(57)【要約】【課題】透光性の被検査体に対する検査設備の配置の自由度に優れ、被検査体の表面欠陥を精度よく検査する方法および装置を提供。【解決手段】透光部22と遮光部24が交互に連続する明暗パターン形成用シェード20と照明光源10で構成するパターン照射手段2を、透光性の被検査体30の裏面側に配置し、パターン照射手段2が照射する明暗パターンPを被検査体30を通して撮影手段40で撮影し、撮影画像中の出射光量(輝度)の変化に基づいて、画像処理装置である検出手段50が被検査体30の表面欠陥の有無を検査する。明暗パターンPの撮影画像P2が明暗境界のない均一グレーとなるように撮影手段40の被写界深度を調整したので、微小な欠陥Sも輝点として顕在化し、検出手段50による欠陥Sの検出精度が向上する。【選択図】図１
2020091143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光部と遮光部が交互に連続する明暗パターン形成用シェードおよび該シェードの背面側に設けた照明光源で構成されて、前記透光部と遮光部に対応する明部と暗部が交互に連続する明暗パターンを照射するパターン照射手段を、被検査体である透光性樹脂部材の背面側に配置するとともに、
前記被検査体を挟み前記パターン照射手段と正対する位置に配置した撮影手段により、前記被検査体を通して前記明暗パターンを撮影し、
前記撮影手段が撮影した前記明暗パターンの画像における出射光量（輝度）の変化に基づいて、画像処理装置である検出手段が前記被検査体表面の欠陥を検出する、透光性樹脂部材の表面欠陥検査方法であって、
前記撮影手段の撮影した前記画像が均一グレーとなるように、前記撮像手段の被写界深度が調整されたことを特徴とする透光性樹脂部材の表面欠陥検査方法。
【請求項２】
透光部と遮光部が交互に連続する明暗パターン形成用シェードおよび該シェードの背面側に設けた照明光源で構成されて、前記透光部と遮光部に対応する明部と暗部が交互に連続する明暗パターンを照射するパターン照射手段と、
その背面側を前記パターン照射手段に向けて配置される被検査体である透光性樹脂部材と、
前記被検査体を挟み前記パターン照射手段と正対するように配置されて、前記被検査体を通して前記明暗パターンを撮影する撮影手段と、
前記撮影手段が撮影した前記明暗パターンの画像における出射光量（輝度）の変化に基づいて、前記被検査体表面の欠陥を検出する画像処理装置である検出手段と、を備えた透光性樹脂部材の表面欠陥検査装置であって、
前記撮影手段の撮影した前記画像が均一グレーとなるように、前記撮像手段の被写界深度が調整されたことを特徴とする透光性樹脂部材の表面欠陥検査装置。
【請求項３】
前記明暗パターン形成用シェードには、前記透光部を透過する光を前記遮光部側に拡散する光拡散手段が設けられたことを特徴とする請求項２に記載の透光性樹脂部材の表面欠陥検査装置。
【請求項４】
前記明暗パターン形成用シェードの透光部と遮光部は、それぞれ所定幅の帯状に形成されて、前記明暗パターンは、帯状の明部と暗部が交互に連続するスリットパターンで構成され、
前記明暗パターン形成用シェードは、前記照明光源に対し、前記明部と暗部が連続する方向に移動できるように構成されるとともに、前記明暗パターンの位相が一定間隔でずれるように前記シェードを移動しつつ、該シェードの移動に連係して前記撮影手段が前記明暗パターンを撮影するように構成され、
前記検出手段は、前記撮影手段が撮影した複数の画像を合成する位相シフト法により、画像における出射光量（輝度）の変化を計測するように構成されたことを特徴とする請求項２または３に記載の透光性部材の表面欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用前照灯用前面カバーなどの透光性樹脂部材の表面についた疵などの欠陥を検査する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、明部と暗部が交互に連続するスリットパターンを、メッキ品や塗装品などの被検査体の表面に照射し、被検査体に映るスリットパターンをカメラで撮影し、撮影された画像中の光の反射光量(輝度)の差に基づいて、検出手段（コンピュータを内蔵する信号処理部）が欠陥の有無を検出する、という被検査体の表面欠陥を検査する方法および装置が知られている。
【０００３】
即ち、光を照射したときの凹凸や傷などの欠陥での反射光量(輝度)が欠陥のない面での反射光量(輝度)と異なるので、この反射光量(輝度)の変化を検出することで、被検査体表面の欠陥を検出できる。
【０００４】
しかし、明部内と比べて、暗部内では照射光量が少ない分、撮影された画像中の欠陥での反射光量(輝度)と欠陥のない面での反射光量(輝度)との差が小さく、それだけ検出精度が低い。そこで、下記特許文献２が提案された。
【０００５】
特許文献２では、被検査体の表面に沿ってスリットパターンを所定方向に移動(例えば、スリットパターンの明部と暗部が交互に連続する方向に所定ピッチで移動)させつつ、被検査体に映るスリットパターンをスリットパターンの移動に同期してカメラで撮影し、撮影された複数の画像を合成した合成画像中の反射光量(輝度)の変化に基づいて、検出手段が欠陥の有無を検出する。
被検査体の表面に沿ってスリットパターンを、例えば、明部と暗部が連続する方向に移動させるため、欠陥が明部に対応する位置となる形態（欠陥に必ず光が照射される形態）を必ず撮影でき、検出精度が上がる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−９５３０９号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１９７７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の装置では、被検査体の表面に対し斜めの方向からスリットパターンを照射形成し、パターン照射方向と直交する方向から被検査体の表面をカメラで撮像している。
【０００８】
即ち、この種の検査装置において、精度の高い検査を行うためには、被検査体の表面全体にゆがみの少ないスリットパターンを照射形成するとともに、スリットパターンの照射されている被検査体の表面全体を撮影することが望ましい。そのためには、スリットパターン照射手段（照明用光源とパターン形成用シェード）を被検査体の表面に正対するように配置し、パターン照射手段の背後にカメラを配置することが望ましいところ、カメラの前方に配置されるパターン照射手段が撮影の邪魔になる。
【０００９】
このため、パターン照射手段とカメラを、被検査体の表面に対し略45度傾斜するように配置しなければならず、装置を構成する設備（検査装置構成部材）の配置の自由度がない(第１の課題)。
【００１０】
また、被検査体表面の湾曲度合いが大きいほど、カメラで撮影できない領域（検査できない領域）が発生する(第２の課題)。
【００１１】
そこで、発明者は、前照灯用の前面カバーのような透光性樹脂製品の表面欠陥を検査する装置を新たに開発するに際し、被検査体の特異性（透光性，湾曲形状）を考慮して、以下のように検査装置を構成すれば、前記した第１、第２の課題を解決できると考えた。
【００１２】
即ち、被検査面である被検査体表面側に配置していたパターン照射手段を、被検査体（前面カバー）の背面側に配置するとともに、湾曲する被検査体（前面カバー）を挟んで、パターン照射手段と正対するようにカメラを配置し、被検査体からパターン照射手段までがカメラの焦点の範囲となるようにカメラの被写界深度を調整して、パターン照射手段が照射するスリットパターンを、透明な被検査体を通して撮影する。このため、カメラの撮影画像には、被検査体（前面カバー）を透して視認できるスリットパターンの鮮明な画像が被検査体（前面カバー）表面の鮮明な画像に重合する形態として表示される。
【００１３】
そして、パターン照射手段により被検査体（前面カバー）の裏面に照射された光は、被検査体を透過しその表面から出射するが、被検査体表面の凹凸や傷などの欠陥での出射光量(輝度)は、欠陥のない面での出射光量(輝度)と異なる。そこで、カメラが撮影した画像中の出射光量(輝度)の変化を画像処理装置（検出手段）で検出することで、被検査体表面の欠陥を検査できる。
【００１４】
そして、発明者は、被検査体の特異性（透光性，湾曲する形状）を考慮した検査装置（以下、第１の試作機という）を試作し、その効果を検証したところ、前記した第１、第２の課題については、いずれも解消されることが確認された。しかし、この試作機には、以下の新たな課題(第３の課題)があることが判明した。
【００１５】
即ち、図６は、第１の試作機（欠陥検査装置）の要部の構成を示し、図７は、同試作機（欠陥検査装置）のカメラ４０が撮影したスリットパターンＰの画像Ｐ１を示し、図８は、スリットパターンＰの画像Ｐ１の輝度プロファイルを示す。
【００１６】
なお、図６において、面状照明光源１０と明暗パターン形成用シェード２０でパターン照射手段２が構成され、パターン形成用シェード２０は、透光性樹脂フィルム２１に黒インク層２５を形成した10mm幅の遮光部２４と、黒インク層２５を形成しない10mm幅の透光部２２とが交互に連続する構造で、黒インク層２５形成側を被検査体３０に向けて配置されている。
【００１７】
パターン照射手段２は、例えば、スリット幅10mmの明部Ｐａと同幅の暗部Ｐｂとが交互に連続するスリットパターンＰを照射するが、カメラ４０が撮影した画像Ｐ１には、明部Ｐａと暗部Ｐｂが交互に連続する所定の周期の鮮明なスリットパターンＰが表示される。そして、スリットパターンＰの画像Ｐ１の輝度プロファイルは、スリットパターンＰの明部Ｐａと暗部Ｐｂの間隔に対応する所定の周期のsin波パターン（図８参照）となる。そして、図８の符号Δv1は、スリットパターンＰの暗部Ｐｂに対応する領域にある欠陥Ｓ１（図６参照）からの出射光量（輝度）の変化を示す。
【００１８】
そして、カメラ４０が撮影した画像中の出射光量(輝度)の変化Δv1が輝点として顕在化することで、画像処理装置である検出手段（図示せず）が被検査体表面の欠陥Ｓ１を検出（検査）する。
【００１９】
しかし、非常に小さい欠陥Ｓ２，Ｓ３（図６参照）については、出射光量(輝度)の変化Δv2,Δv3（図８参照）が僅かで、輝点として顕在化しないため、欠陥として検出できない場合があり、欠陥の高精度の検出には限界があった。
【００２０】
そこで、発明者は、以下のように考えた。
【００２１】
スリットパターン照射手段２が照射するスリットパターンＰを、被検査体（前面カバー）を通してカメラ４０で撮影する際、被検査体３０からパターン照射手段２までがカメラ４０の焦点の範囲となるようにカメラ４０の被写界深度を調整するのではなく、パターン照射手段２（の照射するスリットパターンＰ）がカメラ４０の焦点外となるように、即ち、スリットパターンＰにピントが合わないようにカメラ４０の被写界深度を調整して、スリットパターンＰを撮影すれば、撮影したスリットパターンＰの画像Ｐ２は、明暗境界のない、明部と暗部の中間の輝度をもつ、均一グレーで表示される（図２（ｂ）参照）。一方、被検査体（前面カバー）３０については、ピント（焦点）が合うようにカメラ４０の被写界深度が調整されているので、非常に小さい欠陥Ｓ２，Ｓ３に対応する僅かな出射光量(輝度)の変化Δv2,Δv3であっても、明部Ｐａと暗部Ｐｂの中間の輝度をもつ均一グレー（の輝度）に対し、検出手段が検出可能な輝点として顕在化する。したがって、非常に小さい欠陥Ｓ２，Ｓ３であっても、撮影したスリットパターンＰの画像Ｐ２において輝点として顕在化するので、検出手段が欠陥として検出する（第３の課題が解決される）。
【００２２】
そして、発明者は、第１の試作機を改良して、被検査体３０はカメラ４０の焦点範囲内であるが、パターン照射手段２がカメラ４０の焦点Ｆ範囲外となるようにカメラ４０の被写界深度を調整した検査装置を試作し、その効果を検証したところ、前記した第３の課題も解消されることが確認されたので、今回の出願にいたったものである。
【００２３】
本発明は、前記した従来技術の問題点および前記した発明者の知見に鑑みてなされたもので、その目的は、検査設備の配置の自由度に優れ、透光性樹脂部材の表面欠陥を精度よく検査する方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
前記目的を達成するために、本発明のある態様の透光性樹脂部材の表面欠陥検査方法は、
透光部と遮光部が交互に連続する明暗パターン形成用シェードおよび該シェードの背面側に設けた照明光源で構成されて、前記透光部と遮光部に対応する明部と暗部が交互に連続する明暗パターンを照射するパターン照射手段を、被検査体である透光性樹脂部材の背面側に配置するとともに、
前記被検査体を挟み前記パターン照射手段と正対する位置に配置した撮影手段により、前記被検査体を通して前記明暗パターンを撮影し、
前記撮影手段が撮影した前記明暗パターンの画像における出射光量（輝度）の変化に基づいて、画像処理装置である検出手段が前記被検査体表面の欠陥を検出する、透光性樹脂部材の表面欠陥検査方法であって、
前記撮影手段の撮影した前記画像が均一グレーとなるように、前記撮像手段の被写界深度が調整されたことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明のある態様の透光性樹脂部材の表面欠陥検査装置は、
透光部と遮光部が交互に連続する明暗パターン形成用シェードおよび該シェードの背面側に設けた照明光源で構成されて、前記透光部と遮光部に対応する明部と暗部が交互に連続する明暗パターンを照射するパターン照射手段と、
その背面側を前記パターン照射手段に向けて配置される被検査体である透光性樹脂部材と、
前記被検査体を挟み前記パターン照射手段と正対するように配置されて、前記被検査体を通して前記明暗パターンを撮影する撮影手段と、
前記撮影手段が撮影した前記明暗パターンの画像における出射光量（輝度）の変化に基づいて、前記被検査体表面の欠陥を検出する画像処理装置である検出手段と、を備えた透光性樹脂部材の表面欠陥検査装置であって、
前記撮影手段の撮影した前記画像が均一グレーとなるように、前記撮像手段の被写界深度が調整されたことを特徴とする。
【００２６】
（作用）本願発明では、パターン照射手段（照明光源および明暗パターン形成用シェード）と撮影手段が被検査体（透光性樹脂部材）を挟むように配置されるので、検査装置を構成する設備を配置する位置的制約が少ない（第１の課題が解決される）。
【００２７】
また、被検査体（透光性樹脂部材）が湾曲する形状であっても、被検査体の表面全体を撮影手段で撮影できるので、検査できない領域が少ない（第２の課題が解決される）。
【００２８】
また、被検査体（透光性樹脂部材）を通して、パターン照射手段の照射する明暗パターンを撮影手段で撮影する際、図６に示すように、被検査体３０の表面からパターン照射手段２までの全域にピント（焦点）Ｆが合うように、撮影手段４０の被写界深度を調整した場合は、撮影手段４０の撮影した画像４２には、被検査体３０を透して視認できる、パターン照射手段２の照射光が形成する明暗パターンＰの鮮明な画像Ｐ１が被検査体表面の鮮明な画像３０’に重合する画像として表示される。
【００２９】
例えば、撮影手段４０が撮影した画像４２には、図７に示すように、明部Ｐａと暗部Ｐｂが交互に連続する所定の周期の鮮明なスリットパターンＰが表示され、明暗パターン（スリットパターン）Ｐの画像Ｐ１の輝度プロファイルは、図８に示すように、明暗パターンＰの明部Ｐａと暗部Ｐｂが連続する所定の周期のsin波パターンとなる。
【００３０】
そして、パターン照射手段２により被検査体３０の裏面に照射された光は、被検査体表面から出射するが、被検査体表面の凹凸や傷などの欠陥Ｓ１がある程度大きい場合は、被検査体表面の欠陥Ｓ１での出射光量(輝度)と欠陥Ｓ１のない面での出射光量(輝度)とが異なることから、撮影手段４０が撮影した画像４２中の出射光量(輝度)の変化Δv1（図８参照）を画像処理装置である検出手段が輝点として検出することで、被検査体表面の欠陥Ｓ１を検査できる。
【００３１】
しかし、欠陥Ｓ（図１）；Ｓ２，Ｓ３（図６参照）が非常に小さいと、画像４２中の出射光量(輝度)の変化Δv（図１）；Δv2，Δv3が僅かであるため輝点として顕在化せず、検出手段５０が輝点（欠陥）を検出できないおそれがある。
【００３２】
然るに、本発明のある態様では、図１に示すように、被検査体（透光性樹脂部材）３０を通して、スリットパターン照射手段２の照射する明暗パターンＰを撮影する際、パターン照射手段２の照射する明暗パターンＰ（図２（ａ）参照）が撮影手段４０の焦点Ｆ外となるように、即ち、明暗パターンＰにピントが合わないように、撮影手段４０の被写界深度を調整して、明暗パターンＰを撮影するので、撮影手段４０が撮影した明暗パターンＰの画像Ｐ２は、図２（ｂ）に示すように、明暗境界Ｐｃのない、明部Ｐａと暗部Ｐｂの中間の輝度をもつ、均一グレー（の輝度）V0で表示される。一方、被検査体３０の表面については、ピント（焦点）Ｆが合うように撮影手段４０被写界深度が調整されているので、非常に小さい欠陥Ｓ；Ｓ２,Ｓ３に対応する、たとえ僅かな出射光量(輝度)の変化Δv；Δv2,Δv3であっても、明部Ｐａと暗部Ｐｂの中間の輝度をもつ均一グレー(の輝度)V0(図３参照）に対し、画像処理装置である検出手段５０が検出可能な輝点として顕在化する。
【００３３】
即ち、暗部Ｐｂ内，明部Ｐａ内のそれぞれ僅かな出射光量（輝度）の変化Δv；Δv2,Δv3は、撮影手段４０が撮影した明暗パターンＰの画像が鮮明なスリットパターンＰ１（図７参照）である場合は、暗部Ｐｂ，明部Ｐａ内の基準出射光量(輝度) V2, V3(図８参照)に対する変化量（Δv／V2；Δv2／V2，Δv3／V3）としては非常に小さいが、明部Ｐａと暗部Ｐｂの中間の輝度をもつ均一グレー（の輝度）V0（図３参照）に対する変化量（Δv／V0；Δv2／V0，Δv3／V0）としては大きいので、僅かな出射光量(輝度)の変化Δv；Δv2，Δv3であっても明暗パターンＰの画像（均一グレーの画像）Ｐ２上に輝点として顕在化し、検出手段５０が欠陥として検出できる（第３の課題が解決される）。
【００３４】
また、本発明の別の態様では、
前記明暗パターン形成用シェードには、前記透光部を透過する光を前記遮光部側に拡散する光拡散手段が設けられていてもよい。
【００３５】
（作用）明暗パターン形成用シェードに設けた光拡散手段により、シェードの透光部２２を透過する光が遮光部２４側に拡散して、光拡散手段を設けない場合（図５参照）と比べて、より多くの照射光（拡散光）Ｌａが被検査体の暗部Ｐｂに対応する領域の、主に明暗境界Ｐｃに沿った領域に導かれ、照射光（拡散光）の導かれる領域が暗部Ｐｂ内の幅方向に拡大される。このため、被検査体表面の暗部Ｐｂに対応する領域の、主に明暗境界Ｐｃに沿った領域からの出射光量が増え、暗部Ｐｂに対応する領域の欠陥からの出射光量(輝度)と欠陥のない表面から出射光量(輝度)との差が相対的に大きくなって、特に暗部に対応する領域でこれまで出射光量(輝度)が僅かなため、撮影手段の撮影した画像において輝点として顕在化しなかった小さい欠陥が、輝点としていっそう顕在化する。即ち、欠陥の検出精度がいっそう上がる。
【００３６】
また、本発明の別の態様では、
前記明暗パターン形成用シェードの透光部と遮光部は、それぞれ所定幅の帯状に形成されて、前記明暗パターンは、帯状の明部と暗部が交互に連続するスリットパターンで構成され、
前記明暗パターン形成用シェードは、前記照明光源に対し、前記明部と暗部が連続する方向に移動できるように構成されるとともに、前記明暗パターンの位相が一定間隔でずれるように前記シェードを移動しつつ、該シェードの移動に連係して前記撮影手段が前記明暗パターンを撮影するように構成され、
前記検出手段は、前記撮影手段が撮影した複数の画像を合成する位相シフト法により、画像における出射光量（輝度）の変化を計測するように構成されていてもよい。
【００３７】
(作用)明暗パターンの位相が一定間隔でずれている複数の画像を合成する位相シフト法により、画像における出射光量（輝度）の変化を計測するので、欠陥の検出精度が高いことは勿論、被検査体の表面のどの場所にある欠陥に対しても検出が可能となる。
【発明の効果】
【００３８】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、検査設備の配置の自由度に優れ、透光性樹脂部材の表面欠陥を精度よく検査する方法および装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施形態である表面欠陥検査装置の全体構成を示す図である。
【図２】（ａ）はパターン照射手段の照射する明暗パターン（スリットパターン）の正面図、（ｂ）は同表面欠陥検査装置のカメラが撮影した明暗パターンの画像を示す平面図である。
【図３】カメラの撮影した明暗パターンの画像の輝度プロファイル（図２（ｂ）に示す線III-IIIに沿う輝度プロファイル）を示す図である。
【図４】カメラが撮影した明暗パターンの画像の輝度プロファイルを示し、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、パターン照射手段が照射する明暗パターンの位相がずれるようにシェードを移動した時のそれぞれの画像の輝度プロファイルを示し、（ｅ），（ｆ）は、それぞれ（ａ）〜（ｄ）の４枚の画像を合成した輝度プロファイルで、（ｅ）は被検査体の表面に欠陥がある場合、（ｆ）は被検査体の表面に欠陥がない場合を示す。
【図５】第２の実施形態である表面欠陥検査装置の要部を示す図である。
【図６】表面欠陥検査装置（試作機）において、カメラが撮影した明暗パターンの画像に欠陥が輝点として顕在化する形態を説明する図である。
【図７】同表面欠陥検査装置（試作機）のカメラが撮影した明暗パターンの画像を示す平面図である。
【図８】同表面欠陥検査装置（試作機）のカメラが撮影した明暗パターンの画像の輝度プロファイル（図７に示す線VIII-VIIIに沿う輝度プロファイル）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００４１】
（第１の実施形態）
本発明を自動車用前照灯用の前面カバー(透光性樹脂部材）の表面欠陥を検出する装置に適用した第１の実施形態を、図１，２，３，４を参照して説明する。
【００４２】
図１に示すように、表面欠陥検査装置１は、水平に配置された面状照明光源１０と、面状照明光源１０の照射方向前方（上方）に水平に配置される明暗パターン形成用シェード２０と、シェード２０の上方に配置される被検査体である前面カバー３０（以下、ワークという）と、ワーク３０の上方に配置される撮影手段であるデジタルカメラ４０と、デジタルカメラ４０の撮影した画像４２に基づいて、ワーク３０表面の欠陥を検出する検出手段である画像信号処理部５０を備えて構成されている。
【００４３】
所定の大きさに形成された面状照明光源１０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や有機ＥＬ発光素子などの面状に光を発光する光源で構成され、図１では、発光面１０ａが上方に向いている。
【００４４】
明暗パターン形成用シェード２０には、図１左右方向に、所定幅の帯状の透光部２２と所定幅の帯状の遮光部２４とが交互に連続して形成され、面状照明光源１０に対し、図１左右方向に移動できるように構成されている。なお、透光部２２と遮光部２４は、いずれも同一幅(例えば、10mm幅)で、ワーク３０の縦方向（図２（ｂ）のｙ方向）の寸法より大きい所定長さに形成されている。
【００４５】
そして、明暗パターン形成用シェード２０とその背面側に設けた面状照明光源１０は、シェード２０の透光部２２と遮光部２４に対応する明部Ｐａと暗部Ｐｂが交互に連続する明暗パターン（スリットパターン）Ｐ（図２（ａ）参照）を照射するパターン照射手段２を構成している。
【００４６】
パターン照射手段２の上方には、被検査体であるワーク３０が、その背面側をパターン照射手段２に向けて水平に配置されて、パターン照射手段２の照射光である明暗パターン（スリットパターン）Ｐがワーク３０を透過して上方に配光される。ワーク３０とシェード２０間の距離は、例えば100〜200mm、シェード２０は照明光源１０に対し移動（摺動）できるが、シェード２０と照明光源１０との距離は、実質的には0である。
【００４７】
詳しくは、ワーク３０の裏面に照射されたスリットパターンＰは、透明なワーク３０の表面側に現れる。即ち、面状照明光源１０とシェード２０とによって、透光部２２に対応する帯状の明部Ｐａと遮光部２４に対応する帯状の暗部Ｐｂが連続するスリットパターンＰがワーク３０の表面に形成される。
【００４８】
ワーク３０の裏面側への照射光は、ワーク３０を透過してワーク３０の表面側から出射するところ、ワーク３０の裏面に光を照射したときのワーク３０の表面からの出射光量は、ワーク３０の表面に存在する凹凸や傷などの欠陥Ｓからの出射光量(輝度)と欠陥Ｓのない表面からの出射光量(輝度)とで異なるので、このワーク３０の表面からの出射光量(輝度)の変化を、デジタルカメラ４０が撮影した画像Ｐ２に基づいて、解析用コンピュータ(パソコン)５６を内蔵する画像信号処理部５０が後述する位相シフト法の画像処理を行うことで、ワーク３０表面の欠陥の有無を検査できるように構成されている。
【００４９】
即ち、ワーク３０の上方には、ワーク３０を通してスリットパターンＰを撮影するデジタルカメラ４０が、ワーク３０およびパターン照射手段２に対し正対するように配置されている。
【００５０】
そして、図１に示すように、撮影画像４２のピント（焦点）Ｆは、ワーク３０の表面に合うが、パターン照射手段２の照射するスリットパターンＰには合わないように、カメラ４０の被写界深度が調整されている。このため、ワーク３０を通してスリットパターンＰを撮影することで、カメラ４０の撮影した画像４２には、図２（ｂ）に示すように、明暗境界Ｐｃのない、明部Ｐａと暗部Ｐｂの中間の輝度をもつ、均一グレーのスリットパターンＰの画像Ｐ２が、鮮明なワーク３０の表面全体の画像３０’に重なって表示される。
【００５１】
なお、パターン照射手段２からワーク３０までの範囲に撮影画像４２のピント（焦点）Ｆが合うようにカメラ４０の被写界深度を調整して、パターン照射手段２の照射するスリットパターンＰを撮影した場合(図６参照）は、カメラ４０の撮影した画像には、明部Ｐａと暗部Ｐｂが交互に連続するスリットパターンＰの鮮明な画像Ｐ１がワーク３０の表面全体の鮮明な画像３０’に重なって表示される（図７参照）。即ち、試作機（図６参照）において、カメラ４０の撮影したスリットパターンＰの画像Ｐ１は、明部Ｐａと暗部Ｐｂが交互に連続する鮮明な画像であるのに対し、本実施形態では、カメラ４０の撮影したスリットパターンＰの画像Ｐ２は、明暗境界Ｐｃのない、明部Ｐａと暗部Ｐｂの中間の輝度をもつ、均一グレーの画像となる（図２（ｂ）参照）。
【００５２】
一方、ワーク３０については、ワーク３０にピント（焦点）が合うようにカメラ４０の被写界深度が調整されているので、非常に小さい欠陥Ｓ（図１参照）に対応する、たとえ僅かな出射光量(輝度)の変化Δv（図３参照）であっても、明部Ｐａと暗部Ｐｂの中間の輝度をもつ均一グレー(の輝度)V0（図３参照）に対し、画像信号処理部５０が検出可能な輝点として顕在化する。
【００５３】
即ち、ワーク３０の暗部に存在する非常に小さい欠陥Ｓ(図６では、Ｓ２）については、スリットパターンＰの撮影画像が鮮明な画像Ｐ１（図６，７参照）である場合は、暗部Ｐｂ内の僅かな出射光量（輝度）の変化Δv（図６では、Δv2）は、基準出射光量(輝度)V2に対する変化量Δv／V2(図８では、Δv2／V2)としては非常に小さく、輝点として顕在化しないため、画像信号処理部５０により検出できないおそれがある。
【００５４】
然るに、本実施形態では、スリットパターンＰの撮影画像Ｐ２は、図２（ｂ）に示すように、明暗境界Ｐｃのない、明部Ｐａと暗部Ｐｂの中間の輝度をもつ、均一グレーの画像である。そして、スリットパターンＰの撮影画像Ｐ２の輝度ファイルは、図３に示されるように、明部Ｐａと暗部Ｐｂの中間の輝度をもつ均一グレー（の輝度）V0の直線で示され、欠陥Ｓにおける出射光量（輝度）の変化Δvが輝点として出力される。図３の直線V0は、カメラ４０の撮影したスリットパターンＰの画像Ｐ２の輝度プロファイル（図２（ｂ）に示す線III-IIIに沿う輝度プロファイル）を示し、図３の破線は、ピントがずれるため画像Ｐ２として表示されないスリットパターンＰ（sin波パターン）の輝度プロファイルを示す。
【００５５】
このように、暗部Ｐｂ内の僅かな出射光量（輝度）の変化Δvは、明部Ｐａと暗部Ｐｂの中間の輝度をもつ均一グレー（の輝度）V0に対する変化量（Δv／V0）としては大きいので、出射光量(輝度)の僅かな変化Δvであっても輝点として顕在化し、検出手段である画像信号処理部５０によって検出される。
【００５６】
また、デジタルカメラ４０は、画像信号処理部５０に接続されており、画像信号処理部５０がカメラ４０の撮影した画像４２に基づいて、ワーク３０の表面の欠陥Ｓを検出するとともに、欠陥Ｓを視覚的に認識できるように加工したワーク３０表面の画像をモニタ６０に表示する。
【００５７】
画像信号処理部５０は、読み出し走査により発生したカメラ４０の画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ５２と、デジタル信号をカメラ４０の画素に対応するアドレスに画像データとして記憶するＲＡＭ５４と、ＲＡＭ５４から画像データを取り込んで処理を行う解析用コンピュータ(パソコン)５６と、画像信号または処理信号をＤ／Ａコンバータ５７でアナログ化して、切り替え回路５８を介して、選択的に表示するモニタ６０を備えている。
【００５８】
即ち、解析用コンピュータ(パソコン)５６は、ＲＡＭ５４に取り込まれた画像データをスリットと直交する方向（図２（ｂ）のＸ方向）に読み出し、逐次前後のアドレスの信号レベルと比較し、比較する信号レベル間の差が所定値以上である場合に、そのアドレスに対応する位置に欠陥があると、判断する。
【００５９】
また、スリットパターン形成用シェード２０は、図１に示すように、透光性樹脂フィルム２１の面状照明光源１０側となる表面に所定幅の黒インク層２５が印刷により積層形成されて、黒インク層２５を形成した帯状の遮光部２４と、黒インク層２５を形成しない帯状の透光部２２とが交互に連続するように形成されている。
【００６０】
そして、透光部２２を構成する透光性樹脂フィルム２１の、黒インク層２５非形成側の表面には、光拡散手段を構成する横断面矩形状の白インク層２３が積層形成されて、透光部２２を透過してワーク３０の裏面に向う光のうち、白インク層２３の幅方向両端面２３ａから出射する光が端面２３ａに対し傾斜する方向に導かれて、遮光部２４側に拡散する光Ｌａ(図１参照）を形成する。白インク層２３には、光拡散材が分散されており、白インク層２３も黒インク層２５と同様、印刷により透光性樹脂フィルム２１に形成されている。
【００６１】
また、光拡散手段を構成する白インク層２３は、透光性樹脂フィルム２１の表面上に突出するように形成されて、それだけ遮光部２４側への光の拡散範囲が大きい。
【００６２】
また、本実施形態では、シェード２０に設けた光拡散手段である白インク層２３（の端面２３ａ）により、シェード２０の透光部２２を透過する光が遮光部２４側に大きく拡散して、光拡散手段である白インク層２３を設けない場合（図６参照）と比べて、より多くの照射光（拡散光）Ｌａがワーク３０裏面の暗部Ｐｂ内の、主に暗部Ｐｂ内の明暗境界Ｐｃに沿った領域に導かれる（図１参照）。
【００６３】
特に、本実施形態では、ワーク３０と白インク層２３間の距離，および白インク層２３の厚さ等が調整されて、投光部２２を透過した拡散光Ｌａが帯状の暗部Ｐｂの幅方向中央部を越える位置まで導かれるように設定されている。
【００６４】
このため、ワーク３０表面の暗部Ｐｂ内にある欠陥Ｓからの出射光量(輝度)が増え、欠陥Ｓからの出射光量(輝度)と欠陥Ｓのない表面から出射光量(輝度)との差が相対的に大きくなって、カメラ４０の撮影した画像４２（図２（ｂ）参照）における欠陥Ｓに対応する出射光量（輝度）の変化（輝点）の顕在化がいっそう促進され、ワーク３０表面の暗部Ｐｂ内全域における欠陥Ｓの検出が可能である。
【００６５】
以下、画像信号処理部５０の位相シフト法による画像処理を説明する。
【００６６】
位相シフト法では、ワーク３０に照射するスリットパターンＰ（sin波パターン）の位相を一定間隔（例えば、π／２）でずらして、カメラ４０でスリットパターンＰを複数回（４回以上）撮影し、撮影した画像を解析することで、ワーク３０の表面形状の計測を行う。具体的には、カメラ４０，ワーク３０および面状照明光源１０に対し、スリットパターン形成用シェード２０を一定速度でスリットパターンＰ（sin波パターン）の少なくとも１周期分相当移動させていく。そして、シェード２０（スリットパターンＰ）の移動に伴う、スリットパターンＰ（sin波パターン）の位相の変化に対し、一定間隔（π／２）毎にスリットパターンＰ（sin波パターン）をカメラ４０で撮影する。
【００６７】
撮影した全４枚の各画像のある１点ｐ（ｘ，ｙ）の明るさ（輝度）は、スリットパターンＰ（sin波パターン）の縦軸方向のオフセット量，振幅をそれぞれＡ，Ｂとすると、以下の４連立方程式、
Ｉ１（ｘ，ｙ）＝Ａ＋Ｂｃｏｓ（φ）
Ｉ２（ｘ，ｙ）＝Ａ＋Ｂｃｏｓ（φ＋π／２）
Ｉ３（ｘ，ｙ）＝Ａ＋Ｂｃｏｓ（φ＋π）
Ｉ４（ｘ，ｙ）＝Ａ＋Ｂｃｏｓ（φ＋３π／２）で表される。
【００６８】
そして、全４枚の各画像を合成することで、即ち、位相演算により、Ｂについて上記４連立方程式を解くことで、点ｐ（ｘ，ｙ）における輝度Ｂが求められる。
【００６９】
即ち、Ｂ＝ｓｑｒｔ((Ｉ１−Ｉ３)2＋(Ｉ２−Ｉ４)2)）／２となる。
【００７０】
このように、画像信号処理部５０は、画像処理（位相シフト法）によって画像上の点ｐ（ｘ，ｙ）の振幅Ｂ（輝度）を求め（図４（ｅ）参照）、振幅Ｂ（輝度）の変化量が閾値以上である場合に、その位置ｐ（ｘ，ｙ）に欠陥があると判断する。
【００７１】
図４は、カメラ４０が撮影した明暗パターンＰの画像Ｐ２の輝度プロファイルを示し、（ａ）〜（ｄ）は、照射するスリットパターンＰ（sin波パターン）の位相がずれるようにシェード２０を移動した時のそれぞれの画像Ｐ２の輝度プロファイルを示す。図４（ｅ），（ｆ）は、（ａ）〜（ｄ）の４枚の画像を合成した輝度プロファイル、すなわち、位相演算により、Ｂについて上記４連立方程式を解くことで計測した点ｐ（ｘ，ｙ）の輝度Ｂをそれぞれ示し、（ｅ）は点ｐ（ｘ，ｙ）に欠陥がある場合、（ｆ）は点ｐ（ｘ，ｙ）に欠陥がない場合を示す。点ｐ（ｘ，ｙ）に欠陥があると、図４（ｅ）に示すように、欠陥に対応する輝度Ｂが輝点として顕在化し、画像信号処理部５０により確実に検出できる。
【００７２】
また、本実施形態では、パターン照射手段２（照明光源１０およびパターン形成用シェード２０）とカメラ４０がワーク３０を挟むように配置されるので、表面欠陥検査装置１を構成する設備を配置する位置的制約が少ない。
【００７３】
また、本実施形態では、パターン照射手段２とワーク３０とカメラ４０が、それぞれ正対するように配置されているので、ワーク３０の表面に形成される（現れる）スリットパターンＰのゆがみが減少し、スリットパターンＰの明暗境界Ｐｃが鮮明となることで、スリットパターンＰの撮影画像Ｐ２の均一グレー化が促進され、それだけ欠陥での出射光量(輝度)の変化（輝点）が判別しやすい。
【００７４】
また、本実施形態では、ワーク３０が湾曲する形状であっても、ワーク３０の表面全体をカメラ４０で撮影できるので、検査できない領域が少ない。
【００７５】
なお、前記第１の実施形態では、照射するスリットパターンＰ（sin波パターン）の位相を一定間隔（π／２）でずらして、カメラ４０でスリットパターンＰを複数回（４回以上）撮影し、撮影した画像を解析することで、ワーク３０の表面形状の計測を行う位相シフト法が採用されているが、照射するスリットパターンＰ（sin波パターン）の位相を一定間隔（π／４）でずらして、カメラ４０でスリットパターンＰを複数回（８回以上）撮影し、撮影した画像を解析することで、ワーク３０の表面形状の計測を行う位相シフト法を採用してもよく、照射するスリットパターンＰ（sin波パターン）の位相をずらす間隔が狭いほど、カメラ４０による撮影回数が多くなるほど、ワーク３０の表面形状の高精度の計測を行うことができる。
【００７６】
また、前記第１の実施形態では、スリットパターン形成用シェード２０に白インク層２３が設けられて、投光部２２を透過する光が遮光部２４側に拡散されるように構成されているが、図６に示すように、スリットパターン形成用シェード２０に光拡散手段（白インク層２３）を設けない構造であってもよい。
【００７７】
図５は、本発明の第２の実施形態の要部を示す。
【００７８】
第２の実施形態の表面欠陥検査装置１Ａでは、スリットパターン形成用シェード２０Ａが、第１の実施形態のシェード２０と同様、透光性樹脂フィルム２１の面状照明光源１０側となる表面に所定幅の黒インク層２５が形成されて、黒インク層２５を形成した帯状の遮光部２４と、黒インク層２５を形成しない帯状の透光部２２とが交互に連続するように形成されている。
【００７９】
そして、シェード２０Ａを構成する透光性樹脂フィルム２１の黒インク層２５非形成側に、光拡散手段を構成する梨地２１ａが形成されており、透光部２２を透過してワーク３０の裏面に向う光Ｌａが透光部２２（透光性樹脂フィルム２１）の梨地２１ａ形成面から出射する際に、遮光部２４側に拡散されるように構成されている。
【００８０】
このため、ワーク３０表面の暗部Ｐｂ内の、特に明暗境界Ｐｃに沿った領域からの出射光量が増える分、暗部Ｐｂ内にある欠陥Ｓからの出射光量(輝度)と欠陥Ｓのない表面から出射光量(輝度)との差が相対的にいっそう大きくなって、それだけ検出手段である画像信号処理部５０による欠陥Ｓの検出精度がさらに上がる。
【００８１】
その他は、前記した第１の実施形態と同一であり、同一の符号を付すことで、重複する説明は省略する。
【００８２】
なお、前記した実施形態では、被検査体が無色透明(クリアー)な前面カバー３０である場合について説明したが、被検査体としては、透光性樹脂部材であれば、ターンシグナルランプ用のアンバー色の前面カバーやストップランプ用の赤色の前面カバーなどの、標識灯用の前面カバーであってもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１,１Ａ  検査装置
２，２Ａ  パターン照射手段
１０  面状照明光源
２０，２０Ａ  明暗パターンであるスリットパターン形成用シェード
Ｐ  明部と暗部とが交互に連続するスリットパターン
Ｐ２  スリットパターンの画像
Ｐａ  スリットパターンの明部
Ｐｂ  スリットパターンの暗部
Ｐｃ  スリットパターンの明暗境界
Ｐ２  カメラが撮影したスリットパターンの画像
２１  透光性樹脂フィルム
２１ａ  光拡散手段を構成する梨地
２２  透光部
２３  光拡散手段である白インク層
２４  遮光部
２５  遮光部を形成する黒インク層
３０  ワーク（被検査体を構成する透光性樹脂部材である前面カバー）
３０’ワークの画像
Ｓ  ワーク表面についている欠陥
４０  被検査体の表面を撮影する撮影手段であるカメラ
４２  カメラの撮影画像
５０  カメラの撮影した画像に基づいてワークの表面欠陥を検出する検出手段である画像信号処理部
５６  ワークの表面欠陥の有無を判定する解析用コンピュータ(パソコン)
【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】
2020091143.tif 000007
【図６】
2020091143.tif 000008
【図７】
2020091143.tif 000009
【図８】
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