は、ハードディスク１８５と、カメラインターフェイス１８６と、入力インターフェイス１８７と、通信インターフェイス１８９と、メモリカードインターフェイス１９０と接続される。

ハードディスク１８５は、典型的には、不揮発性の磁気記憶装置であり、プロセッサ１８０で実行される解析プログラム１９１などが格納される。このハードディスク１８５にインストールされる解析プログラム１９１は、メモリカード６などに格納された状態で流通する。さらに、ハードディスク１８５には、撮像画像が格納される。なお、ハードディスク１８５に代えて、フラッシュメモリなどの半導体記憶装置を採用してもよい。

カメラインターフェイス１８６は、対象物２を撮像することによって生成された撮像画像を受け付ける入力部に相当し、プロセッサ１８０と撮像装置１６との間のデータ伝送を仲介する。より具体的には、プロセッサ１８０からカメラインターフェイス１８６を介して撮像装置１６に撮像指示が出力される。これにより、撮像装置１６は、被写体を撮像し、カメラインターフェイス１８６を介して、生成された撮像画像をプロセッサ１８０に出力する。

入力インターフェイス１８７は、プロセッサ１８０とキーボード、マウス、タッチパネル、専用コンソールなどの入力装置７との間のデータ伝送を仲介する。すなわち、入力インターフェイス１８７は、ユーザが入力装置７を操作することで与えられる操作指令を受け付ける。

照明コントローラ１８８は、照明装置１０と接続されており、システムコントローラ１８３からのコマンドに従って、照明装置１０を制御する（光源１０１の点灯／消灯を制御する）ための信号を照明装置１０へ出力する。

通信インターフェイス１８９は、プロセッサ１８０と、図示しない他のパーソナルコンピュータあるいはサーバ装置などとの間のデータ伝送を仲介する。通信インターフェイス１８９は、典型的には、イーサネット（登録商標）あるいはＵＳＢ（Universal Serial Bus）などからなる。なお、後述するように、メモリカード６に格納されたプログラムを制御装置１８にインストールする形態に代えて、通信インターフェイス１８９介して、配信サーバなどからダウンロードしたプログラムを制御装置１８にインストールしてもよい。

メモリカードインターフェイス１９０は、プロセッサ１８０と記録媒体であるメモリカード６との間のデータ伝送を仲介する。すなわち、メモリカード６には、制御装置１８で実行される解析プログラム１９１などが格納され、メモリカードインターフェイス１９０は、このメモリカード６から解析プログラム１９１を読み出す。また、メモリカードインターフェイス１９０は、プロセッサ１８０の内部指令に応答して、撮像装置１６によって取得された撮像画像および／または制御装置１８における処理結果などをメモリカード６へ書き込む。なお、メモリカード６は、たとえばＳＤ（Secure Digital）メモリカード、あるいは、ＣＦ（CompactFlash）カードなどといった汎用的な半導体記憶デバイスからなる。

上述のような汎用的なコンピュータアーキテクチャに従う構造を有するコンピュータを利用する場合には、本実施の形態に係る機能を提供するためのアプリケーションに加えて、コンピュータの基本的な機能を提供するためのＯＳ（Operating System）がインストールされていてもよい。この場合には、本実施の形態に係るプログラムは、ＯＳの一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の順序および／またはタイミングで呼出して処理を実行するものであってもよい。すなわち、本実施の形態に係るプログラム自体は、上記のようなモジュールを含んでおらず、ＯＳと協働して処理が実行される場合もある。

さらに、本実施の形態に係る解析プログラム１９１は、他のプログラムの一部に組み込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には、上記のような組み合わせられる他のプログラムに含まれるモジュールを含んでおらず、当該他のプログラムと協働して処理が実行される。すなわち、本実施の形態に係る解析プログラム１９１としては、このような他のプログラムに組み込まれた形態であってもよい。

なお、代替的に、解析プログラム１９１の実行により提供される機能の一部もしくは全部を専用のハードウェア回路として実装してもよい。

＜Ｃ．反射特性＞
本実施の形態について具体的に説明するに先立ち、本実施の形態に係る欠陥の検出に関連する、表面の反射特性について説明する。具体的には、反射特性として、「反射率」および「反射角度」を以下に説明する。下記の説明は、反射率および反射強度の定義の一例であり、本実施の形態を限定することを意図するものではない。

図５は、反射率を説明する図である。図５において、正常面とは、欠陥がないとみなせる平面である。なお、正常面では光の吸収はないとする。正常面の法線ｎに対して角度θで入射した光は正常面で反射する。反射光の進行方向（すなわち正反射方向）は、正常面の法線ｎに対して角度θをなす方向である。

反射光は正反射方向を中心とした強度分布３０を有する。強度分布は反射光のエネルギーの空間分布と読み替えても良い。反射率は、入射した光のエネルギーに対する、反射光の強度分布３０の積分値の割合と定義される。

図６は、反射角度を説明する図である。図６には、反射方向の角度と反射光の強度との間の関係を表わす特性曲線が示される。なお、反射光の強度は正規化されているものとする。「反射角度」とは、反射光の強度がピーク強度となる角度から、ピーク強度に対してＸ％（たとえば１０％）となる角度までの範囲（図６中のθａ）を意味する。なお、反射光の強度がピークとなる角度とは、正反射方向の角度である。

＜Ｄ．通常のカメラおよびイベントベースドカメラの出力＞
図７は、対象物２の部位と撮像素子１７の画素との間の位置関係を示した図である。画像データ４０は、対象物２および撮像装置１６が静止している状態で撮像装置１６により撮像された対象物２の像のデータである。

画像データ４０における各画素のＸ座標およびＹ座標は、対象物２の各部位のＸ座標およびＹ座標と対応する。したがって画素４０Ａ，４０Ｂ，４０ＣのＸ座標およびＹ座標は、それぞれ、対象物２の表面の部位３Ａ，３Ｂ，３ＣのＸ座標およびＹ座標と１：１で対応する。説明の理解を容易にするため、画素４０Ａ，４０Ｂ，４０ＣのＸ座標は同じであるとする。

図８は、図７に示した対象物２の表面の各部位における、高さおよび反射特性の例を示した図である。図８において、高さ情報とは、Ｚ方向（図３に示すＸ方向およびＹ方向に垂直な方向）の情報であり、表面３の各部位に対する法線の方向に関する情報である。

正反射光が強い（言い換えると反射角度が狭い）ほど、表面３は高い光沢を有する。一方、正反射光が弱く、拡散光が強く、かつ反射角度が広くなる場合、表面３の光沢が低くなる。図８に示す例では、部位３Ｂの法線方向は、部位３Ａ，３Ｃの法線方向に対して傾いている。しかしながら部位３Ａ，３Ｂの反射特性はほぼ同じである。一方、部位３Ｃにおける反射角度は、部位３Ａ，３Ｂにおける反射角度よりも狭い。すなわち、部位３Ｃは、部位３Ａ，３Ｂに比べて、より高い光沢を有する。

図９は、図２に示した照射パターンで対象物２を照明し、かつ通常のカメラで対象物２を撮像した場合の画素の輝度値の変化を示した図である。図９では、図７に示した画素４０Ａ～４０Ｃの各々について、時間に対する輝度値の変化が示される。

部位３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、最初は暗い状態である。照明パターン２０を走査することにより、境界２３が対象物に映りこんだ像を撮像したときに、境界２３の像が画像上を通過するように見えるので、画素４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの各々の輝度値は、最小値Ｂ１から最大値Ｂ２へと変化する。

画素４０Ａの場合、時刻ｔ１において輝度値がＢ１から上昇し、時刻ｔ２において輝度値が最大値Ｂ２に達する。図９に示したグラフにおいて、「振幅」とは、輝度の最大値Ｂ２と輝度の最小値Ｂ１との間の差であり、対象物の表面の反射率を反映する。

「輝度値の傾き」とは、輝度値の時間変化率である。画素４０Ａでは、輝度値の傾きはａ１（＝（Ｂ２－Ｂ１）／（ｔ２－ｔ１））である。輝度値の傾きは、表面３における対応部位の反射特性（すなわち光沢度）を反映している。すなわち輝度値の傾きが大きいということは、表面の光沢度が高いことを表わす。

画素４０Ａについて、輝度値のグラフにおける時刻ｔ３は、最小値Ｂ１と最大値Ｂ２との間の所定の値（たとえば中間値）に達する時刻である。画素４０Ｂのグラフにおいて、同様の時刻をｔ３’と示す。時刻ｔ３’は、時刻ｔ３とは異なる時刻である。本実施形態では、所定の輝度値に達する時刻の画素間の差を「位相差」と称し、Δφで表わす。位相差は、部位３Ｂの法線が部位３Ａの法線に対して傾いていることにより生じる（図６を参照）。たとえば部位３Ｂが周囲から窪んだ領域である場合に、このような位相差が生じる。

画素４０Ｃについて、時刻ｔ１’において輝度値がＢ１から上昇し、時刻ｔ２’において輝度値が最大値Ｂ２に達する。画素４０Ｃの場合、輝度値の傾きはａ２となる。傾きａ２は傾きａ１よりも大きい。この理由は、部位３Ｃの反射角度が、部位３Ａの反射角度よりも狭いためである。すなわち、照明パターン２０を走査した場合、部位３Ａに比べて部位３Ｃでは、明るさがより急峻に変化する。これは部位３Ｃが部位３Ａよりも強い光沢を持つことを意味する。

図１０は、図２に示した照射パターンで対象物２を照明し、かつイベントベースドカメラで対象物２を撮像した場合にイベントベースドカメラから出力されるデータを模式的に示した図である。上述の通り、イベントベースドカメラは、画素の輝度が変化したときに、その変化したデータのみを、画素の座標および時間の情報と組み合わせて、イベントデータとして出力する。したがって、画素４０Ａ,４０Ｂ,４０Ｃの各々について、輝度値が元の値から所定の閾値だけ変化したことをトリガーとして、イベントデータが発生する。

各画素に対するイベントデータの発生頻度が輝度値の時間変化率（傾き）に対応する。画素４０Ａの輝度値のグラフと画素４０Ｃの輝度値のグラフとの対比から理解されるように、輝度値の変化率が大きいほど、単位時間あたりのイベントデータの発生頻度が高くなる。また、画素４０Ａの輝度値のグラフと画素４０Ｂの輝度値のグラフとの対比から理解されるように、イベントデータの発生時刻には差がある。イベントデータの発生時刻の差は位相差に対応する。

このように、イベントデータの発生頻度および発生時刻は、検査対象物の表面の反射特性とある関係を持つ。本実施の形態では、この関係を利用して対象物の表面における欠陥の有無を検査する。

＜Ｅ．欠陥の種類＞
図１１は、本実施の形態において、検出の対象となる欠陥の候補を説明する図である。図１１に示すように、欠陥の例として、打痕、線キズ、汚れおよび異物、擦れが挙げられる。

打痕５１は、ツール５０などのような、先端が丸い物体を対象物２の表面３に押し付けることによって形成される、表面３の凹みである。打痕５１の形成される前後では表面の反射率は実質的に変化しないものの、反射角度が狭くなりやすい。

線キズ５２は、Ｖ字形状の断面を有するキズである。線キズは、表面３が削られた状態であり、表面の状態がほとんど変換しないために、線キズ５２の形成される前後では表面の反射率および反射角度はほとんど変化しない。

擦れ５３は、対象物２の表面３が擦れることによって形成された、ごく浅いキズである。

汚れあるいは異物は、対象物２の表面３に汚れ（あるいは異物）５４が付着した状態を指す。

図１２は、汚れおよび擦れの各々による、表面の反射率および反射角度の変化を模式的に説明した図である。図１１および図１２を参照して、擦れの場合、対象物２の表面３による吸収がないため、反射率はほとんど変化しない。一方、反射強度の分布が空間的に少し広がる。このため、反射角度は、擦れの無い状態の反射角度から少し広がる。したがって図１２に示した角度θｂは、図６に示した角度θａよりも大きい。

対象物２の表面３に汚れ（あるいは異物）が付着した場合、その汚れによって反射強度の分布は、より空間的に広がる。さらに、入射した光のエネルギーの一部が汚れによって吸収される。このため反射率が低下するとともに反射角度が広がる。図１２に示した角度θｃは、角度θｂよりも大きい。なお、汚れが対象物２の表面３に付着した場合、その汚れの位置における入射光の反射は、拡散反射に近い反射とみなすことができる。

＜Ｆ．欠陥の検査＞
図１３は、本実施の形態によるデータ解析処理の基本的な流れを説明するフローチャートである。主として、図１に示す制御装置１８が解析プログラムを実行する。これにより図１３に示す処理が実行される。

照明装置１０が矩形状の照明パターン２０を対象物２の表面３で走査する。この状態で撮像装置１６（イベントベースドカメラ）が対象物２を撮像する。制御装置１８は、撮像装置１６（イベントベースドカメラ）から出力されるイベントデータ（図１０を参照）を受信する（ステップＳ１１）。

制御装置１８は、イベントデータに基づいて各画素の輝度値の位相、振幅および傾きを算出する。イベントデータとして輝度変化の極性が出力される場合、制御装置１８は、イベントデータの発生回数に基づいて輝度値の振幅を算出するとともに、イベントデータの発生タイミングに基づいて各画素の位相を算出する。（ステップＳ１２）。ただし、各画素の輝度値の位相、振幅および傾きの算出方法は、このように限定されるものではない。イベントデータとして、時刻ｔ、座標（ｘ，ｙ）、輝度変化量ｐ、を出力するタイプのカメラが撮像装置１６に適用されてもよい。このような場合、制御装置１８は、輝度変化値から輝度値を計算して輝度値の振幅を算出する。

次に、制御装置１８は、各画素の輝度値の位相について、その周囲の画素の輝度値の位相との間の差分を求める（ステップＳ１３）。たとえば、ある画素と、その画素に上、下、左、右に隣接する画素との間で輝度値の位相差が求められる。

互いに隣接する２つの画素の間の位相差を求めることは、位相の変化の一次微分を求めることと等価とみなすことができる。なお、位相差を求める方法は、上記のように限定されない。たとえば、二次微分を用いて位相差を求めてもよい。あるいは位相画像を生成し、その画像データに対して空間フィルタを適用することにより、位相空間内での位相差を求めるのでもよい。

次に、制御装置１８は、欠陥画素の候補を求める（ステップＳ１４）。具体的には、制御装置１８は、輝度値の振幅および位相差に基づいて、画像の中に欠陥に対応する候補が含まれるか否かを判定する。制御装置１８は、振幅がその閾値以上であり、かつ位相の差分の絶対値がその閾値以上となる画素を、欠陥画素候補とする。

欠陥画素候補が画像の中に含まれる場合、制御装置１８は、欠陥画素が高い頻度で出現する画像領域を欠陥領域と判定する（ステップＳ１５）。「画像領域」とは、所定の大きさに区画された撮像装置１６の撮像領域のうちの１つの撮像領域である。「頻度」とは、たとえば画像領域内の画素のうち欠陥画素の割合である。制御装置１８は、頻度をその閾値と比較することにより、欠陥領域の有無を判定することができる。

欠陥領域が画像の中に含まれる場合、制御装置１８は、その欠陥領域の面積が閾値以上であり、かつ、欠陥領域の個数も閾値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ１６）。この処理は、欠陥の判定基準を満たすかどうかを判定する処理である。欠陥領域の面積が閾値未満である、または欠陥領域の個数が閾値未満である場合（ステップＳ１６においてＮＯ）、制御装置１８は、対象物２の表面に欠陥がないと判定する。したがって、外観検査の結果は「ＯＫ」となる（ステップＳ１７）。

一方、欠陥領域の面積が閾値以上であり、かつ、欠陥領域の個数も閾値以上である場合（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、制御装置１８は、対象物２の表面に欠陥があると判定する。したがって、外観検査の結果は「ＮＧ」となる（ステップＳ１８）。

ある画素における輝度値の振幅および位相差が、他の画素の振幅および位相差と異なる場合には、その画素は対象物の表面の欠陥を反映していると考えられる。一方、対象物の表面の欠陥はある程度の大きさを有する。候補画素の数と分布とから、欠陥の対象物の表面に欠陥が有るか否かを判定することにより、正確な判定が可能となる。

＜Ｇ．表示処理＞
図１３に示した画像処理の結果をユーザに表示する処理が追加されてもよい。画像処理の結果をユーザに表示するため、制御装置１８は、画像処理の結果をユーザに提供するための画像を生成する。この処理は、図１３に示したステップＳ１７の処理の次、またはステップＳ１８の処理の次に実行されてもよい。

図１４は、本実施の形態による表示処理の流れを説明するフローチャートである。主として、図１に示す制御装置１８が解析プログラムを実行することにより、図１４に示した処理が実行される。

制御装置１８は、撮像した画像に含まれる各画素間の輝度値の位相差に基づいて形状画像を生成する（ステップＳ２１）。形状画像とは、画像内の画素間の位相差の分布を示す画像である。

同様に、制御装置１８は、各画素の振幅に基づいて、画像内の各画素の輝度値の振幅の反射率画像を生成する（ステップＳ２２）。制御装置１８は、画像内の画素の各画素の輝度値の傾きに基づいて反射角度画像を生成する（ステップＳ２３）。なお、形状画像（位相差画像）、反射率画像および反射角度画像を生成する順序は上記のように限定されるものではなく、任意の順序でこれらの画像を生成することができる。あるいは、形状画像、反射率画像および反射角度画像が同時に生成されてもよい。

制御装置１８は、生成した画像を表示装置５（図４を参照）に表示する（ステップＳ２３）。制御装置１８は、形状画像（位相差画像）、反射率画像および反射角度画像のすべてを表示装置５に表示させてもよい。あるいは、制御装置１８は、形状画像（位相差画像）、反射率画像および反射角度画像のうち、ユーザによって選択された画像のみを表示装置５に表示させてもよい。

図１５は、本実施の形態による画像処理の対象となる対象物の表面を例示した図である。図１５を参照して、対象物２の表面３は、光沢を有する面であり、たとえば反射角度をもつ金属面である。図１５では、表面３の欠陥として、打痕５１、線キズ５２、擦れ５３および汚れ（または異物）５４を示す。

図１６は、図１５に示した対象物の画像データから生成された形状画像（位相差画像）を示した図である。図１６を参照して、形状画像６１は、位相差の大きさに応じた濃淡値を有する濃淡画像となる。形状画像において明るく表示される領域は、イベントベースドカメラで撮像した対象物２の表面３のうち、位相の変化が大きい領域である。イベントベースドカメラで撮像した画像では、打痕５１および線キズ５２によって、画素間での輝度値の位相の変化が大きくなる。したがって、打痕５１を表わす欠陥領域６２、および線キズ５２を表わす欠陥領域６３が形状画像６１の中に現れる。このように、形状画像を生成することによって、打痕５１および線キズ５２のような形状欠陥を視覚化することができる。

図１７は、図１５に示した対象物の画像データから生成された反射率画像を示した図である。図１７を参照して、反射率画像６４は、反射率の大きさに応じた濃淡値を有する濃淡画像となる。反射率画像６４において明るく表示される領域は、対象物２の表面３のうち反射率の高い領域である。一方、反射率画像６４において暗く表示される領域は、対象物２の表面３のうち反射率の低い領域である。汚れ（異物）５４が表面に付着した場合、その部分では、表面３の反射率が低下する。したがって、汚れ５４を表わす欠陥領域６５が反射率画像６４の中に現れる。なお、擦れ５３により反射率の低下が大きい場合（たとえば擦れ５３の領域が大きい場合）には、擦れ５３を表わす欠陥領域が反射率画像６４の中に現れる確率が高くなる。したがって、擦れの程度によっては、反射率画像６４により擦れ５３を検出することも可能である。

図１８は、図１５に示した対象物の画像データから生成された反射角度画像を示した図である。図１８を参照して、反射角度画像６６は、反射角度の大きさに応じた濃淡値を有する濃淡画像となる。反射角度画像６６において明るく表示される領域は、イベントベースドカメラで撮像した対象物２の表面３のうち、反射角度の狭い領域である。すなわち、表面３のうち光沢の強い領域が反射角度画像６６において明るく表示される。一方、反射角度画像において暗く表示される領域は、イベントベースドカメラで撮像した対象物２の表面３のうち反射角度の広い領域であり、光沢の弱い領域である。

対象物２の表面３に打痕５１が形成された場合、表面３の反射角度が狭くなる。これにより、反射角度画像６６において、打痕５１に対応する欠陥領域６７が明るく表示される。一方、擦れ５３あるいは汚れ（異物）５４の場合、表面３の反射角度が広がるため、反射角度画像６６では、擦れ５３に対応する欠陥領域６８、および、汚れ５４に対応する欠陥領域６９が、暗く表示される。なお、擦れ５３に比べて汚れ５４のほうが反射角度の広がりが大きい。このため反射角度画像６６において、欠陥領域６８よりも欠陥領域６９のほうが暗く表示される。

＜Ｈ．検査システムの他の構成例＞
本実施の形態に係る検査システム１は、上記のように限定されるものではない。以下に、本実施の形態に適用しうる種々の構成例を説明する。

図１９は、本実施の形態に係る検査システムの他の構成例を示した図である。図１９を参照して、検査システム１Ａは、同軸光学系を有する点において、図１に示した検査システム１と相違する。すなわち、図１９では、同軸落射照明のための構成が示される。

具体的には、検査システム１Ａは、照明装置１０に替えて照明装置１０Ａを備える。照明装置１０Ａは、光源１２と、ハーフミラー１３とを備える。光源１２から発せられる光の光軸が対象物２の表面３の法線に対して直交するように光源１２が配置される。ハーフミラー１３は、光源１２から発光された光を対象物２に向けるために、発光された光の光軸とハーフミラー１３の反射面とのなす角度が４５度となるように配置される。これにより、光源１２から発せられた光は、ハーフミラー１３で反射して、対象物２の表面３の法線方向から対象物２を照らす。

対象物２からの反射光は、対象物２の表面３の法線の方向に進む。撮像装置１６は、撮像装置１６の光軸とハーフミラー１３のなす角度が４５度となるように配置される。これによって対象物２からの反射光は、ハーフミラー１３を透過して撮像装置１６に入射する。このように、対象物２への入射光と対象物２からの反射光とが同軸となるように撮像光学系を配置してもよい。

図２０は、本実施の形態によるデータ解析処理の第１の変形例を説明するフローチャートである。図２０に示したフローチャートは、ステップＳ１９の処理がステップＳ１８の後に追加される点において、図１３に示したフローチャートと異なる。したがって、図１９では、特に、図１３のフローチャートと相違する点を示している。

ステップＳ１６において、制御装置１８は、欠陥領域の面積が閾値以上であり、かつ、欠陥領域の個数も閾値以上であるかどうかを判定する。制御装置１８は、ステップＳ１８において対象物２の表面に欠陥があると判定する。この場合、制御装置１８は、ステップＳ１９において、欠陥領域の情報を出力する。欠陥領域の情報は特に限定されないが、たとえば、欠陥領域の座標位置、欠陥領域の面積、欠陥領域の個数を含みうる。これにより、ユーザは、欠陥の種類に加え、欠陥の位置、欠陥のサイズ、欠陥の数など、対象物２の表面３の欠陥に関するより多くの情報を取得することができる。

図２１は、本実施の形態によるデータ解析処理の第２の変形例を説明するフローチャートである。図２１に示したフローチャートは、ステップＳ２０，Ｓ２１の処理がステップＳ１８の後に追加される点において、図１３に示したフローチャートと異なる。したがって、図２１では、特に、図１３のフローチャートと相違する点を示している。ステップＳ２０において、各画素の輝度の変化の傾きから光沢度を推定する。各画素の輝度の変化の傾きはステップＳ１２の処理によって求められるので説明は繰り返さない。

ステップＳ２１において、制御装置１８は、光沢度を閾値と比較して欠陥の種類を推定する。上記の通り、輝度の変化の傾きは、反射角度に関連する。欠陥の種類に応じて、反射角度が広がる、あるいは狭くなる。すなわち、欠陥の種類に応じて光沢度が高くなる、あるいは低くなる。したがって、光沢度の閾値を適切に定めることによって、欠陥の種類を制御装置１８により特定することができる。

図１４に示したフローチャートの場合、欠陥の種類の判別は、画像処理によって生成された画像に基づいてユーザが実行する。図２０に示されたフローチャートを実行することにより、制御装置１８が欠陥の種類を自動的に判別することができる。なお、図２１に示したフローにおいて、ステップＳ１８の処理の後の適切な段階において、図２０に示したステップＳ１９の処理が追加されてもよい。

図２２は、本実施の形態による欠陥判定のための他の構成例を示した図である。図２２を参照して、制御装置１８は、解析プログラム１９１Ａおよび学習モデル１９２を格納したハードディスク１８５Ａを有する。なお、図２０には、欠陥判定のための主要な構成要素として、プロセッサ１８０、ＲＡＭ１８１およびハードディスク１８５Ａのみを示す。制御装置１８の他の部分の構成は、図４に示した制御装置１８の対応する部分の構成と同じであるので説明は繰り返さない。

学習モデル１９２は、撮像装置１６（イベントベースドカメラ）から出力されるイベントデータを機械学習することによって欠陥の有無を判定するように訓練された、学習済みの推定モデルである。学習モデル１９２は、たとえばニューラルネットワーク（たとえば回帰型ニューラルネットワーク）を用いることで、ディープラーニングを行うのでもよい。学習モデル１９２を学習させるため、たとえば、教師あり学習のアルゴリズムが用いられる。

対象品の検査時において、プロセッサ１８０は、学習モデル１９２を参照して、撮像装置１６からのイベントデータに基づいて欠陥の有無を判定する。学習モデル１９２は、画素ごとに欠陥の有無を判定するように訓練されていてもよい。あるいは学習モデル１９２は、画像全体または、一定の大きさの画像領域を入力として欠陥の有無を判定するように訓練されていてもよい。

§３ 付記
以上のように、本実施の形態は以下のような開示を含む。

（構成１）
対象物（２）の表面（３）を検査する検査システム（１，１Ａ）であって、
面状に光を発する発光面（１１）を有し、発光面（１１）からの拡散照明によって対象物（２）を照明し、かつ、対象物（２）が静止した状態で明領域（２１）と暗領域（２３）とを有する照明パターンが対象物（２）の表面（３）で走査されるように対象物（２）を照明する照明装置（１０，１０Ａ）と、
照明パターンにより対象物（２）の表面（３）が照明された状態で対象物（２）を撮像する撮像装置（１６）とを備え、撮像装置（１６）は、
画素ごとに輝度値の変化を検出して、輝度値の変化をイベントデータとして出力する、イベントベースの撮像素子（１７）を含み、
撮像素子（１７）からのイベントデータを解析することにより対象物（２）の表面（３）を検査する画像処理部（１８）をさらに備える、検査システム（１，１Ａ）。

（構成２）
画像処理部（１８）は、
撮像素子（１７）が取得した画像内の各画素におけるイベントデータに基づいて輝度値の振幅および画素間の輝度値の位相差を算出して、輝度値の振幅および位相差に基づいて、対象物（２）の表面（３）の欠陥の有無を判定する、構成１に記載の検査システム（１，１Ａ）。

（構成３）
画像処理部（１８）は、輝度値の振幅および位相差に基づいて、画像の中に欠陥に対応する候補が含まれるか否かを判定し、候補が画像の中に含まれる場合には、候補の数および分布に基づいて、欠陥の有無を判定する、構成２に記載の検査システム（１，１Ａ）。

（構成４）
画像処理部（１８）は、画像内における輝度値の位相差の分布を示す位相差画像（６１）を生成する、構成２または構成３に記載の検査システム（１，１Ａ）。

（構成５）
画像処理部（１８）は、画像内における輝度値の振幅の分布を示す反射率画像（６４）を生成する、構成２または構成３に記載の検査システム（１，１Ａ）。

（構成６）
画像処理部（１８）は、輝度値の時間変化率を算出して、画像内における輝度値の時間変化率の分布を示す反射角度画像（６６）を生成する、構成２または構成３に記載の検査システム（１，１Ａ）。

（構成７）
撮像装置（１６）は、照明装置（１０）から対象物（２）への光の照射方向に対して正反射方向に配置される、構成１から構成６のいずれか１つに記載の検査システム（１，１Ａ）。

（構成８）
対象物（２）の表面（３）を検査する検査方法であって、
面状に光を発する発光面（１１）を有し、発光面（１１）からの拡散照明によって対象物（２）を照明する照明装置（１０，１０Ａ）により、対象物（２）が静止した状態で、明領域（２１）と暗領域（２３）とを有する照明パターンを対象物（２）の表面（３）で走査して対象物（２）を照明するステップと、
照明パターンにより対象物（２）の表面（３）が照明された状態で、撮像装置（１６）が対象物（２）を撮像するステップ（Ｓ１１）とを備え、撮像装置（１６）は、画素ごとに輝度値の変化を検出して、輝度値の変化をイベントデータとして出力する、イベントベースの撮像素子（１７）を含み、
画像処理部（１８）が撮像素子（１７）からのイベントデータを解析するステップ（Ｓ１１～Ｓ２１）とを備える、検査方法。

（構成９）
解析するステップ（Ｓ１１～Ｓ２１）は、
画像処理部（１８）が、撮像素子（１７）が取得した画像内の各画素におけるイベントデータに基づいて輝度値の振幅および画素間の輝度値の位相差を算出するステップ（Ｓ１２）と、
画像処理部（１８）が、輝度値の振幅および位相差に基づいて、対象物（２）の表面（３）の欠陥の有無を判定するステップ（Ｓ１４～Ｓ１８）とを含む、構成８に記載の検査方法。

（構成１０）
表面（３）の欠陥の有無を判定するステップ（Ｓ１４～Ｓ１８）は、
輝度値の振幅および位相差に基づいて、画像の中に欠陥に対応する候補が含まれるか否かを判定するステップ（Ｓ１４）と、
画像の中に欠陥に対応する候補が含まれる場合に、画像内の候補の数および分布を求めるステップ（Ｓ１５）と、
候補の数および分布に基づいて、画像の中の欠陥領域を特定するステップ（Ｓ１５）と、
欠陥領域の数および欠陥領域の面積が、欠陥の判定基準を満たすかどうかを判定するステップ（Ｓ１６）とを含む、構成９に記載の検査方法。

（構成１１）
画像処理部（１８）が、画像内における輝度値の位相差の分布を示す位相差画像（６１）を生成するステップ（Ｓ２１）をさらに備える、構成９または構成１０に記載の検査方法。

（構成１２）
画像処理部（１８）が、画像内における輝度値の振幅の分布を示す反射率画像（６４）を生成するステップ（Ｓ２２）をさらに備える、構成９または構成１０に記載の検査方法。

（構成１３）
画像処理部（１８）が、輝度値の時間変化率を算出するステップ（Ｓ１２）と、
画像処理部（１８）が、画像内における輝度値の時間変化率の分布を示す反射角度画像（６６）を生成するステップ（Ｓ２３）とをさらに備える、構成９または構成１０に記載の検査方法。

本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１Ａ 検査システム、２ 対象物、３ 表面、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 部位、５ 表示装置、６ メモリカード、７ 入力装置、１０，１０Ａ 照明装置、１１ 発光面、１２，１０１ 光源、１３ ハーフミラー、１６ 撮像装置、１７ 撮像素子、１８ 制御装置、２０ 照明パターン、２１ 明領域、２２ 暗領域、２３ 境界、３０ 強度分布、４０ 画像データ、４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ 画素、５０ ツール、５１ 打痕、５２ 線キズ、５３ 擦れ、５４ 汚れ（異物）、６１ 形状画像、６２，６３，６５，６７，６８，６９ 欠陥領域、６４ 反射率画像、６６ 反射角度画像、１８０ プロセッサ、１８１ ＲＡＭ、１８２ 表示コントローラ、１８３ システムコントローラ、１８４ Ｉ／Ｏコントローラ、１８５，１８５Ａ ハードディスク、１８６ カメラインターフェイス、１８７ 入力インターフェイス、１８８ 照明コントローラ、１８９ 通信インターフェイス、１９０ メモリカードインターフェイス、１９１，１９１Ａ 解析プログラム、１９２ 学習モデル、Ｂ１ 輝度の最小値、Ｂ２ 輝度の最大値、Ｓ１１～Ｓ２３ ステップ、ａ１，ａ２ 輝度値の傾き、ｎ 法線、ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ３’ 時刻。

Claims (8)

1. 対象物の表面を検査する検査システムであって、
   面状に光を発する発光面を有し、前記発光面からの拡散照明によって前記対象物を照明し、かつ、前記対象物が静止した状態で、明領域と暗領域とを有する照明パターンが前記対象物の前記表面で走査されるように前記対象物を照明する照明装置と、
   前記照明パターンにより前記対象物の前記表面が照明された状態で前記対象物を撮像する撮像装置とを備え、前記撮像装置は、
   画素ごとに輝度値の変化を検出して、前記輝度値の変化をイベントデータとして出力する、イベントベースの撮像素子を含み、
   前記撮像素子からの前記イベントデータを解析することにより前記対象物の前記表面を検査する画像処理部をさらに備える、検査システム。
2. 前記画像処理部は、
   前記撮像素子が取得した画像内の各画素における前記イベントデータに基づいて前記輝度値の振幅および画素間の前記輝度値の位相差を算出して、前記輝度値の前記振幅および前記位相差に基づいて、前記対象物の前記表面の欠陥の有無を判定する、請求項１に記載の検査システム。
3. 前記画像処理部は、前記輝度値の前記振幅および前記位相差に基づいて、前記画像の中に前記欠陥に対応する候補が含まれるか否かを判定し、前記候補が前記画像の中に含まれる場合には、前記候補の数および分布に基づいて、前記欠陥の有無を判定する、請求項２に記載の検査システム。
4. 前記画像処理部は、前記画像内における前記輝度値の前記位相差の分布を示す位相差画像を生成する、請求項２または請求項３に記載の検査システム。
5. 前記画像処理部は、前記画像内における前記輝度値の前記振幅の分布を示す反射率画像を生成する、請求項２または請求項３に記載の検査システム。
6. 前記画像処理部は、前記輝度値の時間変化率を算出して、前記画像内における前記輝度値の前記時間変化率の分布を示す反射角度画像を生成する、請求項２または請求項３に記載の検査システム。
7. 前記撮像装置は、前記照明装置から前記対象物への光の照射方向に対して正反射方向に配置される、請求項１に記載の検査システム。
8. 対象物の表面を検査する検査方法であって、
   面状に光を発する発光面を有し、前記発光面からの拡散照明によって前記対象物を照明する照明装置により、前記対象物が静止した状態で、明領域と暗領域とを有する照明パターンを前記対象物の前記表面で走査して前記対象物を照明するステップと、
   前記照明パターンにより前記対象物の前記表面が照明された状態で、撮像装置が前記対象物を撮像するステップとを備え、前記撮像装置は、画素ごとに輝度値の変化を検出して、前記輝度値の変化をイベントデータとして出力する、イベントベースの撮像素子を含み、
   画像処理部が前記撮像素子からの前記イベントデータを解析するステップとを備える、検査方法。
   

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