(57)【要約】【課題】作業者の習熟を必要とせずに異物を高精度に検出できる外観検査補助装置を提供する。【解決手段】外観検査補助装置は、対象物で反射された光の波長を選択的に透過させる分光器と、前記分光器を透過した光を受光して前記対象物の分光画像を撮像する撮像部と、前記分光器が透過させる波長を前記対象物に応じた検査波長に制御して、当該検査波長による前記分光画像を前記撮像部から取得する分光画像取得部と、前記分光画像の各画素の光強度と所定の基準値との差である光強度変化量を算出する光強度変化量算出部と、前記分光画像の対象画素を含む画素範囲における前記光強度変化量のばらつきを示すパラメーターを算出するばらつき算出部と、前記パラメーターが所定範囲以内であるか否かを判定する判定部と、を備える。【選択図】図２
2020101482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物で反射された光の波長を選択的に透過させる分光器と、
前記分光器を透過した光を受光して前記対象物の分光画像を撮像する撮像部と、
前記分光器が透過させる波長を前記対象物に応じた検査波長に制御して、当該検査波長による前記分光画像を前記撮像部から取得する分光画像取得部と、
前記分光画像の各画素の光強度と所定の基準値との差である光強度変化量を算出する光強度変化量算出部と、
前記分光画像の対象画素を含む画素範囲における前記光強度変化量のばらつきを示すパラメーターを算出するばらつき算出部と、
前記パラメーターが所定範囲以内であるか否かを判定する判定部と、を備えることを特徴とする外観検査補助装置。
【請求項２】
請求項１に記載された外観検査補助装置であって、
前記パラメーターが所定範囲以内であると判定された場合、前記対象画素の前記光強度変化量を輝度変換した輝度画像を生成する画像処理部と、
前記輝度画像を表示する表示部と、をさらに備えることを特徴とする外観検査補助装置。
【請求項３】
請求項２に記載された外観検査補助装置であって、
前記画像処理部は、前記光強度変化量を強調処理すると共に輝度変換することにより、前記輝度画像を生成することを特徴とする外観検査補助装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載された外観検査補助装置であって、
前記対象物の分光測定情報を取得する分光測定情報取得部と、
前記分光測定情報に基づいて、前記対象物での反射強度が最大または最小となる波長を前記検査波長として決定する検査波長決定部と、をさらに備えることを特徴とする外観検査補助装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載された外観検査補助装置であって、
前記対象物に照明光を照射する照明部と、
前記検査波長に基づいて前記照明光の波長を調整する照明波長制御部と、をさらに備えることを特徴とする外観検査補助装置。
【請求項６】
対象物に応じた検査波長に基づいて撮像された前記対象物の分光画像を取得する分光画像取得ステップと、
前記分光画像の各画素の光強度と所定の基準値との差である光強度変化量を算出する変化量算出ステップと、
前記分光画像の対象画素を含む画素範囲における前記光強度変化量のばらつきを示すパラメーターを算出するばらつき算出ステップと、
前記パラメーターが所定範囲以内であるか否かを判定する判定ステップと含むことを特徴とする外観検査補助方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外観検査補助装置および外観検査補助方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ユーザーが対象物の外観検査を行うための外観検査補助装置が存在する。例えば、特許文献１に記載の外観検査補助装置（外観検査装置）では、対象物を観察するための顕微鏡に対して偏光板を設けている。作業者は、偏光板を介して対象物を観察することにより、対象物と当該対象物に付着した異物との観察像のコントラスト差に基づいて異物の有無を確認できる。
【０００３】
また、作業者の判断を必要とせずに画像認識技術を用いて外観検査を行う方法が存在する。例えば、特許文献２に記載された外観検査方法では、対象物を撮像した画像とテンプレート画像との差画像の輝度分布に基づいて、対象物上の異物などを検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１４５２２９号公報
【特許文献２】特開２００４−１７７１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の外観検査補助装置では、作業者が観察像のコントラスト差に基づいて異物の有無を判断するが、コントラスト差の認識力は作業者毎に異なり、異物の有無を判断するためには作業者の習熟を必要とする。また、特許文献２などの画像認識技術を用いた外観検査方法では、対象物が反射する光の波長成分について考慮しておらず、異物を高精度に検出することは難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の外観検査補助装置は、対象物で反射された光の波長を選択的に透過させる分光器と、前記分光器を透過した光を受光して前記対象物の分光画像を撮像する撮像部と、前記分光器が透過させる波長を前記対象物に応じた検査波長に制御して、当該検査波長による前記分光画像を前記撮像部から取得する分光画像取得部と、前記分光画像の各画素の光強度と所定の基準値との差である光強度変化量を算出する光強度変化量算出部と、前記分光画像の対象画素を含む画素範囲における前記光強度変化量のばらつきを示すパラメーターを算出するばらつき算出部と、前記パラメーターが所定範囲以内であるか否かを判定する判定部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の外観検査補助装置は、前記パラメーターが所定範囲以内であると判定された場合、前記対象画素の前記光強度変化量を輝度変換した輝度画像を生成する画像処理部と、前記輝度画像を表示する表示部と、をさらに備えることが好ましい。
【０００８】
本発明の外観検査補助装置において、前記画像処理部は、前記光強度変化量を強調処理すると共に輝度変換することにより、前記輝度画像を生成することが好ましい。
【０００９】
本発明の外観検査補助装置は、前記対象物の分光測定情報を取得する分光測定情報取得部と、前記分光測定情報に基づいて、前記対象物での反射強度が最大または最小となる波長を前記検査波長として決定する検査波長決定部と、をさらに備えることが好ましい。
【００１０】
本発明の外観検査補助装置は、前記対象物に照明光を照射する照明部と、前記検査波長に基づいて前記照明光の波長を調整する照明波長制御部と、をさらに備えることが好ましい。
【００１１】
本発明の外観検査補助方法は、対象物に応じた検査波長に基づいて撮像された前記対象物の分光画像を取得する分光画像取得ステップと、前記分光画像の各画素の光強度と所定の基準値との差である光強度変化量を算出する変化量算出ステップと、前記分光画像の対象画素を含む画素範囲における前記光強度変化量のばらつきを示すパラメーターを算出するばらつき算出ステップと、前記パラメーターが所定範囲以内であるか否かを判定する判定ステップと含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る外観検査補助装置を示す模式図。
【図２】前記第１実施形態の外観検査補助装置の概略構成を示すブロック図。
【図３】前記第１実施形態の分光カメラの概略構成を示す模式図。
【図４】前記第１実施形態の検査波長決定処理の流れを示すフローチャート。
【図５】前記第１実施形態の光学像表示部に表示される基準マークの一例を示す図。
【図６】前記第１実施形態の分光測定情報の一例を示す図。
【図７】前記第１実施形態の外観検査補助処理の流れを示すフローチャート。
【図８】前記第１実施形態の分光画像の一例を示す図。
【図９】図８のＩＸ部分を拡大して示す図。
【図１０】図８のＸ部分を拡大して示す図。
【図１１】前記第１実施形態のエンハンスメント処理を説明するグラフ。
【図１２】前記第２実施形態の外観検査補助装置の概略構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態である外観検査補助装置について説明する。本実施形態では、外観検査補助装置がヘッドマウントディスプレイとして構成される。
【００１４】
［外観検査補助装置の概略構成］
図１は、外観検査補助装置１００を示す斜視図である。図２は、外観検査補助装置１００の概略構成を示すブロック図である。
図１に示すように、外観検査補助装置１００は、ユーザーの頭部等の装着部位に装着可能なヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）として構成されている。
具体的には、外観検査補助装置１００は、ユーザーの頭部に装着される装着部１と、装着部１を制御する制御部２とを備えている。装着部１は、全体として眼鏡形状を有しており、ユーザーに外界の景色を観察可能とさせるシースルー型であって、ユーザーの眼前において虚像を表示可能である。ユーザーが装着部１を装着した状態で対象物Ｗを観察したとき、制御部２は、対象物Ｗの外観検査を補助するための情報を虚像として装着部１に表示させる。
【００１５】
［装着部１の構成］
図１に示すように、装着部１は、表示部１１、分光カメラ１５および保持部１６などを含んでいる。
【００１６】
表示部１１は、左右一対の光学像表示部１２Ａ，１２Ｂと、光学像表示部１２Ａ，１２Ｂをそれぞれ駆動する表示駆動部１３Ａ，１３Ｂと、を備えている。
光学像表示部１２Ａ，１２Ｂは、ユーザーが装着部１を装着した際にユーザーの左右の目前に位置するように配置される。これらの光学像表示部１２Ａ，１２Ｂは、それぞれ導光板を含んで構成されており、外界光を透過させて外景をユーザーに観察可能とする。
【００１７】
表示駆動部１３Ａ，１３Ｂは、それぞれ、駆動対象である光学像表示部１２Ａ，１２Ｂの近傍に配置されている。表示駆動部１３Ａ，１３Ｂは、図示を省略するが、制御部２から信号を受信する受信部と、光源として機能するバックライトと、バックライト制御部と、表示素子として機能する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）と、ＬＣＤ制御部と、液晶ディスプレイから出射された画像光を投写する投写光学系と、を含んでいる。なお、液晶ディスプレイの替わりに、ＯＬＥＤパネル（Organic Light Emitting Diode：有機ＥＬ）などを利用してもよい。
【００１８】
このような表示部１１において、一方の表示駆動部１３Ａから出射された画像光は、光学像表示部１２Ａを介してユーザーの右目に導かれ、他方の表示駆動部１３Ｂから出射された画像光は、光学像表示部１２Ｂを介してユーザーの左目に導かれる。
【００１９】
図３は、分光カメラ１５の概略構成を示している。分光カメラ１５は、図２および図３に示すように、外界光が入射される入射光学系１５１、入射光を分光する分光器１５２、および、分光器１５２により分光された光を撮像する撮像部１５３を備えている。
入射光学系１５１は、例えばテレセントリック光学系等により構成され、光軸と主光線とが平行または略平行となるように入射光を分光器１５２に導く。
分光器１５２は、例えば波長可変干渉フィルターであり、ギャップＧを挟んで互いに対向する一対の反射膜１５４，１５５と、各反射膜に設けられた電極によって構成される静電アクチュエーター１５６とを備えている。この分光器１５２では、静電アクチュエーター１５６に対して印加する電圧を制御し、一対の反射膜１５４，１５５間のギャップＧの寸法を変動させることにより、当該寸法に応じた波長の光が透過する。
撮像部１５３は、複数の受光素子を有するイメージセンサーであり、分光器１５２を透過した画像光を撮像する。撮像部１５３としては、例えばＣＣＤやＣＭＯＳを用いることができる。
【００２０】
保持部１６は、図１に示すように、ユーザーの眼前において光学像表示部１２Ａ，１２Ｂを保持しつつ、ユーザーの両側の側頭部に延伸する部材であり、例えば眼鏡のテンプルのような構成を有する。
【００２１】
［制御部の構成］
制御部２は、図１に示すように、ケーブルや光ファイバー等であるコード２０１を介して装着部１に接続されている。なお、ここでは、コード２０１による接続を例示するが、無線ＬＡＮやブルートゥース（登録商標）等を用いた無線接続としてもよい。
【００２２】
制御部２は、装着部１の各構成を制御するための装置であり、例えば、トラックパッド２１Ａや方向キー２１Ｂ、電源スイッチ２１Ｃ等を含む操作部２１を有する。また、制御部２は、図２に示すように、記憶部３やＣＰＵ４等を備える。
【００２３】
記憶部３は、ＲＯＭやＲＡＭ等によって構成され、種々のコンピュータープログラムや各種データを格納している。
ＣＰＵ４は、記憶部３に格納されているコンピュータープログラムを読み出して実行することにより、図２に示すように、撮像制御部４１、分析処理部４２、画像処理部４３、および、表示制御部４４として機能する。
【００２４】
撮像制御部４１は、分光カメラ１５を制御するものであり、分光測定情報を取得する分光測定情報取得部４１１と、分光画像を取得する分光画像取得部４１２とを含んでいる。
分析処理部４２は、撮像制御部４１により取得された情報（分光測定情報または分光画像）に基づいた分析処理を行うものであり、検査波長決定部４２１、光強度変化量算出部４２２、分散値算出部４２３（ばらつき算出部）および判定部４２４を含んでいる。各機能の詳細は後述する。
【００２５】
画像処理部４３は、分析処理部４２による分析処理と分光カメラ１５により撮像された分光画像とに基づいて、輝度画像を生成する。
表示制御部４４は、表示駆動部１３Ａ，１３Ｂを制御し、画像処理部４３に生成された輝度画像を光学像表示部１２Ａ，１２Ｂに表示させる。
【００２６】
［外観検査補助方法］
本実施形態の外観検査補助方法では、対象物Ｗに応じた検査波長を決定する検査波長決定処理と、検査波長による対象物Ｗの分光画像に基づいて外観検査を補助するための虚像を表示する虚像表示処理とを実施する。以下、それぞれの処理について説明する。
【００２７】
（検査波長決定処理）
本実施形態の検査波長決定処理について説明する。
まず、事前準備として、ユーザーは、装着部１を装着し、光学像表示部１２Ａ，１２Ｂを介して観察される外景内に対象物Ｗを配置する。そして、ユーザーは、操作部２１を操作して検査波長決定モードを選択する。これにより、表示制御部４４は、例えば図５に示すように、十字などの基準マークＭの虚像を光学像表示部１２Ａ，１２Ｂの略中央部に表示させる。このとき、基準マークＭは、光学像表示部１２Ａ，１２Ｂを介して観察される対象物Ｗに重畳して表示されるものとする。また、対象物Ｗは、適切な照明光が照射された状態にする。
【００２８】
図４は、制御部２における検査波長決定処理の流れを示している。
分光測定情報取得部４１１は、分光カメラ１５を制御することにより、分光器１５２を透過する波長をＮ個の分光波長λ１〜λＮに順次切り替え、基準マークＭに対応する方向から入射される光に基づいた受光信号を撮像部１５３から取得する（ステップＳ１１；分光測定情報取得ステップ）。これにより、分光測定情報取得部４１１は、対象物Ｗの光反射強度を分光波長λ１〜λＮ毎に測定した分光測定情報を取得する。なお、分光測定情報は、記憶部３に記憶される。
【００２９】
次に、検査波長決定部４２１は、ステップＳ１１で取得された分光測定情報に基づいて、検査波長を決定する（ステップＳ１２；検査波長決定ステップ）。
図６は、対象物Ｗの分光測定情報の例を示すグラフである。図６に示すように、対象物Ｗの反射強度は、分光波長λ１〜λＮ毎に異なっている。
本実施形態では、検査波長決定部４２１は、分光測定情報に基づいて、分光波長λ１〜λＮのうち、対象物Ｗの光反射強度（光強度）が最も高いピークを示す分光波長を検査波長λｈに決定する。また、検査波長λｈの光強度を基準値Ｙｔとして記憶部３に記憶しておく。
【００３０】
その後、撮像制御部４１は、分光器１５２が透過する波長を、ステップＳ１２で決定された検査波長λｈに固定する。すなわち、分光カメラ１５から検査波長λｈの信号のみを受信できるようにする（ステップＳ１３）。
以上により、検査波長決定処理が終了する。
【００３１】
（外観検査補助処理）
次に、本実施形態の外観検査補助処理について説明する。
上述の検査波長決定処理の後、ユーザーは、操作部２１を操作して外観検査補助モードを選択する。その後、ユーザーは、装着部１を装着した状態で、光学像表示部１２Ａ，１２Ｂを介して対象物Ｗを観察することにより、対象物Ｗの外観検査を実施する。なお、対象物Ｗは、適切な照明光が照射された状態にする。
【００３２】
なお、外観検査補助モードが選択されている間、分光カメラ１５は、検査波長λｈの光に基づく対象物Ｗの分光画像を撮像する。ここで、分光カメラ１５は、画像撮像モードであってもよいし、動画撮影モードであってもよい。分光カメラ１５が動画撮影モードである場合、撮影された動画に含まれるフレームが、本発明の分光画像に相当する。
【００３３】
図７は、制御部２における外観検査補助処理の流れを示している。
まず、分光画像取得部４１２が、分光カメラ１５から分光画像を取得する（ステップＳ２１；分光画像取得ステップ）。なお、ステップＳ２１で取得される分光画像の波長は、上述のステップＳ１３で固定された検査波長λｈである。
光強度変化量算出部４２２は、取得された分光画像の各画素の光強度と基準値Ｙｔとの差である光強度変化量ΔＹを算出する（ステップＳ２２；変化量算出ステップ）。
【００３４】
次に、分散値算出部４２３は、画素を示す変数ｉを初期化（ｉ＝１）し（ステップＳ２３）、対象画素Ｒｉを含む所定の画素範囲における光強度変化量ΔＹのばらつきを示すパラメーターとして、分散値Ｄｉを算出する（ステップＳ２４；ばらつき算出ステップ）。
本実施形態において、定画素範囲は、対象画素Ｒｉとその周囲画素とを含む範囲であり、対象画素Ｒｉの周囲画素は、例えば対象画素Ｒｉに対して隣り合う上下左右の４画素である。
【００３５】
なお、対象画素Ｒｉの周囲画素は、対象画素Ｒｉに対して隣り合う上下左右の４画素であることに限られず、対象画素Ｒｉを中心として任意に選択可能である。また、対象画素Ｒｉが分光画像の角や辺に相当する場合、周囲画素は、対象画素Ｒｉに隣り合う２画素または３画素であってもよい。
また、所定の画素範囲における光強度変化量ΔＹの分散値Ｄｉの算出方法は、一般的な分散値の算出方法と同様であり、光強度変化量ΔＹのばらつき度合が大きいほど、算出される分散値Ｄｉが大きくなる。
【００３６】
次に、判定部４２４が、分散値Ｄｉが、第１閾値Ｄｔ１以上かつ第２閾値Ｄｔ２以下となる所定範囲以内であるか否かを判定する（ステップＳ２５；判定ステップ）。
ここで、対象画素Ｒｉが対象物Ｗの内側位置に対応する場合、換言すると、対象画素Ｒｉが対象物Ｗと背景との境界部分に相当しない場合、対象画素Ｒｉの周囲画素の光強度変化量ΔＹは、異物が存在したとしても、例えば基準値Ｙｔの−２０％〜２０％の範囲の値となる。これを考慮して、対象画素Ｒｉが対象物Ｗの境界部分に相当する場合には、分散値Ｄｉが第２閾値Ｄｔ２より大きくなるように、第２閾値Ｄｔ２が設定される。
また、対象画素Ｒｉが対象物Ｗの内側位置に対応し、かつ、対象画素Ｒｉとその周囲画素とに対応する対象物Ｗの部位に異常が存在しない場合、対象画素Ｒｉの光強度変化量ΔＹは、例えば基準値Ｙｔの−５％〜５％の範囲の値となる。そこで、対象画素Ｒｉとその周囲画素とに対応する対象物Ｗの部位に異常が存在しない場合には、分散値Ｄｉが第１閾値Ｄｔ１より小さくなるように、第１閾値Ｄｔ１が設定される。
【００３７】
例えば、図８は、対象物Ｗを撮影した分光画像の例を示す図である。また、図９は、図８に示す分光画像のＩＸ部分を拡大して示す図であり、図１０は、図８に示す分光画像のＸ部分を拡大して示す図である。
図９は、対象画素Ｒｉが対象物Ｗの内側部位に相当する例を示している。このような例において算出される光強度変化量ΔＹの分散値Ｄｉは、第２閾値Ｄｔ２以下となる。さらに、対象画素Ｒｉに対応する対象物Ｗの部位に、傷や異物などの異常Ｆが存在する場合、分散値Ｄｉは、第１閾値Ｄｔ１以上となる。
図１０は、対象画素Ｒｉが対象物Ｗと背景との境界部分に相当する例を示している。このような例において算出される光強度変化量ΔＹの分散値Ｄｉは、第２閾値Ｄｔ２よりも大きくなる。
【００３８】
ステップＳ２５において、分散値Ｄｉが所定範囲以内であると判定された場合、画像処理部４３は、対象画素Ｒｉの光強度変化量ΔＹを強調処理して対象画素Ｒｉの輝度に変換する（ステップＳ２６；画像処理ステップ）。
ここで、本実施形態の強調処理では、図１１に示すようなリニアエンハンスメント処理を行う。このリニアエンハンスメント処理では、光強度変化量ΔＹの絶対値と輝度との関係について、光強度変化量ΔＹの絶対値が０のときの輝度を最小値（例えば０）に設定し、光強度変化量ΔＹの絶対値が所定値ΔＹｔのときの輝度を最大値（例えば２５５）に設定し、光強度変化量ΔＹの絶対値が０から所定値ΔＹｔまでの間の範囲をリニアの関係に設定する。
ここで、所定値ΔＹｔは、任意に設定可能であるが、例えば基準値Ｙｔの５％〜２０％の範囲以内の値に設定することが好ましい。
また、ステップＳ２５で変換される輝度は、対象画素Ｒｉの輝度に設定されるだけでなく、対象画素Ｒｉの周囲画素の輝度に設定されてもよい。
【００３９】
一方、ステップＳ２５において、分散値Ｄｉが所定範囲外であると判定された場合、対象画素Ｒｉの光強度変化量ΔＹを輝度に変換しないまま、変数ｉに「１」を加算してステップＳ２４に戻る。
【００４０】
次に、画像処理部４３は、変数ｉがＮに達したか否かを判定する（ステップＳ２７）。ステップＳ２７でＮｏと判定された場合は、変数ｉに「１」を加算してステップＳ２４に戻る。
【００４１】
一方、ステップＳ２７でＹｅｓと判定された場合、１つの分光画像に基づいた輝度画像の生成が完了する。この輝度画像において、異常が存在する可能性の高い画素は、高い輝度を有する。この場合、表示制御部４４が、生成された輝度画像を、表示部１１に表示させる（ステップＳ２８；表示ステップ）。
【００４２】
以上により、分光画像に対する外観検査補助処理が終了する。このような処理によれば、分光画像の任意の画素において光強度が変化した場合には、その光強度変化量ΔＹがわずかな量であっても、表示部１１に輝きとして表示される。作業者は、表示部１１に表示される輝きを認識した場合に、対象物Ｗを精査し、対象物Ｗにおける異常の有無を最終的に確認することができる。
【００４３】
なお、以上に説明した外観検査補助処理は、分光画像取得部４１２が分光画像を取得する毎に行われる。
また、以上の外観検査補助処理において、分光カメラ１５が動画モードで対象物Ｗを撮影する場合、ユーザーは対象物Ｗを同位置で回転させる等の作業を行い、対象物Ｗの撮影角度を変化させることが好ましい。
【００４４】
［第１実施形態の効果］
本実施形態の外観検査補助装置１００は、対象物Ｗで反射された光の波長を選択的に透過させる分光器１５２と、分光器１５２を透過した光を受光して対象物Ｗの分光画像を撮像する撮像部１５３と、表示部１１とを備える。制御部２は、分光器１５２が透過させる波長を検査波長λｈに制御して検査波長λｈによる分光画像を撮像部１５３から取得する分光画像取得部４１２と、分光画像の各画素の光強度と基準値Ｙｔとの差である光強度変化量ΔＹを算出する光強度変化量算出部４２２と、分光画像の対象画素Ｒｉを含む画素範囲における光強度変化量ΔＹの分散値Ｄｉを算出する分散値算出部４２３と、分散値Ｄｉが所定範囲以内であるか否かを判定する判定部４２４として機能する。
【００４５】
このような本実施形態では、所定の画素範囲における光強度変化量ΔＹの分散値Ｄｉが所定範囲以内であるか否かを判定することにより、対象物Ｗに異物が存在する可能性が高いか否かを判定できる。ここで、光強度変化量ΔＹは、対象物Ｗに応じた検査波長λｈによる分光画像を用いて算出されるものである。このため、任意の波長範囲による画像を用いて光強度変化量ΔＹを算出する場合に比べて、高精度な判定が可能である。
また、本実施形態において、作業者は、判定部４２４によって分散値Ｄｉが所定範囲以内であると判定された対象物Ｗを、異物が存在する可能性が高い対象物Ｗであると意識して、異物判断を行うことができる。
したがって、本実施形態によれば、作業者の習熟を必要とせずに異物を高精度に検出できる外観検査補助装置１００を提供できる。
なお、本実施形態は、分光画像に対する画像処理を行うものであるため、任意の波長範囲の画像に対して画像処理を行う場合と比べて、扱うデータ量が少なくなり、処理速度が向上するという効果も奏する。
【００４６】
本実施形態において、制御部２は、分散値Ｄｉが所定範囲以内であると判定された場合、対象画素Ｒｉの光強度変化量ΔＹを輝度に変換した輝度画像を生成する画像処理部４３としてさらに機能する。また、画像処理部４３は、光強度変化量ΔＹを強調処理すると共に輝度変換することによって輝度画像を生成する。このように生成された輝度画像は、表示部１１に表示される。
このような本実施形態では、作業者は、輝度画像が表示される表示部１１を確認し、輝きの有無を判断することによって、異物の可能性に容易に気付くことができる。
また、輝度画像は、光強度変化量ΔＹを強調処理したものであるため、光強度変化量ΔＹがわずかな量であっても高い輝度（輝き）に変換することができる。このため、作業者は、異物の可能性に、より容易に気付くことができる。
【００４７】
本実施形態において、制御部２は、対象物Ｗの分光測定情報を取得する分光測定情報取得部４１１と、分光測定情報に基づいて、対象物Ｗでの反射強度が最大となる波長を検査波長λｈとして決定する検査波長決定部４２１として、さらに機能する。
このような本実施形態では、対象物Ｗに応じた検査波長λｈを好適に決定することができる。
【００４８】
また、本実施形態の外観検査補助方法によれば、上述した外観検査補助装置１００の効果と同様に、作業者の習熟を必要とせずに異物を高精度に検出できる。
【００４９】
［第２実施形態］
上述した第１実施形態の外観検査補助装置１００は、ヘッドマウントディスプレイとして構成されている。これに対して、第２実施形態の外観検査補助装置１００Ａは、図１２に示すように設置型の装置として構成されており、対象物Ｗは、ベルトコンベア６上に配置されている。
以下の説明では、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００５０】
外観検査補助装置１００Ａでは、表示部１１Ａと分光カメラ１５とが互いに別々に構成されており、表示部１１Ａとして、一般的なディスプレイ装置を利用することができる。表示部１１Ａは、第１実施形態と同様、表示制御部４４によって制御され、画像処理部４３に画像処理された分光画像などを表示する。
【００５１】
外観検査補助装置１００Ａは、対象物Ｗに照明光を照射する照明部５をさらに備えている。照明部５は、例えばリング照明である。また、照明部５は、複数のＬＥＤなどによって構成されており、所望の波長の照明光を出射することができる。
【００５２】
また、外観検査補助装置１００Ａは、ベルトコンベア６上の対象物Ｗを仕分ける仕分機構６５をさらに備えている。仕分機構６５の構成は、従来技術を利用可能であり、ベルトコンベア６上の対象物Ｗを異常可能性の有無によって異なる場所へ仕分ける構成を有する。
【００５３】
制御部２では、ＣＰＵ４が、第１実施形態で説明した各部として機能する他、照明部５を制御して照明光の波長を調整する照明波長制御部４５、および、仕分機構６５を制御する仕分機構制御部４６として、さらに機能することができる。
【００５４】
第２実施形態において、外観検査補助装置１００Ａを用いた外観検査補助方法は、第１実施形態で説明したものと略同様である。
ただし、第２実施形態では、ステップＳ１２の後、照明波長制御部４５は、検査波長λｈに基づいて照明部５が出射する照明光の波長を調整する。これにより、外観検査補助処理の間、検査波長λｈの照明光が対象物Ｗに照射される。
また、ステップＳ２７の後、仕分機構制御部４６は、分光画像のいずれかの対象画素Ｒｉに関して分散値Ｄｉが所定範囲以内であると判定された対象物Ｗを、異常可能性がある対象物Ｗとして仕分けるように、仕分機構６５を制御する。
【００５５】
［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、第２実施形態では、照明部５が出射する照明光の波長を検査波長λｈに調整する。このため、対象物Ｗにおける異常の有無により輝度画像に生じる輝度の差異を、より大きくすることができる。よって、作業者は、より容易に異物に気が付くことができる。
また、異常可能性の有無によって対象物Ｗが仕分けられるため、作業者による最終的な異常判断作業の効率を高めることができる。
【００５６】
［変形例］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００５７】
（変形例１）
前記各実施形態では、ＣＰＵ４が分光測定情報取得部４１１および検査波長決定部４２１として機能するが、これらは省略されてもよい。例えば、記憶部３などに既に対象物Ｗに検査波長のデータが存在する場合には、当該データを利用することにより、検査波長決定処理が省略される。
【００５８】
（変形例２）
前記各実施形態では、光強度変化量ΔＹを算出するための基準値Ｙｔとして、検査波長決定処理で記憶された検査波長λｈの光強度を用いているが、本発明はこれに限られず、予め設定された値を用いてもよい。
【００５９】
（変形例３）
前記各実施形態において、判定部４２４は、分光画像に基づいて対象物Ｗに異常が存在する可能性を判定できるが、最終的な異物判断は作業者によって行われる。しかし、判定部４２４が機械学習を行うことで、判定部４２４による異物判断の精度を高めることができる。
例えば、各対象物Ｗについて、作業者による最終的な異物判断の結果（良または不良）と、算出された全ての分散値Ｄｉとを関連させて記憶部３に記憶させる。そして、記憶部３に蓄積された情報に基づいて機械学習を行い、分散値Ｄｉを入力、対象物Ｗの良または不良を出力とするモデルを生成する。判定部４２４は、このようなモデルを利用することで対象物Ｗの異物判断を行ってもよい。
【００６０】
（変形例４）
前記各実施形態では、分光測定情報に基づいて、対象物Ｗの反射強度（光強度）が最大となる分光波長を検査波長λｈに決定しているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、検査波長とは、例えば対象物Ｗの色や表面性状、または、対象物Ｗに対して想定される異物の種類などに応じて選択される波長であり、対象物Ｗにおける異物の有無による光強度変化量ΔＹの差異が、他の波長と比べて大きくなる波長であることが好ましい。
例えば、対象物Ｗにできた傷（凹凸）を検出するために、光強度が最大となる分光波長を検査波長に決定し、対象物Ｗに付着した異物を検出するために、光強度が最小となる分光波長を検査波長に決定するなど、波長を使い分けてもよい。
【００６１】
（変形例５）
前記各実施形態において、画像処理部４３は、分散値Ｄｉが所定範囲以内である対象画素Ｒｉが存在する場合、当該対象画素Ｒｉの光強度変化量ΔＹに基づいて輝度画像を生成しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、画像処理部４３は、分散値Ｄｉが所定範囲以内である対象画素Ｒｉが存在する場合、対象物Ｗに異常がある旨のアラート画像を生成してもよい。この場合、表示制御部４４は、当該対象画素Ｒｉの近傍など、表示部１１，１１Ａにおける任意の位置にアラート画像を表示させてもよい。
【００６２】
（変形例６）
本発明における「ばらつきを示すパラメーター」とは、分散値であることに限られず、例えば標準偏差であってもよい。例えば、前記各実施形態において、ＣＰＵ４は、分散値算出部４２３の替わりに、標準偏差算出部として機能してもよい。
【００６３】
（変形例７）
前記第１実施形態と前記第２実施形態とは組み合わせて実施されてもよい。例えば、第１実施形態において、第２実施形態で説明した各要素が組み込まれていてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…装着部、１１…表示部、１２Ａ，１２Ｂ…光学像表示部、１３Ａ，１３Ｂ…表示駆動部、１５…分光カメラ、１５１…入射光学系、１５２…分光器、１５３…撮像部、１５４…反射膜、１５５…反射膜、１５６…静電アクチュエーター、１６…保持部、２…制御部、２０１…コード、２１…操作部、２１Ａ…トラックパッド、２１Ｂ…方向キー、２１Ｃ…電源スイッチ、３…記憶部、４…ＣＰＵ、４１…撮像制御部、４１１…分光測定情報取得部、４１２…分光画像取得部、４２…分析処理部、４２１…検査波長決定部、４２２…光強度変化量算出部、４２３…分散値算出部、４２４…判定部、４３…画像処理部、４４…表示制御部、４５…照明波長制御部、５…照明部、１００，１００Ａ…外観検査補助装置、Ｄｉ…分散値、Ｄｔ１…第２閾値、Ｄｔ１…第２閾値、Ｍ…基準マーク、Ｒｉ…対象画素、Ｗ…対象物、Ｙｔ…基準値、ΔＹ…光強度変化量、ΔＹｔ…所定値、λｈ…検査波長。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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