特許 7444171 表面欠陥判別装置、外観検査装置及びプログラム

(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】

(24)【登録日】2024-02-27

(45)【発行日】2024-03-06

(54)【発明の名称】表面欠陥判別装置、外観検査装置及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/892 20060101AFI20240228BHJP

【ＦＩ】

G01N21/892 A

【請求項の数】 27

(21)【出願番号】P 2021545215

(86)(22)【出願日】2020-08-28

(86)【国際出願番号】 JP2020032574

(87)【国際公開番号】W WO2021049326

(87)【国際公開日】2021-03-18

【審査請求日】2022-12-23

(31)【優先権主張番号】P 2019167576

(32)【優先日】2019-09-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099885

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 健市

(72)【発明者】

【氏名】原田 孝仁

(72)【発明者】

【氏名】阿部 芳久

(72)【発明者】

【氏名】山田 正之

【審査官】小野寺 麻美子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－２３２４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９０１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１５０６９３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００６－１９４８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５２１５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１０３０７９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】欧州特許出願公開第０１７４２０４１（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／８４ － Ｇ０１Ｎ ２１／９５８

Ｇ０１Ｂ １１／００ － Ｇ０１Ｂ １１／３０

Ｇ０６Ｔ １／００ － Ｇ０６Ｔ １／４０

Ｇ０６Ｔ ３／００ － Ｇ０６Ｔ ９／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

異なる位置に配置された照明装置及びラインセンサに対して被検査物を相対的に移動させながら、前記各照明装置からの照明光を１つずつ切り替えて被検査物に照射させたときに、各照明装置からの照明光が切り替えられる毎に、被検査物からの反射光をラインセンサで受光して撮影することにより、前記照明光の切り替え分だけそれぞれ位置ずれした状態で複数の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された、各照明装置に対応する画像を位置合わせする位置合わせ手段と、
前記位置合わせ手段により位置合わせされた画像から、被検査物の表面欠陥を判別する判別手段と、
を備え、
前記ラインセンサの各画素の一部は、１つの前記照明装置による照明光が被検査物に照射されることによる今回の撮影と前回の撮影とで撮影範囲が重複する重複領域となっており、
１つの画素における前記重複領域を除く部分をサブピクセルとするとき、今回の撮影での画素全体の受光量から前記重複領域の受光量を差し引くことで、今回のサブピクセルの受光量を推定しサブピクセル画像を作成するサブピクセル画像作成手段をさらに備え、
前記位置合わせ手段は、前記サブピクセル画像作成手段により作成された各照明装置に対応するサブピクセル画像を位置合わせする表面欠陥判別装置。

【請求項2】

異なる位置に配置された照明装置及びラインセンサに対して被検査物を相対的に移動させながら、前記各照明装置からの照明光を１つずつ切り替えて被検査物に照射させたときに、各照明装置からの照明光が切り替えられる毎に、被検査物からの反射光をラインセンサで受光して撮影することにより、前記各照明光毎に複数の画像を取得する画像取得手段を備え、
前記ラインセンサの各画素の一部は、１つの前記照明装置による照明光が被検査物に照射されることによる今回の撮影と前回の撮影とで撮影範囲が重複する重複領域となっており、
１つの画素における前記重複領域を除く部分をサブピクセルとするとき、今回の撮影での画素全体の受光量から前記重複領域の受光量を差し引くことで、今回のサブピクセルの受光量を推定しサブピクセル画像を作成するサブピクセル画像作成手段と、
サブピクセル画像作成手段により作成されたサブピクセル画像に基づいて、被検査物の表面欠陥を判別する判別手段と、
をさらに備えている表面欠陥判別装置。

【請求項3】

前記サブピクセル画像作成手段により作成された各照明装置に対応するサブピクセル画像を位置合わせする位置合わせ手段を備えている請求項２に記載の表面欠陥判別装置。

【請求項4】

前記サブピクセル画像作成手段は、前記重複領域の受光量を領域毎に補正した状態で、画素全体の受光量から差し引く請求項１～３のいずれかに記載の表面欠陥判別装置。

【請求項5】

前記サブピクセル画像作成手段は、前記重複領域の受光量を、前回以前に推定されたサブピクセルの受光量の和から求め、求めた受光量を画素全体の受光量から差し引いて今回のサブピクセルの受光量を推定する請求項１～４のいずれかに記載の表面欠陥判別装置。

【請求項6】

前記サブピクセル画像作成手段は、撮影開始後の最初の画素全体の受光量を１画素あたりのサブピクセルの数で割った平均値を、最初のサブピクセルの受光量と推定する請求項５に記載の表面欠陥判別装置。

【請求項7】

前記サブピクセル画像作成手段は、画素全体の受光量が所定の閾値を超えない場合、画素全体の受光量を１画素あたりのサブピクセルの数で割った平均値を、今回のサブピクセルの受光量と推定し、画素全体の受光量が所定の閾値を超える場合、画素全体の受光量から前記重複領域の受光量を差し引くことで、今回のサブピクセルの受光量を推定する請求項１～６のいずれかに記載の表面欠陥判別装置。

【請求項8】

前記位置合わせ手段は、前記サブピクセル画像作成手段により作成された各照明装置に対応するサブピクセル画像の位置合わせを、下記式により輝度値Ｋijを補正値Ｋ'ijに補正することにより行う請求項１、３、請求項１または３を引用する請求項４～７のいずれかに記載の表面欠陥判別装置。

【数4】

ただし、ｉ：サブピクセル推定位置のインデックス
ｊ：点灯している照明装置の識別番号

【請求項9】

前記判別手段は、前記位置合わせ手段により位置合わせされたサブピクセル画像において、各照明装置に対応する明点が重複せずかつ各明点が予め設定された範囲内にある場合は、被検査物の表面に凹欠陥または凸欠陥が存在すると判定する請求項１、３、請求項１または３を引用する請求項４～７、８のいずれかに記載の表面欠陥判別装置。

【請求項10】

前記判別手段は、前記位置合わせ手段により位置合わせされたサブピクセル画像において、各照明装置に対応する明点の位置が照明装置の配置位置と逆である場合は凹欠陥が存在し、逆でない場合は凸欠陥が存在すると判定する請求項９に記載の表面欠陥判別装置。

【請求項11】

前記判別手段は、前記位置合わせ手段により位置合わせされたサブピクセル画像において、各照明装置に対応する明点が重複しているときは、被検査物の表面にゴミまたはほこりが存在すると判定する請求項１、３、請求項１または３を引用する請求項４～７、８、９、１０のいずれかに記載の表面欠陥判別装置。

【請求項12】

全体の受光量が所定の閾値を超える画素を欠陥候補画素として検出し、検出された欠陥候補画素について、前記位置合わせ手段によりサブピクセル画像を位置合わせし、かつ判定手段により被検査物の表面欠陥を判別する請求項１、３、請求項１または３を引用する請求項４～７、８、９、１０、１１のいずれかに記載の表面欠陥判別装置。

【請求項13】

前記照明装置の光源として、ＬＥＤまたは可視光半導体レーザーが用いられる請求項１～１２のいずれかに記載の表面欠陥判別装置。

【請求項14】

前記照明装置は３個以上であり、前記ラインセンサを中心とする円周上でかつ、３６０度÷照明装置の数、の角度差で配置されている請求項１～１３のいずれかに記載の表面欠陥判別装置。

【請求項15】

異なる位置に配置された複数の照明装置と、
各照明装置から被検査物に照射された照明光の反射光を受光可能なラインセンサと、
前記被検査物を、前記照明装置及びラインセンサに対して相対的に移動させる移動手段と、
各照明装置からの照明光を１つずつ所定の周期で切り替えて被検査物に照射させる照明制御手段と、
前記移動手段により、前記被検査物を前記照明装置及びラインセンサに対して相対的に移動させながら、前記照明制御手段により、各照明装置からの照明光が切り替えられる毎に、被検査物からの反射光を受光して撮影を行うように、前記ラインセンサを制御するラインセンサ制御手段と、
請求項１～１４のいずれかに記載の表面欠陥判別装置と、
を備えた外観検査装置。

【請求項16】

異なる位置に配置された照明装置及びラインセンサに対して被検査物を相対的に移動させながら、前記各照明装置からの照明光を１つずつ切り替えて被検査物に照射させたときに、各照明装置からの照明光が切り替えられる毎に、被検査物からの反射光をラインセンサで受光して撮影することにより、前記照明光の切り替え分だけそれぞれ位置ずれした状態で複数の画像を取得する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップにより取得された、各照明装置に対応する画像を位置合わせする位置合わせステップと、
前記位置合わせステップにより位置合わせされた画像から、被検査物の表面欠陥を判別する判別ステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記ラインセンサの各画素の一部は、１つの前記照明装置による照明光が被検査物に照射されることによる今回の撮影と前回の撮影とで撮影範囲が重複する重複領域となっており、
１つの画素における前記重複領域を除く部分をサブピクセルとするとき、今回の撮影での画素全体の受光量から前記重複領域の受光量を差し引くことで、今回のサブピクセルの受光量を推定しサブピクセル画像を作成するサブピクセル画像作成ステップを前記コンピュータにさらに実行させ、
前記位置合わせステップでは、前記サブピクセル画像作成ステップにより作成された各照明装置に対応するサブピクセル画像を位置合わせする処理を前記コンピュータに実行させるためのプログラム。

【請求項17】

前記サブピクセル画像作成ステップでは、前記重複領域の受光量を領域毎に補正した状態で、画素全体の受光量から差し引く処理を前記コンピュータに実行させる請求項１６に記載のプログラム。

【請求項18】

前記サブピクセル画像作成ステップでは、前記重複領域の受光量を、前回以前に推定されたサブピクセルの受光量の和から求め、求めた受光量を画素全体の受光量から差し引いて今回のサブピクセルの受光量を推定する処理を前記コンピュータに実行させる請求項１６または１７に記載のプログラム。

【請求項19】

前記サブピクセル画像作成ステップでは、撮影開始後の最初の画素全体の受光量を１画素あたりのサブピクセルの数で割った平均値を、最初のサブピクセルの受光量と推定する処理を前記コンピュータに実行させる請求項１８に記載のプログラム。

【請求項20】

前記サブピクセル画像作成ステップでは、画素全体の受光量が所定の閾値を超えない場合、画素全体の受光量を１画素あたりのサブピクセルの数で割った平均値を、今回のサブピクセルの受光量と推定し、画素全体の受光量が所定の閾値を超える場合、画素全体の受光量から前記重複領域の受光量を差し引くことで、今回のサブピクセルの受光量を推定する処理を前記コンピュータに実行させる請求項１６～１９のいずれかに記載のプログラム。

【請求項21】

前記位置合わせステップでは、前記サブピクセル画像作成ステップにより作成された各照明装置に対応するサブピクセル画像の位置合わせを、下記式により輝度値Ｋijを補正値Ｋ'ijに補正することにより行う処理を前記コンピュータに実行させる請求項１６～２０のいずれかに記載のプログラム。

【数5】

ただし、ｉ：サブピクセル推定位置のインデックス
ｊ：点灯している照明装置の識別番号

【請求項22】

前記判別ステップでは、前記位置合わせステップにより位置合わせされたサブピクセル画像において、各照明装置に対応する明点が重複せずかつ各明点が予め設定された範囲内にある場合は、被検査物の表面に凹欠陥または凸欠陥が存在すると判定する処理を前記コンピュータに実行させる請求項１６～２１のいずれかに記載のプログラム。

【請求項23】

前記判別ステップでは、前記位置合わせステップにより位置合わせされたサブピクセル画像において、各照明装置に対応する明点の位置が照明装置の配置位置と逆である場合は凹欠陥が存在し、逆でない場合は凸欠陥が存在すると判定する処理を前記コンピュータに実行させる請求項２２に記載のプログラム。

【請求項24】

前記判別ステップでは、前記位置合わせステップにより位置合わせされたサブピクセル画像において、各照明装置に対応する明点が重複しているときは、被検査物の表面にゴミまたはほこりが存在すると判定する処理を前記コンピュータに実行させる請求項１６～２３のいずれかに記載のプログラム。

【請求項25】

全体の受光量が所定の閾値を超える画素を欠陥候補画素として検出し、検出された欠陥候補画素について、サブピクセル画像を位置合わせする前記位置合わせステップを前記コンピュータに実行させ、かつ判定ステップにより被検査物の表面欠陥を判別する処理を前記コンピュータに実行させる請求項１６～２４のいずれかに記載のプログラム。

【請求項26】

前記照明装置の光源として、ＬＥＤまたは可視光半導体レーザーが用いられる請求項１６～２５のいずれかに記載のプログラム。

【請求項27】

複数個の前記照明装置は、前記ラインセンサを中心とする円周上かつ３６０度／（照明装置の個数）の位置に配置されている請求項１６～２６のいずれかに記載のプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、正反射性状の強い表面を持つ製品や部品等の被検査物の表面欠陥を判別するための表面欠陥判別装置、この表面欠陥判別装置を備えた外観検査装置及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

製品や部品の表面にある傷は外観を損なう。また、フィルムのような薄膜を製膜するための成膜板に傷などに起因する凹凸がある場合は、製造した薄膜に凹凸が転写され薄膜の欠陥となってしまう。

【0003】

そこで、各種の製品や部品、成膜板等の表面欠陥を検出するための外観検査装置が提案されている。

【0004】

例えば特許文献１には、複数方向の光源を切り替えながら部品を撮影し、照明光源の方向とその撮影画像を解析することで、画像の影が欠陥なのか汚れなのかを判別することを特徴とする技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１１－１１８４５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、被検査物が静止していることを前提としており、例えば、静止制御が困難なドラム駆動されるベルト部品をベルトを動かしながら検査して、表面欠陥を判別することはできない。

【0007】

このため、照明装置や画像を撮影するラインセンサに対して、被検査物を相対的に移動させながら、表面欠陥を判別できる技術が望まれている。

【0008】

この発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたものであって、照明装置及びラインセンサに対して、被検査物を相対的に移動させながら、表面欠陥を判別できる表面欠陥判別装置、外観検査装置及びプログラムの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的は以下の手段によって達成される。
（１）異なる位置に配置された照明装置及びラインセンサに対して被検査物を相対的に移動させながら、前記各照明装置からの照明光を１つずつ切り替えて被検査物に照射させたときに、各照明装置からの照明光が切り替えられる毎に、被検査物からの反射光をラインセンサで受光して撮影することにより、前記照明光の切り替え分だけそれぞれ位置ずれした状態で複数の画像を取得する画像取得手段と、前記画像取得手段により取得された、各照明装置に対応する画像を位置合わせする位置合わせ手段と、前記位置合わせ手段により位置合わせされた画像から、被検査物の表面欠陥を判別する判別手段と、を備え、前記ラインセンサの各画素の一部は、１つの前記照明装置による照明光が被検査物に照射されることによる今回の撮影と前回の撮影とで撮影範囲が重複する重複領域となっており、１つの画素における前記重複領域を除く部分をサブピクセルとするとき、今回の撮影での画素全体の受光量から前記重複領域の受光量を差し引くことで、今回のサブピクセルの受光量を推定しサブピクセル画像を作成するサブピクセル画像作成手段をさらに備え、前記位置合わせ手段は、前記サブピクセル画像作成手段により作成された各照明装置に対応するサブピクセル画像を位置合わせする表面欠陥判別装置。
（２）異なる位置に配置された照明装置及びラインセンサに対して被検査物を相対的に移動させながら、前記各照明装置からの照明光を１つずつ切り替えて被検査物に照射させたときに、各照明装置からの照明光が切り替えられる毎に、被検査物からの反射光をラインセンサで受光して撮影することにより、前記各照明光毎に複数の画像を取得する画像取得手段を備え、前記ラインセンサの各画素の一部は、１つの前記照明装置による照明光が被検査物に照射されることによる今回の撮影と前回の撮影とで撮影範囲が重複する重複領域となっており、１つの画素における前記重複領域を除く部分をサブピクセルとするとき、今回の撮影での画素全体の受光量から前記重複領域の受光量を差し引くことで、今回のサブピクセルの受光量を推定しサブピクセル画像を作成するサブピクセル画像作成手段と、サブピクセル画像作成手段により作成されたサブピクセル画像に基づいて、被検査物の表面欠陥を判別する判別手段と、をさらに備えている表面欠陥判別装置。
（３）前記サブピクセル画像作成手段により作成された各照明装置に対応するサブピクセル画像を位置合わせする位置合わせ手段を備えている前項２に記載の表面欠陥判別装置。
（４）前記サブピクセル画像作成手段は、前記重複領域の受光量を領域毎に補正した状態で、画素全体の受光量から差し引く前項１～３のいずれかに記載の表面欠陥判別装置。
（５）前記サブピクセル画像作成手段は、前記重複領域の受光量を、前回以前に推定されたサブピクセルの受光量の和から求め、求めた受光量を画素全体の受光量から差し引いて今回のサブピクセルの受光量を推定する前項１～４のいずれかに記載の表面欠陥判別装置。
（６）前記サブピクセル画像作成手段は、撮影開始後の最初の画素全体の受光量を１画素あたりのサブピクセルの数で割った平均値を、最初のサブピクセルの受光量と推定する前項５に記載の表面欠陥判別装置。
（７）前記サブピクセル画像作成手段は、画素全体の受光量が所定の閾値を超えない場合、画素全体の受光量を１画素あたりのサブピクセルの数で割った平均値を、今回のサブピクセルの受光量と推定し、画素全体の受光量が所定の閾値を超える場合、画素全体の受光量から前記重複領域の受光量を差し引くことで、今回のサブピクセルの受光量を推定する前項１～６のいずれかに記載の表面欠陥判別装置。
（８）前記位置合わせ手段は、前記サブピクセル画像作成手段により作成された各照明装置に対応するサブピクセル画像の位置合わせを、下記式により輝度値Ｋijを補正値Ｋ'ijに補正することにより行う前項１、３、前項１または３を引用する前項４～７のいずれかに記載の表面欠陥判別装置。

【数1】

ただし、ｉ：サブピクセル推定位置のインデックス
ｊ：点灯している照明装置の識別番号
（９）前記判別手段は、前記位置合わせ手段により位置合わせされたサブピクセル画像において、各照明装置に対応する明点が重複せずかつ各明点が予め設定された範囲内にある場合は、被検査物の表面に凹欠陥または凸欠陥が存在すると判定する前項１、３、前項１または３を引用する前項４～７、８のいずれかに記載の表面欠陥判別装置。
（１０）前記判別手段は、前記位置合わせ手段により位置合わせされたサブピクセル画像において、各照明装置に対応する明点の位置が照明装置の配置位置と逆である場合は凹欠陥が存在し、逆でない場合は凸欠陥が存在すると判定する前項９に記載の表面欠陥判別装置。
（１１）前記判別手段は、前記位置合わせ手段により位置合わせされたサブピクセル画像において、各照明装置に対応する明点が重複しているときは、被検査物の表面にゴミまたはほこりが存在すると判定する前項１、３、前項１または３を引用する前項４～７、８、９、１０のいずれかに記載の表面欠陥判別装置。
（１２）全体の受光量が所定の閾値を超える画素を欠陥候補画素として検出し、検出された欠陥候補画素について、前記位置合わせ手段によりサブピクセル画像を位置合わせし、かつ判定手段により被検査物の表面欠陥を判別する前項１、３、前項１または３を引用する前項４～７、８、９、１０、１１のいずれかに記載の表面欠陥判別装置。
（１３）前記照明装置の光源として、ＬＥＤまたは可視光半導体レーザーが用いられる前項１～１２のいずれかに記載の表面欠陥判別装置。
（１４）前記照明装置は３個以上であり、前記ラインセンサを中心とする円周上でかつ、３６０度÷照明装置の数、の角度差で配置されている前項１～１３のいずれかに記載の表面欠陥判別装置。
（１５）異なる位置に配置された複数の照明装置と、各照明装置から被検査物に照射された照明光の反射光を受光可能なラインセンサと、前記被検査物を、前記照明装置及びラインセンサに対して相対的に移動させる移動手段と、各照明装置からの照明光を１つずつ所定の周期で切り替えて被検査物に照射させる照明制御手段と、前記移動手段により、前記被検査物を前記照明装置及びラインセンサに対して相対的に移動させながら、前記照明制御手段により、各照明装置からの照明光が切り替えられる毎に、被検査物からの反射光を受光して撮影を行うように、前記ラインセンサを制御するラインセンサ制御手段と、前項１～１４のいずれかに記載の表面欠陥判別装置と、を備えた外観検査装置。
（１６）異なる位置に配置された照明装置及びラインセンサに対して被検査物を相対的に移動させながら、前記各照明装置からの照明光を１つずつ切り替えて被検査物に照射させたときに、各照明装置からの照明光が切り替えられる毎に、被検査物からの反射光をラインセンサで受光して撮影することにより、前記照明光の切り替え分だけそれぞれ位置ずれした状態で複数の画像を取得する画像取得ステップと、前記画像取得ステップにより取得された、各照明装置に対応する画像を位置合わせする位置合わせステップと、前記位置合わせステップにより位置合わせされた画像から、被検査物の表面欠陥を判別する判別ステップと、をコンピュータに実行させ、前記ラインセンサの各画素の一部は、１つの前記照明装置による照明光が被検査物に照射されることによる今回の撮影と前回の撮影とで撮影範囲が重複する重複領域となっており、１つの画素における前記重複領域を除く部分をサブピクセルとするとき、今回の撮影での画素全体の受光量から前記重複領域の受光量を差し引くことで、今回のサブピクセルの受光量を推定しサブピクセル画像を作成するサブピクセル画像作成ステップを前記コンピュータにさらに実行させ、前記位置合わせステップでは、前記サブピクセル画像作成ステップにより作成された各照明装置に対応するサブピクセル画像を位置合わせする処理を前記コンピュータに実行させるためのプログラム。
（１７）前記サブピクセル画像作成ステップでは、前記重複領域の受光量を領域毎に補正した状態で、画素全体の受光量から差し引く処理を前記コンピュータに実行させる前項１６に記載のプログラム。
（１８）前記サブピクセル画像作成ステップでは、前記重複領域の受光量を、前回以前に推定されたサブピクセルの受光量の和から求め、求めた受光量を画素全体の受光量から差し引いて今回のサブピクセルの受光量を推定する処理を前記コンピュータに実行させる前項１６または１７に記載のプログラム。
（１９）前記サブピクセル画像作成ステップでは、撮影開始後の最初の画素全体の受光量を１画素あたりのサブピクセルの数で割った平均値を、最初のサブピクセルの受光量と推定する処理を前記コンピュータに実行させる前項１８に記載のプログラム。
（２０）前記サブピクセル画像作成ステップでは、画素全体の受光量が所定の閾値を超えない場合、画素全体の受光量を１画素あたりのサブピクセルの数で割った平均値を、今回のサブピクセルの受光量と推定し、画素全体の受光量が所定の閾値を超える場合、画素全体の受光量から前記重複領域の受光量を差し引くことで、今回のサブピクセルの受光量を推定する処理を前記コンピュータに実行させる前項１６～１９のいずれかに記載のプログラム。
（２１）前記位置合わせステップでは、前記サブピクセル画像作成ステップにより作成された各照明装置に対応するサブピクセル画像の位置合わせを、下記式により輝度値Ｋijを補正値Ｋ'ijに補正することにより行う処理を前記コンピュータに実行させる前項１６～２０のいずれかに記載のプログラム。

【数2】

ただし、ｉ：サブピクセル推定位置のインデックス
ｊ：点灯している照明装置の識別番号
（２２）前記判別ステップでは、前記位置合わせステップにより位置合わせされたサブピクセル画像において、各照明装置に対応する明点が重複せずかつ各明点が予め設定された範囲内にある場合は、被検査物の表面に凹欠陥または凸欠陥が存在すると判定する処理を前記コンピュータに実行させる前項１６～２１のいずれかに記載のプログラム。
（２３）前記判別ステップでは、前記位置合わせステップにより位置合わせされたサブピクセル画像において、各照明装置に対応する明点の位置が照明装置の配置位置と逆である場合は凹欠陥が存在し、逆でない場合は凸欠陥が存在すると判定する処理を前記コンピュータに実行させる前項２２に記載のプログラム。
（２４）前記判別ステップでは、前記位置合わせステップにより位置合わせされたサブピクセル画像において、各照明装置に対応する明点が重複しているときは、被検査物の表面にゴミまたはほこりが存在すると判定する処理を前記コンピュータに実行させる前項１６～２３のいずれかに記載のプログラム。
（２５）全体の受光量が所定の閾値を超える画素を欠陥候補画素として検出し、検出された欠陥候補画素について、サブピクセル画像を位置合わせする前記位置合わせステップを前記コンピュータに実行させ、かつ判定ステップにより被検査物の表面欠陥を判別する処理を前記コンピュータに実行させる前項１６～２４のいずれかに記載のプログラム。
（２６）前記照明装置の光源として、ＬＥＤまたは可視光半導体レーザーが用いられる前項１６～２５のいずれかに記載のプログラム。
（２７）複数個の前記照明装置は、前記ラインセンサを中心とする円周上かつ３６０度／（照明装置の個数）の位置に配置されている前項１６～２６のいずれかに記載のプログラム。

【発明の効果】

【0014】

前項（１）に記載の発明によれば、異なる位置に配置された照明装置及びラインセンサに対して被検査物を相対的に移動させながら、各照明装置からの照明光が１つずつ切り替えて被検査物に照射される。各照明装置からの照明光が切り替えられる毎に、被検査物からの反射光をラインセンサで受光して撮影することにより、照明光の切り替え分だけそれぞれ位置ずれした状態で複数の画像が取得される。取得された各照明装置に対応する画像は位置合わせされたのち、位置合わせされた画像から被検査物の表面欠陥が判別される。

【0015】

このように、照明装置及びラインセンサに対して被検査物が相対的に移動しているために、各照明装置からの照明光が切り替えられたときの照明光の切り替え分だけそれぞれ位置ずれした状態で、ラインセンサから取得された各照明装置に対応する複数の画像が位置合わせされ、この位置合わせされた状態で被検査物の表面欠陥が判別されるから、被検査物を相対的に移動させながら、被検査物の表面欠陥を判別することができる。

【0016】

また、ラインセンサの各画素の一部は、１つの照明装置による照明光が被検査物に照射されることによる今回の撮影と前回の撮影とで撮影範囲が重複する重複領域となっており、１つの画素における重複領域を除く部分をサブピクセルとするとき、今回の撮影での画素全体の受光量から重複領域の受光量を差し引くことで、今回のサブピクセルの受光量が推定され、サブピクセル画像が作成される。そして、作成された各照明装置に対応するサブピクセル画像を位置合わせし、位置合わせされた画像から被検査物の表面欠陥が検出される。ここで、サブピクセルは、画素における重複領域を除く部分であるから、１画素より小さく、このため外観検査の分解能が向上し、より細かい表面欠陥の検出を行うことができる。

【0017】

つまり、相対的に移動する非検査物をラインセンサで撮影する場合、ラインセンサと非検査物の撮影面間の距離が安定せず、被写界深度を深く設定する必要があるが、被写界深度を深くすると分解能が下がるトレードオフの関係があり、細かい欠陥まで検査できない場合があるが、１画素より小さいサブピクセルの画像を使用することにより、被写界深度を深くしなくても分解能が上がり、より細かい欠陥まで検査できる利点がある。

【0018】

前項（２）に記載の発明によれば、１画素より小さいサブピクセル画像から欠陥が判別されるから、外観検査の分解能が向上し、より細かい表面欠陥の検出を行うことができる。

【0019】

前項（３）に記載の発明によれば、各照明装置に対応するサブピクセル画像の位置合わせにより、さらに精度の良い欠陥検出が可能となる。

【0020】

前項（４）に記載の発明によれば、重複領域の受光量を領域毎に補正した状態で、画素全体の受光量から差し引かれるから、重複領域のより正確な受光量を差し引いて今回のサブピクセルの受光量を推定でき、ひいてはより精度の高い欠陥判別を行うことができる。

【0021】

前項（５）に記載の発明によれば、重複領域の受光量を、前回以前に推定されたサブピクセルの受光量の和から求め、求めた受光量を画素全体の受光量から差し引いて今回のサブピクセルの受光量を推定するから、推定処理が簡素化される。

【0022】

前項（６）に記載の発明によれば、撮影開始後の最初の画素全体の受光量を１画素あたりのサブピクセルの数で割った平均値を、最初のサブピクセルの受光量と推定するから、次回以降のサブピクセルの受光量の推定処理をスムーズに行うことができる。

【0023】

前項（７）に記載の発明によれば、画素全体の受光量が所定の閾値を超えない場合、換言すれば表面欠陥が存在しない可能性が高い場合は、画素全体の受光量を１画素あたりのサブピクセルの数で割った平均値を、今回のサブピクセルの受光量と推定する。一方、画素全体の受光量が所定の閾値を超える場合、換言すれば表面欠陥が存在する可能性が高い場合は、画素全体の受光量から前記重複領域の受光量を差し引くことで、今回のサブピクセルの受光量が推定される。これによって、表面欠陥が存在する可能性が高い領域に集中して欠陥判別処理を実行することができる。

【0024】

前項（８）に記載の発明によれば、各照明装置に対応するサブピクセル画像の位置合わせを正確に行うことができ、ひいては精度の高い欠陥判別を行うことができる。

【0025】

前項（９）に記載の発明によれば、被検査物の表面の傷等の凹欠陥または凸欠陥を判別することができる。

【0026】

前項（１０）に記載の発明によれば、被検査物の表面の凹欠陥や凸欠陥を判別することができる。

【0027】

前項（１１）に記載の発明によれば、被検査物の表面のゴミまたはほこりを判別することができる。

【0028】

前項（１２）に記載の発明によれば、全体の受光量が所定の閾値を超える画素を欠陥候補画素として検出し、検出された欠陥候補画素について、サブピクセル画像を位置合わせし、かつ被検査物の表面欠陥を判別するから、表面欠陥が存在する可能性が高い領域に集中して欠陥判別処理を実行することができる。

【0029】

前項（１３）に記載の発明によれば、ＬＥＤまたは可視光半導体レーザーが照明装置の光源として用いられるから、各照明装置の切り替えを高速度で行うことができる。

【0030】

前項（１４）に記載の発明によれば、照明装置は３個以上であり、ラインセンサを中心とする円周上でかつ、３６０度÷照明装置の数、の角度差で配置されているから、証明光が傷等と直角にならない照明装置が必ず確保され、傷等の表面欠陥を精度良く判別することができる。

【0031】

前項（１５）に記載の発明によれば、異なる位置に配置された照明装置及びラインセンサに対して被検査物を相対的に移動させながら、非検査物の表面欠陥判別を精度良く行うことができる外観検査装置となる。

【0032】

前項（１６）～（２７）に記載の発明によれば、異なる位置に配置された照明装置及びラインセンサに対して被検査物を相対的に移動させながら、非検査物の表面欠陥判別処理をコンピュータに実行させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】この発明の一実施形態に係る外観検査装置の構成図である。

【図2】（Ａ）（Ｂ）は複数の照明装置の配置関係を説明するための図である。

【図3】複数の照明装置を切り替えながら撮影するときの撮影範囲と画素の相対的位置関係を説明するための図である。

【図4】１つの照明装置による１回目～４回目の撮影を行ったときの撮影範囲と画素の相対的位置関係を説明するための図である。

【図5】サブピクセル２３の受光量の推定方法を説明するための図である。

【図6】複数の照明装置についてのサブピクセル画像の位置合わせを説明するための図である。

【図7】画素の感度分布の一例を示す図である。

【図8】画素の感度分布についての重み付けを考慮して算出した、画素の各領域の補正後の受光量推定値の一例を示す図である。

【図9】複数の照明装置の照射光量の分布が相違するため、反射光の受光量も画素の領域によって異なることを説明するための図である。

【図10】ボイド欠陥の判別方法を説明するための図である。

【図11】凸欠陥の判別方法を説明するための図である。

【図12】傷欠陥を判別方法を説明するための図である。

【図13】ほこりやゴミの判別方法を説明するための図である。

【図14】複数のサブピクセル画像を組み合わせることによりボイド欠陥と判別される画像を模式的に示す図である。

【図15】複数のサブピクセル画像を組み合わせることにより凸欠陥と判別される画像を模式的に示す図である。

【図16】複数のサブピクセル画像を組み合わせることにより傷欠陥と判別される画像を模式的に示す図である。

【図17】複数のサブピクセル画像を組み合わせることによりほこりまたはゴミと判別される画像を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［外観検査装置の構成］
図１は、この発明の一実施形態に係る外観検査装置の構成図である。図１に示すように、外観検査装置は、ラインセンサ１と、２つの照明装置２ａ、２ｂと、各照明装置２ａ、２ｂを制御する照明制御部８と、ラインセンサ１を制御するラインセンサ制御部９と、被検査物５を搬送する搬送ドラム３、３と、被検査物５の撮影位置を検出するドラムエンコーダー４と、表示装置６と、コンピュータ１０と、被検査物５の搬送速度の制御のために搬送ドラム３の回転数を制御する搬送ドラム制御部１１等を備えている。

【0035】

コンピュータ１０は、ラインセンサ１で撮影された画像を処理して欠陥判別を行うとともに、照明装置２ａ、２ｂとラインセンサ１を同期制御する。また、表示装置６は、コンピュータ１０により欠陥判別処理された画像と処理結果等を表示する。

【0036】

被検査物５は高反射率のベルト状をなし、搬送ドラム３を使用してロール状に設置され、搬送ドラム３、３の矢印方向の回転によって、Ｙ方向に送られるようになっている。ラインセンサ１による被検査物５の撮影位置は、ドラムエンコーダー４で検知される。

【0037】

ラインセンサ１は、被検査物５の移動方向Ｙと直交するＸ方向に延設されており、２つの照明装置２ａ、２ｂは、図２（Ａ）に示すように、上方から見てラインセンサ１を中心とする対象位置に１８０度の角度差で配置されており、それぞれ異なる２方向から照明することが可能である。照明装置２ａ、２ｂの対向方向はＸ方向でもＹ方向でも、他の方向でもかまわない。この実施形態では、２つの照明装置２ａ、２ｂを使用しているが、３つ以上を使用しても良い。３つ以上の場合、図２（Ｂ）に示すように、上方から見てラインセンサ１を中心とする円周上で、かつ３６０度÷照明装置の数、の角度差で配置されるのが、直線状の傷等の表面欠陥に対して直角にならない照明装置が必ず確保され、傷等の表面欠陥を精度良く判別することができる点から望ましい。なお、図２（Ｂ）では３つの照明装置２ａ、２ｂ、２ｃの場合であり、相互に１２０度の角度差で配置されている。

【0038】

各照明装置２ａ、２ｂは、照明制御部８での制御により任意のタイミングにてオンオフを切り替えることができるようになっている。

【0039】

ラインセンサ１の１ラインでの撮影範囲が、被検査物５に対して小さい場合は、Ｙ方向に被検査物５を一回り撮影後、センサ照明搬送部１２により、照明装置２ａ、２ｂとラインセンサ１を一体で、ラインセンサ１の長さ分Ｘ方向に移動させ、再度Ｙ方向に一回り撮影し、これを順次繰り返すことで、被検査物５の全体を撮影する構成としても良い。

【0040】

ラインセンサ１は、被検査物５をＹ方向に移動させながら、各照明装置２ａ、２ｂのオンオフを切り替えて被検査物５を照明したときの反射光を受光する。ラインセンサ１と各照明装置２ａ、２ｂは正対位置になく、各照明装置２ａ、２ｂからの照明光が被検査物５で乱反射された反射光がラインセンサ１に受光される。従って、ラインセンサ１により撮影される画像は暗視野画像となる。

【0041】

被検査物５の表面は高反射率であるため、照明位置に凹欠陥、凸欠陥、傷状欠陥、ほこり、ゴミ等があった場合、これら欠陥、ほこり、ゴミ等で乱反射した反射光がラインセンサ１に入射する。

【0042】

ラインセンサ制御部９と照明制御部８はコンピュータ１０に接続され、ラインセンサ１と照明装置２ａ、ラインセンサ１と照明装置２ｂはそれぞれ同期して発光、撮影される。

【0043】

この実施形態では、一般的なラインセンサの仕様からラインセンサ１のラインレートを１００ｋＨｚ（シャッタースピード０．０１ｍｓ）とする。つまり、照明装置２ａ、照明装置２ｂとして、０．０１ｍｓごとに交互に高速に切り替えられるＬＥＤ光源やＬＤ（可視光半導体レーザー）光源などを用いたものが好適である。
［表面欠陥判別処理］
次に、コンピュータ１０による被検査物５の表面欠陥判別処理について説明する。なお、コンピュータ１０には、ＣＰＵ、ＲＡＭ、記憶装置等が備えられ、表面欠陥判別処理は、記憶装置等に格納された動作プログラムに従ってＣＰＵが動作することにより実行される。

【0044】

前述したように、ラインセンサ１による撮影は、被検査物５を移動させながら、複数(この実施形態では２つ)の照明装置２ａ、２ｂのオンオフを交互に切り替えることにより行われる。コンピュータ１０は、ラインセンサ１による撮影画像を順次取得する。
＜サブピクセル画像の作成＞
図３は、照明装置２ａ、２ｂを切り替えながら撮影するときの撮影範囲と画素２０の相対的位置関係を説明するための図である。

【0045】

図３に示すように、検出する欠陥３０のサイズを１２Ａ、ラインセンサ１の分解能(１画素２０の長さ)を６Ａとし、被検査物５をＡ送るごとに照明装置２ａ、２ｂを切り替えながら撮影するものとする。ラインセンサ１の分解能６Ａは、１画素における１回の撮影領域である。従って、図３に示すように、１回目の撮影は照明装置２ａの照明光により行われ、被検査物５がＡ送られると２回目の撮影に切り替わり、照明装置２ｂの照明光により撮影が行われる。１回目の撮影と２回目の撮影とでは、被検査物５の撮影領域がＡだけ移動している。３回目以降の撮影についても同様である。図３の例では、説明の便宜上、切り替え撮影のたびに画素２０がＡだけ移動した状態が示されている。

【0046】

図４は、１つの照明装置２ａによる１回目～４回目の撮影を行ったときの撮影範囲と画素２０の相対的位置関係を説明するための図である。

【0047】

図４に示すように照明装置２ａに着目すると、照明装置２ａは被検査物５が２Ａ移動する毎にオンとなってその照明光による被検査物５への照射が開始され、その都度ラインセンサ１により撮影される。つまり、被検査物５が２Ａ移動する毎に、照明装置２ａからの照明光に対応する撮影が行われる。照明装置２ａの照明光の照射時間、換言すればラインセンサ１の各画素２０の受光時間は、移動距離Ａに相当する時間である。これらの点は照明装置２ｂについても同様である。

【0048】

また、図４に示されるように、照明装置２ａによる撮影において、センサ分解能６Ａの一部である４Ａ分は、今回の撮影と前回の撮影とで被検査物５の同じ撮影範囲を撮影しており、撮影範囲が重複した重複領域である。つまり、画素２０を長さ方向に順に第１領域２１、第２領域２２、第３領域２３の３領域に分割すると、１領域あたりの長さは２Ａであり、前回の撮影における第２領域２２及び第３領域２３と、今回の撮影の第１領域２１及び第２領域２２は、撮影範囲が同じ重複領域である。例えば、４回目の撮影の第１領域２１と第２領域２２は、それぞれ３回目の撮影の第２領域２２と第３領域２３と重複している。図４では、今回の撮影における前回の撮影との重複領域をグレー表示している。

【0049】

今回の撮影の第３領域２３については、前回の撮影との撮影範囲は重複せず、新たな撮影範囲として更新される部分であり、これをサブピクセルとする。以下、第３領域をサブピクセルともいう。

【0050】

図５はサブピクセル２３の受光量の推定方法を説明するための図であり、照明装置２ａによりｉ回目の撮影とその前後複数回の撮影を行ったときの、撮影範囲と画素２０の相対的位置関係を示している。

【0051】

図５に示す通り、ｉ回目の撮影においてサブピクセル２３の受光量は、ｉ回目の撮影での１画素２０の全体（６Ａ分）の受光量から、前回の撮影との重複領域である第１領域２１及び第２領域２２の４Ａ分の受光量を差し引いて演算推定する必要がある。

【0052】

（ｉ－２）回目の画像は（ｉ－３）回目との比較では、サブピクセル２３の２Ａ分更新され、撮影回数が（ｉ－１）回目、ｉ回目と増える毎に順にサブピクセル２３の２Ａ分ずつ更新されていく。更新された新たなサブピクセル２３は、次の撮影時には重複領域となり、さらに次の撮影時にも重複領域として残り、その次の撮影時に重複領域から外れる。つまり、今回の撮影と前回の撮影との間の重複領域は、前回及び前々回の過去２回の撮影時のサブピクセル２３である。従って、ｉ回目の撮影においてサブピクセル２３の受光量は、ｉ回目の撮影での１画素６Ａ分の全受光量から、前回（ｉ－１）回目の撮影時のサブピクセル２３の推定受光量と、前々回（ｉ－２）回目の撮影時のサブピクセル２３の推定受光量の和を差し引いた値となる。つまり、
（ｉ回目のサブピクセルの受光量の推定値)＝（ｉ回目の全受光量）－｛（（ｉ－１）回目のサブピクセルの受光量の推定値)＋（（ｉ－２）回目のサブピクセルの受光量の推定値)｝と演算される。

【0053】

図５の各画素２０の第１～第３の各領域２１～２３に書き込まれた数値はその領域の推定受光量の一例であり、前回あるいは前々回のサブピクセル２３の数値と同じである。画素２０の右横の数値は１画素の全受光量である。図５の例では、ｉ回目の撮影での１画素６Ａ分の全受光量は３．８であり、前回（ｉ－１）回目の撮影時のサブピクセル２３の推定受光量は１．３であり、前々回（ｉ－２）回目の撮影時のサブピクセル２３の推定受光量は０．５であるから、ｉ回目の撮影でのサブピクセル２３の推定受光量は、[３．８－（１．３＋０．５）｝＝２．０となる。

【0054】

ただし、このサブピクセル２３の受光量の推定処理は、欠陥が存在する可能性の高い欠陥候補画素として検出された画素２０に対して実施されれば良く、検出された欠陥候補画素の推定位置をドラムエンコード４の情報を基にｉとし、そのときのサブピクセル２３の受光量を位置情報と関連付けて記憶しておき、サブピクセル画像を作成すれば良い。これにより、表面欠陥が存在する可能性が高い部位に集中して欠陥判別処理を実行することができ、効率が良くなる。欠陥候補画素については、全体の受光量が所定の閾値を超える画素２０を欠陥候補画素として検出すれば良い。

【0055】

なお、全体の受光量が所定の閾値を超えない画素２０については、欠陥が存在している可能性が低いため、２Ａ分の画素光量の平均値を画素全体の受光量の１／３として求め、サブピクセル２３の受光量と推定すれば良い（図５の例えば（ｉ－４）回目または（ｉ－３）回目)。

【0056】

また、検査開始後の最初の撮影については、前回のサブピクセル２３の推定受光量が存在しないため、画素全体の受光量を１画素あたりのサブピクセル２３の数で割った平均値を、最初のサブピクセル２３の受光量と推定し、この受光量を用いて、以降の撮影におけるサブピクセル２３の受光量を推定すれば良い。

【0057】

このようにして、欠陥候補画素周辺について、画素２０の画像ではなく１／３画素（２Ａ分の領域）の受光量からなるサブピクセル画像を作成する。これによりラインセンサ１の分解能は３倍となり、細かい表面欠陥を精度良く検出、判別することができる。つまり、ラインセンサ１および照明装置２ａ、２ｂに対して移動する非検査物５をラインセンサ１で撮影する場合、ラインセンサ１と非検査物５の撮影面間の距離が安定せず、被写界深度を深く設定する必要があるが、被写界深度を深くすると分解能が下がるトレードオフの関係があり、細かい欠陥まで検査できない場合があるが、１画素より小さいサブピクセルの画像を使用することにより、被写界深度を深くしなくても分解能が上がり、より細かい欠陥まで検査できる。

【0058】

照明装置２ａについてサブピクセル画像を生成したが、照明装置２ｂについても同様にして、１／３画素のサブピクセル画像を作成することができる。
＜照明装置２ａ、２ｂについてのサブピクセル画像の位置合わせ＞
図６に示すように、照明装置２ａに対応する１つの画素２０についてのサブピクセル画像の位置をａ１、ａ２、ａ３・・・とし、照明装置２ｂに対応する１つの画素２０についてのサブピクセル画像の位置をｂ１、ｂ２、ｂ３・・・とすると、撮影時には、被検査物５はラインセンサ１及び照明装置２ａ、２ｂに対して移動しているから、照明装置２ａについてのサブピクセル画像と照明装置２ｂについてのサブピクセル画像は、ａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２、ａ３、ｂ３・・・というように、照明光の切り替え時間に相当する移動距離Ａだけ、交互に位置ずれした状態となる。

【0059】

そこで、この位置ずれを補正する。具体的には、照明装置２ａの位置ａ２に対応する照明装置２ｂのサブピクセルの位置をｂ２’とすると、
位置ｂ２’での受光量（輝度値）＝（位置ｂ１での受光量＋位置ｂ２での受光量）／２
として、受光量（輝度値）を補正することにより位置ずれを補正する。照明装置２ａの位置ａ３、ａ４・・・に対応する照明装置２ｂのサブピクセルの位置ｂ３’、ｂ４’・・・についても同様である。

【0060】

また、照明装置２ａの位置を、照明装置２ｂの位置ｂ１、ｂ２、ｂ３・・・に対応するように、位置合わせしても良い。

【0061】

上記補正式は照明装置が２つの場合であるが、２つでも３つ以上であっても適用可能な補正式は、次の式で表される。

【0062】

【数3】

【0063】

ただし、ｉ：サブピクセル推定位置のインデックス
ｊ：点灯している照明装置の識別番号
＜サブピクセルの受光量推定時の補正＞
サブピクセル２３の受光量の推定は、１画素６Ａ分のすべての領域が同じ受光感度を有しているものとして行った。しかし実際には、図７の感度分布に示すように、画素２０の各部によって受光感度は相違し、中央部は相対的に受光感度が高く、両端部は低い。図７では、ハッチング部分の感度が高いことを示しており、同じ両端部でも第３領域の方が第１領域よりも感度が高い。

【0064】

図５で説明したように、今回の撮影がｉ回目の撮影であるとすると、前回の撮影である（ｉ－１）回目の撮影において、サブピクセルは１画素の右端部の第３領域２３であり、受光感度が低い。このサブピクセル２３は、今回のｉ回目の撮影では、中央の２Ａ分の第２領域２２と重複しており、この領域は受光感度が高い。このため、ｉ回目の撮影における中央の第２領域２２の受光量は、（ｉ－１）回目の撮影におけるサブピクセル２３の受光量よりも多いはずである。

【0065】

また、ｉ回目の撮影における第１領域２１の受光量は、（ｉ－２）回目の撮影におけるサブピクセル２３の受光量であるが、（ｉ－２）回目の撮影におけるサブピクセル２３の受光量よりも、ｉ回目の撮影における第１領域２１の受光量の方が実際には少ないはずである。

【0066】

そこで、画素２０の各領域２１～２３の受光量を補正するため、各領域２１～２３に応じた重み付けを行い、領域２１～２３毎に重み係数を設定している。具体的には、１画素２０の左端部の第１領域２１の重み係数をε１、中央部の第２領域２２の重み係数をε２、右端部の第３領域２３の重み係数をε３として、ｉ回目の撮影におけるサブピクセル２３の受光量を下記式により演算している。
（ｉ回目のサブピクセルの受光量の推定値)＝（ｉ回目の全受光量）－｛（（ｉ－１）回目のサブピクセルの受光量の推定値)＊ε２／ε３＋（（ｉ－２）回目のサブピクセルの受光量の推定値)＊ε１／ε３｝
ε１、ε２、ε３の具体例として本実施形態では、ε１＝１／３、ε２＝１、ε３＝２／３が設定されている。図８に、重み付けを考慮して算出した各領域２１～２３の補正後の受光量推定値の一例を示す。

【0067】

図８の例では、（ｉ－２）回目の撮影時のサブピクセル２３の受光量を０．３としたとき、（ｉ－１）回目の撮影時の第２領域２２においては、受光量が補正されて０．５に増加し、ｉ回目の撮影時の第１領域２１においては、受光量が補正されて０．２に減少している。また、（ｉ－１）回目の撮影時のサブピクセル２３の受光量を０．９としたとき、ｉ回目の撮影時の第２領域２２においては、受光量が補正されて１．３に増加している。

【0068】

また、画素２０の受光感度だけでなく、照明装置２ａ、２ｂの照射光量の分布が相違するため、図９に示すように、反射光４０の受光量も画素２０の領域によって異なる場合がある。図９の例では、画素２０の端部の第１領域２１及び第３領域２３については反射光量１に対し、中央の第２領域２２については反射光量が２倍であることを示している。このため、反射光量の相違を補正するため、画素２０の各領域２１～２３毎に基づく重み係数ε１～ε３を設定してもよい。たとえば、ε１＝１／２、ε２＝１、ε３＝１／２が設定されても良い。

【0069】

このように、画素２０の領域２１～２３毎に受光量を補正した状態で、１画素全体の受光量から重複領域の受光量が差し引かれるから、重複領域のより正確な受光量を差し引いて今回のサブピクセル２３の受光量を推定でき、ひいてはより精度の高い欠陥判別を行うことができる。
＜欠陥判別＞
相互に位置合わせされたサブピクセル画像を基に表面欠陥を判別する。

【0070】

凹欠陥のうち、”ボイド欠陥”と呼ばれる球面状の凹み欠陥５１については、図１０に示すように、対向して配置された照明装置２ａ及び２ｂの異なる方向からの照明光がクロスし、照明装置２ａ及び２ｂの各位置と反射位置とは位置関係が逆になる。つまり、位置合わせされたサブピクセル画像６１において、各照明装置２ａ、２ｂに対応する明点６１ａ、６１ｂが重複せず、かつ各明点６１ａ、６１ｂが予め設定された範囲内にあり、しかも明点６１ａ、６１ｂの位置が照明装置２ａ、２ｂの配置位置と逆の位置関係である場合は、凹欠陥５１と判定する。

【0071】

一方、”凸欠陥”については、図１１に示すように、照明装置２ａ及び２ｂから凸欠陥５２への各照明光はクロスせず、照明装置２ａ及び２ｂの各位置と反射位置とは位置関係が同じである。従って、位置合わせされたサブピクセル画像６２において、各照明装置２ａ、２ｂに対応する明点６２ａ、６２ｂが重複せず、かつ各明点６２ａ、６２ｂが予め設定された範囲内にあり、しかも明点６２ａ、６２ｂの位置が照明装置２ａ、２ｂの配置位置と同じ位置関係である場合は凸欠陥５２と判定する。

【0072】

なお、図１０及び図１１において、照明装置２ａに対応する明点６１ａ、６２ａをダブルハッチングで、照明装置２ｂに対応する明点６１ｂ、６２ｂを破線ハッチングで示している。図１２以降においても同様である。

【0073】

凹欠陥のうち、”傷欠陥”と呼ばれる平面の欠陥５３については、図１２に示すように、対向して配置された照明装置２ａ及び２ｂからの照明光がクロスし、照明装置２ａ及び２ｂの各位置と反射位置とは位置関係が逆になる。かつ、傷面の方向が不揃いなため照明装置２ａの照明光の反射と照明装置２ｂの照明光の反射が混在する。ただし、平面は高反射率面であるため各照明光は混合して反射しない。従って、位置合わせされたサブピクセル画像６３において、照明装置２ａに対応する明点６３ａと照明装置２ｂに対応する明点６３ｂが重複せず、かつ各明点６３ａ、６３ｂが混在し、明点６３ａ、６３ｂの位置が照明装置２ａ、２ｂの配置位置と逆である場合は、被検査物５の表面に傷欠陥５３が存在すると判定する。

【0074】

”ほこり”や”ゴミ”は、表面が拡散反射面であるため、照明装置２ａ、２ｂの照明光を拡散反射し、このため、図１３のように各照明光は欠陥５４により混合して反射される。従って、位置合わせされたサブピクセル画像６４において、各照明装置２ａ、２ｂに対応する明点６４ａ、６４ｂが重複しているときは、被検査物５の表面にゴミまたはほこりが存在すると判定する。

【0075】

照明装置２ａ、２ｂによる各サブピクセル画像はいずれも暗視野画像であり、凹凸欠陥、傷欠陥、ほこり、ゴミ等は白点として現れる。画像上の欠陥候補の検出は以下のようにして行う。

【0076】

即ち、欠陥候補のサイズを画像の面積でＷ１以上Ｗ２以下、輝度をＢ２以上と設定した時、各サブピクセル画像を共にＢ２で二値化し、膨張収縮処理で離散画素の集結処理を行う。さらに、画素集合ごとに色分け等によるラベル付けを行う。

【0077】

集合面積ＳがＷ１≦Ｓ≦Ｗ２なるラベルの画素集合のみを残し、そのほかの画素集合を各サブピクセル画像から削除する。Ｗ１は単に最小の欠陥サイズを示すのではなく、「欠陥の部分」とみなせる最小サイズを示す。

【0078】

そして、欠陥のサイズを画素数でＸ以上と定義した時、照明装置２ａについてのサブピクセル画像に残る画素集合の各画素の座標Ｖｉ（ｉは画素集合のラベル）を調べ、照明装置２ｂについてのサブピクセル画像の座標Ｖｉ±Ｘ／２の範囲内に画素集合がある場合は欠陥とみなし、上述した欠陥分類方法に従って、”ボイド欠陥”、”傷欠陥”、”凸欠陥”、”ほこりまたはゴミ”の４種類に分類する。

【0079】

具体的には、図１４に示すように、位置合わせされた、照明装置２ａに対応するサブピクセル画像ＳＰｂと照明装置２ｂに対応するサブピクセル画像ＳＰｂを、右図のように組み合わせると、各照明装置２ａ、２ｂに対応する明点６１ａ、６１ｂが重複せず、かつ各明点６１ａ、６１ｂが座標Ｖｉ±Ｘ／２の範囲内にあり、しかも明点６１ａ、６１ｂの位置が照明装置２ａ、２ｂの配置位置と逆の位置関係であるから、ボイド欠陥と判定する。

【0080】

図１５に示すように、位置合わせされた、照明装置２ａに対応するサブピクセル画像ＳＰｂと照明装置２ｂに対応するサブピクセル画像ＳＰｂを、右図のように組み合わせると、各照明装置２ａ、２ｂに対応する明点６２ａ、６２ｂが重複せず、かつ各明点６２ａ、６２ｂが座標Ｖｉ±Ｘ／２の範囲内にあり、しかも明点６２ａ、６２ｂの位置が照明装置２ａ、２ｂの配置位置と同じ位置関係であるから、凸欠陥と判定する。

【0081】

図１６に示すように、位置合わせされた、照明装置２ａに対応するサブピクセル画像ＳＰｂと照明装置２ｂに対応するサブピクセル画像ＳＰｂを、右図のように組み合わせると、各照明装置２ａ、２ｂに対応する各明点６２ａ、６２ｂが座標Ｖｉ±Ｘ／２の範囲内にあり、明点６２ａ、６２ｂが重複することなく混在し、明点６３ａ、６３ｂの位置が照明装置２ａ、２ｂの配置位置と逆であるから、傷欠陥と判定する。

【0082】

図１７に示すように、位置合わせされた、照明装置２ａに対応するサブピクセル画像ＳＰｂと照明装置２ｂに対応するサブピクセル画像ＳＰｂを、右図のように組み合わせると、各照明装置２ａ、２ｂに対応する明点６４ａ、６４ｂが重複しているから、ゴミまたはほこりと判定する。

【0083】

以上により、移動する被検査物５の表面欠陥を検出判別することができる。

【0084】

検出結果は表示装置６に表示される。表示は、好ましくは、図１４～図１７の右側に示した２つのサブピクセル画像ＳＰａ、ＳＰｂの位置合わせ後の画像とともに、判別した欠陥の種類や、欠陥毎の座標Ｖｉ±Ｘ／２の範囲も併せて表示されても良い。

【0085】

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることはない。例えば、ラインセンサ１及び照明装置２ａ、２ｂを固定し、被検査物５を移動させながら撮影を行う構成としたが、被検査物５を固定し、ラインセンサ１及び照明装置２ａ、２ｂを移動させながら撮影を行っても良く、被検査物５とラインセンサ１及び照明装置２ａ、２ｂの少なくとも一方が他方に対して相対的に移動していれば良い。

【0086】

また、非検査物５の１撮影あたりの相対的移動距離がＡであり、サブピクセル２３の長さが２Ａである場合を示したが、１つの照明装置について、今回の撮影と前回の撮影とで撮影範囲の重複が生じサブピクセルが形成できれば良い。そのために、非検査物５の１撮影あたりの相対的移動距離は１画素の１／２以下とするのが良い。

【0087】

また、照明装置２ａ、２ｂは２つを使用したが、前述したように３つ以上の照明装置を順に切り替えて使用し、各照明装置に対応する３種類以上のサブピクセル画像を比較して欠陥を検出判別する方が、照射光の方向が多様になり、より精度良く表面欠陥を検出判別できる点から望ましい。

【産業上の利用可能性】

【0088】

本発明は、正反射性状の強い表面を持つ製品や部品等の被検査物の表面欠陥を判別する際に利用可能である。

【符号の説明】

【0089】

１ ラインセンサ
２ａ、２ｂ 照明装置
４ ドラムエンコーダ
５ 被検査物
６ 照明装置
８ 照明制御部
９ ラインセンサ制御部
１０ コンピュータ
１１ ドラム搬送制御部
２０ 画素
２１ 第１領域
２２ 第２領域
２３ サブピクセル（第３領域）
３０ 欠陥
５１ 凹欠陥（ボイド欠陥）
５２ 凸欠陥
５３ 傷欠陥
５４ ほこりまたはゴミ
６１ａ～６４ａ 照明装置２ａによる明点
６１ｂ～６４ｂ 照明装置２ｂによる明点

【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】