特許 6531184 欠陥検出装置および欠陥検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6531184

(24)【登録日】2019年5月24日

(45)【発行日】2019年6月12日

(54)【発明の名称】欠陥検出装置および欠陥検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/88 20060101AFI20190531BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/88 Z

【請求項の数】10

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2017-560076(P2017-560076)

(86)(22)【出願日】2016年12月14日

(86)【国際出願番号】JP2016087175

(87)【国際公開番号】WO2017119250

(87)【国際公開日】20170713

【審査請求日】2018年5月21日

(31)【優先権主張番号】特願2016-2686(P2016-2686)

(32)【優先日】2016年1月8日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100110847

【弁理士】

【氏名又は名称】松阪 正弘

(74)【代理人】

【識別番号】100136526

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勉

(74)【代理人】

【識別番号】100136755

【弁理士】

【氏名又は名称】井田 正道

(72)【発明者】

【氏名】大西 浩之

【審査官】 蔵田 真彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−２１０１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４９８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１−２３７４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３１０９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第３０８８８７４（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／８４−２１／９５８

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物の表面の欠陥を検出する欠陥検出装置であって、
対象物に、第１の方向および前記第１の方向とは異なる第２の方向から光を照射することができる光照射部と、
前記対象物の表面の対象領域の画像を取得する撮像部と、
前記第１の方向から前記対象物に光が照射されている間に第１撮像画像を前記撮像部により取得し、前記第２の方向から前記対象物に光が照射されている間に第２撮像画像を前記撮像部により取得する撮像制御部と、
前記第１撮像画像において、明度が、第１参照画像の明度よりも低く、かつ、予め定められた条件を満たす値よりも低い領域を第１暗領域として取得し、前記第２撮像画像において、明度が、第２参照画像の明度よりも高く、かつ、予め定められた条件を満たす値よりも高い領域を第２明領域として取得し、前記第１暗領域と前記第２明領域とが重なる領域を欠陥候補領域として取得し、前記欠陥候補領域に基づいて欠陥の存在を取得する欠陥取得部と、
を備える。

【請求項2】

請求項１に記載の欠陥検出装置であって、
前記光照射部は、前記対象物に、互いに異なる３以上の方向から光を照射することができ、
前記撮像制御部の制御により、前記３以上の方向のそれぞれから前記対象物に光が照射されている間に前記撮像部が画像を取得することにより、３以上の撮像画像が取得され、
前記３以上の撮像画像の１つが前記第１撮像画像であり、他の１つが前記第２撮像画像である。

【請求項3】

請求項２に記載の欠陥検出装置であって、
前記欠陥取得部により、前記３以上の撮像画像に含まれる複数の画像のそれぞれが前記第１撮像画像として扱われ、前記３以上の撮像画像の含まれる複数の画像のそれぞれが前記第２撮像画像として扱われ、前記第１撮像画像と前記第２撮像画像の複数の組み合わせを用いて前記欠陥候補領域が取得される。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、
前記欠陥取得部が、前記第１暗領域と前記第２明領域とが重なる前記欠陥候補領域を第１欠陥候補領域として取得し、前記第１撮像画像において、明度が、第１参照画像の明度よりも高く、かつ、予め定められた条件を満たす値よりも高い領域を第１明領域として取得し、前記第２撮像画像において、明度が、第２参照画像の明度よりも低く、かつ、予め定められた条件を満たす値よりも低い領域を第２暗領域として取得し、前記第１明領域と前記第２暗領域とが重なる領域を第２欠陥候補領域として取得し、前記第１欠陥候補領域および前記第２欠陥候補領域のうち、互いに隣接するものを第３欠陥候補領域として取得し、前記第３欠陥候補領域に基づいて欠陥の存在を取得する。

【請求項5】

対象物の表面の欠陥を検出する欠陥検出装置であって、
対象物に、互いに異なる３以上の方向から光を照射することができる光照射部と、
前記対象物の表面の対象領域の画像を取得する撮像部と、
前記３以上の方向のそれぞれから前記対象物に光が照射されている間に画像を取得することにより３以上の撮像画像を前記撮像部により取得する撮像制御部と、
前記３以上の撮像画像のうち第１所定数以上の撮像画像の各撮像画像において、明度が、対応する第１参照画像の明度よりも低く、かつ、前記各撮像画像に対して予め定められた条件を満たす値よりも低い領域を第１暗領域として取得し、第２所定数以上の撮像画像の各撮像画像において、明度が、対応する第２参照画像の明度よりも高く、かつ、前記各撮像画像に対して予め定められた条件を満たす値よりも高い領域を第２明領域として取得し、前記第１暗領域と前記第２明領域とが重なる領域を欠陥候補領域として取得し、前記欠陥候補領域に基づいて欠陥の存在を取得する欠陥取得部と、
を備える。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、
前記欠陥取得部が、前記第１暗領域および前記第２明領域を膨張させてから前記第１暗領域と前記第２明領域とが重なる領域を欠陥候補領域として取得する。

【請求項7】

対象物の表面の欠陥を検出する欠陥検出方法であって、
ａ）対象物に、第１の方向から光が照射されている間に撮像部により前記対象物の表面の対象領域の第１撮像画像を取得する工程と、
ｂ）前記対象物に、前記第１の方向とは異なる第２の方向から光が照射されている間に前記撮像部により前記対象領域の第２撮像画像を取得する工程と、
ｃ）前記第１撮像画像において、明度が、第１参照画像の明度よりも低く、かつ、予め定められた条件を満たす値よりも低い領域を第１暗領域として取得する工程と、
ｄ）前記第２撮像画像において、明度が、第２参照画像の明度よりも高く、かつ、予め定められた条件を満たす値よりも高い領域を第２明領域として取得する工程と、
ｅ）前記第１暗領域と前記第２明領域とが重なる領域を欠陥候補領域として取得し、前記欠陥候補領域に基づいて欠陥の存在を取得する工程と、
を備える。

【請求項8】

請求項７に記載の欠陥検出方法であって、
ｆ）互いに異なる３以上の方向のそれぞれから前記対象物に光が照射されている間に前記撮像部が前記対象領域の画像を取得することにより、３以上の撮像画像を取得する工程を備え、
前記ａ）工程および前記ｂ）工程が前記ｆ）工程に含まれ、
前記３以上の撮像画像の１つが前記第１撮像画像であり、他の１つが前記第２撮像画像である。

【請求項9】

請求項８に記載の欠陥検出方法であって、
ｇ）前記３以上の撮像画像に含まれる複数の画像のそれぞれを前記第１撮像画像として扱い、前記３以上の撮像画像に含まれる複数の画像のそれぞれを前記第２撮像画像として扱い、前記第１撮像画像と前記第２撮像画像の複数の組み合わせに対して前記ｃ）ないしｅ）工程を実行する工程をさらに備える。

【請求項10】

対象物の表面の欠陥を検出する欠陥検出方法であって、
ａ）対象物に互いに異なる３以上の方向のそれぞれから光が照射されている間に前記対象物の表面の対象領域の画像を撮像部により取得することで、３以上の撮像画像を取得する工程と、
ｂ）前記３以上の撮像画像のうち第１所定数以上の撮像画像の各撮像画像において、明度が、対応する第１参照画像の明度よりも低く、かつ、前記各撮像画像に対して予め定められた条件を満たす値よりも低い領域を第１暗領域として取得する工程と、
ｃ）前記３以上の撮像画像のうち第２所定数以上の撮像画像の各撮像画像において、明度が、対応する第２参照画像の明度よりも高く、かつ、前記各撮像画像に対して予め定められた条件を満たす値よりも高い領域を第２明領域として取得する工程と、
ｄ）前記第１暗領域と前記第２明領域とが重なる領域を欠陥候補領域として取得し、前記欠陥候補領域に基づいて欠陥の存在を取得する工程と、
を備える。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、対象物の表面の欠陥を検出する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、立体的な対象物に光を照射して撮像し、撮像画像に基づいて対象物の外観を検査する装置が利用されている。検査時に照明方向を変更する技術も提案されている。例えば、特開２０１１−１１７７８８号公報のコンクリート表面検査装置では、異なる方向から光が照射される。コンクリート表面の汚れはいずれの画像にも映り、ひび割れ等の欠陥はいずれかの画像のみに映るため、差分画像を利用して欠陥が検出される。

【0003】

また、特開２０１５−９４６４２号公報の探傷装置では、被検査体の真上から照明装置にて照明している状態で、４つの斜光照明装置を順に点灯し、真上の撮像装置により画像が取得される。予め準備された検査基準体の画像と取得された画像に微分演算を行って差分処理することにより、打痕である欠陥が検出される。

【0004】

ところで、外観検査では、単なる黒い汚れの影響で過検出となることがある。また、鍛造や鋳造により形成された金属部品（例えば自動車部品）では、ショットブラスト等による表面加工が行われており、その表面は、微小な凹凸が分布した梨地状の立体構造となっている。このような金属部品を対象物とする外観検査では、欠陥ではない表面の凹凸の影響を受けて過検出が生じる場合がある。

【発明の概要】

【0005】

本発明は、対象物の表面の欠陥を検出する欠陥検出装置に向けられている。本発明は、欠陥の過検出を抑制することを目的としている。

【0006】

本発明の一の好ましい形態に係る欠陥検出装置は、対象物に、第１の方向および前記第１の方向とは異なる第２の方向から光を照射することができる光照射部と、前記対象物の表面の対象領域の画像を取得する撮像部と、前記第１の方向から前記対象物に光が照射されている間に第１撮像画像を前記撮像部により取得し、前記第２の方向から前記対象物に光が照射されている間に第２撮像画像を前記撮像部により取得する撮像制御部と、前記第１撮像画像において、明度が、第１参照画像の明度よりも低く、かつ、予め定められた条件を満たす値よりも低い領域を第１暗領域として取得し、前記第２撮像画像において、明度が、第２参照画像の明度よりも高く、かつ、予め定められた条件を満たす値よりも高い領域を第２明領域として取得し、前記第１暗領域と前記第２明領域とが重なる領域を欠陥候補領域として取得し、前記欠陥候補領域に基づいて欠陥の存在を取得する欠陥取得部とを備える。

【0007】

本発明によれば、欠陥の過検出を抑制することができる。

【0008】

好ましくは、前記光照射部は、前記対象物に、互いに異なる３以上の方向から光を照射することができる。前記撮像制御部の制御により、前記３以上の方向のそれぞれから前記対象物に光が照射されている間に前記撮像部が画像を取得することにより、３以上の撮像画像が取得される。前記３以上の撮像画像の１つが前記第１撮像画像であり、他の１つが前記第２撮像画像である。

【0009】

さらに好ましくは、前記欠陥取得部により、前記３以上の撮像画像に含まれる複数の画像のそれぞれが前記第１撮像画像として扱われ、前記３以上の撮像画像の含まれる複数の画像のそれぞれが前記第２撮像画像として扱われ、前記第１撮像画像と前記第２撮像画像の複数の組み合わせを用いて前記欠陥候補領域が取得される。

【0010】

好ましい例では、前記欠陥取得部は、前記第１暗領域と前記第２明領域とが重なる前記欠陥候補領域を第１欠陥候補領域として取得し、前記第１撮像画像において、明度が、第１参照画像の明度よりも高く、かつ、予め定められた条件を満たす値よりも高い領域を第１明領域として取得し、前記第２撮像画像において、明度が、第２参照画像の明度よりも低く、かつ、予め定められた条件を満たす値よりも低い領域を第２暗領域として取得し、前記第１明領域と前記第２暗領域とが重なる領域を第２欠陥候補領域として取得し、前記第１欠陥候補領域および前記第２欠陥候補領域のうち、互いに隣接するものを第３欠陥候補領域として取得し、前記第３欠陥候補領域に基づいて欠陥の存在を取得する。

【0011】

本発明の他の一の好ましい形態に係る欠陥検出装置は、対象物に、互いに異なる３以上の方向から光を照射することができる光照射部と、前記対象物の表面の対象領域の画像を取得する撮像部と、前記３以上の方向のそれぞれから前記対象物に光が照射されている間に画像を取得することにより３以上の撮像画像を前記撮像部により取得する撮像制御部と、前記３以上の撮像画像のうち第１所定数以上の撮像画像の各撮像画像において、明度が、対応する第１参照画像の明度よりも低く、かつ、前記各撮像画像に対して予め定められた条件を満たす値よりも低い領域を第１暗領域として取得し、第２所定数以上の撮像画像の各撮像画像において、明度が、対応する第２参照画像の明度よりも高く、かつ、前記各撮像画像に対して予め定められた条件を満たす値よりも高い領域を第２明領域として取得し、前記第１暗領域と前記第２明領域とが重なる領域を欠陥候補領域として取得し、前記欠陥候補領域に基づいて欠陥の存在を取得する欠陥取得部とを備える。

【0012】

本発明によれば、欠陥の過検出を抑制することができる。

【0013】

上記いずれの好ましい形態においても、好ましくは、前記欠陥取得部は、前記第１暗領域および前記第２明領域を膨張させてから前記第１暗領域と前記第２明領域とが重なる領域を欠陥候補領域として取得する。

【0014】

本発明は、対象物の表面の欠陥を検出する欠陥検出方法にも向けられている。

【0015】

本発明の一の好ましい形態に係る欠陥検出方法は、ａ）対象物に、第１の方向から光が照射されている間に撮像部により前記対象物の表面の対象領域の第１撮像画像を取得する工程と、ｂ）前記対象物に、前記第１の方向とは異なる第２の方向から光が照射されている間に前記撮像部により前記対象領域の第２撮像画像を取得する工程と、ｃ）前記第１撮像画像において、明度が、第１参照画像の明度よりも低く、かつ、予め定められた条件を満たす値よりも低い領域を第１暗領域として取得する工程と、ｄ）前記第２撮像画像において、明度が、第２参照画像の明度よりも高く、かつ、予め定められた条件を満たす値よりも高い領域を第２明領域として取得する工程と、ｅ）前記第１暗領域と前記第２明領域とが重なる領域を欠陥候補領域として取得し、前記欠陥候補領域に基づいて欠陥の存在を取得する工程とを備える。

【0016】

好ましくは、欠陥検出方法は、ｆ）互いに異なる３以上の方向のそれぞれから前記対象物に光が照射されている間に前記撮像部が前記対象領域の画像を取得することにより、３以上の撮像画像を取得する工程を備える。前記ａ）工程および前記ｂ）工程は前記ｆ）工程に含まれ、前記３以上の撮像画像の１つが前記第１撮像画像であり、他の１つが前記第２撮像画像である。

【0017】

さらに好ましくは、欠陥検出方法は、ｇ）前記３以上の撮像画像に含まれる複数の画像のそれぞれを前記第１撮像画像として扱い、前記３以上の撮像画像に含まれる複数の画像のそれぞれを前記第２撮像画像として扱い、前記第１撮像画像と前記第２撮像画像の複数の組み合わせに対して前記ｃ）ないしｅ）工程を実行する工程をさらに備える。

【0018】

本発明の他の一の好ましい形態に係る欠陥検出方法は、ａ）対象物に互いに異なる３以上の方向のそれぞれから光が照射されている間に前記対象物の表面の対象領域の画像を撮像部により取得することで、３以上の撮像画像を取得する工程と、ｂ）前記３以上の撮像画像のうち第１所定数以上の撮像画像の各撮像画像において、明度が、対応する第１参照画像の明度よりも低く、かつ、前記各撮像画像に対して予め定められた条件を満たす値よりも低い領域を第１暗領域として取得する工程と、ｃ）前記３以上の撮像画像のうち第２所定数以上の撮像画像の各撮像画像において、明度が、対応する第２参照画像の明度よりも高く、かつ、前記各撮像画像に対して予め定められた条件を満たす値よりも高い領域を第２明領域として取得する工程と、ｄ）前記第１暗領域と前記第２明領域とが重なる領域を欠陥候補領域として取得し、前記欠陥候補領域に基づいて欠陥の存在を取得する工程とを備える。

【0019】

上述の目的および他の目的、特徴、態様および利点は、添付した図面を参照して以下に行うこの発明の詳細な説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】欠陥検出装置の構成を示す図である。

【図2】欠陥検出装置の本体を示す平面図である。

【図3】コンピュータが実現する機能構成を示すブロック図である。

【図4】暗領域取得部および明領域取得部のそれぞれの構成を示す図である。

【図5】欠陥取得部の一部の機能構成を示す図である。

【図6A】欠陥検出装置の動作の流れを示す図である。

【図6B】欠陥検出装置の動作の流れを示す図である。

【図7A】第１撮像画像を示す図である。

【図7B】第１参照画像を示す図である。

【図7C】第１暗領域画像を示す図である。

【図8A】第２撮像画像を示す図である。

【図8B】第２参照画像を示す図である。

【図8C】第２明領域画像を示す図である。

【図9】欠陥候補領域画像を示す図である。

【図10】欠陥検出の他の動作例を示す図である。

【図11】第３欠陥候補領域が選択される様子を示す図である。

【図12】さらに他の動作例において欠陥取得部に追加される構成を示す図である。

【図13】欠陥検出装置の動作の流れの一部を示す図である。

【図14】重複領域取得部における処理を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１は、本発明の一の実施の形態に係る欠陥検出装置１の構成を示す図である。図２は、欠陥検出装置１の本体１１を示す平面図である。欠陥検出装置１は、鏡面でない表面を有する立体的な対象物９の外観を検査する装置であり、対象物９の表面の欠陥を検出する。対象物９は、例えば、鍛造や鋳造により形成された金属部品である。対象物９の表面は微小な凹凸を有する梨地状、すなわち、艶消し状態である。対象物９の表面は、例えば、サンドブラスト等のショットブラストにより処理されている。対象物９は、例えば、自在継手に用いられる各種部品（円筒形のハブの軸や外輪、ヨーク等）である。対象物９の表面は、光をある程度散乱するのであれば、光沢を有していてもよい。

【0022】

対象物９の表面における欠陥とは、理想的な形状に対して凹状または凸状となっている部位である。欠陥は、例えば、打痕、傷、加工不良等である。欠陥は、表面に付着している異物であってもよい。

【0023】

図１に示すように、欠陥検出装置１は、本体１１と、コンピュータ１２とを備える。本体１１は、保持部２と、複数の撮像部３（図１では、符号３ａ，３ｂ，３ｃを付すが、これらを区別しない場合は符合３を付す。）と、光照射部４とを備える。対象物９は保持部２に保持される。本体１１には、外部の光が保持部２上に到達することを防止する図示省略の遮光カバーが設けられ、保持部２、撮像部３および光照射部４は、遮光カバー内に設けられる。

【0024】

対象物９の全表面を自動で検査する場合は、もう１つの本体１１が設けられる。２つの本体１１の間に対象物９の上下を反転して対象物９を搬送する機構が設けられる。

【0025】

図１および図２に示すように、複数の撮像部３には、１個の上方撮像部３ａと、８個の斜方撮像部３ｂと、８個の側方撮像部３ｃとが含まれる。上方撮像部３ａは、保持部２の上方に配置される。上方撮像部３ａにより保持部２上の対象物９を真上から撮像した画像が取得可能である。

【0026】

図２に示すように、上側から下方を向いて本体１１を見た場合に（すなわち、本体１１を平面視した場合に）、８個の斜方撮像部３ｂは保持部２の周囲に配置される。８個の斜方撮像部３ｂは、保持部２の中心を通り、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心とする周方向に４５°の角度間隔（角度ピッチ）にて配列される。図１に示すように、各斜方撮像部３ｂの光軸Ｋ２と中心軸Ｊ１とを含む面において、光軸Ｋ２と中心軸Ｊ１とがなす角度θ２は、およそ４５°である。各斜方撮像部３ｂにより保持部２上の対象物９を斜め上から撮像した画像が取得可能である。対象物９を斜め上から撮像するのであれば、角度θ２は４５°には限定されず、好ましくは、１５〜７５°の範囲で任意に設定されてよい。

【0027】

本体１１を平面視した場合に、８個の側方撮像部３ｃも、８個の斜方撮像部３ｂと同様に保持部２の周囲に配置される。８個の側方撮像部３ｃは、周方向に４５°の角度間隔にて配列される。各側方撮像部３ｃの光軸Ｋ３と中心軸Ｊ１とを含む面において、光軸Ｋ３と中心軸Ｊ１とがなす角度θ３は、およそ９０°である。各側方撮像部３ｃにより保持部２上の対象物９を横から撮像した画像が取得可能である。

【0028】

上方撮像部３ａ、斜方撮像部３ｂおよび側方撮像部３ｃは、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等を有し、多階調の画像が取得される。上方撮像部３ａ、斜方撮像部３ｂおよび側方撮像部３ｃは、図示省略の支持部により支持される。

【0029】

光照射部４は、１個の上方光源部４ａと、８個の斜方光源部４ｂと、８個の側方光源部４ｃとを含む。上方光源部４ａは上方撮像部３ａに隣接する。上方光源部４ａでは、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）が中心軸Ｊ１に垂直に、すなわち、水平に配列される。上方光源部４ａにより保持部２上の対象物９に対してほぼ真上から光が照射される。

【0030】

本体１１を平面視した場合に、８個の斜方光源部４ｂは保持部２の周囲に配置される。斜方光源部４ｂはそれぞれ斜方撮像部３ｂに隣接する。８個の斜方光源部４ｂは、周方向に４５°の角度間隔にて配列される。各斜方光源部４ｂでは、複数のＬＥＤが光軸Ｋ２にほぼ垂直に配列される。各斜方光源部４ｂでは、保持部２上の対象物９に対して斜め上から光が照射可能である。図１に示すように、各斜方光源部４ｂの光軸と中心軸Ｊ１とを含む面において、光軸と中心軸Ｊ１とがなす角度は、およそ４５°である。なお、厳密には斜方撮像部３ｂの光軸Ｋ２と、隣接する斜方光源部４ｂの光軸とは一致しないが、本実施の形態では一致するとみなしてもよい。各斜方光源部４ｂにより保持部２上の対象物９を斜め上から照明することが可能である。対象物９を斜め上から照明するのであれば、光軸と中心軸Ｊ１とがなす角度は４５°には限定されず、好ましくは、１５〜７５°の範囲で任意に設定されてよい。

【0031】

本体１１を平面視した場合に、８個の側方光源部４ｃは保持部２の周囲に配置される。側方光源部４ｃはそれぞれ側方撮像部３ｃに隣接する。８個の側方光源部４ｃは、周方向に４５°の角度間隔にて配列される。各側方光源部４ｃでは、複数のＬＥＤが光軸Ｋ３にほぼ垂直に、かつ、水平方向に配列される。そのため、平面視では８個の側方光源部４ｃは略八角形をなす。各側方光源部４ｃでは、保持部２上の対象物９に対して横から光が照射可能である。上方光源部４ａ、斜方光源部４ｂおよび側方光源部４ｃでは、ＬＥＤ以外の種類の光源が用いられてよい。光照射部４により、対象物９に様々な方向から拡散光を照射することができる。

【0032】

図３は、コンピュータ１２が実現する機能構成を示すブロック図である。図３において、撮像制御部５１と、欠陥取得部５２と、記憶部５３とが、コンピュータ１２が実現する機能に相当する。撮像制御部５１は、撮像部３と、光照射部４とを制御する。撮像制御部５１は、これらを制御して対象物９の画像（正確には、画像を示すデータ）を取得する。画像データは記憶部５３に保存される。図３では、撮像部３を１つのブロックにて示しているが、実際には、上方撮像部３ａ、斜方撮像部３ｂおよび側方撮像部３ｃが撮像制御部５１に接続される。

【0033】

後述するように、撮像制御部５１が光照射部４の各光源部を制御して照明状態を変化させて光の照射方向を変更する毎に、１７台の撮像部３の少なくとも１つにて画像のデータが取得される。以下、撮像により取得される画像データを「撮像画像データ」と呼ぶ。撮像画像データ９１１は、記憶部５３に保存される。記憶部５３には、各照明状態での理想的な対象物９の画像のデータが、参照画像データ９１２として保存されている。すなわち、各撮像部３の各照明状態に対応する理想的な画像データが、参照画像データ９１２として記憶部５３に準備されている。

【0034】

欠陥取得部５２は、暗領域取得部５２１と、明領域取得部５２２とを含む。図４は、暗領域取得部５２１および明領域取得部５２２のそれぞれの構成を示す図である。暗領域取得部５２１は、２つのフィルタ処理部５３１と、プリアライメント部５３２と、ゆすらせ比較部５３３と、２値化部５３４と、面積フィルタ部５３５とを含む。明領域取得部５２２の構成は、使用する値や演算が異なる点を除いて暗領域取得部５２１と同様である。図５は、欠陥取得部５２の他の部分の機能構成を示す図である。欠陥取得部５２は、２つの膨張処理部５４１と、論理積画像取得部５４２と、後処理部５４３とをさらに含む。

【0035】

図６Ａおよび図６Ｂは、欠陥検出装置１の動作の流れを示す図である。まず、保持部２上に検査対象となる対象物９が保持される。保持部２には、例えば、位置合わせ用の当接部が設けられており、対象物９の予め定められた部位と当接部とが接することにより、所定位置に対象物９が所定の向きにて配置される。保持部２は、位置決めピンを設けたステージであってもよい。

【0036】

次に、撮像制御部５１が、点灯する光源部を変更することにより照明状態を変更し、選択された撮像部３にて撮像が行われる（ステップＳ１１，Ｓ１２）。具体的には、１つの側方撮像部３ｃが選択され、当該側方撮像部３ｃを中央として水平方向に連続する５個の側方光源部４ｃの１つが順に選択されて点灯し、点灯毎に側方撮像部３ｃが画像を取得する。上記動作が側方撮像部３ｃを変更しつつ繰り返される。実際には、各照明状態で複数の側方撮像部３ｃにて撮像を行うことにより、動作時間の短縮が図られる。さらに、全ての側方光源部４ｃを点灯して全ての側方撮像部３ｃにて撮像が行われる。これにより、各側方撮像部３ｃにて６枚の画像が取得される。

【0037】

斜方撮像部３ｂの場合は、１つの斜方撮像部３ｂが選択され、８個の斜方光源部４ｂの１つが順に選択されて点灯し、点灯毎に斜方撮像部３ｂが画像を取得する。上記動作が斜方撮像部３ｂを変更しつつ繰り返される。実際には、各照明状態で全ての斜方撮像部３ｂにて撮像を行うことにより、動作時間の短縮が図られる。さらに、全ての斜方光源部４ｂを点灯して全ての斜方撮像部３ｂにて撮像が行われる。上方光源部４ａのみが点灯した状態でも全ての斜方撮像部３ｂにて撮像が行われる。これにより、各斜方撮像部３ｂにて１０枚の画像が取得される。

【0038】

上方撮像部３ａの場合は、斜方撮像部３ｂと同様に照明状態が変更されて１０枚の画像が取得される。実際の動作では、斜方撮像部３ｂの撮像時に上方撮像部３ａにて撮像を行うことにより、動作時間の短縮が図られる。以上に説明したように、撮像制御部５１が、点灯する光源部を変更することにより照明状態を変更しながら、選択された撮像部３にて撮像が繰り返し行われる（ステップＳ１３）。

【0039】

撮像された画像のデータは、撮像画像データ９１１として記憶部５３に記憶される。以下、取得された画像を「撮像画像」という。記憶部５３には、各撮像画像に対応する参照画像のデータが参照画像データ９１２として準備されている。参照画像は、撮像画像と同様の照明状態下での欠陥の存在しない対象物９を示す。参照画像データ９１２は、欠陥の存在しない対象物９を撮像することにより取得されてもよく、多数の対象物９の画像の平均画像のデータとして取得されてもよい。

【0040】

以下、表現を簡素化するために、画像データに対する処理を、単に画像に対する処理として表現する場合がある。また、１つの撮像部３に注目した処理のみを説明する。他の撮像部３に対しても同様の処理が行われる。

【0041】

まず、１つの撮像画像が第１撮像画像として選択される。当該第１撮像画像に対応する参照画像が第１参照画像として選択される。図４に示すように、第１撮像画像の撮像画像データ９１１および第１参照画像の参照画像データ９１２がそれぞれフィルタ処理部５３１に入力される。

【0042】

２つのフィルタ処理部５３１では、第１撮像画像および第１参照画像に対してメディアンフィルタやガウスフィルタ等のノイズを低減するフィルタ処理がそれぞれ行われる。フィルタ処理済みの第１撮像画像および第１参照画像は、プリアライメント部５３２に出力される。プリアライメント部５３２では、所定のパターンを利用したパターンマッチングにより、第１参照画像の第１撮像画像に対する相対的な位置および角度のずれ量が特定される。そして、両画像の間における位置および角度のずれ量だけ、第１参照画像を第１撮像画像に対して平行移動および回転することにより、第１参照画像のおよその位置および角度が第１撮像画像に合わせられる。これにより、両画像に対するプリアライメントが行われる。

【0043】

ゆすらせ比較部５３３では、第１参照画像をプリアライメント済みの位置から、上下左右に少しずつ移動しながら、第１撮像画像と第１参照画像との差異を示す評価値が求められる。評価値としては、例えば、両画像が重なる領域における画素の値の（符号付きの）差の絶対値の和が求められる。そして、評価値が最小となる位置における両画像の画素の値の符号付き差分を示す画像が取得される。

【0044】

２値化部５３４では、符号付き差分画像が所定の値にて２値化され、第１暗領域画像が取得される。実際には、処理を簡素化するために、符号付き差分画像は求められない。具体的には、第１参照画像の各画素の値から第１撮像画像の対応する画素の値が減算され、値が負の場合に０とすることにより、差分画像の画素の値が求められる。予め正の値が準備されており、差分画像において当該正の値以上の値を有する画素により構成される領域が第１暗領域として取得される。一般的に表現すれば、第１撮像画像において第１参照画像よりも明度が低く、かつ、明度の差の絶対値が第１基準値以上である領域が第１暗領域として取得される。第１基準値は正の値である。さらに換言すれば、第１撮像画像において第１参照画像よりも明度が所定値以上低い領域が第１暗領域として取得される。画像がモノクロである場合は、画素値を明度と捉えてもよく、カラー画像の場合は、色成分毎の画素値に対して所定の演算を行うことにより求められる値が明度として扱われる。

【0045】

第１暗領域は、第１参照画像の各画素の値と第１撮像画像の対応する画素の値との比から求められてもよい。具体的には、第１参照画像の各画素の値を第１撮像画像の対応する画素の値で除算することにより、比画像の画素の値が求められる。予め１よりも大きい第１基準値が準備されており、比画像において第１基準値以上の値を有する画素により構成される領域が第１暗領域として取得される。もちろん、第１撮像画像の各画素の値を第１参照画像の対応する画素の値で除算することにより、比画像の画素の値が求められてもよい。この場合、比画像において１よりも小さい第１基準値以下の値を有する画素により構成される領域が第１暗領域として取得される。

【0046】

第１基準値は定数でなくてもよい。第１基準値は第１参照画像および／または第１撮像画像の明度または画素値の関数でもよい。第１基準値は、第１参照画像および第１撮像画像の明度または画素値の差および比を用いて定められてもよく、さらに他の演算が利用されてもよい。第１基準値が様々に定められてよい点は、後述の第２ないし第４基準値についても同様である。第１ないし第４基準値は同じ値である必要はなく、算出方法も異なってもよい。一般的に表現すれば、第１撮像画像において、明度が、第１参照画像の明度よりも低く、かつ、予め定められた条件を満たす値よりも低い領域が第１暗領域として取得される。「予め定められた条件」は、各撮像画像に対して個別に設定されてもよい。さらに、複数の「予め定められた条件」が、１つの撮像画像に用いられてもよい。例えば、撮像画像中のエッジのように、撮像毎に画素値が変化しやすい位置では、暗領域が検出されにくいように第１基準値が設定されてよい。上記説明は、以下の明領域や他の暗領域に関しても同様である。

【0047】

第１暗領域が取得されると、面積フィルタ部５３５により、面積が予め定められた値よりも小さい第１暗領域が削除され、残りの第１暗領域を示す画像が第１暗領域画像として取得される。撮像部３にて取得された複数の撮像画像は、第１撮像画像として順次選択され、撮像画像の数に等しい数の第１暗領域画像が取得される（ステップＳ１４）。

【0048】

次に、１つの撮像画像が第２撮像画像として選択される。当該第２撮像画像に対応する参照画像が第２参照画像として選択される。暗領域取得部５２１と同様に、明領域取得部５２２では、第２撮像画像の撮像画像データ９１１および第２参照画像の参照画像データ９１２がそれぞれフィルタ処理部５３１に入力され、これらの画像にフィルタ処理が行われる。第２撮像画像および第２参照画像に対して、プリアライメント部５３２はプリアライメントを行う。ゆすらせ比較部５３３は、評価値を求めつつ両画像の画素の値の符号付き差分を示す画像を取得する。符号付き差分画像は、所定の値にて２値化され、第２明領域画像が取得される。

【0049】

第１暗領域の取得の場合と同様に、実際には、処理を簡素化するために、符号付き差分画像は求められない。具体的には、第２撮像画像の各画素の値から第２参照画像の対応する画素の値が減算され、値が負の場合に０とすることにより、差分画像の画素の値が求められる。予め正の値が準備されており、差分画像において当該正の値以上の値を有する画素により構成される領域が第２明領域として取得される。一般的に表現すれば、第２撮像画像において第２参照画像よりも明度が高く、かつ、明度の差の絶対値が第２基準値以上である領域が第２明領域として取得される。第２基準値は正の値である。さらに換言すれば、第２撮像画像において第２参照画像よりも明度が所定値以上高い領域が第２明領域として取得される。

【0050】

第１暗領域の場合と同様に、第２明領域は様々な手法で取得されてよい。第２明領域が、第２撮像画像の各画素の値と第２参照画像の対応する画素の値との比から求められる場合は、例えば、第２撮像画像の各画素の値を第２参照画像の対応する画素の値で除算することにより、比画像の画素の値が求められる。予め１よりも大きい第２基準値が準備されており、比画像において第２基準値以上の値を有する画素により構成される領域が第２明領域として取得される。もちろん、第２参照画像の各画素の値を第２撮像画像の対応する画素の値で除算することにより、比画像の画素の値が求められてもよい。この場合、比画像において１よりも小さい第２基準値以下の値を有する画素により構成される領域が第２明領域として取得される。第１暗領域の場合に準じて一般的に表現すれば、第２撮像画像において、明度が、第２参照画像の明度よりも高く、かつ、予め定められた条件を満たす値よりも高い領域が第２明領域として取得される。

【0051】

その後、面積フィルタ部５３５により、面積が予め定められた値よりも小さい第２明領域が削除され、残りの第２明領域を示す画像が第２明領域画像として取得される。撮像部３にて取得された複数の撮像画像は、第２撮像画像として順次選択され、撮像画像の数に等しい数の第２明領域画像が取得される（ステップＳ１５）。

【0052】

図７Ａないし図７Ｃ、並びに、図８Ａないし図８Ｃは上記処理の例を示す図である。以下、対象物９の表面のうち、撮像画像に現れる領域を「対象領域９０」と呼ぶ。撮像部３と対象領域９０とは一対一に対応し、各撮像部３は常に同じ対象領域９０の画像を取得する。図７Ａないし図７Ｃ、並びに、図８Ａないし図８Ｃでは、対象領域９０を楕円にて抽象的に示している。図７Ａは、第１撮像画像８１１を例示する図である。図７Ｂは、第１参照画像８１２を例示する図である。両画像の差分画像（または比画像、以下同様）を２値化することにより、図７Ｃに示す第１暗領域画像８１３が取得される。第１暗領域画像８１３では、対象領域９０中にて第１参照画像８１２よりも第１撮像画像８１１の方が暗い領域であって所定の条件を満たす領域が第１暗領域８１４として取得される。本実施の形態では、第１暗領域８１４では画素の値は「１」であり、他の領域では画素の値は「０」である。

【0053】

図８Ａは、第２撮像画像８２１を例示する図である。図８Ｂは、第２参照画像８２２を例示する図である。両画像の差分画像を２値化することにより、図８Ｃに示す第２明領域画像８２３が取得される。第２明領域画像８２３では、対象領域９０中にて第２参照画像８２２よりも第２撮像画像８２１の方が明るい領域であって所定の条件を満たす領域が第２明領域８２４として取得される。本実施の形態では、第２明領域８２４では画素の値は「１」であり、他の領域では画素の値は「０」である。

【0054】

次に、１つの第１暗領域画像と１つの第２明領域画像とが選択され（ステップＳ２１）、図５に示すように、これらの画像のデータが膨張処理部５４１に入力される。図５では、これらの画像データを「暗領域画像データ」および「明領域画像データ」とそれぞれ記載している。これにより、第１暗領域および第２明領域に膨張処理が施される（ステップＳ２２）。膨張量は予め定められている。なお、膨張処理は省略されてもよい。

【0055】

論理積画像取得部５４２は、第１暗領域画像と第２明領域画像との論理積画像を求める。すなわち、第１暗領域画像および第２明領域画像の互いに対応する各位置において、画素値が共に「１」である画素のみが値「１」を有する画像として取得される。これにより、第１暗領域と第２明領域とが重なる領域が欠陥候補領域として取得される。例えば、図７Ｃの第１暗領域画像８１３と図８Ｃの第２明領域画像８２３とから、図９の欠陥候補領域８３２を示す欠陥候補領域画像８３１が取得される（ステップＳ２３）。

【0056】

後処理部５４３は、不要な欠陥候補領域を削除し、欠陥領域を示す画像のデータである欠陥領域画像データを出力する（ステップＳ２４）。後処理としては微小領域を削除する等の様々な処理が行われてよく、欠陥の存在は欠陥候補領域に基づいて取得される。ここでの欠陥領域は、欠陥の存在を示唆する領域であり、欠陥の輪郭を示す領域ではない。欠陥領域の取得により、欠陥の存在が取得される。

【0057】

１組の第１暗領域画像および第２明領域画像に対して欠陥領域を取得する処理が完了すると、これらの組み合わせを変更してステップＳ２１〜Ｓ２４が繰り返される（ステップＳ２５）。具体的には、１つの第１暗領域画像に対して第２明領域画像を順に変更してステップＳ２１〜Ｓ２４が行われ、その後、第１暗領域画像を変更した上で第２明領域画像を順に変更してステップＳ２１〜Ｓ２４が行われる。以上の処理により、１つの撮像部３から見た対象領域９０において、欠陥が存在する場合の欠陥の位置が検出される。

【0058】

なお、膨張処理が行われる場合、第１撮像画像と第２撮像画像として同じ画像が選択されてもよい。これにより、細い傷等を検出することができる。すなわち、第１暗領域画像と第２明領域画像とは、同じ撮像画像から導かれたものであってもよい。

【0059】

コンピュータ１２の表示部には、１つの撮像画像が表示され、対象領域９０上に、欠陥領域、欠陥領域と無関係な、すなわち、欠陥領域と重ならない第１暗領域、および、欠陥領域と重ならない第２明領域が異なる色にて表示される。これにより、どのように欠陥が検出されたのかを操作者が容易に把握することができる。

【0060】

対象物９の表面に凹状または凸状の欠陥、あるいは、異物の付着による欠陥等が存在する場合、偏った光を照射すると撮像画像中に明るく現れたり、暗く現れたりする。しかし、暗い領域または明るい領域のみを用いて欠陥を検出しようとすると、表面の細かな凹凸により偽欠陥が検出され、欠陥が過検出される。そこで、欠陥検出装置１では、第１暗領域画像と第２明領域画像とを用いることにより、欠陥の過検出を抑制している。

【0061】

また、例えば、ある方向から光を照射した場合に欠陥が暗い領域と明るい領域との対となって現れる場合は、１つの画像中の暗い領域と明るい領域との対を検出することにより欠陥を検出することができる。しかし、このような対はどの程度離れて現れるか不明であり、必ずも双方現れるとも限らないため、高い欠陥検出精度を実現することは容易ではない。さらに、欠陥の形状は複雑であり、欠陥が暗く現れたり明るく現れる光の照射方向を決定することは、多くの場合容易ではない。そこで、欠陥検出装置１では、第１暗領域画像と第２明領域画像の全ての組み合わせに対して欠陥検出を行うことにより、高い精度にて欠陥を検出することを実現している。

【0062】

もちろん、欠陥の存在により撮像画像に第１暗領域が現れる場合の照明状態（すなわち、照明方向）、および、第２明領域が現れる場合の照明状態が既知の場合もある。この場合、第１暗領域が現れる場合の光の照射方向である第１の方向および第２明領域が現れる場合の光の照射方向である第２の方向が予め定められ、高速に欠陥が検出されれてよい。また、上記の場合では、光照射部４は、第１の方向および第１の方向とは異なる第２の方向から対象物９に光を照射することができるのみでよく、撮像制御部５１により、第１の方向から対象物９に光が照射されている間に撮像部３が第１撮像画像を取得し、第２の方向から対象物９に光が照射されている間に同じ撮像部３が第２撮像画像を取得する。

【0063】

「第１の方向」および「第２の方向」とは、およそ光の照射方向を指しており、光がその方向からのみ照射される場合の平行光であることを限定するものではない。第１の方向から照射される光は、その方向から偏って照射される光であればよい。換言すれば、第１の方向に偏って位置する少なくとも１つの光源部から光が出射される。

【0064】

撮像画像の最小数は２であるが、好ましくは３以上の撮像画像が取得される。すなわち、光照射部４は対象物９に互いに異なる３以上の方向から光を照射することができ、撮像制御部５１の制御により、３以上の方向のそれぞれから対象物９に光が照射されている間に撮像部３が画像を取得する。好ましい照射方向が既知の場合は、その情報に基づいて取得された３以上の撮像画像の１つが第１撮像画像として選択され、他の１つが第２撮像画像として選択される。３以上の撮像画像を準備することにより、より適切な欠陥検出を容易に行うことができる。

【0065】

上記実施の形態では、欠陥取得部５２により、３以上の撮像画像のそれぞれが第１撮像画像として扱われ、当該３以上の撮像画像のそれぞれが第２撮像画像として扱われ、第１撮像画像と第２撮像画像の全ての組み合わせを用いて欠陥候補領域が取得されるが、利用される画像は全ての撮像画像である必要はない。また、第１撮像画像と第２撮像画像との組み合わせ、すなわち、第１暗領域画像と第２明領域画像の全ての組み合わせに対して欠陥候補領域を求める処理を行う必要はない。

【0066】

換言すれば、欠陥取得部５２により、３以上の撮像画像に含まれる複数の画像のそれぞれが第１撮像画像として扱われ、３以上の撮像画像の含まれる複数の画像（第１撮像画像の場合の上記複数の画像と同一である必要はない。）のそれぞれが第２撮像画像として扱われ、第１撮像画像と第２撮像画像の複数の組み合わせを用いて欠陥候補領域が取得される。

【0067】

図１０は、欠陥検出装置１による欠陥検出の他の動作例を説明するための図である。図１０は図６Ｂに対応し、ステップＳ３１〜Ｓ３３は、図６ＢのステップＳ２１〜Ｓ２３と同様である。ステップＳ３１〜Ｓ３３により、欠陥候補領域が第１欠陥候補領域として取得される。次に、第１欠陥候補領域を取得した際の第１撮像画像と、第２撮像画像とを入れ替えた場合の明領域画像および暗領域画像が、それぞれ第１明領域画像および第２暗領域画像として選択される（ステップＳ３４）。

【0068】

すなわち、第１明領域画像は、図６ＡのステップＳ１５において次のようにして得られた画像である。まず、第１撮像画像の各画素の値から第１参照画像の対応する画素の値が減算され、値が負の場合に０とすることにより、差分画像の画素の値が求められる。予め正の値が準備されており、差分画像において当該正の値以上の値を有する画素により構成される領域が第１明領域として取得される。一般的に表現すれば、第１撮像画像において第１参照画像よりも明度が高く、かつ、明度の差の絶対値が第３基準値以上である領域が第１明領域として取得される。第３基準値は正の値である。さらに換言すれば、第１撮像画像において第１参照画像よりも明度が所定値以上高い領域が第１明領域として取得される。既述のように、差分画像に代えて比画像が利用されてもよく、さらに複雑な条件が利用されてもよい。一般的に表現すれば、第１撮像画像において、明度が、第１参照画像の明度よりも高く、かつ、予め定められた条件を満たす値よりも高い領域が第１明領域として取得される。その後、面積フィルタ部５３５により、面積が予め定められた値よりも小さい第１明領域が削除され、残りの第１明領域を示す画像が第１明領域画像として取得される。

【0069】

第２暗領域画像は、図６ＡのステップＳ１４において次のようにして得られた画像である。まず、第２参照画像の各画素の値から第２撮像画像の対応する画素の値が減算され、値が負の場合に０とすることにより、差分画像の画素の値が求められる。予め正の値が準備されており、差分画像において当該正の値以上の値を有する画素により構成される領域が第２暗領域として取得される。一般的に表現すれば、第２撮像画像において第２参照画像よりも明度が低く、かつ、明度の差の絶対値が第４基準値以上である領域が第２暗領域として取得される。第４基準値は正の値である。さらに換言すれば、第２撮像画像において第２参照画像よりも明度が所定値以上低い領域が第２暗領域として取得される。既述のように、差分画像に代えて比画像が利用されてもよく、さらに複雑な条件が利用されてもよい。一般的に表現すれば、第２撮像画像において、明度が、第２参照画像の明度よりも低く、かつ、予め定められた条件を満たす値よりも低い領域が第２暗領域として取得される。その後、面積フィルタ部５３５により、面積が予め定められた値よりも小さい第２暗領域が削除され、残りの第２暗領域を示す画像が第２暗領域画像として取得される。

【0070】

第１明領域および第２暗領域には膨張処理が行われ、両領域が重なる領域を示す論理積画像が、第２欠陥候補領域を示す第２欠陥候補領域画像として取得される（ステップＳ３５，Ｓ３６）。

【0071】

後処理部５４３では、第１欠陥候補領域および第２欠陥候補領域のうち、面積が所定値以下のものが削除される。そして、第１欠陥候補領域および第２欠陥候補領域のうち、互いに隣接するものが第３欠陥候補領域として取得される。図１１は、第３欠陥候補領域が選択される様子を示す図である。符号８４１は第１欠陥候補領域を示し、符号８４２は第２欠陥候補領域を示す。これらの領域のうち、符号８４３にて示す対が第３欠陥候補領域として選択される。

【0072】

第１欠陥候補領域と第２欠陥候補領域とが隣接することは、様々に定めることが可能である。例えば、第１欠陥候補領域の重心と第２欠陥候補領域の重心との間の距離が所定値以下の場合に隣接すると定められてよい。あるいは、第１欠陥候補領域と第２欠陥候補領域との間の最短距離が所定値以下の場合に隣接すると定められてもよい。

【0073】

第３欠陥候補領域はそのまま欠陥領域として出力されてもよく、第３欠陥候補領域の一部が欠陥領域として出力されてもよい（ステップＳ３７）。例えば、第１欠陥候補領域および第２欠陥候補領域のうち、面積が所定値以下のものを削除するステップを省き、第３欠陥候補領域のうち、第１欠陥候補領域および第２欠陥候補領域の双方の面積が所定値以下のものが削除されてもよい。第３欠陥候補領域に基づいて欠陥の存在が取得される。

【0074】

次に、第１暗領域画像および第２明領域画像の他の組み合わせ、および、対応する第１明領域画像および第２暗領域画像に対して第３欠陥候補領域を取得する処理が行われる（ステップＳ３１〜Ｓ３７）。ステップＳ３１〜Ｓ３７が繰り返されることにより、第３欠陥候補領域を取得する処理は、第１暗領域画像および第２明領域画像の全ての組み合わせ、および、対応する第１明領域画像および第２暗領域画像に対して行われる（ステップＳ３８）。これにより、対象領域９０における様々な形状の欠陥が検出される。第３欠陥候補領域を取得することにより、第１欠陥候補領域のみでは偽欠陥の過検出が多い場合に過検出をさらに抑制することができる。

【0075】

第３欠陥候補領域を取得する処理において、欠陥が凹状であるか凸状であるかを判断する工程が追加されてもよい。光の照射方向は、点灯している光源部の位置から定めることができる。一方、第３欠陥候補領域に含まれる第１欠陥候補領域を取得した際に、第１暗領域の重心から第２明領域の重心に向かう方向を取得することができる。この方向が照明方向におよそ沿う場合、欠陥は凹状であるといえる。重心に代えて、外接円の中心や最小外接矩形の中心等の他の中心位置が利用されてもよい。同様に、第３欠陥候補領域に含まれる第２欠陥候補領域を取得した際に、第２暗領域の重心から第１明領域の重心に向かう方向が照明方向におよそ沿う場合、欠陥は凹状であるといえる。欠陥が凸状の場合は、暗領域と明領域との位置関係は逆になる。

【0076】

欠陥が凹状であるか凸状であるかは原理的には１組の第１暗領域と第２明領域との位置関係から判断することができる。しかし、この情報は信頼性が高くないため、もう１組の第２暗領域と第１明領域との位置関係も利用することにより、欠陥の形状判断の信頼性を向上することができる。例えば、第１暗領域の重心から第２明領域の重心に向かう方向が光の照射方向に沿わないが反対向きともいえない場合において、第２暗領域の重心から第１明領域の重心に向かう方向が照明方向におよそ沿う場合、欠陥は凹状であると判断することができる。

【0077】

図１２は、欠陥検出装置１のさらに他の動作例において欠陥取得部５２に追加される構成を示す図である。図１２の重複領域取得部５４６は、図４の暗領域取得部５２１および明領域取得部５２２と図５に示す構成との間にそれぞれ設けられる。以下、暗領域取得部５２１にて生成される上述の画像データを「仮第１暗領域画像データ」と呼び、明領域取得部５２２にて生成される上述の画像データを「仮第２明領域画像データ」と呼ぶ。また、仮第１暗領域画像データが示す画像を「仮第１暗領域画像」と呼び、仮第１暗領域画像に含まれる第１暗領域を「仮第１暗領域」と呼ぶ。仮第２明領域画像データが示す画像を「仮第２明領域画像」と呼び、仮第２明領域画像に含まれる第２明領域を「仮第２明領域」と呼ぶ。

【0078】

一方の重複領域取得部５４６には、複数の仮第１暗領域画像データが入力され、第１暗領域画像データが出力される。他方の重複領域取得部５４６には、複数の仮第２明領域画像データが入力され、第２明領域画像データが出力される。

【0079】

図１３は、欠陥検出装置１の動作の流れの一部を示す図である。図１３の動作は、図６ＡのステップＳ１３と図６ＢのステップＳ２１との間にて行われる。まず、図６ＡのステップＳ１４と同様の処理により、撮像画像と同数の仮第１暗領域画像のデータ、すなわち、仮第１暗領域を示す複数の仮第１暗領域画像データが生成される（ステップＳ４１）。ステップＳ１５と同様の処理により、撮像画像と同数の仮第２明領域画像のデータ、すなわち、仮第２明領域を示す複数の仮第２明領域画像データが生成される（ステップＳ４２）。ステップＳ１４の説明にて言及した、第１暗領域を取得する際の「予め定められた条件」は、複数の仮第１暗領域画像のそれぞれの取得において互いに異なってもよい。同様に、ステップＳ１５の説明にて言及した、第２明領域を取得する際の「予め定められた条件」は、複数の仮第２明領域画像のそれぞれの取得において互いに異なってもよい。

【0080】

全ての仮第１暗領域画像データは、重複領域取得部５４６に入力される。重複領域取得部５４６は、全ての仮第１暗領域のうち所定数以上のものが重なる領域を第１暗領域として取得する（ステップＳ４３）。具体的には、重複領域取得部５４６は、全ての仮第１暗領域画像の対応する画素の値を加算し、加算画像を所定の閾値で２値化することにより、重複領域を取得する。上記処理を一般的に表現すれば、３以上の撮像画像のうち第１所定数以上の撮像画像の各撮像画像において、明度が、対応する第１参照画像の明度よりも低く、かつ、当該各撮像画像に対して予め定められた条件を満たす値よりも低い領域が、第１暗領域として取得される。

【0081】

図１４は、重複領域取得部５４６における処理を説明するための図である。符号８５１は、１つの仮第１暗領域画像における仮第１暗領域を示す。符号８５２は、他の１つの仮第１暗領域画像における仮第１暗領域を示す。符号８５３は、さらに他の１つの仮第１暗領域画像における仮第１暗領域を示す。ここで、３以上の仮第１暗領域が重なる領域が第１暗領域として取得される場合、符号８５５を付す領域が第１暗領域として取得される。なお、上述の「第１所定数」は「１」でもよい。この場合、３以上の撮像画像のうちいずれかの撮像画像において、明度が、対応する第１参照画像の明度よりも低く、かつ、当該撮像画像に対して予め定められた条件を満たす値よりも低い領域が、第１暗領域として取得される。

【0082】

全ての仮第２明領域画像データも、重複領域取得部５４６に入力され、仮第２明領域画像データに対して、仮第１暗領域画像データの場合と同様の処理が行われる。すなわち、重複領域取得部５４６は、全ての仮第２明領域のうち所定数以上のものが重なる領域を第２明領域として取得する（ステップＳ４４）。上記処理を一般的に表現すれば、３以上の撮像画像のうち第２所定数以上の撮像画像の各撮像画像において、明度が、対応する第２参照画像の明度よりも高く、かつ、当該各撮像画像に対して予め定められた条件を満たす値よりも高い領域が第２明領域として取得される。なお、上述の「第２所定数」は「１」でもよい。この場合、３以上の撮像画像のうちいずれかの撮像画像において、明度が、対応する第２参照画像の明度よりも高く、かつ、当該撮像画像に対して予め定められた条件を満たす値よりも高い領域が第２明領域として取得される。

【0083】

以上の処理より生成された第１暗領域を示す画像データおよび第２明領域を示す画像データに対して、図５に示す構成により図６Ｂに示すステップＳ２２〜Ｓ２４が実行される。これにより、第１暗領域と第２明領域とが重なる領域が欠陥候補領域として取得される。欠陥候補領域に基づいて欠陥の存在を示す欠陥領域が取得される。なお、上記動作では、１つの第１暗領域画像および１つの第２明領域画像が取得されるため、ステップＳ２１およびＳ２５の繰り返し工程は実行されない。しかし、例えば、複数の仮第１暗領域画像から複数通りに選択された仮第１暗領域画像に対してステップＳ４３を実行し、複数の仮第２明領域画像から複数通りに選択された仮第２明領域画像に対してステップＳ４４を実行することにより、複数の第１暗領域画像および複数の第２明領域画像が生成されてもよい。この場合、ステップＳ２１およびＳ２５は実行される。

【0084】

上記動作例では、第１暗領域および第２明領域の過検出が抑制されるため、欠陥の過検出が抑制される。

【0085】

上記欠陥検出装置１では様々な変形が可能である。

【0086】

光源部４ａ，４ｂ，４ｃおよび撮像部３の配置および数は適宜変更されてよい。光照射部４による照明状態は様々に変更されてよい。複数の光源部のうち２つずつが点灯されてもよいし、３つずつが点灯されてもよい。光照射部４では光源部が移動することにより光の照射方向が変更されてもよい。

【0087】

コンピュータ１２は、専用のハードウェアであってもよく、部分的に専用のハードウェアが用いられてもよい。高速に外観検査を行う場合は、コンピュータや専用のハードウェアによる並列処理が行われることが好ましい。

【0088】

実質的に同じ処理が行われるのであれば、処理順序は適宜変更可能である。上記実施の形態にて説明した処理順序は一例にすぎない。例えば、第１撮像画像が選択される毎に第２撮像画像が選択され、これらの画像が選択される毎に欠陥候補領域画像が取得されてもよい。欠陥候補領域はそのまま欠陥領域として扱われてもよい。

【0089】

参照画像は、撮像画像から生成されてもよい。すなわち、いわゆる自己比較にて暗領域や明領域が取得されてもよい。例えば、撮像画像に対して明るい領域を膨張する処理を行ってから収縮する処理を行うことにより、暗い欠陥が消滅した参照画像が取得される。撮像画像に対して明るい領域を収縮する処理を行ってから膨張する処理を行うことにより、明るい欠陥が消滅した参照画像が取得される。

【0090】

欠陥検出装置１は、パターンが形成される各種基板やフィルム等、他の対象物の表面における欠陥の検出に利用されてよい。欠陥検出装置１は、梨地状の領域（金属の表面には限定されない。）を表面に有することにより過検出が生じやすい対象物の検査に特に適している。

【0091】

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

【0092】

発明を詳細に描写して説明したが、既述の説明は例示的であって限定的なものではない。したがって、本発明の範囲を逸脱しない限り、多数の変形や態様が可能であるといえる。

【符号の説明】

【0093】

１ 欠陥検出装置
３ａ，３ｂ，３ｃ 撮像部
４ 光照射部
９ 対象物
５１ 撮像制御部
９０ 対象領域
５４１ 膨張処理部
８１１ 第１撮像画像
８１２ 第１参照画像
８１４ 第１暗領域
８２１ 第２撮像画像
８２２ 第２参照画像
８２４ 第２明領域
８３２ 欠陥候補領域
８４１ 第１欠陥候補領域
８４２ 第２欠陥候補領域
８４３ 第３欠陥候補領域
８５１〜８５３ 仮第１暗領域
８５５ 第１暗領域
Ｓ１１〜Ｓ１５，Ｓ２１〜Ｓ２５，Ｓ４１〜Ｓ４４ ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】