JP2017040598A - 検査方法、検査装置、画像処理装置、プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】光源の写り込みを欠陥と誤検出することを回避する。
【解決手段】ワークに対する光源による相対的な光の照射位置を変更しながらカメラにワークを撮像させて複数の画像を取得する（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）。複数の画像それぞれについて欠陥候補を抽出する（Ｓ５）。各画像における欠陥候補の特徴点の座標値、及び欠陥候補の特徴量を算出する（Ｓ６）。欠陥候補の特徴量のパターンが、予め設定された欠陥を示すパターン情報と合致するとき、欠陥候補が欠陥であると判定する（Ｓ８，Ｓ９）。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワークの欠陥を検出する検査方法、検査装置、画像処理装置、プログラム及び記録媒体に関する。

従来、ワークに光を照射し、ワークからの透過光や反射光、散乱光をカメラ等の撮像装置で撮像し、撮像された撮像画像に対して画像処理を行い、欠陥を判定する検査方法が知られている。

このワークの検査方法において、ワークの微小なキズや薄い汚れ等の欠陥を感度良く検出するためには、光源の光軸がワークに近い位置となるように配置することが一般的である。ここで、ワークの表面が光沢を有する場合やワークからの透過光によって欠陥検査する場合などでは、光源からの直接光や反射光が撮像画像に写り込むことがある。このため、ワークの欠陥を検出しようとした際、この光源の写り込みを欠陥として誤検出することがあった。

そこで、特許文献１，２に示される検査方法が提案されている。特許文献１では、撮像装置に対して一定の相対位置に配置された光源により、ワークを照明した状態で予め定められた方向に移動するワークを複数回撮像する。この撮像された複数の撮像画像から、ワークの一部を示す領域を順次探索することで、ワークの検査領域全体の撮像画像を生成し、ワークの全域での検査を実施している。

また、特許文献２では、ワークに対する照明角度を変化させ、照明角度が異なる複数の撮像画像を撮像している。この複数の撮像画像から、照明角度の変化より位置が変化している欠陥候補をパターンマッチングにより順次追跡することで、光源の写り込みと判別し、位置が変化していない欠陥候補をワークの欠陥として選別する。

特開２０１１−１６３７６６号公報 特開２００９−１３９２０９号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、撮像画像内の輝度値から光源の写り込みを特定し、除去している。このため、ワークの欠陥での輝度値と光源による写り込みでの輝度値が同程度となってしまう場合、欠陥も除去してしまう。例えば、散乱光によるワークの欠陥検査を行う場合などでは、ワークの欠陥による輝度値と光源の写り込みの輝度値が同程度となってしまい、分離できなくなってしまう。このため、正しい欠陥検査を実施できないとう問題があった。

また、特許文献２では、ワークに対して光源が移動した際、各撮像画像間で光源の写り込みの形状が変化する場合、光源の写り込みを正しく追跡できない。各撮像画像間で光源の写り込みの形状が変化する場合の一例として、ワークが光学レンズのように曲面を有している場合などがある。このため、欠陥と光源の写り込みとを分離できず、正しい検査を実施できないという問題があった。

そこで、本発明は、光源の写り込みを欠陥と誤検出することを回避することを目的とする。

本発明の検査方法は、処理部が、光源にてワークに光を照射した状態で撮像装置にワークを撮像させて得られる複数の画像から前記ワークの欠陥を検出する検査方法であって、前記処理部が、前記ワークに対する前記光源による相対的な光の照射位置、及び前記ワークに対する前記撮像装置の相対的な撮像位置の少なくとも一方を変更しながら前記撮像装置に前記ワークを撮像させて前記複数の画像を取得する画像取得工程と、前記処理部が、前記複数の画像それぞれについて欠陥候補を抽出する欠陥候補抽出工程と、前記処理部が、前記各画像における前記欠陥候補の特徴点の座標値、及び前記欠陥候補の特徴量を算出する特徴算出工程と、前記処理部が、前記複数の画像の順番に対する、１つの座標値に出現する特徴点に対応する欠陥候補の特徴量のパターンが、予め設定された、欠陥であることを示す前記複数の画像の順番に対する特徴量のパターン情報と合致するとき、前記欠陥候補が欠陥であると判定する判定工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、複数の画像に出現する欠陥候補の特徴量のパターンが、欠陥を示すパターン情報と合致する場合を欠陥と判定している。したがって、画像においてワークの欠陥による輝度値と光源の写り込みの輝度値が同程度となっても、光源の写り込みの形状が各画像で変化しても、光源の写り込みを欠陥と誤検出することを回避し、パターンから欠陥を精度よく検出することができる。

第１実施形態に係る検査装置を示す概略図である。 第１実施形態に係る画像処理装置を示すブロック図である。 第１実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｅ）は、第１実施形態において、光源による光の照射位置を変更したときにカメラにより撮像された撮像画像を２値化処理した画像を示す模式図である。 （ａ）は、欠陥候補が欠陥である場合の出現パターンを示す模式図である。（ｂ）は、欠陥候補が光源の写り込みである場合の出現パターンを示す模式図である。 （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ異なる出現パターンを示す模式図である。 第２実施形態に係る検査装置を示す概略図である。 第２実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｄ）は、第２実施形態において、ワークに対するカメラの撮像位置を変更したときにカメラにより撮像された撮像画像を２値化処理した画像を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る検査装置を示す概略図である。検査装置１００は、ワーク（被検査物）Ｗを保持する保持部材１０１と、光源１０２と、光源１０２を移動させる移動装置１０３と、撮像装置としてのカメラ１０５と、画像処理装置２００と、を備えている。

第１実施形態ではワークＷは、光学部品として両面凸形状の光学レンズとする。検査装置１００は、レンズ表面のキズ、汚れ等の外観検査を行う。なお、ワークＷは、レンズ以外の光学部品でもよいし、光学部品以外の部品、例えばカメラの外装部品等でもよく、工場で製造される部品全般を含むものである。

ワークＷは保持部材１０１の上に保持されている。ワークＷの下方には、光源１０２が設置され、ワークＷの上方には、カメラ１０５が設置されている。

光源１０２は、ワークＷに光を照射（照明）する照明装置である。光源１０２は、例えばＬＥＤやハロゲンランプ等、画像処理に必要な光量の光をワークＷに照射するものであればいかなるものでもよく、また、リング照明やバー照明いかなるものであってもよい。また、光源１０２の発光面側に拡散板やレンズ等を配置してもよい。以下、第１実施形態では、光源１０２は、ＬＥＤのバー照明である場合について説明する。光源１０２の移動方向と直交する方向の長さは、ワークＷと同程度以上に設定されている。

移動装置１０３は、固定ステージ１０３Ａと、固定ステージ１０３Ａに対して移動（直動）する移動ステージ１０３Ｂとを有する。移動ステージ１０３Ｂには、光源１０２が固定されている。これにより、光源１０２は、ワークＷに対して移動する。なお、移動装置１０３は、直動ステージとしたが、多関節ロボット等であってもよい。また、光源１０２の移動方向は、検査対象物であるワークＷの形状等に応じて決めればよい。

カメラ１０５は、ワークＷからの光を受光して、撮像画像のデータを生成する固体撮像素子１０５Ａを有するデジタルカメラである。固体撮像素子１０５Ａは、ＣＭＯＳイメージセンサ又はＣＣＤイメージセンサ等のエリアセンサである。また、カメラ１０５は、不図示の撮像レンズを有し、撮像レンズにより倍率が調整され、ワークＷの全体が撮像されるように調整されている。

光源１０２によりワークＷに照射された光は、ワークＷを透過する。このとき、ワークＷに欠陥が存在する場合、その欠陥において散乱光が発生する。上方に設置されたカメラ１０５にて、撮像画像として撮像される。

画像処理装置２００は、カメラ１０５で撮像された撮像画像に対して画像処理を行い、ワークＷに存在する欠陥を検出する。

第１実施形態では、カメラ１０５とワークＷ（つまり保持部材１０１）は、架台その他の構造物に固定され、カメラ１０５とワークＷとの相対位置は固定である。また、光源１０２とカメラ１０５との相対位置（つまり、光源１０２とワークＷとの相対位置）が変化する。即ち、移動装置１０３により光源１０２を移動させることで、ワークＷに対する光源１０２による相対的な光の照射位置を変更することができる。なお、光源による光の照射位置を変更する構成として、光源１０２を移動装置１０３により移動させる場合について説明するが、これに限定するものではない。複数の光源を配置して、各光源を順次点灯させて、複数の照射位置（つまり複数の光源）それぞれから光をワークＷに照射するように構成してもよい。また、光源１０２をワークＷに対して移動させる場合について説明するが、ワークＷを光源１０２に対して移動させてもよい。いずれの場合であっても、ワークＷに対する光源１０２による相対的な光の照射位置を変更することができる。

図２は、本発明の第１実施形態に係る画像処理装置を示すブロック図である。画像処理装置２００は、処理部（演算部）としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１を備えている。また、画像処理装置２００は、記憶部として、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）２０４を備えている。また、画像処理装置２００は、記録ディスクドライブ２０５及び各種のインタフェース２１１〜２１４を備えている。

ＣＰＵ２０１には、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、ＨＤＤ２０４、記録ディスクドライブ２０５及び各種のインタフェース２１１〜２１４が、バス２１０を介して接続されている。ＲＯＭ２０２には、ＢＩＯＳ等の基本プログラムが格納されている。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１の演算処理結果等、各種データを一時的に記憶する記憶装置である。

ＨＤＤ２０４は、ＣＰＵ２０１の演算処理結果や外部から取得した各種データ等を記憶する記憶装置であると共に、ＣＰＵ２０１に、後述する各種演算処理を実行させるためのプログラム２４０を記録するものである。ＣＰＵ２０１は、ＨＤＤ２０４に記録（格納）されたプログラム２４０に基づいて検査方法の各工程を実行する。

記録ディスクドライブ２０５は、記録ディスク２４１に記録された各種データやプログラム等を読み出すことができる。

光源１０２は、インタフェース２１１に接続され、ＣＰＵ２０１の制御の下で点灯又は消灯する。移動装置１０３は、インタフェース２１２に接続され、ＣＰＵ２０１の制御の下、光源１０２を移動（第１実施形態では直動移動）させる。

カメラ１０５は、インタフェース２１３に接続され、ＣＰＵ２０１からのトリガ信号により撮像し、撮像結果である撮像画像のデータをＣＰＵ２０１に出力する。ＣＰＵ２０１は、カメラ１０５から撮像画像のデータを取得し、撮像画像に画像処理を施して、ワークＷのキズや汚れ等の欠陥を検出する。

また、インタフェース２１４には、書き換え可能な不揮発性メモリや外付けＨＤＤ等の外部記憶装置１１０が接続可能となっている。

なお、第１実施形態では、コンピュータ読み取り可能な記録媒体がＨＤＤ２０４であり、ＨＤＤ２０４にプログラム２４０が格納される場合について説明するが、これに限定するものではない。プログラム２４０は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、プログラム２４０を供給するための記録媒体としては、図２に示すＲＯＭ２０２や、記録ディスク２４１、外部記憶装置１１０等を用いてもよい。具体例を挙げて説明すると、記録媒体として、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性メモリ、ＲＯＭ等を用いることができる。

次に、第１実施形態に係る検査方法について説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。第１実施形態では、ＣＰＵ２０１がプログラム２４０に従って図３に示す各工程（各処理）を実行する。保持部材１０１にはワークＷがセットされているものとする。

まず、ＣＰＵ２０１は、光源１０２を所定の初期位置に移動させる（Ｓ１）。ＣＰＵ２０１は、光源１０２によりワークＷに光を照射した状態でカメラ１０５にワークＷを撮像させて、画像を取得する（Ｓ２）。次に、ＣＰＵ２０１は、所定数の画像を取得したかどうかを判断し（Ｓ３）、所定数に達していなければ、ワークＷに対して光源１０２を相対的に移動させ（Ｓ４）、ステップＳ２の処理に戻る。即ち、ＣＰＵ２０１は、移動装置１０３により光源１０２をワークＷと平行に直動移動させ、再びカメラ１０５に撮像させる。これを繰り返し、ワークＷと光源１０２との相対的な位置が異なる配置にてカメラ１０５での撮像を行い、光源１０２の光によりワークＷの全域にて欠陥が検出できるように予め設定された数の複数の画像を取得する。

ここで、カメラ１０５による撮像タイミングに合わせて光源１０２の移動を停止させるといった、光源１０２を断続的に移動させる場合について説明したが、これに限定するものではない。光源１０２を連続的に移動させながら、カメラ１０５にワークＷを撮像させてもよい。

このように、ＣＰＵ２０１は、ステップＳ２〜Ｓ４（画像取得工程，画像取得処理）では、ワークＷに対する光源１０２による相対的な光の照射位置を変更しながらカメラ１０５にワークＷを撮像させて複数の画像を取得する。

次に、ＣＰＵ２０１は、複数の撮像画像に対して、予め設定された輝度閾値を用いて輝度値に対する２値化処理を行い、複数の２値化画像それぞれについて欠陥候補を抽出する（Ｓ５：欠陥候補抽出工程，欠陥候補抽出処理）。ここで、輝度閾値は、記憶部であるＨＤＤ２０４等に予め設定（記憶）されている。

このとき、ＣＰＵ２０１は、欠陥候補が明画素及び暗画素のうちいずれか一方、第１実施形態では明画素となるように２値化処理を行い、生成された２値化画像の明画素領域についてラベリング処理を行い、ラベル付けされた各領域を欠陥候補とする。２値化処理で用いる輝度閾値は、欠陥候補が十分に抽出できる程度の輝度値に設定する。

ここでＣＰＵ２０１が精度よく欠陥候補を算出するために、ＦＦＴや平滑化差分等の処理を行った後、２値化処理、ラベリング処理を行うことで、画像に対して欠陥と同程度の空間周波数のみの欠陥候補を抽出することができる。

図４（ａ）〜図４（ｅ）は、光源１０２による光の照射位置を変更したときにカメラ１０５により撮像された撮像画像を２値化処理した画像を示す模式図である。なお、図４（ａ）〜図４（ｅ）では、説明の便宜上、欠陥候補を黒で表現している。

図４（ａ）に示す画像Ｉ１には、光源１０２の写り込みに対応する欠陥候補２１が存在している。図４（ｂ）に示す画像Ｉ２には、ワークＷの欠陥に対応する欠陥候補１１と、光源１０２の写り込みに対応する欠陥候補２２が存在している。図４（ｃ）に示す画像Ｉ３には、ワークＷの欠陥に対応する欠陥候補１２と、光源１０２の写り込みに対応する欠陥候補２３が存在している。図４（ｄ）に示す画像Ｉ４では、欠陥と光源１０２の写り込みとが重なった欠陥候補３１が存在している。図４（ｅ）に示す画像Ｉ５には、ワークＷの欠陥に対応する欠陥候補１３と、光源１０２の写り込みに対応する欠陥候補２４が存在している。

ワークＷの欠陥に対応する欠陥候補１１，１２，１３は、ワークＷの欠陥からの散乱光による信号であるため、光源１０２の写り込みに対応する欠陥候補２１，２２，２３，２４と同程度の輝度値となっている。このため、欠陥に対応する欠陥候補１１，１２，１３とともに光源の写り込みに対応する欠陥候補２１，２２，２３，２４も抽出される。

ここで、光源１０２の写り込みに対応する欠陥候補２１，２２，２３，２４は、光源１０２の移動に伴い、画像Ｉ１〜Ｉ５の間で位置が変化している。さらに、光源１０２の写り込みに対応する欠陥候補２１，２２，２３，２４の形状も変化している。これは、ワークＷが両凸形状を有していることにより、光源１０２からの光が影響を受けるためである。

また、画像Ｉ４では、ワークＷの欠陥と光源１０２の映り込みとが重なっているため、１つの欠陥候補３１として抽出される。

ここで、第１実施形態では、ステップＳ５において、ＣＰＵ２０１は、２値化した画像中、予め設定された被検査領域内について欠陥候補を抽出する。図４（ａ）〜図４（ｅ）では、ワークＷの輪郭に相当する部分が、被検査領域２５の輪郭である。各画像Ｉ１〜Ｉ５において被検査領域２５内についてのみ欠陥候補を抽出するので、ワークＷ以外の部分に対応する領域について欠陥候補を抽出することがなく、また、ＣＰＵ２０１の演算負荷も低減する。

続いて、ＣＰＵ２０１は、複数の画像から抽出した全ての欠陥候補について、欠陥候補の特徴点の座標値、及び欠陥候補の特徴量を算出する（Ｓ６：特徴算出工程，特徴算出処理）。

第１実施形態では、ＣＰＵ２０１は、欠陥候補の特徴点の座標値として欠陥候補の重心点の座標値を算出する。ここで、特徴点としては重心点に限らず、エッジ点やコーナー点などを用いても構わない。

また、第１実施形態では、ＣＰＵ２０１は、欠陥候補の特徴量として、欠陥候補の面積（即ち、画素数）を算出する。ここで、特徴量としては、面積に限らず、欠陥候補の長さ（長径又は短径）、輝度値（平均輝度値、最大輝度値又は最小輝度値）などを用いても構わない。即ち、欠陥候補の特徴量は、欠陥候補の面積、欠陥候補の長さ、及び欠陥候補の輝度値のうち少なくとも１つであればよい。

ＣＰＵ２０１は、算出した欠陥候補の特徴点の座標値毎に、その欠陥候補を有する画像番号、およびその欠陥候補の特徴量を保存する（Ｓ７）。保存とは、記憶部（例えばＨＤＤ２０４）に記憶（記録）することである。

ここで、画像番号とは、各画像を識別するために、各画像に割り当てた識別子のことである。画像番号は、例えば数字、文字又はこれらの組み合わせで表現され、画像の撮像された順番を示すものなどで構わない。

第１実施形態では、欠陥候補の特徴点の座標値として重心点の座標値としたが、画像の１画素よりも細かい端数を有した値として算出された場合、端数を切り捨て又は四捨五入等して特徴点の座標値を量子化してもよい。

検査対象の画像から抽出される欠陥候補の位置精度は、カメラ１０５（固体撮像素子１０５Ａ）の分解能により制限される。つまり、それ以下に設定した場合、画像のノイズなどにより、実際には同じ座標値である欠陥候補でも異なる値となることがある。このため、量子化の単位としては、カメラ１０５の画素による分解能以上とすることが好ましい。

次に、ＣＰＵ２０１は、同一の座標値に保存された欠陥候補を有する画像の画像番号及び欠陥候補の特徴量から、欠陥候補の特徴量のパターン（以下、「出現パターン」という）を、予め設定されたパターン情報と比較する（Ｓ８）。パターン情報は、記憶部であるＨＤＤ２０４等に予め設定（記憶）されている。

ここで、出現パターンとは、複数の画像の順番に対し、注目している１つの座標値に出現する特徴点に対応する欠陥候補の特徴量のパターンである。つまり、出現パターンは、複数の画像中、１つの座標値に出現する特徴点に対応付けられた特徴量が、画像の順番でどのように変化するかを示すものである。

ここで、画像の順番とは、カメラ１０５により撮像された順番であってもよいし、任意に定めた順番であってもよい。第１実施形態では、カメラ１０５により撮像された順番とする。

また、パターン情報とは、出現パターンと照合する照合パターン（テンプレートパターン）であり、データ構造は、出現パターンと同じく、複数の画像の順番に対する特徴量のパターンとなっている。出現パターンとの照合に用いるパターン情報は、欠陥に対応するものと、光源１０２の写り込みに対応するものとのがあり、それぞれ複数、予めＨＤＤ２０４に記憶されている。ステップＳ８では、これら複数のパターン情報と、出現パターンとを比較し、出現パターンに合致するパターン情報を特定する。

ＣＰＵ２０１は、欠陥候補の特徴量の出現パターンが、欠陥を示すパターン情報と合致するとき、当該欠陥候補が欠陥であると判定する（Ｓ９）。これらステップＳ８，Ｓ９が、判定工程（判定処理）である。

図５（ａ）は、欠陥候補が欠陥である場合の出現パターンを示す模式図である。出現パターンは、図５（ａ）のように横軸を画像番号、縦軸を特徴量とするグラフで表現することができる。図５（ａ）には、図４（ａ）〜図４（ｅ）の場合を例に、ワークＷの欠陥に対応する欠陥候補１１，１２，１３の特徴点（重心点）が存在する座標値での欠陥候補の特徴量（面積）による出現パターンを示す。

図５（ａ）に示すように、ワークＷの欠陥に対応する欠陥候補１１，１２，１３の特徴点は、複数の画像Ｉ２，Ｉ３，Ｉ５において同一の座標値に複数回現れる。なおかつ、欠陥候補１１，１２，１３の特徴量が所定範囲内（図５（ａ）中、所定範囲Ｓ±ΔＳ内）に納まっている。つまり、図５（ａ）において、ワークＷの欠陥が独立して欠陥候補１１，１２，１３として抽出された画像Ｉ２，Ｉ３，Ｉ５でのみ、その特徴量（面積）の値が所定範囲内に納まるように出現している。ワークＷの欠陥による欠陥候補１１，１２，１３であるため、その特徴量（面積）は画像によって変化せず、同じ値（所定範囲Ｓ±ΔＳ内）となっている。

このようなテンプレートパターン（即ち、パターン情報）を予め設定しておけば、ＣＰＵ２０１は、図５（ａ）に示すような出現パターンを得たときに、欠陥候補１１，１２，１３が欠陥であって、同じ１つの欠陥であると判定できる。即ち、欠陥を示すパターン情報は、複数の画像において同一の座標値に複数回現れる特徴点に対応する特徴量が所定範囲内に納まるパターン情報である。

図５（ｂ）は、欠陥候補が欠陥ではない場合（つまり、光源１０２の写り込みの場合）の出現パターンを示す模式図である。図５（ｂ）には、図４（ａ）〜図４（ｅ）の場合を例に、ワークＷの欠陥に対応する欠陥候補２２の特徴点（重心点）が存在する座標値での欠陥候補の特徴量（面積）による出現パターンを示す。

光源１０２の写り込みによる欠陥候補の特徴点は、光源１０２の移動に伴い画像毎に移動する。したがって、各画像Ｉ１〜Ｉ５において、光源１０２の写り込みに対応する欠陥候補の特徴点が注目している座標値に現れるのは、１回のみとなり、図５（ｂ）の例は、注目している座標値が画像Ｉ２に現れた欠陥候補２２の特徴点の座標値のときである。よって、欠陥候補の特徴量である面積の出現は画像Ｉ２での１回のみとなる。

第１実施形態では、ワークＷが両凸形状を有するため、ワークＷに対する光源１０２の位置によって、各画像Ｉ１〜Ｉ５における光源１０２の写り込みの形状は変化していく。このため、画像毎に、光源１０２の写り込みによる欠陥候補の特徴量（面積）は異なる値をとる。

ここで、更に、欠陥候補の特徴量の出現パターンについて詳細に説明する。図６（ａ）〜図６（ｄ）は、それぞれ異なる出現パターンを示す模式図である。図６（ａ）〜図６（ｃ）は、欠陥候補が欠陥である場合の出現パターンを示す模式図である。図６（ｄ）は、欠陥候補が欠陥ではない場合（つまり、光源１０２の写り込みの場合）の出現パターンを示す模式図である。

欠陥候補が欠陥である場合の出現パターンの１つは、図６（ａ）に示すように、全ての画像それぞれにおいて同じ注目座標値に欠陥候補の特徴点が現れ、この注目座標値を特徴点とする全ての欠陥候補の特徴量が所定範囲内に納まる。

また、欠陥候補が欠陥である場合の別の出現パターンは、図６（ｂ）に示すように、全ての画像のうち２つ以上の画像それぞれにおいて同じ注目座標値に特徴点が現れ、この注目座標値を特徴点とする全ての欠陥候補の特徴量が所定範囲内に納まる。つまり、光源１０２の位置によって、欠陥に対応する欠陥候補が現れない場合が存在する。

また、欠陥候補が欠陥である場合の別の出現パターンは、図６（ｃ）に示すように、全ての画像それぞれにおいて同じ注目座標値に特徴点が現れ、この注目座標値を特徴点とする全ての欠陥候補のうち２以上の欠陥候補の特徴量が所定範囲内に納まる。図６（ｃ）において、所定範囲の上限値を超える特徴量に対応する欠陥候補は、光源１０２の写り込みによる欠陥候補であり、この場合、偶然に光源の写り込みによる欠陥候補の特徴点の座標値が注目座標値となったものであり、１回のみ現れる。

欠陥候補が光源１０２の写り込みである場合の出現パターンは、図６（ｃ）に示すように、１つの画像のみ注目座標値に欠陥候補の特徴点が現れる。これは、画像における光源の写り込みの輝度値が、欠陥の輝度値と同程度となっても図６（ｃ）に示すような出現パターンとなる。

以上、欠陥特有の出現パターンと、写り込み特有の出現パターンとがある。これらの欠陥候補の特徴量の出現パターンの違いから、抽出した欠陥候補から光源の写り込みによる欠陥候補を除去し、ワークＷの欠陥による欠陥候補のみを欠陥として特定することが可能である。

即ち、欠陥を示す複数のパターン情報を予めＨＤＤ２０４に設定しておき、ステップＳ８で出現パターンとパターン情報とを比較して、ステップＳ９で欠陥を判定すればよい。これにより、光源１０２の写り込みを欠陥と誤検出するのを回避することができる。

第１実施形態によれば、複数の画像に出現する欠陥候補の特徴量の出現パターンから、ワークＷの欠陥を判定している。したがって、画像においてワークＷの欠陥による輝度値と光源の写り込みの輝度値が同程度となっても、また、光源１０２の写り込みの形状が各画像で変化しても、出現パターンから欠陥を精度よく検出することができる。

なお、第１実施形態では、パターン情報には、欠陥を示すパターン情報と、光源１０２の写り込みを示すパターン情報とが含まれる場合について説明したが、欠陥を示すパターン情報のみであってもよい。この場合、出現パターンと予め設定されたパターン情報とを照合して、該当するものがなければ、欠陥ではない、即ち光源１０２の写り込みと判定すればよい。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る検査装置について説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る検査装置を示す概略図である。なお、第２実施形態の検査装置３００において、第１実施形態の検査装置１００と同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。

検査装置３００は、ワーク（被検査物）Ｗを保持する保持部材３０１と、光源３０２と、ワークＷを移動させる移動装置３０３と、カメラ１０５と、画像処理装置２００と、を備えている。

第２実施形態ではワークＷは、光学部品として一方の面が凸形状で他方の面が凹形状の光学レンズとする。ワークＷは、第１実施形態と同様、保持部材３０１により保持されている。

光源３０２は、ワークＷの上方に配置され、ワークＷの光軸Ｃに対して所定の角度で傾斜して配置されている。光源３０２はスポット型のＬＥＤ照明が用いられている。

カメラ１０５は、ワークＷの下方に配置されている。

移動装置３０３は、固定ステージ３０３Ａと、固定ステージ３０３Ａに対して移動（回転移動）する移動ステージ３０３Ｂとを有する。移動ステージ３０３Ｂには、ワークＷ、具体的には保持部材３０１が固定されている。これにより、ワークＷは、カメラ１０５（光源１０２）に対して移動する。

第２実施形態では、移動ステージ３０３Ｂは、ワークＷの光軸Ｃを中心軸として回転移動する。これにより、光源３０２及びカメラ１０５は、ワークＷに対して相対的に移動することが可能である。

光源３０２は、カメラ１０５に対して固定されていてもよいし移動させてもどちらでもよいが、第２実施形態では、カメラ１０５及び光源３０２は、架台その他の構造物に固定され、カメラ１０５と光源３０２との相対位置は固定である。

また、ワークＷとカメラ１０５との相対位置が変化する。第２実施形態では、移動装置３０３によりワークＷを移動させることで、ワークＷに対するカメラ１０５の相対的な撮像位置を変更する。なお、第２実施形態では、ワークＷをカメラ１０５に対して移動させる場合について説明するが、カメラ１０５をワークＷに対して移動させてもよい。いずれの場合であっても、ワークＷに対するカメラ１０５の相対的な撮像位置を変更することができる。

第２実施形態における画像処理装置２００は、第１実施形態で説明した図２の構成となっているが、プログラム２４０の内容が、第１実施形態と異なるものである。

次に、第２実施形態に係る検査方法について説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。第２実施形態では、画像処理装置２００のＣＰＵ２０１がプログラム２４０に従って図８に示す各工程（各処理）を実行する。保持部材３０１にはワークＷがセットされているものとする。

まず、ＣＰＵ２０１は、光源１０２を所定の初期位置に移動させる（Ｓ２１）。ＣＰＵ２０１は、光源１０２によりワークＷに光を照射した状態でカメラ１０５にワークＷを撮像させて、画像を取得する（Ｓ２２）。次に、ＣＰＵ２０１は、所定数の画像を取得したかどうかを判断し（Ｓ２３）、所定数に達していなければ、カメラ１０５に対してワークＷを相対的に移動させ（Ｓ２４）、ステップＳ２２の処理に戻る。即ち、ＣＰＵ２０１は、移動装置３０３によりワークＷを光軸Ｃまわりに回転移動させ、再びカメラ１０５に撮像させる。これを繰り返し、ワークＷとカメラ１０５との相対的な位置が異なる配置にてカメラ１０５での撮像を行い、予め設定された数の複数の画像を取得する。

このように、ＣＰＵ２０１は、ステップＳ２２〜Ｓ２４（画像取得工程，画像取得処理）では、ワークＷに対するカメラ１０５の相対的な撮像位置を変更しながらカメラ１０５にワークＷを撮像させて複数の画像を取得する。

次に、ＣＰＵ２０１は、複数の撮像画像に対して、予め設定された輝度閾値を用いて輝度値に対する２値化処理を行い、複数の２値化画像それぞれについて欠陥候補を抽出する（Ｓ２５：欠陥候補抽出工程，欠陥候補抽出処理）。ここで、輝度閾値は、記憶部であるＨＤＤ２０４等に予め設定（記憶）されている。

図９（ａ）〜図９（ｄ）は、ワークＷに対するカメラ１０５の撮像位置を変更したときにカメラ１０５により撮像された撮像画像を２値化処理した画像を示す模式図である。なお、図９（ａ）〜図９（ｄ）では、説明の便宜上、欠陥候補を黒で表現している。また、図９（ａ）〜図９（ｄ）に示す画像Ｉ２１〜Ｉ２４において、画像内でワークＷがカメラ１０５に対して回転移動していることがわかるように、画像上にワークＷの基準点６１を記載している。

図９（ａ）に示す画像Ｉ２１には、ワークＷの欠陥に対応する欠陥候補４１と、光源１０２の写り込みに対応する欠陥候補５１が存在している。図９（ｂ）に示す画像Ｉ２２には、ワークＷの欠陥に対応する欠陥候補４２と、光源１０２の写り込みに対応する欠陥候補５２が存在している。図９（ｃ）に示す画像Ｉ２３には、光源１０２の写り込みに対応する欠陥候補５３が存在している。図９（ｄ）に示す画像Ｉ２４には、光源１０２の写り込みに対応する欠陥候補５４が存在している。

ワークＷの欠陥に対応する欠陥候補４１，４２は、ワークＷの欠陥からの散乱光による信号であるため、光源１０２の写り込みに対応する欠陥候補５１〜５４と同程度の輝度値となっている。このため、欠陥に対応する欠陥候補４１，４２とともに光源の写り込みに対応する欠陥候補５１〜５４も抽出される。

画像Ｉ２１〜Ｉ２４において、ワークＷが回転移動しても、光源の写り込みに対応する欠陥候補５１〜５４は画像内での位置は変化していない。これに対して、画像Ｉ２１，Ｉ２２におけるワークＷの欠陥に対応する欠陥候補４１，４２は、画像内での位置が変化している。

ここで、第２実施形態では、ステップＳ２５において、ＣＰＵ２０１は、ワークＷを基準とするワーク座標系Σ_Ｗにおいて予め設定された被検査領域を、カメラ１０５を基準とする画像座標系Σ_Ｉに変換する。そして、ＣＰＵ２０１は、各画像中、画像座標系Σ_Ｉに変換された被検査領域内について欠陥候補を抽出する。各画像において被検査領域内についてのみ欠陥候補を抽出するので、ワークＷ以外の部分に対応する領域について欠陥候補を抽出することがなく、また、ＣＰＵ２０１の演算負荷も低減する。

続いて、ＣＰＵ２０１は、第１実施形態と同様、複数の画像から抽出した全ての欠陥候補について、欠陥候補の特徴点の座標値、及び欠陥候補の特徴量を算出する（Ｓ２６：特徴算出工程，特徴算出処理）。

ＣＰＵ２０１は、第１実施形態と同様、算出した欠陥候補の特徴点の座標値毎に、その欠陥候補を有する画像番号、およびその欠陥候補の特徴量を保存する（Ｓ２７）。

ここで、第２実施形態では、ワークＷとカメラ１０５の相対的な位置を変化させて複数の画像を取得しているため、画像内でのワークＷの位置が変化している。したがって、ＣＰＵ２０１は特徴点の座標値を、画像座標系Σ_Ｉのワーク座標系Σ_Ｗに変換する（Ｓ２８）。即ち、欠陥候補の特徴点の座標をワーク上の点を基準とした座標に変換し、欠陥候補の特徴点の座標として用いる。カメラ１０５に対するワークＷの相対的な位置及び姿勢は、ＣＰＵ２０１により、画像Ｉ２１〜Ｉ２４に含まれる基準点６１に基づいて求められる。即ち、ＣＰＵ２０１は、カメラ１０５に対するワークＷの相対的な位置及び姿勢に基づき、特徴点の座標値を、画像座標系Σ_Ｉのワーク座標系Σ_Ｗに変換する。ここで、カメラ１０５に対するワークＷの相対的な位置及び姿勢は、移動ステージ３０３Ｂに移動量検出手段を設けても良いし、ＣＰＵ２０１による移動ステージ３０３Ｂの移動指令値を用いても構わない。さらには、画像におけるワークＷの輪郭を用いたパターンマッチングによって求めても構わない。

次に、ＣＰＵ２０１は、上記第１実施形態と同様に、同一の座標値に保存された欠陥候補を有する画像の画像番号及び欠陥候補の特徴量から、欠陥候補の特徴量の出現パターンを、予め設定されたパターン情報と比較する（Ｓ２９）。パターン情報は、記憶部であるＨＤＤ２０４等に予め設定（記憶）されている。

ＣＰＵ２０１は、欠陥候補の特徴量の出現パターンが、欠陥を示すパターン情報と合致するとき、当該欠陥候補が欠陥であると判定する（Ｓ３０）。これらステップＳ２８，Ｓ２９，Ｓ３０が、判定工程（判定処理）である。

ワークＷの欠陥に対応する欠陥候補の特徴点は、ワーク座標系Σ_Ｗでは同じ座標値となる。したがって、欠陥に対応する欠陥候補の特徴量は上記第１実施形態で説明した通り、同じ値となる。これに対して、光源１０２の写り込みに対応する欠陥候補の特徴点は、ワーク座標系Σ_Ｗでは画像毎に異なる座標値となる。

このような欠陥候補の特徴量の出現パターンの違いから、第１実施形態と同様に、光源１０２の写り込みによる欠陥候補を除去し、ワークＷの欠陥のみを正しく検出することが可能となる。したがって、光源１０２の写り込みを欠陥と誤検出するのを回避することができる。

また、欠陥候補の特徴点の座標値をワーク座標系Σ_Ｗに変換することで、ワークに対して撮像センサを相対的に移動する場合においても、光源の写り込みによる欠陥候補を除外し、ワークの欠陥を特定することができる。これにより、更に、ワークＷに対する光源１０２、カメラ１０５の相対的な移動手段を選択する自由度が拡がり、検査装置の構成又は大きさを適正化することができる。

なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されない。

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

また、第１実施形態では、ワークに対する光源による相対的な光の照射位置を変更して撮像する場合について説明し、第２実施形態では、ワークに対するカメラの相対的な撮像位置を変更して撮像する場合について説明したが、これに限定するものではない。光の照射位置又は撮像位置の両方を変更して撮像してもよい。つまり、光の照射位置又は撮像位置のうち少なくとも一方を変更して撮像すればよい。

１００…検査装置、１０２…光源、１０３…移動装置、１０５…カメラ（撮像装置）、２００…画像処理装置、２０１…ＣＰＵ（処理部）、Ｗ…ワーク

Claims (17)

1. 処理部が、光源にてワークに光を照射した状態で撮像装置にワークを撮像させて得られる複数の画像から前記ワークの欠陥を検出する検査方法であって、
   前記処理部が、前記ワークに対する前記光源による相対的な光の照射位置、及び前記ワークに対する前記撮像装置の相対的な撮像位置の少なくとも一方を変更しながら前記撮像装置に前記ワークを撮像させて前記複数の画像を取得する画像取得工程と、
   前記処理部が、前記複数の画像それぞれについて欠陥候補を抽出する欠陥候補抽出工程と、
   前記処理部が、前記各画像における前記欠陥候補の特徴点の座標値、及び前記欠陥候補の特徴量を算出する特徴算出工程と、
   前記処理部が、前記複数の画像の順番に対する、１つの座標値に出現する特徴点に対応する欠陥候補の特徴量のパターンが、予め設定された、欠陥であることを示す前記複数の画像の順番に対する特徴量のパターン情報と合致するとき、前記欠陥候補が欠陥であると判定する判定工程と、を備えたことを特徴とする検査方法。
2. 前記パターン情報は、前記複数の画像において同一の座標値に複数回現れる特徴点に対応する特徴量が所定範囲内に納まるパターン情報であることを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
3. 前記特徴量は、前記欠陥候補の面積、前記欠陥候補の長さ、及び前記欠陥候補の輝度値のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項１又は２に記載の検査方法。
4. 前記欠陥候補抽出工程において、前記処理部が、前記画像中、予め設定された被検査領域内について前記欠陥候補を抽出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検査方法。
5. 前記画像取得工程において、前記処理部が、前記撮像位置を変更しながら前記撮像装置に前記ワークを撮像させて前記複数の画像を取得し、
   前記判定工程において、前記処理部が、前記特徴点の座標値を、前記撮像装置を基準とする画像座標系から前記ワークを基準とするワーク座標系に変換し、前記ワーク座標系を基準に前記パターンを求めることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検査方法。
6. 前記欠陥候補抽出工程において、前記処理部が、前記ワーク座標系において予め設定された被検査領域を、前記画像座標系に変換し、前記各画像中、前記画像座標系に変換された前記被検査領域内について前記欠陥候補を抽出することを特徴とする請求項５に記載の検査方法。
7. 前記画像は、前記撮像装置により撮像された撮像画像に対して２値化処理を施した２値化画像であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の検査方法。
8. ワークに光を照射する光源と、
   前記ワークを撮像する撮像装置と、
   光源にてワークに光を照射した状態で、前記撮像装置に前記ワークを撮像させて得られる複数の画像から前記ワークの欠陥を検出する処理部と、を備え、
   前記処理部は、
   前記ワークに対する前記光源による相対的な光の照射位置、及び前記ワークに対する前記撮像装置の相対的な撮像位置の少なくとも一方を変更しながら前記撮像装置に前記ワークを撮像させて前記複数の画像を取得する画像取得処理と、
   前記複数の画像それぞれについて欠陥候補を抽出する欠陥候補抽出処理と、
   前記各画像における前記欠陥候補の特徴点の座標値、及び前記欠陥候補の特徴量を算出する特徴算出処理と、
   前記複数の画像の順番に対する、１つの座標値に出現する特徴点に対応する欠陥候補の特徴量のパターンが、予め設定された、欠陥であることを示す前記複数の画像の順番に対する特徴量のパターン情報と合致するとき、前記欠陥候補が欠陥であると判定する判定処理と、を実行することを特徴とする検査装置。
9. 前記パターン情報は、前記複数の画像において同一の座標値に複数回現れる特徴点に対応する特徴量が所定範囲内に納まるパターン情報であることを特徴とする請求項８に記載の検査装置。
10. 前記特徴量は、前記欠陥候補の面積、前記欠陥候補の長さ、及び前記欠陥候補の輝度値のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項８又は９に記載の検査装置。
11. 前記処理部は、前記欠陥候補抽出処理において、前記画像中、予め設定された被検査領域内について前記欠陥候補を抽出することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の検査装置。
12. 前記処理部は、前記画像取得処理において、前記撮像位置を変更しながら前記撮像装置に前記ワークを撮像させて前記複数の画像を取得し、前記判定処理において、前記特徴点の座標値を、前記撮像装置を基準とする画像座標系から前記ワークを基準とするワーク座標系に変換し、前記ワーク座標系を基準に前記パターンを求めることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の検査装置。
13. 前記処理部は、前記欠陥候補抽出処理において、前記ワーク座標系において予め設定された被検査領域を、前記画像座標系に変換し、前記各画像中、前記画像座標系に変換された前記被検査領域内について前記欠陥候補を抽出することを特徴とする請求項１２に記載の検査装置。
14. 前記画像は、前記撮像装置により撮像された撮像画像に対して２値化処理を施した２値化画像であることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の検査装置。
15. 光源にてワークに光を照射した状態で、撮像装置にワークを撮像させて得られる複数の画像から前記ワークの欠陥を検出する処理部を有する画像処理装置であって、
    前記処理部は、
    前記ワークに対する前記光源による相対的な光の照射位置、及び前記ワークに対する前記撮像装置の相対的な撮像位置の少なくとも一方を変更しながら前記撮像装置に前記ワークを撮像させて前記複数の画像を取得する画像取得処理と、
    前記複数の画像それぞれについて欠陥候補を抽出する欠陥候補抽出処理と、
    前記各画像における前記欠陥候補の特徴点の座標値、及び前記欠陥候補の特徴量を算出する特徴算出処理と、
    前記複数の画像の順番に対する、１つの座標値に出現する特徴点に対応する欠陥候補の特徴量のパターンが、予め設定された、欠陥であることを示す前記複数の画像の順番に対する特徴量のパターン情報と合致するとき、前記欠陥候補が欠陥であると判定する判定処理と、を実行することを特徴とする画像処理装置。
16. コンピュータに、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の検査方法の各工程を実行させるためのプログラム。
17. 請求項１６に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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