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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024126474
(43)【公開日】2024-09-20
(54)【発明の名称】表面検査システム及びプログラム
(51)【国際特許分類】
G01N 21/88 20060101AFI20240912BHJP
【ＦＩ】
G01N21/88 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023034863
(22)【出願日】2023-03-07
(71)【出願人】
【識別番号】000005496
【氏名又は名称】富士フイルムビジネスイノベーション株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104880
【弁理士】
【氏名又は名称】古部 次郎
(74)【代理人】
【識別番号】100125346
【弁理士】
【氏名又は名称】尾形 文雄
(72)【発明者】
【氏名】相川 清史
(72)【発明者】
【氏名】田崎 海渡
(72)【発明者】
【氏名】桑田 良隆
(72)【発明者】
【氏名】福永 和哉
【テーマコード（参考）】
2G051
【Ｆターム（参考）】
2G051AB02
2G051AB07
2G051AC22
2G051CA04
2G051CB01
2G051EA12
2G051EA14
2G051EA21
2G051EC02
(57)【要約】
【課題】正反射又は正反射に近い１つの角度条件だけで検査の対象とする物体を検査する場合に比して、官能評価との相関を高められるようにする。
【解決手段】検査の対象とする物体の表面を照明する光源と、光源により照明された表面を撮像する撮像デバイスと、概略正反射条件を満たす範囲で、表面に対する照明光又は反射光の角度を可変しながら撮像された複数の画像を処理する１又は複数のプロセッサとを有する表面検査システムであり、１又は複数のプロセッサは、画像毎に輝度分布の変動量を算出し、複数の画像を対象として輝度分布の変動量のピーク値を検出し、検出されたピーク値を用いて表面の品質を表す数値を算出する。
【選択図】図８
【解決手段】検査の対象とする物体の表面を照明する光源と、光源により照明された表面を撮像する撮像デバイスと、概略正反射条件を満たす範囲で、表面に対する照明光又は反射光の角度を可変しながら撮像された複数の画像を処理する１又は複数のプロセッサとを有する表面検査システムであり、１又は複数のプロセッサは、画像毎に輝度分布の変動量を算出し、複数の画像を対象として輝度分布の変動量のピーク値を検出し、検出されたピーク値を用いて表面の品質を表す数値を算出する。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
検査の対象とする物体の表面を照明する光源と、
前記光源により照明された前記表面を撮像する撮像デバイスと、
概略正反射条件を満たす範囲で、前記表面に対する照明光又は反射光の角度を可変しながら撮像された複数の画像を処理する１又は複数のプロセッサと、
を有し、
前記１又は複数のプロセッサは、
前記画像毎に輝度分布の変動量を算出し、
前記複数の画像を対象として前記輝度分布の変動量のピーク値を検出し、
検出された前記ピーク値を用いて前記表面の品質を表す数値を算出する、
表面検査システム。
前記光源により照明された前記表面を撮像する撮像デバイスと、
概略正反射条件を満たす範囲で、前記表面に対する照明光又は反射光の角度を可変しながら撮像された複数の画像を処理する１又は複数のプロセッサと、
を有し、
前記１又は複数のプロセッサは、
前記画像毎に輝度分布の変動量を算出し、
前記複数の画像を対象として前記輝度分布の変動量のピーク値を検出し、
検出された前記ピーク値を用いて前記表面の品質を表す数値を算出する、
表面検査システム。
【請求項2】
前記光源と前記撮像デバイスを収容する筐体のうち前記表面に押し当てられる部分が曲面であり、当該曲面の曲率は、前記複数の画像を撮像する際に前記概略正反射条件が満たされるように定める、
請求項１に記載の表面検査システム。
請求項１に記載の表面検査システム。
【請求項3】
前記画像を撮像する際における前記表面に対する前記筐体の角度を測定するセンサを更に有する、
請求項２に記載の表面検査システム。
請求項２に記載の表面検査システム。
【請求項4】
前記光源は、平行光源であり、
前記撮像デバイスは、平行光を結像する光学系を通じて前記表面を撮像する、
請求項１に記載の表面検査システム。
前記撮像デバイスは、平行光を結像する光学系を通じて前記表面を撮像する、
請求項１に記載の表面検査システム。
【請求項5】
前記画像の撮像範囲を規定する窓の中心位置を中心に、筐体内の前記光源を回転可能に案内する溝を有する、
請求項４に記載の表面検査システム。
請求項４に記載の表面検査システム。
【請求項6】
前記画像の撮像範囲を規定する窓の中心位置を中心に、筐体内の前記撮像デバイスを回転可能に案内する溝を有する、
請求項４に記載の表面検査システム。
請求項４に記載の表面検査システム。
【請求項7】
前記表面に入射する照明光の入射角度を可変する反射鏡を有する、
請求項４に記載の表面検査システム。
請求項４に記載の表面検査システム。
【請求項8】
前記表面で反射した反射光の前記撮像デバイスに対する入射角を可変する反射鏡を有する、
請求項４に記載の表面検査システム。
請求項４に記載の表面検査システム。
【請求項9】
前記１又は複数のプロセッサは、前記角度の可変方向について、前記輝度分布の変動量を算出する、
請求項１に記載の表面検査システム。
請求項１に記載の表面検査システム。
【請求項10】
前記１又は複数のプロセッサは、前記画像の高周波成分を除去した後の前記輝度分布を対象に前記変動量を算出する、
請求項９に記載の表面検査システム。
請求項９に記載の表面検査システム。
【請求項11】
前記１又は複数のプロセッサは、前記表面に対する照明光又は反射光の前記角度が可変する期間をセンサの出力信号より検知して、前記複数の画像を対象とする処理を実行する、
請求項１に記載の表面検査システム。
請求項１に記載の表面検査システム。
【請求項12】
前記１又は複数のプロセッサは、画面上の第１の表示欄に、新たに撮像された前記画像をリアルタイムで表示し、当該画面上の第２の表示欄に、前記複数の画像のうち前記ピーク値との関連が高い画像を表示する、
請求項１に記載の表面検査システム。
請求項１に記載の表面検査システム。
【請求項13】
検査の対象とする物体の表面に対する照明光又は反射光の角度を、概略正反射条件を満たす範囲で可変しながら撮像された複数の画像を処理する１又は複数のコンピュータに、
前記画像毎に輝度分布の変動量を算出する機能と、
前記複数の画像を対象として前記輝度分布の変動量のピーク値を検出する機能と、
検出された前記ピーク値を用いて前記表面の品質を表す数値を算出する機能と、
を実現させるためのプログラム。
前記画像毎に輝度分布の変動量を算出する機能と、
前記複数の画像を対象として前記輝度分布の変動量のピーク値を検出する機能と、
検出された前記ピーク値を用いて前記表面の品質を表す数値を算出する機能と、
を実現させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表面検査システム及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
今日、様々な製品において、合成樹脂を成型した部品（以下「成型品」という）が用いられている。特にユーザが観察可能な成型品（以下「外装部品」ともいう）は、製品のイメージを大きく左右する。このため、成型品に生じた欠陥やシボの検査は重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００５－２７４１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
成型品の検査では、欠陥等の定量化が望まれている。ところが、欠陥等の見え方は、観察時における角度のわずかな違いが影響することがある。例えばわずか数度の違いで、ウェルドが暗く撮像されることもあれば、明るく撮像されることもある。また、わずか数度の違いで、ヒケが見えることもあれば、見えないこともある。この見え方の違いは、検査対象によっても異なるため、一般化が難しい。
【0005】
本発明は、１つの角度条件だけで検査の対象とする物体を検査する場合に比して、官能評価との相関を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項１に記載の発明は、検査の対象とする物体の表面を照明する光源と、前記光源により照明された前記表面を撮像する撮像デバイスと、概略正反射条件を満たす範囲で、前記表面に対する照明光又は反射光の角度を可変しながら撮像された複数の画像を処理する１又は複数のプロセッサと、を有し、前記１又は複数のプロセッサは、前記画像毎に輝度分布の変動量を算出し、前記複数の画像を対象として前記輝度分布の変動量のピーク値を検出し、検出された前記ピーク値を用いて前記表面の品質を表す数値を算出する、表面検査システムである。
請求項２に記載の発明は、前記光源と前記撮像デバイスを収容する筐体のうち前記表面に押し当てられる部分が曲面であり、当該曲面の曲率は、前記複数の画像を撮像する際に前記概略正反射条件が満たされるように定める、請求項１に記載の表面検査システムである。
請求項３に記載の発明は、前記画像を撮像する際における前記表面に対する前記筐体の角度を測定するセンサを更に有する、請求項２に記載の表面検査システムである。
請求項４に記載の発明は、前記光源は、平行光源であり、前記撮像デバイスは、平行光を結像する光学系を通じて前記表面を撮像する、請求項１に記載の表面検査システムである。
請求項５に記載の発明は、前記画像の撮像範囲を規定する窓の中心位置を中心に、筐体内の前記光源を回転可能に案内する溝を有する、請求項４に記載の表面検査システムである。
請求項６に記載の発明は、前記画像の撮像範囲を規定する窓の中心位置を中心に、筐体内の前記撮像デバイスを回転可能に案内する溝を有する、請求項４に記載の表面検査システムである。
請求項７に記載の発明は、前記表面に入射する照明光の入射角度を可変する反射鏡を有する、請求項４に記載の表面検査システムである。
請求項８に記載の発明は、前記表面で反射した反射光の前記撮像デバイスに対する入射角を可変する反射鏡を有する、請求項４に記載の表面検査システムである。
請求項９に記載の発明は、前記１又は複数のプロセッサは、前記角度の可変方向について、前記輝度分布の変動量を算出する、請求項１に記載の表面検査システムである。
請求項１０に記載の発明は、前記１又は複数のプロセッサは、前記画像の高周波成分を除去した後の前記輝度分布を対象に前記変動量を算出する、請求項９に記載の表面検査システムである。
請求項１１に記載の発明は、前記１又は複数のプロセッサは、前記表面に対する照明光又は反射光の前記角度が可変する期間をセンサの出力信号より検知して、前記複数の画像を対象とする処理を実行する、請求項１に記載の表面検査システムである。
請求項１２に記載の発明は、前記１又は複数のプロセッサは、画面上の第１の表示欄に、新たに撮像された前記画像をリアルタイムで表示し、当該画面上の第２の表示欄に、前記複数の画像のうち前記ピーク値との関連が高い画像を表示する、請求項１に記載の表面検査システムである。
請求項１３に記載の発明は、検査の対象とする物体の表面に対する照明光又は反射光の角度を、概略正反射条件を満たす範囲で可変しながら撮像された複数の画像を処理する１又は複数のコンピュータに、前記画像毎に輝度分布の変動量を算出する機能と、前記複数の画像を対象として前記輝度分布の変動量のピーク値を検出する機能と、検出された前記ピーク値を用いて前記表面の品質を表す数値を算出する機能と、を実現させるためのプログラムである。
請求項２に記載の発明は、前記光源と前記撮像デバイスを収容する筐体のうち前記表面に押し当てられる部分が曲面であり、当該曲面の曲率は、前記複数の画像を撮像する際に前記概略正反射条件が満たされるように定める、請求項１に記載の表面検査システムである。
請求項３に記載の発明は、前記画像を撮像する際における前記表面に対する前記筐体の角度を測定するセンサを更に有する、請求項２に記載の表面検査システムである。
請求項４に記載の発明は、前記光源は、平行光源であり、前記撮像デバイスは、平行光を結像する光学系を通じて前記表面を撮像する、請求項１に記載の表面検査システムである。
請求項５に記載の発明は、前記画像の撮像範囲を規定する窓の中心位置を中心に、筐体内の前記光源を回転可能に案内する溝を有する、請求項４に記載の表面検査システムである。
請求項６に記載の発明は、前記画像の撮像範囲を規定する窓の中心位置を中心に、筐体内の前記撮像デバイスを回転可能に案内する溝を有する、請求項４に記載の表面検査システムである。
請求項７に記載の発明は、前記表面に入射する照明光の入射角度を可変する反射鏡を有する、請求項４に記載の表面検査システムである。
請求項８に記載の発明は、前記表面で反射した反射光の前記撮像デバイスに対する入射角を可変する反射鏡を有する、請求項４に記載の表面検査システムである。
請求項９に記載の発明は、前記１又は複数のプロセッサは、前記角度の可変方向について、前記輝度分布の変動量を算出する、請求項１に記載の表面検査システムである。
請求項１０に記載の発明は、前記１又は複数のプロセッサは、前記画像の高周波成分を除去した後の前記輝度分布を対象に前記変動量を算出する、請求項９に記載の表面検査システムである。
請求項１１に記載の発明は、前記１又は複数のプロセッサは、前記表面に対する照明光又は反射光の前記角度が可変する期間をセンサの出力信号より検知して、前記複数の画像を対象とする処理を実行する、請求項１に記載の表面検査システムである。
請求項１２に記載の発明は、前記１又は複数のプロセッサは、画面上の第１の表示欄に、新たに撮像された前記画像をリアルタイムで表示し、当該画面上の第２の表示欄に、前記複数の画像のうち前記ピーク値との関連が高い画像を表示する、請求項１に記載の表面検査システムである。
請求項１３に記載の発明は、検査の対象とする物体の表面に対する照明光又は反射光の角度を、概略正反射条件を満たす範囲で可変しながら撮像された複数の画像を処理する１又は複数のコンピュータに、前記画像毎に輝度分布の変動量を算出する機能と、前記複数の画像を対象として前記輝度分布の変動量のピーク値を検出する機能と、検出された前記ピーク値を用いて前記表面の品質を表す数値を算出する機能と、を実現させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【0007】
請求項１記載の発明によれば、１つの角度条件だけで検査の対象とする物体を検査する場合に比して、官能評価との相関を高めることができる。
請求項２記載の発明によれば、物体の表面に曲面を押し当てたまま筐体を表面に沿って回転させても概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
請求項３記載の発明によれば、ピーク値と対応する角度の関係から欠陥の種類を識別できる。
請求項４記載の発明によれば、検査結果と官能評価との相関を高めることができる。
請求項５記載の発明によれば、概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
請求項６記載の発明によれば、概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
請求項７記載の発明によれば、概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
請求項８記載の発明によれば、概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
請求項９記載の発明によれば、複数の角度による変動量の変化を検出可能にできる。
請求項１０記載の発明によれば、官能評価との相関を高めることができる。
請求項１１記載の発明によれば、作業者は検査に注力できる。
請求項１２記載の発明によれば、品質を表す数値の根拠を画面上で確認できる。
請求項１３記載の発明によれば、１つの角度条件だけで検査の対象とする物体を検査する場合に比して、官能評価との相関を高めることができる。
請求項２記載の発明によれば、物体の表面に曲面を押し当てたまま筐体を表面に沿って回転させても概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
請求項３記載の発明によれば、ピーク値と対応する角度の関係から欠陥の種類を識別できる。
請求項４記載の発明によれば、検査結果と官能評価との相関を高めることができる。
請求項５記載の発明によれば、概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
請求項６記載の発明によれば、概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
請求項７記載の発明によれば、概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
請求項８記載の発明によれば、概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
請求項９記載の発明によれば、複数の角度による変動量の変化を検出可能にできる。
請求項１０記載の発明によれば、官能評価との相関を高めることができる。
請求項１１記載の発明によれば、作業者は検査に注力できる。
請求項１２記載の発明によれば、品質を表す数値の根拠を画面上で確認できる。
請求項１３記載の発明によれば、１つの角度条件だけで検査の対象とする物体を検査する場合に比して、官能評価との相関を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】検査対象の表面に現れる欠陥の例を説明する図である。（Ａ）はヒケの例を示し、（Ｂ）はウェルドの例を示す。
【図2】実施の形態１で想定する表面検査装置の概略構成を説明する図である。（Ａ）は筐体の内部構成を簡略的に示す図であり、（Ｂ）は検査対象の表面に押し当てられる当付面の拡大図である。
【図3】実施の形態１で使用する表面検査装置の内部構成の一例を説明する図である。
【図4】輝度分布と変動量の算出方法を説明する図である。（Ａ）は検査対象の表面を撮像した画像の一例を示し、（Ｂ）はＹ軸方向に伸びるヒケをＸ－Ｚ面で切断した断面図を示し、（Ｃ）は算出される輝度プロファイルを示す。
【図5】高周波成分を含む輝度プロファイルを説明する図である。
【図6】実施の形態１で想定する表面検査装置によるスキャン撮像を説明する図である。
【図7】スキャン撮像中の光学系の位置関係を説明する図である。（Ａ）は表面検査装置を０°軸に対して－５°傾けた姿勢を示し、（Ｂ）は表面検査装置の傾きが０°の姿勢を示し、（Ｃ）は表面検査装置を０°軸に対して＋５°傾けた姿勢を示す。
【図8】実施の形態１で使用する表面検査装置による検査動作の一例を説明するフローチャートである。
【図9】撮像条件の違いによるウェルドの見え方の違いを説明する図である。（Ａ）は図７（Ｂ）の撮像条件で撮像した場合に撮像されるフレーム画像であり、（Ｂ）は図７（Ａ）の撮像条件で撮像した場合に撮像されるフレーム画像である。
【図10】撮像条件の違いによるヒケの見え方の違いを説明する図である。（Ａ）は図７（Ｂ）の撮像条件で撮像した場合に撮像されるフレーム画像であり、（Ｂ）は図７（Ａ）の撮像条件で撮像した場合に撮像されるフレーム画像である。
【図11】スキャン撮像中のユーザインタフェース画面の遷移例を説明する図である。（Ａ）は初期画面であり、（Ｂ）はスキャン撮像中の画面であり、（Ｃ）はスキャン撮像の終了時の画面である。
【図12】実施の形態２で使用する表面検査装置による検査動作の一例を説明するフローチャートである。
【図13】算出された変動量を通る近似関数とピーク値の関係を説明する図である。（Ａ）はスキャン撮像で算出された変動量をマッピングした分布図であり、（Ｂ）は算出された変動量のマッピング点を通る近似関数とピーク値を説明する図である。
【図14】推定されたピーク値の信頼性が低い場合のユーザインタフェース画面の表示例を説明する図である。
【図15】近似関数の形状を用いた欠陥の種類の推定例を説明する図である。（Ａ）はヒケに特有の波形例を示し、（Ｂ）はウェルドに特有の波形例を示す。
【図16】実施の形態３で想定する表面検査装置の概略構成を説明する図である。
【図17】実施の形態４で想定する表面検査システムの概略構成を説明する図である。
【図18】当付板の概略構成を説明する図である。（Ａ）は当付板の上面図であり、（Ｂ）は当付板の側面図であり、（Ｃ）は当付板の正面図である。
【図19】実施の形態５で想定する表面検査装置の概略構成を説明する図である。（Ａ）は筐体の内部構成を簡略的に示す図であり、（Ｂ）は検査対象の表面に押し当てられる当付面の拡大図である。
【図20】スキャン撮像中の光学系の位置関係を説明する図である。（Ａ）は光源をスキャン撮像の基準軸に対してマイナス方向に傾けた姿勢を示し、（Ｂ）は光源の傾きがスキャン撮像の基準軸に一致する姿勢を示し、（Ｃ）は光源をスキャン撮像の基準軸に対してプラス方向に傾けた姿勢を示す。
【図21】実施の形態６で想定する表面検査装置の概略構成を説明する図である。（Ａ）は筐体の内部構成を簡略的に示す図であり、（Ｂ）は検査対象の表面に押し当てられる当付面の拡大図である。
【図22】スキャン撮像中の光学系の位置関係を説明する図である。（Ａ）は撮像ユニットをスキャン撮像の基準軸に対してマイナス方向に傾けた姿勢を示し、（Ｂ）は撮像ユニットの傾きがスキャン撮像の基準軸に一致する姿勢を示し、（Ｃ）は撮像ユニットをスキャン撮像の基準軸に対してプラス方向に傾けた姿勢を示す。
【図23】実施の形態７で想定する表面検査装置の概略構成を説明する図である。（Ａ）は筐体の内部構成を簡略的に示す図であり、（Ｂ）は反射ミラー付近の拡大図である。
【図24】実施の形態７で想定する表面検査装置によるスキャン撮像を説明する図である。
【図25】スキャン撮像中の光学系の等価的な位置関係を説明する図である。（Ａ）はスキャン撮像を開始した直後の光源とカメラの等価的な位置関係を示し、（Ｂ）はスキャン撮像の開始後の光源とカメラの等価的な位置関係を示し、（Ｃ）はスキャン撮像が終了した時点における光源とカメラの等価的な位置関係を示す。
【図26】実施の形態８で想定する表面検査装置の概略構成を説明する図である。
【図27】スキャン撮像中の光学系の等価的な位置関係を説明する図である。（Ａ）はスキャン撮像を開始した直後の光源とカメラの等価的な位置関係を示し、（Ｂ）はスキャン撮像の開始後の光源とカメラの等価的な位置関係を示し、（Ｃ）はスキャン撮像が終了した時点における光源とカメラの等価的な位置関係を示す。
【図28】実施の形態９で想定する表面検査システムの概略構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
＜実施の形態１＞
本実施の形態では、成形品の表面に出現する欠陥を検査する表面検査装置の一形態について説明する。
＜実施の形態１＞
本実施の形態では、成形品の表面に出現する欠陥を検査する表面検査装置の一形態について説明する。
【0010】
＜欠陥の種類＞
欠陥には、例えばヒケ、ウェルドがある。ヒケは、肉厚部分やリブ部に発生する表面の凹みであり、ウェルドは、溶融した樹脂の先端が金型内で合流する部分に発生する筋をいう。なお、欠陥には、物がぶつかることで生じる傷や打痕も含まれる。ヒケやウェルドは、一次元的なパターンの一例である。
欠陥には、例えばヒケ、ウェルドがある。ヒケは、肉厚部分やリブ部に発生する表面の凹みであり、ウェルドは、溶融した樹脂の先端が金型内で合流する部分に発生する筋をいう。なお、欠陥には、物がぶつかることで生じる傷や打痕も含まれる。ヒケやウェルドは、一次元的なパターンの一例である。
【0011】
図１は、検査対象の表面に現れる欠陥の例を説明する図である。（Ａ）はヒケの例を示し、（Ｂ）はウェルドの例を示す。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）では、欠陥の箇所を破線で囲んで示している。図１（Ａ）には４つのヒケがある。
本実施の形態で説明する表面検査装置は、欠陥の検査に限らず、質感の検査や表面の汚れの検査にも使用される。
因みに、質感とは、視覚や触覚の印象であり、物体の表面の色、光沢、凹凸が影響する。表面の凹凸には、金型を切削する際に生じた筋も含まれる。この種の筋は、欠陥と区別される。
本実施の形態で説明する表面検査装置は、欠陥の検査に限らず、質感の検査や表面の汚れの検査にも使用される。
因みに、質感とは、視覚や触覚の印象であり、物体の表面の色、光沢、凹凸が影響する。表面の凹凸には、金型を切削する際に生じた筋も含まれる。この種の筋は、欠陥と区別される。
【0012】
＜検査の対象＞
本実施の形態では、検査の対象とする物体（以下「検査対象」ともいう）として成形品を想定する。
検査対象の形状は、基本的に任意である。例えば検査対象は、板状でもよいし、立体形状でもよい。立体形状には、多面体、球体、円柱の他、任意の形状が含まれる。
検査対象の表面は、平面に限らず、曲面でもよい。また、検査対象の表面は、平坦である必要はなく、例えば構造上の又はデザイン上の凹凸、穴、切り欠き、突起、曲面、段差、部材と部材のつなぎ目、成形の過程等で形成された微細な凹凸を有してもよい。
本実施の形態では、検査の対象とする物体（以下「検査対象」ともいう）として成形品を想定する。
検査対象の形状は、基本的に任意である。例えば検査対象は、板状でもよいし、立体形状でもよい。立体形状には、多面体、球体、円柱の他、任意の形状が含まれる。
検査対象の表面は、平面に限らず、曲面でもよい。また、検査対象の表面は、平坦である必要はなく、例えば構造上の又はデザイン上の凹凸、穴、切り欠き、突起、曲面、段差、部材と部材のつなぎ目、成形の過程等で形成された微細な凹凸を有してもよい。
【0013】
＜表面検査装置の概略構造＞
図２は、実施の形態１で想定する表面検査装置１０の概略構成を説明する図である。（Ａ）は筐体１１の内部構成を簡略的に示す図であり、（Ｂ）は検査対象の表面に押し当てられる当付面１１Ａの拡大図である。
図２においては、紙面内の上方向をＺ軸とし、紙面内の右方向をＸ軸とし、紙面に対して奥の方向をＹ軸とする。
図２は、実施の形態１で想定する表面検査装置１０の概略構成を説明する図である。（Ａ）は筐体１１の内部構成を簡略的に示す図であり、（Ｂ）は検査対象の表面に押し当てられる当付面１１Ａの拡大図である。
図２においては、紙面内の上方向をＺ軸とし、紙面内の右方向をＸ軸とし、紙面に対して奥の方向をＹ軸とする。
【0014】
なお、本実施の形態における表面検査装置１０は、表面検査システムの一例である。本実施の形態における表面検査装置１０は、作業者による携帯が可能である。
この種の表面検査装置１０では、作業者が表面検査装置１０の当付面１１Ａを検査対象の表面に押し付けることで、検査対象の表面に形成されている欠陥の検査が実行される。
この種の表面検査装置１０では、作業者が表面検査装置１０の当付面１１Ａを検査対象の表面に押し付けることで、検査対象の表面に形成されている欠陥の検査が実行される。
【0015】
本実施の形態の場合、当付面１１Ａの表面は、紙面内の下方向について凸形状の曲面を有している。当付面１１Ａは、例えば回転軸がＹ軸と平行である円筒を、回転軸と平行な平面で破断した形状を有している。換言すると、当付面１１Ａは、Ｙ軸方向のどの位置でも同じ断面形状を有している。すなわち、当付面１１ＡのＸ－Ｚ平面の形状が全て同じになる。なお、当付面１１Ａの表面を規定する形状としての円筒は一例であり、楕円でもよい。いずれにしても、当付面１１Ａは、検査対象の表面に押し当てた状態のまま、検査対象の表面に入射する照明光の入射角を変更可能な曲率を有している。
【0016】
当付面１１Ａの中央には、検査対象の表面を照明する照明光と検査対象の表面で反射した反射光が入出力される開口１１Ｂが形成されている。開口１１Ｂは、検査範囲又は撮像視野を規定する窓である。本実施の形態では、開口１１Ｂの中心（すなわち視野中心）を通るＺ軸を０°軸という。換言すると、０°軸は、表面に凹凸がない平面の法線方向と一致する。
図２（Ｂ）の場合、開口１１Ｂは、概略正方形である。もっとも、開口１１Ｂの形状は正方形その他の矩形に限らず、円形でもよい。
図２（Ｂ）の場合、開口１１Ｂは、概略正方形である。もっとも、開口１１Ｂの形状は正方形その他の矩形に限らず、円形でもよい。
【0017】
筐体１１の内部には、開口１１Ｂの方向に平行光を出力する光源１２と、開口１１Ｂから入射する外光を取り込む結像レンズ１３と、結像レンズ１３を透過した外光の強度を画素毎に電気信号に変換するカメラ１４が設けられている。なお、筐体１１の内部には、プロセッサその他の不図示の電子部品も設けられている。
本実施の形態では、検査対象に対する筐体１１の傾きを連続的に可変しながら検査対象の表面の画像を撮像することを「スキャン撮像」という。
本実施の形態では、検査対象に対する筐体１１の傾きを連続的に可変しながら検査対象の表面の画像を撮像することを「スキャン撮像」という。
【0018】
本実施の形態の場合、光源１２は、概略平行である照明光を出力する白色光源である。もっとも、光源１２を平行光源や平行光照明ともいう。照明光が照明する範囲は、例えば開口１１Ｂを含む。
本実施の形態の場合、結像レンズ１３は、テレセントリックレンズである。なお、結像レンズ１３は、検査対象が合焦位置となるように位置決めしてもよいし、わずかに合焦位置を外れるように位置決めしてもよい。
検査対象が結像レンズ１３の合焦位置に位置する場合、結像レンズ１３と検査対象までの距離ｓは、作動距離（Working Distance）と一致する。
本実施の形態の場合、当付面１１Ａの曲率は、略１／ｓとなるように設計される。また、曲率中心は０°軸上に設ける。
本実施の形態の場合、結像レンズ１３は、テレセントリックレンズである。なお、結像レンズ１３は、検査対象が合焦位置となるように位置決めしてもよいし、わずかに合焦位置を外れるように位置決めしてもよい。
検査対象が結像レンズ１３の合焦位置に位置する場合、結像レンズ１３と検査対象までの距離ｓは、作動距離（Working Distance）と一致する。
本実施の形態の場合、当付面１１Ａの曲率は、略１／ｓとなるように設計される。また、曲率中心は０°軸上に設ける。
【0019】
結像レンズ１３と検査対象との距離ｓが合焦位置をずれる場合、撮像される画像のギラギラ感の抑制が可能になる。
光源１２と結像レンズ１３は、０°軸を通る平面上に位置する。従って、光源１２から出力された後、検査対象の表面で反射された照明光は、反射光として結像レンズ１３に入射する。換言すると、光源１２と結像レンズ１３は、検査対象の表面を照明する照明光が検査対象の表面で概略正反射された反射光が入射される条件（以下「概略正反射条件」という。）を満たす位置に設けられる。
「概略正反射条件を満たす」とは、正反射条件との角度差が略５°以下である関係をいう。換言すると、概略正反射条件を満たすとは、正反射又は正反射に近い角度条件である。
光源１２と結像レンズ１３は、０°軸を通る平面上に位置する。従って、光源１２から出力された後、検査対象の表面で反射された照明光は、反射光として結像レンズ１３に入射する。換言すると、光源１２と結像レンズ１３は、検査対象の表面を照明する照明光が検査対象の表面で概略正反射された反射光が入射される条件（以下「概略正反射条件」という。）を満たす位置に設けられる。
「概略正反射条件を満たす」とは、正反射条件との角度差が略５°以下である関係をいう。換言すると、概略正反射条件を満たすとは、正反射又は正反射に近い角度条件である。
【0020】
カメラ１４は、例えばＣＣＤ（＝Charge Coupled Device）イメージングセンサ素子やＣＭＯＳ（＝Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージング素子である。本実施の形態では、カメラ１４としてカラー画像の撮像が可能なカラーカメラを使用する。
カメラ１４は、照明光により照明された検査対象の表面の画像を撮像する撮像デバイスの一例である。カメラ１４の撮像面は、結像レンズ１３の焦点範囲内に位置する。
カメラ１４の視野内のＭＴＦ（＝Modulation Transfer Function）は概ね均一である。このため、視野内の位置の違いによるコントラストのばらつきは小さく、検査対象の表面の忠実な撮像が可能である。
カメラ１４は、照明光により照明された検査対象の表面の画像を撮像する撮像デバイスの一例である。カメラ１４の撮像面は、結像レンズ１３の焦点範囲内に位置する。
カメラ１４の視野内のＭＴＦ（＝Modulation Transfer Function）は概ね均一である。このため、視野内の位置の違いによるコントラストのばらつきは小さく、検査対象の表面の忠実な撮像が可能である。
【0021】
筐体１１の上部には、ディスプレイ１０５と、電源ボタン１０６Ａと、スキャンボタン１０６Ｂが設けられている。
ディスプレイ１０５は、欠陥の検査の結果や撮像された画像を表示する表示デバイスである。
電源ボタン１０６Ａは、表面検査装置の各部に対する電力の供給を開始する又は停止するボタンである。電源ボタン１０６Ａの押下によりオン状態になると、光源１２やカメラ１４に対する電力の供給が開始する。これにより、ディスプレイ１０５には、カメラ１４が撮像している画像が表示される。ここでの画像は、例えば検査対象の表面に形成された欠陥を視野内に位置決めするために使用される。なお、電源ボタン１０６Ａの押下によりオフ状態になると、電力の供給が停止する。
ディスプレイ１０５は、欠陥の検査の結果や撮像された画像を表示する表示デバイスである。
電源ボタン１０６Ａは、表面検査装置の各部に対する電力の供給を開始する又は停止するボタンである。電源ボタン１０６Ａの押下によりオン状態になると、光源１２やカメラ１４に対する電力の供給が開始する。これにより、ディスプレイ１０５には、カメラ１４が撮像している画像が表示される。ここでの画像は、例えば検査対象の表面に形成された欠陥を視野内に位置決めするために使用される。なお、電源ボタン１０６Ａの押下によりオフ状態になると、電力の供給が停止する。
【0022】
スキャンボタン１０６Ｂは、検査対象の表面の画像の撮像を指示するボタンである。本実施の形態の場合、スキャンボタン１０６Ｂが押下されている間、検査対象の表面の画像が一定間隔で撮像される。換言すると、撮像のタイミングは離散的である。ここでの一定間隔は、例えば１秒である。もっとも、一定間隔は０．５秒でもよい。一定間隔は、作業者が任意の時間を設定してもよい。
【0023】
本実施の形態の場合、スキャンボタン１０６Ｂの操作により、複数枚の画像が撮像される。本実施の形態では、当付面１１Ａが曲面であることを利用して、作業者が検査対象に対する筐体１１の傾きを連続的に可変しながら検査対象の表面の画像を撮像する。換言すると、撮像条件を可変しながら検査対象の表面の画像を撮像する。因みに、筐体１１の傾きが変化すると、検査対象に入射する照明光の入射角と、カメラ１４で撮像される反射光の検査対象に対する反射角も変化する。
以下では、この撮像条件を連続的に変化させながら検査対象の表面の画像を撮像する方式を「スキャン撮像」又は「スキャン検知」という。
以下では、一定間隔でスキャン撮像される各画像を「フレーム画像」ともいう。
以下では、この撮像条件を連続的に変化させながら検査対象の表面の画像を撮像する方式を「スキャン撮像」又は「スキャン検知」という。
以下では、一定間隔でスキャン撮像される各画像を「フレーム画像」ともいう。
【0024】
＜表面検査装置の内部構成＞
図３は、実施の形態１で使用する表面検査装置１０の内部構成の一例を説明する図である。
図３に示す表面検査装置１０は、装置全体の動作を制御するプロセッサ１０１と、ＢＩＯＳ（＝Basic Input Output System）等が記憶されたＲＯＭ（＝Read Only Memory）１０２と、プロセッサ１０１のワークエリアとして用いられるＲＡＭ（＝Random Access Memory）１０３と、プログラムや画像データを記憶する補助記憶装置１０４と、検査対象の表面を撮像した画像や操作に関する情報が表示されるディスプレイ１０５と、作業者の操作を受け付ける操作受付装置１０６と、検査対象の表面の画像を撮像するカメラ１４と、検査対象の表面を照明する光源１２と、外部との通信に用いられる通信ＩＦ（＝Interface）１０７と、を有している。なお、プロセッサ１０１と各部は、バス等の信号線１０８を通じて接続されている。
図３は、実施の形態１で使用する表面検査装置１０の内部構成の一例を説明する図である。
図３に示す表面検査装置１０は、装置全体の動作を制御するプロセッサ１０１と、ＢＩＯＳ（＝Basic Input Output System）等が記憶されたＲＯＭ（＝Read Only Memory）１０２と、プロセッサ１０１のワークエリアとして用いられるＲＡＭ（＝Random Access Memory）１０３と、プログラムや画像データを記憶する補助記憶装置１０４と、検査対象の表面を撮像した画像や操作に関する情報が表示されるディスプレイ１０５と、作業者の操作を受け付ける操作受付装置１０６と、検査対象の表面の画像を撮像するカメラ１４と、検査対象の表面を照明する光源１２と、外部との通信に用いられる通信ＩＦ（＝Interface）１０７と、を有している。なお、プロセッサ１０１と各部は、バス等の信号線１０８を通じて接続されている。
【0025】
プロセッサ１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３は、いわゆるコンピュータとして機能する。図３の場合、プロセッサ１０１は１つであるが複数でもよい。
プロセッサ１０１は、プログラムの実行を通じて各種の機能を実現する。例えばプロセッサ１０１は、プログラムの実行を通じ、撮像された検査対象の表面の欠陥を定量的に評価したスコアの算出等を実行する。ここでのスコアは、検査対象の表面の品質を表す数値の一例である。因みに、スコアは、官能評価の結果と一致するように算出される。
プロセッサ１０１は、プログラムの実行を通じて各種の機能を実現する。例えばプロセッサ１０１は、プログラムの実行を通じ、撮像された検査対象の表面の欠陥を定量的に評価したスコアの算出等を実行する。ここでのスコアは、検査対象の表面の品質を表す数値の一例である。因みに、スコアは、官能評価の結果と一致するように算出される。
【0026】
スコアの算出には、例えば多変量解析を使用する。多変量解析では、例えば輝度分布に現れる特徴が解析される。特徴の例には、例えばヒケに沿って延びる筋状のパターンがある。
この他、スコアの算出には、人工知能を用いる方法もある。例えば欠陥を撮像した画像とスコアの関係を深層機械学習等した学習モデルにカメラ１４で撮像された画像を与えることで、欠陥のスコアが算出される。
この他、スコアの算出には、人工知能を用いる方法もある。例えば欠陥を撮像した画像とスコアの関係を深層機械学習等した学習モデルにカメラ１４で撮像された画像を与えることで、欠陥のスコアが算出される。
【0027】
検査対象の表面を撮像した画像データは、補助記憶装置１０４に記憶される。補助記憶装置１０４には、例えば半導体メモリ、ハードディスク装置を使用する。補助記憶装置１０４には、ファームウェアやアプリケーションプログラムも記憶される。以下では、ファームウェアやアプリケーションプログラムを総称して「プログラム」という。
【0028】
ディスプレイ１０５は、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイである。ディスプレイ１０５には、例えば検査対象の任意の部位を撮像した画像が表示される。ディスプレイ１０５は、検査対象に対する当付面１１Ａの位置決めにも使用される。
本実施の形態の場合、ディスプレイ１０５は、装置本体に一体的に設けられているが、通信ＩＦ１０７を通じて接続される外部の装置でもよいし、通信ＩＦ１０７を通じて接続される他の装置の一部でもよい。例えばディスプレイ１０５は、通信ＩＦ１０７を通じて接続された他のコンピュータのディスプレイでもよい。
本実施の形態の場合、ディスプレイ１０５は、装置本体に一体的に設けられているが、通信ＩＦ１０７を通じて接続される外部の装置でもよいし、通信ＩＦ１０７を通じて接続される他の装置の一部でもよい。例えばディスプレイ１０５は、通信ＩＦ１０７を通じて接続された他のコンピュータのディスプレイでもよい。
【0029】
操作受付装置１０６は、ディスプレイ１０５にソフトウェア的に表示されたキー（以下「ソフトキー」とも呼ぶ）や筐体１１（図２参照）に配置される物理的なスイッチ、ボタン等で構成される。
本実施の形態の場合、物理的なボタンの一例として電源ボタン１０６Ａやスキャンボタン１０６Ｂが設けられている。電源ボタン１０６Ａが操作されると、例えば光源１２が点灯する。また、スキャンボタン１０６Ｂが押下されている間、複数枚のフレーム画像の撮像が実行される。
ディスプレイ１０５と操作受付装置１０６を一体化したデバイスは、タッチパネルと呼ばれる。タッチパネルは、ソフトキーに対するユーザの操作の受け付けに使用される。
本実施の形態の場合、物理的なボタンの一例として電源ボタン１０６Ａやスキャンボタン１０６Ｂが設けられている。電源ボタン１０６Ａが操作されると、例えば光源１２が点灯する。また、スキャンボタン１０６Ｂが押下されている間、複数枚のフレーム画像の撮像が実行される。
ディスプレイ１０５と操作受付装置１０６を一体化したデバイスは、タッチパネルと呼ばれる。タッチパネルは、ソフトキーに対するユーザの操作の受け付けに使用される。
【0030】
本実施の形態の場合、カメラ１４としてカラーカメラを使用する。このため、検査対象の表面の輝度分布だけでなく色調の観察も原理的には可能である。
本実施の形態の場合、光源１２として白色光源を使用する。白色光源は、可視光帯域の光が均等に混在された光を発生する。
通信ＩＦ１０７は、有線や無線による通信規格に準拠したモジュールで構成される。通信ＩＦ１０７には、例えばイーサネット（登録商標）モジュール、ＵＳＢ（＝Universal Serial Bus）、無線ＬＡＮその他を使用する。
本実施の形態の場合、光源１２として白色光源を使用する。白色光源は、可視光帯域の光が均等に混在された光を発生する。
通信ＩＦ１０７は、有線や無線による通信規格に準拠したモジュールで構成される。通信ＩＦ１０７には、例えばイーサネット（登録商標）モジュール、ＵＳＢ（＝Universal Serial Bus）、無線ＬＡＮその他を使用する。
【0031】
＜輝度分布と変動量の算出方法＞
本実施の形態で使用する表面検査装置１０（図２参照）は、ヒケ等の欠陥を含むフレーム画像毎に輝度分布の変動量を算出し、算出された変動量のピーク値に基づいてスコアを算出する。
図４は、輝度分布と変動量の算出方法を説明する図である。（Ａ）は検査対象の表面を撮像した画像の一例を示し、（Ｂ）はＹ軸方向に伸びるヒケをＸ－Ｚ面で切断した断面図を示し、（Ｃ）は算出される輝度プロファイルＳを示す。ここでの輝度プロファイルＳは「輝度分布」の一例である。
本実施の形態で使用する表面検査装置１０（図２参照）は、ヒケ等の欠陥を含むフレーム画像毎に輝度分布の変動量を算出し、算出された変動量のピーク値に基づいてスコアを算出する。
図４は、輝度分布と変動量の算出方法を説明する図である。（Ａ）は検査対象の表面を撮像した画像の一例を示し、（Ｂ）はＹ軸方向に伸びるヒケをＸ－Ｚ面で切断した断面図を示し、（Ｃ）は算出される輝度プロファイルＳを示す。ここでの輝度プロファイルＳは「輝度分布」の一例である。
【0032】
図４（Ｂ）の場合、説明の都合により、検査対象の表面に形成されたヒケの断面を二等辺三角形で表している。勿論、実際の断面形状は二等辺三角形になるとは限らない。
本実施の形態におけるプロセッサ１０１（図３参照）は、同じＸ座標値を有する画素値の平均値（以下「平均輝度」という。）を算出する。
図４では、同じＸ座標を有する画素列を１ラインと表現している。ヒケを形成する２つの斜面のうち照明光の入射角が小さい方の平均輝度は大きく、入射角が大きい方の平均輝度は小さくなる。このため、図４（Ｃ）に示す輝度プロファイルＳには、山型の波形と谷型の波形が現れている。なお、図４（Ｃ）の縦軸は平均輝度であり、横軸はＸ座標値である。
本実施の形態におけるプロセッサ１０１（図３参照）は、同じＸ座標値を有する画素値の平均値（以下「平均輝度」という。）を算出する。
図４では、同じＸ座標を有する画素列を１ラインと表現している。ヒケを形成する２つの斜面のうち照明光の入射角が小さい方の平均輝度は大きく、入射角が大きい方の平均輝度は小さくなる。このため、図４（Ｃ）に示す輝度プロファイルＳには、山型の波形と谷型の波形が現れている。なお、図４（Ｃ）の縦軸は平均輝度であり、横軸はＸ座標値である。
【0033】
図４（Ｃ）の場合、輝度プロファイルＳの最大値とヒケ以外の部分の輝度値との差分を「輝度プロファイル」の変動量として規定する。なお、図４（Ｃ）では、欠陥であるヒケの傾斜面の輝度値が大きいために輝度プロファイルＳの最大値との差分を変動量として規定するが、欠陥部分の輝度値が周囲に比して暗くなる場合には、輝度プロファイルＳの最小値との差分を変動量とする。
なお、いずれの場合も、官能評価との相関が低い高周波成分は除去して変動量を規定する。
図５は、高周波成分を含む輝度プロファイルＳを説明する図である。図５の場合も、縦軸は平均輝度であり、横軸はＸ座標値である。
なお、いずれの場合も、官能評価との相関が低い高周波成分は除去して変動量を規定する。
図５は、高周波成分を含む輝度プロファイルＳを説明する図である。図５の場合も、縦軸は平均輝度であり、横軸はＸ座標値である。
【0034】
図５に示す輝度プロファイルＳは、図４とは異なり、画像の右端に近づくにつれて平均輝度が増加する特徴を有している。ただし、欠陥の種類が異なるため、欠陥部分で平均輝度が下がっている。すなわち、輝度プロファイルＳには谷型の波形が現れている。
図５の場合、谷波形の底部付近にスパイク状の波形が現れている。破線の円で囲んで示すスパイク状の波形は、高周波成分を表している。このような、局所的な平均輝度の変化は官能評価との相関が低い。
図５の場合、谷波形の底部付近にスパイク状の波形が現れている。破線の円で囲んで示すスパイク状の波形は、高周波成分を表している。このような、局所的な平均輝度の変化は官能評価との相関が低い。
【0035】
このため、図５に示すように、平均輝度に現れる谷波形の底部（すなわち平均輝度の最小値）と谷波形以外の平均輝度との差分を変動量として規定する。
なお、図５に示すように、画像内の左端から右端に向けて平均輝度が直線的に増加する場合には、平均輝度の増加を示す傾きを考慮して変動量を規定する。図５に示すように変動量を規定することにより、欠陥の影響による平均輝度の差分（すなわち変動量）が正確に算出される。
以下では、ここでの変動量を「輝度分布の変動量」という。
なお、図５に示すように、画像内の左端から右端に向けて平均輝度が直線的に増加する場合には、平均輝度の増加を示す傾きを考慮して変動量を規定する。図５に示すように変動量を規定することにより、欠陥の影響による平均輝度の差分（すなわち変動量）が正確に算出される。
以下では、ここでの変動量を「輝度分布の変動量」という。
【0036】
図４及び図５の場合、あるタイミングで撮像された１枚のフレーム画像を対象として輝度プロファイルＳと変動量を算出しているが、本実施の形態の場合、検査対象に対する筐体１１（図２参照）の姿勢を変化させながら複数枚のフレーム画像を撮像するので（すなわちスキャン撮像するので）、複数枚のフレーム画像のそれぞれについて輝度プロファイルＳと変動量が算出される。
なお、欠陥を定量的に評価したスコアは、複数枚の画像について算出された変動量の最大値（以下「ピーク値」ともいう。）に基づいて算出される。
なお、欠陥を定量的に評価したスコアは、複数枚の画像について算出された変動量の最大値（以下「ピーク値」ともいう。）に基づいて算出される。
【0037】
因みに、スコアは、表面に形成された凹凸の幅、高さ、深さ、数等に依存する。例えば凸部の高さや凹部の深さが同じでも、より長い幅を有する凸部や凹部が形成されている部分領域のスコアが高くなる。
また、凸部や凹部の幅が同じでも、より高い凸部やより深い凹部が形成されている部分領域のスコアが高くなる。本実施の形態の場合、スコアが高いことは、品質が悪いことを意味する。
また、凸部や凹部の幅が同じでも、より高い凸部やより深い凹部が形成されている部分領域のスコアが高くなる。本実施の形態の場合、スコアが高いことは、品質が悪いことを意味する。
【0038】
＜スキャン撮像＞
図６は、実施の形態１で想定する表面検査装置１０によるスキャン撮像を説明する図である。図６には、図２との対応部分に対応する符号を付して示している。なお、図６には、光源１２が出力する照明光の光路をＬ１、検査対象で反射された照明光Ｌ１（すなわち反射光）の光路をＬ２で表している。
図６の場合、検査対象である物体の表面には欠陥が存在する。欠陥は作業者による目視が可能である。
準備作業として、作業者は、ディスプレイ１０５に表示される画像に欠陥が写り込むように、表面検査装置１０を位置決めする。この際、作業者は、直線的に延びる欠陥が表面検査装置１０の回転軸と概略一致するように、表面検査装置１０の当付面１１Ａを検査対象の表面に押し当てる。
図６は、実施の形態１で想定する表面検査装置１０によるスキャン撮像を説明する図である。図６には、図２との対応部分に対応する符号を付して示している。なお、図６には、光源１２が出力する照明光の光路をＬ１、検査対象で反射された照明光Ｌ１（すなわち反射光）の光路をＬ２で表している。
図６の場合、検査対象である物体の表面には欠陥が存在する。欠陥は作業者による目視が可能である。
準備作業として、作業者は、ディスプレイ１０５に表示される画像に欠陥が写り込むように、表面検査装置１０を位置決めする。この際、作業者は、直線的に延びる欠陥が表面検査装置１０の回転軸と概略一致するように、表面検査装置１０の当付面１１Ａを検査対象の表面に押し当てる。
【0039】
このため、検査対象に対する表面検査装置１０の角度を変更しても撮像されるフレーム画像のレイアウトは基本的に同じになる。
図６では、表面検査装置１０を欠陥の位置を回転中心とする筐体１１のロールを円弧状の矢印で表現している。本実施の形態では、この矢印の方向をスキャン方向と呼ぶ。このように表面検査装置１０を一方向にスキャンさせながら欠陥を撮像する手法がスキャン撮像である。
スキャン撮像では、検査対象の表面が平面の場合、当付面１１Ａと検査対象との接線角度が最大でも略±５°の範囲を満たすように注意する。接線角度を０°軸に対して略±５°の範囲に保つことにより、概略正反射条件を満たす検査対象の表面の画像の撮像が可能になる。
図６では、表面検査装置１０を欠陥の位置を回転中心とする筐体１１のロールを円弧状の矢印で表現している。本実施の形態では、この矢印の方向をスキャン方向と呼ぶ。このように表面検査装置１０を一方向にスキャンさせながら欠陥を撮像する手法がスキャン撮像である。
スキャン撮像では、検査対象の表面が平面の場合、当付面１１Ａと検査対象との接線角度が最大でも略±５°の範囲を満たすように注意する。接線角度を０°軸に対して略±５°の範囲に保つことにより、概略正反射条件を満たす検査対象の表面の画像の撮像が可能になる。
【0040】
図７は、スキャン撮像中の光学系の位置関係を説明する図である。（Ａ）は表面検査装置１０（図２参照）を０°軸に対して－５°傾けた姿勢を示し、（Ｂ）は表面検査装置１０の傾きが０°の姿勢を示し、（Ｃ）は表面検査装置１０を０°軸に対して＋５°傾けた姿勢を示す。
図７（Ａ）～（Ｃ）に示すように、スキャン撮像中における光源１２とカメラ１４の相対位置は不変である。
図７（Ａ）～（Ｃ）のいずれの場合も、光源１２とカメラ１４は概略正反射条件を満たしている。
図７（Ａ）～（Ｃ）に示すように、スキャン撮像中における光源１２とカメラ１４の相対位置は不変である。
図７（Ａ）～（Ｃ）のいずれの場合も、光源１２とカメラ１４は概略正反射条件を満たしている。
【0041】
＜検査動作＞
図８は、実施の形態１で使用する表面検査装置１０による検査動作の一例を説明するフローチャートである。図中に示す記号のＳは、ステップを意味する。
図８に示す処理は、プロセッサ１０１（図３参照）によるプログラムの実行を通じて実現される。
なお、電源ボタン１０６Ａの操作が検出された時点で、光源１２（図６参照）が点灯し、カメラ１４（図６参照）による撮像が開始される。ただし、ここでの撮像は、視野内における欠陥の位置の確認のための予備的な撮像である。撮像された画像はディスプレイ１０５（図６参照）に表示される。
図８は、実施の形態１で使用する表面検査装置１０による検査動作の一例を説明するフローチャートである。図中に示す記号のＳは、ステップを意味する。
図８に示す処理は、プロセッサ１０１（図３参照）によるプログラムの実行を通じて実現される。
なお、電源ボタン１０６Ａの操作が検出された時点で、光源１２（図６参照）が点灯し、カメラ１４（図６参照）による撮像が開始される。ただし、ここでの撮像は、視野内における欠陥の位置の確認のための予備的な撮像である。撮像された画像はディスプレイ１０５（図６参照）に表示される。
【0042】
次に、プロセッサ１０１は、スキャンボタン１０６Ｂ（図６参照）の押下を検出したか否かを判定する（ステップ１）。
スキャンボタン１０６Ｂの押下が検出されない場合、ステップ１で否定結果が得られる。この場合、プロセッサ１０１は、ステップ１の判定を繰り返す。
スキャンボタン１０６Ｂの押下が検出された場合、ステップ１で肯定結果が得られる。この場合、プロセッサ１０１は、検査対象の表面の画像を一定間隔で撮像し、撮像されたフレーム画像をディスプレイ１０５に表示する（ステップ２）。ここでのフレーム画像は、例えばリアルタイム画像として表示される。
スキャンボタン１０６Ｂの押下が検出されない場合、ステップ１で否定結果が得られる。この場合、プロセッサ１０１は、ステップ１の判定を繰り返す。
スキャンボタン１０６Ｂの押下が検出された場合、ステップ１で肯定結果が得られる。この場合、プロセッサ１０１は、検査対象の表面の画像を一定間隔で撮像し、撮像されたフレーム画像をディスプレイ１０５に表示する（ステップ２）。ここでのフレーム画像は、例えばリアルタイム画像として表示される。
【0043】
次に、プロセッサ１０１は、撮像されたフレーム画像について輝度分布の変動量を算出する（ステップ３）。本実施の形態の場合、新しいフレーム画像が撮像されるたびに、輝度分布の変動量がリアルタイムで算出される。
続いて、プロセッサ１０１は、最新の変動量が変動量の最大値よりも大きいか否かを判定する（ステップ４）。１枚目のフレーム画像について算出された変動量は、初期値として与えられた「変動量の最大値」と比較される。例えば初期値はゼロである。一方、２枚目以降のフレーム画像について算出された変動量は、撮像済みの１又は複数枚のフレーム画像について算出された変動量の最大値と比較される。
続いて、プロセッサ１０１は、最新の変動量が変動量の最大値よりも大きいか否かを判定する（ステップ４）。１枚目のフレーム画像について算出された変動量は、初期値として与えられた「変動量の最大値」と比較される。例えば初期値はゼロである。一方、２枚目以降のフレーム画像について算出された変動量は、撮像済みの１又は複数枚のフレーム画像について算出された変動量の最大値と比較される。
【0044】
最新の変動量が変動量の最大値よりも大きい場合、ステップ４で肯定結果が得られる。この場合、プロセッサ１０１は、変動量の最大値を更新する（ステップ５）。
一方、最新の変動量が変動量の最大値よりも小さい場合、ステップ４で否定結果が得られる。
ステップ４で否定結果が得られた場合、又は、ステップ５が実行された場合、プロセッサ１０１は、スキャンボタン１０６Ｂの押下の停止を検出したか否かを判定する（ステップ６）。
一方、最新の変動量が変動量の最大値よりも小さい場合、ステップ４で否定結果が得られる。
ステップ４で否定結果が得られた場合、又は、ステップ５が実行された場合、プロセッサ１０１は、スキャンボタン１０６Ｂの押下の停止を検出したか否かを判定する（ステップ６）。
【0045】
スキャンボタン１０６Ｂが押下されたままの場合、ステップ６で否定結果が得られる。この場合、プロセッサ１０１は、ステップ２に戻り、前回のフレーム画像の撮像から一定間隔が経過するのを待って次のフレーム画像を撮像する。
一方、スキャンボタン１０６Ｂの押下の停止が検出された場合、ステップ６で肯定結果が得られる。この場合、プロセッサ１０１は、変動量の最大値を用いて検査対象の表面の品質を表すスコアを算出する（ステップ７）。以下では、変動量の最大値を「ピーク値」ともいう。また、ピーク値に対応するフレーム画像を「ピーク画像」ともいう。
一方、スキャンボタン１０６Ｂの押下の停止が検出された場合、ステップ６で肯定結果が得られる。この場合、プロセッサ１０１は、変動量の最大値を用いて検査対象の表面の品質を表すスコアを算出する（ステップ７）。以下では、変動量の最大値を「ピーク値」ともいう。また、ピーク値に対応するフレーム画像を「ピーク画像」ともいう。
【0046】
この後、プロセッサ１０１は、変動量の最大値が検出されたフレーム画像とスコアをディスプレイ１０５に表示する（ステップ８）。
これにより、スキャン撮像の処理を終了する。
もっとも、電源ボタン１０６Ａがオフ状態に操作されるまでは、ディスプレイ１０５の表示が継続する。このため、作業者は、スキャン撮像の終了後も、ピーク画像と対応するスコアを確認することができる。
ピーク画像とスコアが対で表示されるので、作業者によるピーク画像の適否の判断が可能になる。例えばピーク画像が作業者のイメージと異なる場合、作業者は、誤ったスコアを使用せずに済む。また、作業者による再度のスキャン撮像が可能である。
これにより、スキャン撮像の処理を終了する。
もっとも、電源ボタン１０６Ａがオフ状態に操作されるまでは、ディスプレイ１０５の表示が継続する。このため、作業者は、スキャン撮像の終了後も、ピーク画像と対応するスコアを確認することができる。
ピーク画像とスコアが対で表示されるので、作業者によるピーク画像の適否の判断が可能になる。例えばピーク画像が作業者のイメージと異なる場合、作業者は、誤ったスコアを使用せずに済む。また、作業者による再度のスキャン撮像が可能である。
【0047】
＜撮像条件の違いと欠陥の見え方の違い＞
ここでは、撮像条件の違いと欠陥の見え方の違いの具体例について説明する。
図９は、撮像条件の違いによるウェルドの見え方の違いを説明する図である。（Ａ）は図７（Ｂ）の撮像条件で撮像した場合に撮像されるフレーム画像であり、（Ｂ）は図７（Ａ）の撮像条件で撮像した場合に撮像されるフレーム画像である。
図９（Ａ）に示すフレーム画像の場合、ウェルドの周辺が黒っぽく撮像されており、ウェルドの観察が難しい。
一方、図９（Ｂ）に示すフレーム画像の場合、ウェルドの周辺が白っぽく撮像されており、黒い筋として撮像されるウェルドのコントラストが大きく、ウェルドの観察が容易である。
ここでは、撮像条件の違いと欠陥の見え方の違いの具体例について説明する。
図９は、撮像条件の違いによるウェルドの見え方の違いを説明する図である。（Ａ）は図７（Ｂ）の撮像条件で撮像した場合に撮像されるフレーム画像であり、（Ｂ）は図７（Ａ）の撮像条件で撮像した場合に撮像されるフレーム画像である。
図９（Ａ）に示すフレーム画像の場合、ウェルドの周辺が黒っぽく撮像されており、ウェルドの観察が難しい。
一方、図９（Ｂ）に示すフレーム画像の場合、ウェルドの周辺が白っぽく撮像されており、黒い筋として撮像されるウェルドのコントラストが大きく、ウェルドの観察が容易である。
【0048】
図１０は、撮像条件の違いによるヒケの見え方の違いを説明する図である。（Ａ）は図７（Ｂ）の撮像条件で撮像した場合に撮像されるフレーム画像であり、（Ｂ）は図７（Ａ）の撮像条件で撮像した場合に撮像されるフレーム画像である。
図１０（Ａ）に示すフレーム画像の場合、ヒケと周囲の区別が難しい。一方、図１０（Ｂ）に示すフレーム画像の場合、ヒケと周囲の区別が可能となっている。
このように、欠陥の種類や表面の微妙な凹凸により欠陥の見え方は異なっている。
図１０（Ａ）に示すフレーム画像の場合、ヒケと周囲の区別が難しい。一方、図１０（Ｂ）に示すフレーム画像の場合、ヒケと周囲の区別が可能となっている。
このように、欠陥の種類や表面の微妙な凹凸により欠陥の見え方は異なっている。
【0049】
ところで、従前の表面検査装置では、基本的に図７（Ｂ）に示す撮像条件でのみで撮像する。このため、図９（Ａ）や図１０（Ａ）の場合には、欠陥を含む表面の品質を表すスコアが官能評価と一致しないことがあった。
一方、本実施の形態で説明するスキャン撮像の場合には、撮像条件が異なる複数枚のフレーム画像に基づいて輝度分布の変動量の最大値が特定される。このため、従前の表面検査装置に比して、算出されるスコアと官能評価との相関を高めることが可能になる。
一方、本実施の形態で説明するスキャン撮像の場合には、撮像条件が異なる複数枚のフレーム画像に基づいて輝度分布の変動量の最大値が特定される。このため、従前の表面検査装置に比して、算出されるスコアと官能評価との相関を高めることが可能になる。
【0050】
＜ユーザインタフェース画面の例＞
図１１は、スキャン撮像中のユーザインタフェース画面の遷移例を説明する図である。（Ａ）は初期画面であり、（Ｂ）はスキャン撮像中の画面であり、（Ｃ）はスキャン撮像の終了時の画面である。
図１１に示すユーザインタフェース画面は、例えばディスプレイ１０５に表示される。
図１１に示すユーザインタフェース画面には、一定間隔で撮像される最新のフレーム画像が表示されるリアルタイム画像欄１０５Ａと、変動量の最大値が検出されたピーク画像が表示されるピーク画像欄１０５Ｂと、輝度分布の変動量が逐次マッピングされる分布図１０５Ｃと、ピーク画像の変動量から算出されたスコアが表示されるスコア欄１０５Ｄが表示されている。
図１１は、スキャン撮像中のユーザインタフェース画面の遷移例を説明する図である。（Ａ）は初期画面であり、（Ｂ）はスキャン撮像中の画面であり、（Ｃ）はスキャン撮像の終了時の画面である。
図１１に示すユーザインタフェース画面は、例えばディスプレイ１０５に表示される。
図１１に示すユーザインタフェース画面には、一定間隔で撮像される最新のフレーム画像が表示されるリアルタイム画像欄１０５Ａと、変動量の最大値が検出されたピーク画像が表示されるピーク画像欄１０５Ｂと、輝度分布の変動量が逐次マッピングされる分布図１０５Ｃと、ピーク画像の変動量から算出されたスコアが表示されるスコア欄１０５Ｄが表示されている。
【0051】
なお、リアルタイム画像欄１０５Ａには、「リアルタイム画像」との名前が付されている。また、ピーク画像欄１０５Ｂには、「ピーク画像」との名前が付されている。また、スコア欄１０５Ｄには、「スコア」との名前が付されている。
また、分布図１０５Ｃの縦軸は変動量であり、横軸はフレーム番号である。フレーム番号は、撮像された順番に付される。
図１１（Ａ）に示す初期画面の場合、表示するデータが存在しないので、リアルタイム画像欄１０５Ａ、ピーク画像欄１０５Ｂ、スコア欄１０５Ｄはいずれも空欄である。また、分布図１０５Ｃも軸だけの表示である。
また、分布図１０５Ｃの縦軸は変動量であり、横軸はフレーム番号である。フレーム番号は、撮像された順番に付される。
図１１（Ａ）に示す初期画面の場合、表示するデータが存在しないので、リアルタイム画像欄１０５Ａ、ピーク画像欄１０５Ｂ、スコア欄１０５Ｄはいずれも空欄である。また、分布図１０５Ｃも軸だけの表示である。
【0052】
図１１（Ｂ）に示すスキャン撮像中の画面では、リアルタイム画像欄１０５Ａに最新のフレーム画像が表示される。図１１（Ｂ）の場合、分布図１０５Ｃに示すように２つの変動量がマッピングされているので、リアルタイム画像欄１０５Ａには２番目に撮像されたフレーム画像が表示される。
ところで、前述した検査動作の場合、変動量の最大値の検出や対応するスコアの算出はスキャンボタン１０６Ｂの押下が停止された後に実行される。このため、ピーク画像欄１０５Ｂには「スキャン中」との文字が表示され、ピーク画像に対応するフレーム画像は表示さていない。また、スコアの算出の実行まであるので、スコア欄１０５Ｄも空欄のままである。
ところで、前述した検査動作の場合、変動量の最大値の検出や対応するスコアの算出はスキャンボタン１０６Ｂの押下が停止された後に実行される。このため、ピーク画像欄１０５Ｂには「スキャン中」との文字が表示され、ピーク画像に対応するフレーム画像は表示さていない。また、スコアの算出の実行まであるので、スコア欄１０５Ｄも空欄のままである。
【0053】
図１１（Ｃ）に示すスキャン撮像の終了時の画面の場合、分布図１０５Ｃには４つの変動量がマッピングされている。このため、リアルタイム画像欄１０５Ａには４番目に撮像されたフレーム画像が表示される。また、ピーク画像欄１０５Ｂには変動量のピーク値が検出された３番目のフレーム画像が表示されている。なお、３番目のフレーム画像から算出されたスコアは「３．１」であることがスコア欄１０５Ｄに表示されている。
作業者は、この図１１（Ｃ）に示す画面を確認し、フレーム画像毎の変動量の遷移やスコア等を確認する。また、必要に応じ、作業者は、スキャン撮像をやり直す。
作業者は、この図１１（Ｃ）に示す画面を確認し、フレーム画像毎の変動量の遷移やスコア等を確認する。また、必要に応じ、作業者は、スキャン撮像をやり直す。
【0054】
＜実施の形態２＞
本実施の形態では、実施の形態１とは異なる検査動作について説明する。
具体的には、変動量のピーク値を複数の算出結果から推定する場合について説明する。
なお、表面検査装置１０（図１参照）の構造や内部構成は実施の形態１と同じである。
図１２は、実施の形態２で使用する表面検査装置１０による検査動作の一例を説明するフローチャートである。図１２には、図８との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態では、実施の形態１とは異なる検査動作について説明する。
具体的には、変動量のピーク値を複数の算出結果から推定する場合について説明する。
なお、表面検査装置１０（図１参照）の構造や内部構成は実施の形態１と同じである。
図１２は、実施の形態２で使用する表面検査装置１０による検査動作の一例を説明するフローチャートである。図１２には、図８との対応部分に対応する符号を付して示している。
【0055】
本実施の形態の場合も、スキャン撮像の準備段階は同じである。すなわち、電源ボタン１０６Ａの操作が検出された時点で、光源１２（図６参照）が点灯し、カメラ１４（図６参照）による撮像が開始される。
次に、プロセッサ１０１は、スキャンボタン１０６Ｂ（図６参照）の押下を検出したか否かを判定する（ステップ１）。
スキャンボタン１０６Ｂの押下が検出されない場合、ステップ１で否定結果が得られる。この場合、プロセッサ１０１は、ステップ１の判定を繰り返す。
次に、プロセッサ１０１は、スキャンボタン１０６Ｂ（図６参照）の押下を検出したか否かを判定する（ステップ１）。
スキャンボタン１０６Ｂの押下が検出されない場合、ステップ１で否定結果が得られる。この場合、プロセッサ１０１は、ステップ１の判定を繰り返す。
【0056】
スキャンボタン１０６Ｂの押下が検出された場合、ステップ１で肯定結果が得られる。この場合、プロセッサ１０１は、検査対象の表面の画像を一定間隔で撮像し、撮像されたフレーム画像をディスプレイ１０５に表示する（ステップ２）。ここでのフレーム画像は、例えばリアルタイム画像として表示される。
続いて、プロセッサ１０１は、スキャンボタン１０６Ｂの押下の停止を検出したか否かを判定する（ステップ６）。
続いて、プロセッサ１０１は、スキャンボタン１０６Ｂの押下の停止を検出したか否かを判定する（ステップ６）。
【0057】
スキャンボタン１０６Ｂが押下されたままの場合、ステップ６で否定結果が得られる。この場合、プロセッサ１０１は、ステップ２に戻り、前回のフレーム画像の撮像から一定間隔が経過するのを待って次のフレーム画像を撮像する。
一方、スキャンボタン１０６Ｂの押下の停止が検出された場合、ステップ６で肯定結果が得られる。この場合、プロセッサ１０１は、撮像されたフレーム画像毎に輝度分布の変動量を算出する（ステップ１１）。
一方、スキャンボタン１０６Ｂの押下の停止が検出された場合、ステップ６で肯定結果が得られる。この場合、プロセッサ１０１は、撮像されたフレーム画像毎に輝度分布の変動量を算出する（ステップ１１）。
【0058】
次に、プロセッサ１０１は、算出された変動量に基づいてピーク値を推定する（ステップ１２）。本実施の形態の場合、算出された変動量の最大値を検出するのではなく、ピークを推定する点で実施の形態１と相違する。
というのは、フレーム画像の撮像は一定間隔で実行されるため、検出された変動量の最大値が真のピーク値と一致しない可能性があることによる。
そこで、ステップ１２におけるプロセッサ１０１は、例えば以下に説明する手法により真のピーク値を推定する。
というのは、フレーム画像の撮像は一定間隔で実行されるため、検出された変動量の最大値が真のピーク値と一致しない可能性があることによる。
そこで、ステップ１２におけるプロセッサ１０１は、例えば以下に説明する手法により真のピーク値を推定する。
【0059】
図１３は、算出された変動量を通る近似関数とピーク値の関係を説明する図である。（Ａ）はスキャン撮像で算出された変動量をマッピングした分布図１０５Ｃであり、（Ｂ）は算出された変動量のマッピング点を通る近似関数とピーク値を説明する図である。
なお、算出された変動量の数が多いほど近似関数の精度は高くなる。従って、図１３（Ｂ）の例であれば、４つよりも５つ、５つよりも６つの変動量のマッピング点が存在することで近似関数の精度が高くなる。
図１３（Ｂ）の場合、近似関数は、２番目のフレーム画像と３番目のフレーム画像の間で最大値をとる。この最大値をピーク値と呼ぶ。
なお、算出された変動量の数が多いほど近似関数の精度は高くなる。従って、図１３（Ｂ）の例であれば、４つよりも５つ、５つよりも６つの変動量のマッピング点が存在することで近似関数の精度が高くなる。
図１３（Ｂ）の場合、近似関数は、２番目のフレーム画像と３番目のフレーム画像の間で最大値をとる。この最大値をピーク値と呼ぶ。
【0060】
なお、プロセッサ１０１は、推定されたピーク値の使用が可能か否かを判定する追加の処理を実行してもよい。
例えばピーク値の使用が可能な条件として、発見されたピーク値の両側に予め定めた個数以上の変動量のデータが存在することを要求してもよい。例えばピーク値の両側に２つずつ計４個の変動量のデータが存在することを条件としてもよい。図１３（Ｂ）のピーク値は、この条件を満たしている。なお、発見されたピーク値の左側に変動量のデータが１つしか存在しない場合、発見されたピーク値は使用不可と判定される。
この他、ピーク値の使用が可能な条件として、発見されたピーク値が閾値以上であることを要求してもよい。
例えばピーク値の使用が可能な条件として、発見されたピーク値の両側に予め定めた個数以上の変動量のデータが存在することを要求してもよい。例えばピーク値の両側に２つずつ計４個の変動量のデータが存在することを条件としてもよい。図１３（Ｂ）のピーク値は、この条件を満たしている。なお、発見されたピーク値の左側に変動量のデータが１つしか存在しない場合、発見されたピーク値は使用不可と判定される。
この他、ピーク値の使用が可能な条件として、発見されたピーク値が閾値以上であることを要求してもよい。
【0061】
ピーク値が推定された場合、又は、推定されたピーク値が追加の条件も満たす場合、プロセッサ１０１は、ピーク値の推定に成功したとみなす。ピーク値が推定されない場合、又は、ピーク値が推定されても追加の条件を満たさない場合、プロセッサ１０１は、ピーク値の推定に失敗したとみなす。
図１２の説明に戻る。
ピーク値の推定処理を実行したプロセッサ１０１は、ピーク値の推定に成功したか否かを判定する（ステップ１３）。
図１２の説明に戻る。
ピーク値の推定処理を実行したプロセッサ１０１は、ピーク値の推定に成功したか否かを判定する（ステップ１３）。
【0062】
ピーク値の推定に失敗した場合、ステップ１３で否定結果が得られる。この場合、プロセッサ１０１は、スキャン撮像のやり直しを要求する（ステップ１４）。この後、プロセッサ１０１は、ステップ１に戻る。
図１４は、推定されたピーク値の信頼性が低い場合のユーザインタフェース画面の表示例を説明する図である。図１４には図１１との対応部分に対応する符号を付して示している。
図１４に示すユーザインタフェース画面には、ポップアップウインドウ１０５Ｅが表示されている。この点が図１１（Ｃ）に示すユーザインタフェース画面との違いである。
図１４は、推定されたピーク値の信頼性が低い場合のユーザインタフェース画面の表示例を説明する図である。図１４には図１１との対応部分に対応する符号を付して示している。
図１４に示すユーザインタフェース画面には、ポップアップウインドウ１０５Ｅが表示されている。この点が図１１（Ｃ）に示すユーザインタフェース画面との違いである。
【0063】
図１４の場合、ポップアップウインドウ１０５Ｅには「スキャン撮像のやり直しを推奨します。」、「もう少しゆっくりスキャンしましょう。」と記載されている。
このポップアップウインドウ１０５Ｅは、例えば作業者がスキャンボタン１０６Ｂを押下すると画面上から消える。また、同時に、新たなスキャン撮像が開始される。
このポップアップウインドウ１０５Ｅは、例えば作業者がスキャンボタン１０６Ｂを押下すると画面上から消える。また、同時に、新たなスキャン撮像が開始される。
【0064】
図１２の説明に戻る。
ピーク値の推定に成功した場合、ステップ１３で肯定結果が得られる。この場合、プロセッサ１０１は、ピーク値を用いて検査対象の表面の品質を表すスコアを算出する（ステップ１５）。
続いて、プロセッサ１０１は、算出されたスコアをディスプレイ１０５に表示する。
ピーク値の推定に成功した場合、ステップ１３で肯定結果が得られる。この場合、プロセッサ１０１は、ピーク値を用いて検査対象の表面の品質を表すスコアを算出する（ステップ１５）。
続いて、プロセッサ１０１は、算出されたスコアをディスプレイ１０５に表示する。
【0065】
＜欠陥の種類の推定＞
図１２に示す検査動作の説明では、変動量のマッピング点を通る近似関数をピーク値の推定に用いているが、近似関数を欠陥の種類の推定に用いてもよい。
図１５は、近似関数の形状を用いた欠陥の種類の推定例を説明する図である。（Ａ）はヒケに特有の波形例を示し、（Ｂ）はウェルドに特有の波形例を示す。
図１２に示す検査動作の説明では、変動量のマッピング点を通る近似関数をピーク値の推定に用いているが、近似関数を欠陥の種類の推定に用いてもよい。
図１５は、近似関数の形状を用いた欠陥の種類の推定例を説明する図である。（Ａ）はヒケに特有の波形例を示し、（Ｂ）はウェルドに特有の波形例を示す。
【0066】
図１５（Ａ）の場合、近似関数には、山型の波形が１つ、又は、極大値が１つ現れている。この場合、プロセッサ１０１は、欠陥の種類は「ヒケ」であると判定する。なお、判定の結果をディスプレイ１０５に表示してもよい。
図１５（Ｂ）の場合、近似関数には、山型の波形が２つ、又は、極大値が２つ現れている。この場合、プロセッサ１０１は、欠陥の種類は「ウェルド」であると判定する。この判定の結果もディスプレイ１０５に表示してもよい。
図１５（Ｂ）の場合、近似関数には、山型の波形が２つ、又は、極大値が２つ現れている。この場合、プロセッサ１０１は、欠陥の種類は「ウェルド」であると判定する。この判定の結果もディスプレイ１０５に表示してもよい。
【0067】
＜実施の形態３＞
図１６は、実施の形態３で想定する表面検査装置１０Ａの概略構成を説明する図である。図１６には、図２との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態で想定する表面検査装置１０Ａは、検査対象の表面に対する筐体１１の角度を測定するセンサ１１１を有する点で、実施の形態１で説明した表面検査装置１０と相違する。本実施の形態におけるセンサ１１１は、センサ出力により、スキャン撮像中における筐体１１と検査対象の表面との角度の検出が可能であればよい。本実施の形態の場合、センサ１１１には、３軸加速度センサ、３軸角速度センサ、デジタル水準器等を使用する。
図１６は、実施の形態３で想定する表面検査装置１０Ａの概略構成を説明する図である。図１６には、図２との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態で想定する表面検査装置１０Ａは、検査対象の表面に対する筐体１１の角度を測定するセンサ１１１を有する点で、実施の形態１で説明した表面検査装置１０と相違する。本実施の形態におけるセンサ１１１は、センサ出力により、スキャン撮像中における筐体１１と検査対象の表面との角度の検出が可能であればよい。本実施の形態の場合、センサ１１１には、３軸加速度センサ、３軸角速度センサ、デジタル水準器等を使用する。
【0068】
図１６の場合、センサ１１１は、視野中心を通る０°軸上に配置しているが、角度を正確に測定可能であれば０°軸上に配置しなくてもよい。
なお、センサ１１１によるスキャン撮像中の検査対象に対する角度の測定により、欠陥の種類の判定が可能となる。
例えば２つの角度（例えば０°付近と２°付近）で変動量の極大値が検出される場合には、欠陥の種類をウェルドと判定することが可能となる。
なお、センサ１１１によるスキャン撮像中の検査対象に対する角度の測定により、欠陥の種類の判定が可能となる。
例えば２つの角度（例えば０°付近と２°付近）で変動量の極大値が検出される場合には、欠陥の種類をウェルドと判定することが可能となる。
【0069】
また、変動量の極大値が１つでも０°付近における輝度分布の全体的な低下が認められる場合には、ウェルドとの判定が可能である。
また、変動量の極大値が２°付近で出現する場合、輝度分布の全体的な上昇がヒケに起因するか否かの判定は難しいが、輝度分布に高周波成分が現れるか否かによりヒケとその他の原因との区別が可能になる。
なお、本実施の形態のようにセンサ１１１を設ける場合には、プロセッサ１０１で近似関数を計算しなくても欠陥の種類の判定が可能になる。従って、センサ１１１を実施の形態１で説明した表面検査装置１０にセンサ１１１を設ける場合には、フレーム画像から算出される変動値の最大値を用いてスコアを計算する場合にも欠陥の種類の判定が可能になる。
また、変動量の極大値が２°付近で出現する場合、輝度分布の全体的な上昇がヒケに起因するか否かの判定は難しいが、輝度分布に高周波成分が現れるか否かによりヒケとその他の原因との区別が可能になる。
なお、本実施の形態のようにセンサ１１１を設ける場合には、プロセッサ１０１で近似関数を計算しなくても欠陥の種類の判定が可能になる。従って、センサ１１１を実施の形態１で説明した表面検査装置１０にセンサ１１１を設ける場合には、フレーム画像から算出される変動値の最大値を用いてスコアを計算する場合にも欠陥の種類の判定が可能になる。
【0070】
＜実施の形態４＞
図１７は、実施の形態４で想定する表面検査システム１０Ｂの概略構成を説明する図である。図１７には、図２との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態で想定する表面検査システム１０Ｂは、表面検査装置１０（図２参照）と当付板１２１とで構成されている。ただし、表面検査装置１０のプロセッサ１０１（図３参照）には、実施の形態３と同様、測定された角度の情報を用いて欠陥の種類を判定する機能が設けられている。
図１７は、実施の形態４で想定する表面検査システム１０Ｂの概略構成を説明する図である。図１７には、図２との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態で想定する表面検査システム１０Ｂは、表面検査装置１０（図２参照）と当付板１２１とで構成されている。ただし、表面検査装置１０のプロセッサ１０１（図３参照）には、実施の形態３と同様、測定された角度の情報を用いて欠陥の種類を判定する機能が設けられている。
【0071】
本実施の形態における表面検査装置１０と当付板１２１は、回転軸１２２を介して回転可能に取り付けられている。回転軸１２２は、例えば筐体１１の一部でもよいし、当付板１２１の一部でもよいし、独立の部品でもよい。
検査対象の表面に対する筐体１１の角度は、エンコーダ１２３により検出される。エンコーダ１２３は、例えば光学式のエンコーダや磁気式のエンコーダであり、例えば回転軸１２２に対して同軸に取り付けられる。
検査対象の表面に対する筐体１１の角度は、エンコーダ１２３により検出される。エンコーダ１２３は、例えば光学式のエンコーダや磁気式のエンコーダであり、例えば回転軸１２２に対して同軸に取り付けられる。
【0072】
図１８は、当付板１２１の概略構成を説明する図である。（Ａ）は当付板１２１の上面図であり、（Ｂ）は当付板１２１の側面図であり、（Ｃ）は当付板１２１の正面図である。
当付板１２１の本体１２１Ａの中央には開口１２１Ｂが設けられている。開口１２１Ｂの内寸法は、当付板１２１に取り付けられる表面検査装置１０の寸法に応じて設計される。
当付板１２１の本体１２１Ａの中央には開口１２１Ｂが設けられている。開口１２１Ｂの内寸法は、当付板１２１に取り付けられる表面検査装置１０の寸法に応じて設計される。
【0073】
本実施の形態における表面検査装置１０の当付面１１Ａは、開口１２１Ｂにはめ込まれた状態で検査対象の表面に押し当てが可能である。
本実施の形態の場合、当付板１２１の表面には筒状部品１２１Ｃが取り付けられており、筒状部品１２１Ｃの内壁面で規定される孔１２１Ｄに回転軸１２２が回転可能に取り付けられている。なお、本実施の形態における回転軸１２２は、筐体１１の両側面（すなわちＸ－Ｙ面）からＹ軸方向に突き出た円柱状の突起を想定している。
本実施の形態の場合、当付板１２１の表面には筒状部品１２１Ｃが取り付けられており、筒状部品１２１Ｃの内壁面で規定される孔１２１Ｄに回転軸１２２が回転可能に取り付けられている。なお、本実施の形態における回転軸１２２は、筐体１１の両側面（すなわちＸ－Ｙ面）からＹ軸方向に突き出た円柱状の突起を想定している。
【0074】
本実施の形態の場合、エンコーダ１２３は、スキャン撮像中における回転軸１２２の回転量を検出し、検出された回転量に関する情報をプロセッサ１０１に通知する。回転量に関する情報は、回転角を表す情報でもよいし、パルス数でもよい。いずれにしても、プロセッサ１０１は、回転量に関する情報に基づいて検査対象の表面に対する筐体１１の角度を検出し、フレーム画像として撮像された表面に形成されている欠陥の種類を判定する。
もちろん、本実施の形態の場合にも、プロセッサ１０１は、欠陥を含む表面の品質を表すスコアを算出してディスプレイ１０５に表示する。
もちろん、本実施の形態の場合にも、プロセッサ１０１は、欠陥を含む表面の品質を表すスコアを算出してディスプレイ１０５に表示する。
【0075】
＜実施の形態５＞
図１９は、実施の形態５で想定する表面検査装置１０Ｃの概略構成を説明する図である。（Ａ）は筐体１１の内部構成を簡略的に示す図であり、（Ｂ）は検査対象の表面に押し当てられる当付面１１Ａの拡大図である。図１９には、図２との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態で想定する表面検査装置１０Ｃは、２つの点で、表面検査装置１０（図２参照）と異なっている。
図１９は、実施の形態５で想定する表面検査装置１０Ｃの概略構成を説明する図である。（Ａ）は筐体１１の内部構成を簡略的に示す図であり、（Ｂ）は検査対象の表面に押し当てられる当付面１１Ａの拡大図である。図１９には、図２との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態で想定する表面検査装置１０Ｃは、２つの点で、表面検査装置１０（図２参照）と異なっている。
【0076】
相違点の１つ目は、当付面１１Ａが曲面ではなく平面であることである。
相違点の２つ目は、検査対象の表面を照明する照明光Ｌ１の入射角を可変可能であることである。図１９（Ａ）の場合、光源１２は、視野中心（すなわち開口１１Ｂの中心）を回転中心とする回転移動が可能である。この光源１２の回転移動は、例えばモーターにより実行してもよいし、筐体１１の表面から外に突き出ているつまみを作業者が動かすことにより実行してもよい。なお、つまみは、光源１２と一体である。
相違点の２つ目は、検査対象の表面を照明する照明光Ｌ１の入射角を可変可能であることである。図１９（Ａ）の場合、光源１２は、視野中心（すなわち開口１１Ｂの中心）を回転中心とする回転移動が可能である。この光源１２の回転移動は、例えばモーターにより実行してもよいし、筐体１１の表面から外に突き出ているつまみを作業者が動かすことにより実行してもよい。なお、つまみは、光源１２と一体である。
【0077】
また、光源１２は、不図示のガイド溝に対して移動可能に取り付けられている。ガイド溝は、略円弧形状であり、例えば図１９（Ａ）に示す矢印の位置に配置される。このため、光源１２は、機械的に移動される場合も手動で移動される場合も、ガイド溝に沿って回転移動される。
本実施の形態の場合、検査対象の表面に入射する照明光Ｌ１の入射角が可変される一方で、反射光Ｌ２を取り込む結像レンズ１３とカメラ１４の視野中心に対する角度は一定である。
本実施の形態の場合、検査対象の表面に入射する照明光Ｌ１の入射角が可変される一方で、反射光Ｌ２を取り込む結像レンズ１３とカメラ１４の視野中心に対する角度は一定である。
【0078】
図２０は、スキャン撮像中の光学系の位置関係を説明する図である。（Ａ）は光源１２をスキャン撮像の基準軸に対してマイナス方向に傾けた姿勢を示し、（Ｂ）は光源１２の傾きがスキャン撮像の基準軸に一致する姿勢を示し、（Ｃ）は光源１２をスキャン撮像の基準軸に対してプラス方向に傾けた姿勢を示す。
ここでのスキャン撮像の基準軸とは、検査対象の表面に入射する照明光Ｌ１の入射角と検査対象の表面で反射された反射光Ｌ２の反射角とが一致する角度である。
図２０（Ａ）～（Ｃ）に示すように、スキャン撮像中におけるカメラ１４の位置は不変である。
従って、光源１２の回転移動により、カメラ１４は、概略正反射条件を満たす複数の撮像条件に対応する複数枚のフレーム画像を撮像することが可能である。
ここでのスキャン撮像の基準軸とは、検査対象の表面に入射する照明光Ｌ１の入射角と検査対象の表面で反射された反射光Ｌ２の反射角とが一致する角度である。
図２０（Ａ）～（Ｃ）に示すように、スキャン撮像中におけるカメラ１４の位置は不変である。
従って、光源１２の回転移動により、カメラ１４は、概略正反射条件を満たす複数の撮像条件に対応する複数枚のフレーム画像を撮像することが可能である。
【0079】
＜実施の形態６＞
図２１は、実施の形態６で想定する表面検査装置１０Ｄの概略構成を説明する図である。（Ａ）は筐体１１の内部構成を簡略的に示す図であり、（Ｂ）は検査対象の表面に押し当てられる当付面１１Ａの拡大図である。図２１には、図２との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態で想定する表面検査装置１０Ｄでは、回転移動の対象が実施の形態５と逆である。すなわち、表面検査装置１０Ｄでは、検査対象の表面を照明する照明光Ｌ１の入射角が不変であるのに対し、結像レンズ１３とカメラ１４が視野中心（すなわち開口１１Ｂの中心）を回転中心として一体的に回転移動される。
図２１は、実施の形態６で想定する表面検査装置１０Ｄの概略構成を説明する図である。（Ａ）は筐体１１の内部構成を簡略的に示す図であり、（Ｂ）は検査対象の表面に押し当てられる当付面１１Ａの拡大図である。図２１には、図２との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態で想定する表面検査装置１０Ｄでは、回転移動の対象が実施の形態５と逆である。すなわち、表面検査装置１０Ｄでは、検査対象の表面を照明する照明光Ｌ１の入射角が不変であるのに対し、結像レンズ１３とカメラ１４が視野中心（すなわち開口１１Ｂの中心）を回転中心として一体的に回転移動される。
【0080】
ここでの結像レンズ１３とカメラ１４の回転移動は、例えばモーターにより実行してもよいし、筐体１１の表面から外に突き出ているつまみを作業者が動かすことにより実行してもよい。なお、つまみは、結像レンズ１３とカメラ１４が一体化された撮像ユニットと一体である。
撮像ユニットは、不図示のガイド溝に対して移動可能に取り付けられている。ガイド溝は、概略円弧状であり、例えば図２１（Ａ）に示す矢印の位置に配置される。このため、撮像ユニットは、機械的に移動される場合も手動で移動される場合も、ガイド溝に沿って回転移動される。
本実施の形態の場合、検査対象の表面に入射する照明光Ｌ１の入射角が一体である一方で、反射光Ｌ２を取り込む撮像ユニットの視野中心に対する角度が可変される。
撮像ユニットは、不図示のガイド溝に対して移動可能に取り付けられている。ガイド溝は、概略円弧状であり、例えば図２１（Ａ）に示す矢印の位置に配置される。このため、撮像ユニットは、機械的に移動される場合も手動で移動される場合も、ガイド溝に沿って回転移動される。
本実施の形態の場合、検査対象の表面に入射する照明光Ｌ１の入射角が一体である一方で、反射光Ｌ２を取り込む撮像ユニットの視野中心に対する角度が可変される。
【0081】
図２２は、スキャン撮像中の光学系の位置関係を説明する図である。（Ａ）は撮像ユニットをスキャン撮像の基準軸に対してマイナス方向に傾けた姿勢を示し、（Ｂ）は撮像ユニットの傾きがスキャン撮像の基準軸に一致する姿勢を示し、（Ｃ）は撮像ユニットをスキャン撮像の基準軸に対してプラス方向に傾けた姿勢を示す。
ここでのスキャン撮像の基準軸とは、検査対象の表面に入射する照明光Ｌ１の入射角と検査対象の表面で反射された反射光Ｌ２の反射角とが一致する角度である。
ここでのスキャン撮像の基準軸とは、検査対象の表面に入射する照明光Ｌ１の入射角と検査対象の表面で反射された反射光Ｌ２の反射角とが一致する角度である。
【0082】
図２２（Ａ）～（Ｃ）に示すように、スキャン撮像中における光源１２の位置は不変である。
従って、撮像ユニットの回転移動により、カメラ１４は、概略正反射条件を満たす複数の撮像条件に対応する複数枚のフレーム画像を撮像することが可能である。
従って、撮像ユニットの回転移動により、カメラ１４は、概略正反射条件を満たす複数の撮像条件に対応する複数枚のフレーム画像を撮像することが可能である。
【0083】
＜実施の形態７＞
図２３は、実施の形態７で想定する表面検査装置１０Ｅの概略構成を説明する図である。（Ａ）は筐体１１の内部構成を簡略的に示す図であり、（Ｂ）は反射ミラー１３１付近の拡大図である。図２３には、図２との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態で想定する表面検査装置１０Ｅは、幾つかの点で、表面検査装置１０（図２参照）と異なっている。
相違点の１つ目は、当付面１１Ａが曲面ではなく平面であることである。
相違点の２つ目は、光源１２から出力された照明光を当付面１１Ａの方向に反射する反射ミラー１３１が設けられる点である。
相違点の３つ目は、反射ミラー１３１による反射を前提とした位置に光源１２が配置される点である。
なお、平面形状の当付面１１Ａは、実施の形態５で想定する表面検査装置１０Ｃと同じである。
図２３は、実施の形態７で想定する表面検査装置１０Ｅの概略構成を説明する図である。（Ａ）は筐体１１の内部構成を簡略的に示す図であり、（Ｂ）は反射ミラー１３１付近の拡大図である。図２３には、図２との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態で想定する表面検査装置１０Ｅは、幾つかの点で、表面検査装置１０（図２参照）と異なっている。
相違点の１つ目は、当付面１１Ａが曲面ではなく平面であることである。
相違点の２つ目は、光源１２から出力された照明光を当付面１１Ａの方向に反射する反射ミラー１３１が設けられる点である。
相違点の３つ目は、反射ミラー１３１による反射を前提とした位置に光源１２が配置される点である。
なお、平面形状の当付面１１Ａは、実施の形態５で想定する表面検査装置１０Ｃと同じである。
【0084】
反射ミラー１３１の一端は、筐体１１の内壁面にヒンジ１３１Ａに取り付けられており、ヒンジ１３１Ａを回転中心とした回転移動が可能である。なお、回転中心の位置は、反射ミラー１３１の回転により検査対象の表面に対する照明光Ｌ１の入射角が変化しても、照明光Ｌ１が照明する位置の変化が可能な限り小さくなるように決定する。
反射ミラー１３１の他端には、つまみ１３２が取り付けられている。つまみ１３２は、筐体１１に設けられている開口を通じて筐体１１の外に突き出ている。なお、反射ミラー１３１のうち照明光を反射しない裏面には、バネ１３４が取り付けられている。
反射ミラー１３１の他端には、つまみ１３２が取り付けられている。つまみ１３２は、筐体１１に設けられている開口を通じて筐体１１の外に突き出ている。なお、反射ミラー１３１のうち照明光を反射しない裏面には、バネ１３４が取り付けられている。
【0085】
本実施の形態の場合、バネ１３４として圧縮バネを使用する。
バネ１３４の他端は筐体１１の内壁面に取り付けられている。図２３の場合、バネ１３４は、つまみ１３２の近くに配置されている。
バネ１３４は、作業者がつまみ１３２を操作することで圧縮変形し、作業者がつまみ１３２から手を離すと伸長する。このバネ１３４の伸長により、つまみ１３２は、スイッチ１３３に押し付けるように作用する。
バネ１３４の他端は筐体１１の内壁面に取り付けられている。図２３の場合、バネ１３４は、つまみ１３２の近くに配置されている。
バネ１３４は、作業者がつまみ１３２を操作することで圧縮変形し、作業者がつまみ１３２から手を離すと伸長する。このバネ１３４の伸長により、つまみ１３２は、スイッチ１３３に押し付けるように作用する。
【0086】
図２３（Ｂ）の場合、作業者はつまみ１３２に触れていないので、つまみ１３２はスイッチ１３３に押し付けられている。
本実施の形態の場合、スイッチ１３３がつまみ１３２の接触を検知している間、スキャン撮像は実行されない。
一方、スイッチ１３３がつまみ１３２の接触を検知しなくなると、スキャン撮像が開始される。すなわち、本実施の形態におけるスイッチ１３３は、スキャンボタン１０６Ｂと同様に機能する。
本実施の形態の場合、スイッチ１３３がつまみ１３２の接触を検知している間、スキャン撮像は実行されない。
一方、スイッチ１３３がつまみ１３２の接触を検知しなくなると、スキャン撮像が開始される。すなわち、本実施の形態におけるスイッチ１３３は、スキャンボタン１０６Ｂと同様に機能する。
【0087】
図２４は、実施の形態７で想定する表面検査装置１０Ｅによるスキャン撮像を説明する図である。図２４には、図２３との対応部分に対応する符号を付して示している。
図２４の場合、表面検査装置１０Ｅの当付面１１Ａが検査対象の表面に押し当てられている。
図２４では、つまみ１３２の操作の前後に対応する照明光Ｌ１の２つの経路を表している。図２４では、矢印により、つまみ１３２の操作の方向を表している。
図２４の場合、表面検査装置１０Ｅの当付面１１Ａが検査対象の表面に押し当てられている。
図２４では、つまみ１３２の操作の前後に対応する照明光Ｌ１の２つの経路を表している。図２４では、矢印により、つまみ１３２の操作の方向を表している。
【0088】
図２５は、スキャン撮像中の光学系の等価的な位置関係を説明する図である。（Ａ）はスキャン撮像を開始した直後の光源１２とカメラ１４の等価的な位置関係を示し、（Ｂ）はスキャン撮像の開始後の光源１２とカメラ１４の等価的な位置関係を示し、（Ｃ）はスキャン撮像が終了した時点における光源１２とカメラ１４の等価的な位置関係を示す。
本実施の形態の場合、光源１２とカメラ１４の取り付け位置は固定であるが、概略正反射条件を満たす撮像条件が異なる複数枚のフレーム画像を撮像することが可能である。
本実施の形態の場合、光源１２とカメラ１４の取り付け位置は固定であるが、概略正反射条件を満たす撮像条件が異なる複数枚のフレーム画像を撮像することが可能である。
【0089】
＜実施の形態８＞
図２６は、実施の形態８で想定する表面検査装置１０Ｆの概略構成を説明する図である。図２６には、図２３との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態で想定する表面検査装置１０Ｆの場合、検査対象の表面で反射された反射光Ｌ２を反射ミラー１３１で反射することにより、概略正反射条件を満たしながらも撮像条件が異なる複数枚のフレーム画像を撮像する点で実施の形態７と相違する。その他の構成は、実施の形態７と同様である。
図２６は、実施の形態８で想定する表面検査装置１０Ｆの概略構成を説明する図である。図２６には、図２３との対応部分に対応する符号を付して示している。
本実施の形態で想定する表面検査装置１０Ｆの場合、検査対象の表面で反射された反射光Ｌ２を反射ミラー１３１で反射することにより、概略正反射条件を満たしながらも撮像条件が異なる複数枚のフレーム画像を撮像する点で実施の形態７と相違する。その他の構成は、実施の形態７と同様である。
【0090】
図２７は、スキャン撮像中の光学系の等価的な位置関係を説明する図である。（Ａ）はスキャン撮像を開始した直後の光源１２とカメラ１４の等価的な位置関係を示し、（Ｂ）はスキャン撮像の開始後の光源１２とカメラ１４の等価的な位置関係を示し、（Ｃ）はスキャン撮像が終了した時点における光源１２とカメラ１４の等価的な位置関係を示す。
本実施の形態の場合、光源１２とカメラ１４の取り付け位置は固定であるが、概略正反射条件を満たす複数枚のフレーム画像を撮像することが可能である。
本実施の形態の場合、光源１２とカメラ１４の取り付け位置は固定であるが、概略正反射条件を満たす複数枚のフレーム画像を撮像することが可能である。
【0091】
＜実施の形態９＞
図２８は、実施の形態９で想定する表面検査システム１０Ｇの概略構成を説明する図である。図２８には、図２との対応部分に対応する符号を付して示している。
図２８に示す表面検査システム１０Ｇは、表面検査装置１０と、情報処理装置２００と、通信路３００とで構成されている。
情報処理装置２００は、例えばスマートフォン、ノート型のコンピュータ、タブレット型のコンピュータ、デスクトップ型のコンピュータ、サーバ型のコンピュータである。なお、情報処理装置２００は、ウェアラブルコンピュータでもよい。ウェアラブルコンピュータには、例えばスマートグラスやＡＲ（＝Augmented Reality）グラス、ヘッドセットがある。
図２８は、実施の形態９で想定する表面検査システム１０Ｇの概略構成を説明する図である。図２８には、図２との対応部分に対応する符号を付して示している。
図２８に示す表面検査システム１０Ｇは、表面検査装置１０と、情報処理装置２００と、通信路３００とで構成されている。
情報処理装置２００は、例えばスマートフォン、ノート型のコンピュータ、タブレット型のコンピュータ、デスクトップ型のコンピュータ、サーバ型のコンピュータである。なお、情報処理装置２００は、ウェアラブルコンピュータでもよい。ウェアラブルコンピュータには、例えばスマートグラスやＡＲ（＝Augmented Reality）グラス、ヘッドセットがある。
【0092】
図２８に示す情報処理装置２００は、プロセッサ２０１と、ＲＯＭ２０２と、ＲＡＭ２０３と、補助記憶装置２０４と、ディスプレイ２０５を有している。なお、サーバ型のコンピュータの場合、ディスプレイ２０５を除いた構成、又は、ディスプレイ２０５を外付けした構成が採用される。
通信路３００は、例えばＵＳＢケーブル、ＬＡＮケーブル、ＬＡＮ、インターネット、移動通信システムでもよい。なお、通信路３００は、有線路でもよいし、無線路でもよい。
通信路３００は、例えばＵＳＢケーブル、ＬＡＮケーブル、ＬＡＮ、インターネット、移動通信システムでもよい。なお、通信路３００は、有線路でもよいし、無線路でもよい。
【0093】
図２８に示す表面検査システム１０Ｇでは、表面検査装置１０側のプロセッサ１０１（図３参照）と情報処理装置２００側のプロセッサ２０１とが連携して実施の形態１その他で説明したスキャン撮像や輝度分布の変動量のピーク値を検出する処理を実行してもよいし、情報処理装置２００側のプロセッサ２０１が単独で実施の形態１その他で説明したスキャン撮像や輝度分布の変動量のピーク値を検出する処理を実行してもよい。
本実施の形態で想定する表面検査システム１０Ｇの場合にも、実施の形態１その他の実施の形態と同様、官能評価と相関の高いスコアを算出することが可能になる。
本実施の形態で想定する表面検査システム１０Ｇの場合にも、実施の形態１その他の実施の形態と同様、官能評価と相関の高いスコアを算出することが可能になる。
【0094】
＜他の実施の形態＞
（１）以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の技術的範囲は前述した実施の形態に記載の範囲に限定されない。前述した実施の形態に、種々の変更又は改良を加えたものも、本発明の技術的範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
（１）以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の技術的範囲は前述した実施の形態に記載の範囲に限定されない。前述した実施の形態に、種々の変更又は改良を加えたものも、本発明の技術的範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0095】
（２）前述の実施の形態においては、カメラ１４（図２参照）としてカラーカメラを用いたが、モノクロカメラを用いてもよい。また、カラーカメラのうち緑（Ｇ）成分だけを使用して、検査対象の表面を検査してもよい。
【0096】
（３）前述の実施の形態においては、光源１２（図２参照）として白色光源を使用したが、照明光の色は任意でよい。照明光は、可視光に限らず、赤外光や紫外光等でもよい。
【0097】
（４）前述した各実施の形態におけるプロセッサは、広義的な意味でのプロセッサを指し、汎用的なプロセッサ（例えばＣＰＵ等）の他、専用的なプロセッサ（例えばＧＰＵ（＝Graphical Processing Unit）、ＡＳＩＣ（＝Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（＝Field Programmable Gate Array）、プログラム論理デバイス等）を含む。
また、前述した各実施の形態におけるプロセッサの動作は、１つのプロセッサが単独で実行してもよいが、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実行してもよい。また、プロセッサにおける各動作の実行の順番は、前述した各実施の形態に記載した順番のみに限定されるものでなく、個別に変更してもよい。
また、前述した各実施の形態におけるプロセッサの動作は、１つのプロセッサが単独で実行してもよいが、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実行してもよい。また、プロセッサにおける各動作の実行の順番は、前述した各実施の形態に記載した順番のみに限定されるものでなく、個別に変更してもよい。
【0098】
＜付記＞
(((1)))
検査の対象とする物体の表面を照明する光源と、前記光源により照明された前記表面を撮像する撮像デバイスと、概略正反射条件を満たす範囲で、前記表面に対する照明光又は反射光の角度を可変しながら撮像された複数の画像を処理する１又は複数のプロセッサと、を有し、前記１又は複数のプロセッサは、前記画像毎に輝度分布の変動量を算出し、前記複数の画像を対象として前記輝度分布の変動量のピーク値を検出し、検出された前記ピーク値を用いて前記表面の品質を表す数値を算出する、表面検査システム。
(((2)))
前記光源と前記撮像デバイスを収容する筐体のうち前記表面に押し当てられる部分が曲面であり、当該曲面の曲率は、前記複数の画像を撮像する際に前記概略正反射条件が満たされるように定める、(((1)))に記載の表面検査システム。
(((3)))
前記画像を撮像する際における前記表面に対する前記筐体の角度を測定するセンサを更に有する、(((2)))に記載の表面検査システム。
(((4)))
前記光源は、平行光源であり、前記撮像デバイスは、平行光を結像する光学系を通じて前記表面を撮像する、(((1)))～(((3)))のいずれか１つに記載の表面検査システム。
(((5)))
前記画像の撮像範囲を規定する窓の中心位置を中心に、筐体内の前記光源を回転可能に案内する溝を有する、(((4)))に記載の表面検査システム。
(((6)))
前記画像の撮像範囲を規定する窓の中心位置を中心に、筐体内の前記撮像デバイスを回転可能に案内する溝を有する、(((4)))に記載の表面検査システム。
(((7)))
前記表面に入射する照明光の入射角度を可変する反射鏡を有する、(((4)))に記載の表面検査システム。
(((8)))
前記表面で反射した反射光の前記撮像デバイスに対する入射角を可変する反射鏡を有する、(((4)))に記載の表面検査システム。
(((9)))
前記１又は複数のプロセッサは、前記角度の可変方向について、前記輝度分布の変動量を算出する、(((1)))～(((8)))のいずれか１つに記載の表面検査システム。
(((10)))
前記１又は複数のプロセッサは、前記画像の高周波成分を除去した後の前記輝度分布を対象に前記変動量を算出する、(((9)))に記載の表面検査システム。
(((11)))
前記１又は複数のプロセッサは、前記表面に対する照明光又は反射光の前記角度が可変する期間をセンサの出力信号より検知して、前記複数の画像を対象とする処理を実行する、(((1)))～(((10)))のいずれか１つに記載の表面検査システム。
(((12)))
前記１又は複数のプロセッサは、画面上の第１の表示欄に、新たに撮像された前記画像をリアルタイムで表示し、当該画面上の第２の表示欄に、前記複数の画像のうち前記ピーク値との関連が高い画像を表示する、(((1)))～(((11)))のいずれか１つに記載の表面検査システム。
(((13)))
検査の対象とする物体の表面に対する照明光又は反射光の角度を、概略正反射条件を満たす範囲で可変しながら撮像された複数の画像を処理する１又は複数のコンピュータに、前記画像毎に輝度分布の変動量を算出する機能と、前記複数の画像を対象として前記輝度分布の変動量のピーク値を検出する機能と、検出された前記ピーク値を用いて前記表面の品質を表す数値を算出する機能と、を実現させるためのプログラム。
(((1)))
検査の対象とする物体の表面を照明する光源と、前記光源により照明された前記表面を撮像する撮像デバイスと、概略正反射条件を満たす範囲で、前記表面に対する照明光又は反射光の角度を可変しながら撮像された複数の画像を処理する１又は複数のプロセッサと、を有し、前記１又は複数のプロセッサは、前記画像毎に輝度分布の変動量を算出し、前記複数の画像を対象として前記輝度分布の変動量のピーク値を検出し、検出された前記ピーク値を用いて前記表面の品質を表す数値を算出する、表面検査システム。
(((2)))
前記光源と前記撮像デバイスを収容する筐体のうち前記表面に押し当てられる部分が曲面であり、当該曲面の曲率は、前記複数の画像を撮像する際に前記概略正反射条件が満たされるように定める、(((1)))に記載の表面検査システム。
(((3)))
前記画像を撮像する際における前記表面に対する前記筐体の角度を測定するセンサを更に有する、(((2)))に記載の表面検査システム。
(((4)))
前記光源は、平行光源であり、前記撮像デバイスは、平行光を結像する光学系を通じて前記表面を撮像する、(((1)))～(((3)))のいずれか１つに記載の表面検査システム。
(((5)))
前記画像の撮像範囲を規定する窓の中心位置を中心に、筐体内の前記光源を回転可能に案内する溝を有する、(((4)))に記載の表面検査システム。
(((6)))
前記画像の撮像範囲を規定する窓の中心位置を中心に、筐体内の前記撮像デバイスを回転可能に案内する溝を有する、(((4)))に記載の表面検査システム。
(((7)))
前記表面に入射する照明光の入射角度を可変する反射鏡を有する、(((4)))に記載の表面検査システム。
(((8)))
前記表面で反射した反射光の前記撮像デバイスに対する入射角を可変する反射鏡を有する、(((4)))に記載の表面検査システム。
(((9)))
前記１又は複数のプロセッサは、前記角度の可変方向について、前記輝度分布の変動量を算出する、(((1)))～(((8)))のいずれか１つに記載の表面検査システム。
(((10)))
前記１又は複数のプロセッサは、前記画像の高周波成分を除去した後の前記輝度分布を対象に前記変動量を算出する、(((9)))に記載の表面検査システム。
(((11)))
前記１又は複数のプロセッサは、前記表面に対する照明光又は反射光の前記角度が可変する期間をセンサの出力信号より検知して、前記複数の画像を対象とする処理を実行する、(((1)))～(((10)))のいずれか１つに記載の表面検査システム。
(((12)))
前記１又は複数のプロセッサは、画面上の第１の表示欄に、新たに撮像された前記画像をリアルタイムで表示し、当該画面上の第２の表示欄に、前記複数の画像のうち前記ピーク値との関連が高い画像を表示する、(((1)))～(((11)))のいずれか１つに記載の表面検査システム。
(((13)))
検査の対象とする物体の表面に対する照明光又は反射光の角度を、概略正反射条件を満たす範囲で可変しながら撮像された複数の画像を処理する１又は複数のコンピュータに、前記画像毎に輝度分布の変動量を算出する機能と、前記複数の画像を対象として前記輝度分布の変動量のピーク値を検出する機能と、検出された前記ピーク値を用いて前記表面の品質を表す数値を算出する機能と、を実現させるためのプログラム。
【0099】
(((1)))に係る表面検査システムによれば、１つの角度条件だけで検査の対象とする物体を検査する場合に比して、官能評価との相関を高めることができる。
(((2)))に係る表面検査システムによれば、物体の表面に曲面を押し当てたまま筐体を表面に沿って回転させても概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
(((3)))に係る表面検査システムによれば、ピーク値と対応する角度の関係から欠陥の種類を識別できる。
(((4)))に係る表面検査システムによれば、検査結果と官能評価との相関を高めることができる。
(((5)))に係る表面検査システムによれば、概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
(((6)))に係る表面検査システムによれば、概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
(((7)))に係る表面検査システムによれば、概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
(((8)))に係る表面検査システムによれば、概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
(((9)))に係る表面検査システムによれば、複数の角度による変動量の変化を検出可能にできる。
(((10)))に係る表面検査システムによれば、官能評価との相関を高めることができる。
(((11)))に係る表面検査システムによれば、作業者は検査に注力できる。
(((12)))に係る表面検査システムによれば、品質を表す数値の根拠を画面上で確認できる。
(((13)))に係るプログラムによれば、１つの角度条件だけで検査の対象とする物体を検査する場合に比して、官能評価との相関を高めることができる。
(((2)))に係る表面検査システムによれば、物体の表面に曲面を押し当てたまま筐体を表面に沿って回転させても概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
(((3)))に係る表面検査システムによれば、ピーク値と対応する角度の関係から欠陥の種類を識別できる。
(((4)))に係る表面検査システムによれば、検査結果と官能評価との相関を高めることができる。
(((5)))に係る表面検査システムによれば、概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
(((6)))に係る表面検査システムによれば、概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
(((7)))に係る表面検査システムによれば、概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
(((8)))に係る表面検査システムによれば、概略正反射条件を満たす複数の画像を取得できる。
(((9)))に係る表面検査システムによれば、複数の角度による変動量の変化を検出可能にできる。
(((10)))に係る表面検査システムによれば、官能評価との相関を高めることができる。
(((11)))に係る表面検査システムによれば、作業者は検査に注力できる。
(((12)))に係る表面検査システムによれば、品質を表す数値の根拠を画面上で確認できる。
(((13)))に係るプログラムによれば、１つの角度条件だけで検査の対象とする物体を検査する場合に比して、官能評価との相関を高めることができる。
【符号の説明】
【0100】
１０、１０Ａ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ…表面検査装置、１０Ｂ、１０Ｇ…表面検査システム、１１…筐体、１１Ａ…当付面、１１Ｂ、１２１Ｂ…開口、１２…光源、１３…結像レンズ、１４…カメラ、１０１、２０１…プロセッサ、１０２、２０２…ＲＯＭ、１０３、２０３…ＲＡＭ、１０４、２０４…補助記憶装置、１０５、２０５…ディスプレイ、１０５Ａ…リアルタイム画像欄、１０５Ｂ…ピーク画像欄、１０５Ｃ…分布図、１０５Ｄ…スコア欄、１０５Ｅ…ポップアップウインドウ、１０６…操作受付装置、１０６Ａ…電源ボタン、１０６Ｂ…スキャンボタン、１０８…信号線、１２１…当付板、１２１Ａ…本体、１２１Ｃ…筒状部品、１２１Ｄ…孔、１２２…回転軸、１２３…エンコーダ、１３１…反射ミラー、１３１Ａ…ヒンジ、１３２…つまみ、１３３…スイッチ、１３４…バネ、２００…情報処理装置、３００…通信路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
