(57)【要約】【課題】搬送される帯状帯の表面疵を、より精度良く確実に、リアルタイムで検出することができる表面疵検査装置、表面疵検査方法及びプログラムを提供すること。【解決手段】搬送される帯状体１の表面に帯状光Ｌ１を照射した帯状体面上の帯状光照射領域ＬＡを帯状光の入射と対向設置して撮像する２次元撮像装置２０と、該２次元撮像装置を制御する制御装置３０とを備え、該２次元撮像装置は、帯状光照射領域からの反射光の中で所定の２つ以上の異なる受光角度βで特定される反射光を、該制御装置から指示された露光時間で撮像し、該制御装置は、帯状体の搬送速度に同期させて該２次元撮像装置から部分読み出しした画素列を配列・合成してフレーム画像を生成し、該フレーム画像から前記夫々の受光角度に適した露光時間を決定することで、発生する疵に合わせて複数の受光角度で精度よくリアルタイムに疵検出する。【選択図】図１
2010117322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に搬送される帯状体の表面の幅方向全域に帯状光を照射し、該帯状光が照射される領域である帯状光照射領域からの該帯状光の反射光を撮像し、該帯状体の表面の疵を検査する表面疵検査装置であって、
前記帯状光の前記帯状体に対する垂直方向入射角度が、前記帯状光照射領域のすべての点において、予め設定した所定の値で等しくなるように帯状光を照射する照明装置と、
前記帯状光照射領域を挟んで前記照明装置と対向配置され、該帯状光照射領域の内の、前記帯状体の移動方向における位置が相異なる複数の部分領域からの反射光を、夫々相異なる複数の垂直方向反射角度において、該垂直方向反射角度毎の露光時間で撮像して、複数の列単位画像を出力する、列単位露光可能かつ部分読み出し可能な２次元撮像装置と、
前記帯状体の移動に同期して前記２次元撮像装置に撮像させて、該撮像により得られた前記複数の列単位画像のうち少なくとも二つ以上の列単位画像を予め設定しておいた列数だけ夫々配列することにより、該少なくとも二つ以上の列単位画像の夫々が対応する垂直方向反射角度夫々から前記帯状光照射領域を撮像したフレーム画像を構成する制御装置と、
前記フレーム画像を画像処理して、前記帯状体の表面の疵を検出する疵画像処理装置と、
を備えることを特徴とする表面疵検査装置。
【請求項２】
前記２次元撮像装置は、複数のＣＭＯＳ撮像素子からなる２次元の画素配列を有する２次元ＣＭＯＳカメラを備え、前記制御装置の指示により任意の画素列を任意の露光時間で露光し、該画素列の前記列単位画像を該画素配列から出力するものであり、
前記制御装置は、予め設定した前記複数の垂直方向反射角度夫々に対応する前記複数の部分領域を、前記垂直方向反射角度毎の露光時間で撮像するために、前記２次元ＣＭＯＳカメラの複数の画素列、および該画素列にて撮像するときの露光時間を前記２次元撮像装置に指示する、
ことを特徴とする請求項１に記載の表面疵検査装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記二つ以上の列単位画像夫々から構成した各フレーム画像の夫々について、予め定められた処理法により該フレーム画像から複数の画素を抽出し、該複数の画素の輝度値に基づいて、前記複数の垂直方向反射角度夫々に対応する露光時間を決定する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表面疵検査装置。
【請求項４】
長手方向に搬送される帯状体の表面の幅方向全域に帯状光を照射し、該帯状光が照射される領域である帯状光照射領域からの該帯状光の反射光を撮像し、該帯状体の表面の疵を検査する表面疵検査方法であって、
照明装置が、前記帯状光の前記帯状体に対する垂直方向入射角度が、該帯状光照射領域のすべての点において、予め設定した所定の値で等しくなるように帯状光を照射するステップと、
前記帯状光照射領域を挟んで前記照明装置と対向配置され、列単位露光可能かつ部分読み出し可能な２次元撮像装置が、該帯状光照射領域の内の、前記帯状体の移動方向における位置が相異なる複数の部分領域からの反射光を、夫々異なる複数の垂直方向反射角度において、該垂直方向反射角度毎の露光時間で撮像して、複数の列単位画像を出力するステップと、
制御装置が、前記帯状体の移動に同期して前記２次元撮像装置に撮像させて、該撮像により得られた前記複数の列単位画像のうち少なくとも二つ以上の列単位画像を予め設定しておいた列数だけ夫々配列することにより、該少なくとも二つ以上の列単位画像の夫々が対応する垂直方向反射角度夫々から前記帯状光照射領域を撮像したフレーム画像を構成するステップと、
疵画像処理装置が、前記フレーム画像を画像処理して、前記帯状体の表面の疵を検出するステップと、
を有することを特徴とする表面疵検査方法。
【請求項５】
長手方向に搬送される帯状体の表面の幅方向全域に帯状光を照射し、該帯状光が照射される領域である帯状光照射領域からの該帯状光の反射光を撮像し、該帯状体の表面の疵を検査するために、
前記帯状光の前記帯状体に対する垂直方向入射角度が、前記帯状光照射領域のすべての点において、予め設定した所定の値で等しくなるように帯状光を照射する照明装置と、
前記帯状光照射領域を挟んで前記照明装置と対向配置され、該帯状光照射領域の内の、前記帯状体の移動方向における位置が相異なる複数の部分領域からの反射光を、夫々相異なる複数の垂直方向反射角度において、該垂直方向反射角度毎の露光時間で撮像して、複数の列単位画像を出力する、列単位露光可能かつ部分読み出し可能な２次元撮像装置と、
を有する表面疵検査装置を制御するコンピュータに、
前記帯状体の移動に同期して前記２次元撮像装置に撮像させて、該撮像により得られた前記複数の列単位画像のうち少なくとも二つ以上の列単位画像を予め設定しておいた列数だけ夫々配列することにより、該少なくとも二つ以上の列単位画像の夫々が対応する垂直方向反射角度夫々から前記帯状光照射領域を撮像したフレーム画像を構成する機能と、
前記フレーム画像を画像処理して、前記帯状体の表面の疵を検出する機能と、
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、例えば金属板等の帯状体の表面の疵検査装置、表面疵検査方法及びプログラムに関し、特に、帯状体の表面の各種の疵の検査を、撮影画像を用いて行う疵検査に好適な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば金属板等の一つである鋼板等の帯状体の製造工程において、製品の品質を損なうおそれのある疵は、製造段階で早期に発見し、当該製造工程または上工程の製造条件を変更するなどして後続の製品について疵の発生を未然に防ぐ必要がある。そのために、例えば、製造ライン中で鋼板を移動させながら疵の検査を行っている。疵の検査方法として、電磁的や光学的手法など数々の検査方法が開発されており、なかでも光学的検査方法は、鋼板に非接触で表面の疵が検出可能であり、疵画像が高速で容易に得られるために広く用いられている。
【０００３】
当該光学的検査方法は、通板する鋼板等の表面の被検査部を照明して、ＣＣＤカメラのような撮像装置により連続的に撮影して得られる画像信号に基づいて、鋼板等の表面の疵を検出している。一般的にこのような光学的な表面疵検査方法においては、明視野撮像を行うために鋼板への照明の入射角度と反射角度の角度差が無いまたは少ない範囲（例えば０°〜５°程度）で撮像する正反射光学系と、暗視野撮像を行うために鋼板への照明の入射角度と反射角度の角度差が大きい範囲（例えば２０°〜７０°）で撮像する散乱反射光学系（以下では、夫々「正反射光学系」又は「乱反射光学系」と記す）の２系統の光学系を用いることが多い。正反射光学系は、表面の比較的大きな凹凸状の疵検出で有効であること、及び、散乱反射光学系は、鋼板表面の有色異物や汚れ欠陥の検出で有効であることが知られている。
【０００４】
しかしながら近年では、鋼板等の製品の出荷時の品質検査や、疵の早期発見により迅速な疵発生防止対策を実施する等の観点から、鋼板等の表面の正常部である地合と比べて、色調や凹凸等の僅かな違いの疵をも検出することがますます重要になっている。
【０００５】
正反射光学系と乱反射光学系の２系統の光学系を有する表面検査方法では、撮像装置は固定、つまり撮像装置の受光角度が上記２系統の光学系を満たす受光角度範囲の中で一意に固定されている。従って、この表面疵検査方法は、固定した受光角度での撮像では色調や凹凸等の僅かな違いの疵の検出が難しい場合が多い。例えば、押疵等の微小凹凸疵や、鋼板表面に薄く付着する汚れでは、疵表面で起こるわずかな乱反射の違い、反射率の角度依存性、または、地合の表面性状等により、ある特定の受光角度でしか輝度変化を得ることできず、その受光角度が撮像装置の受光角度と精度良く一致しないと、その微小疵の検出が困難になる場合が生じていた。
【０００６】
そこで、撮像装置の受光角度を変化させて鋼板等の表面疵検査を行う装置として、特許文献１に開示された技術のように、２次元ＣＣＤカメラの受光部を、２次元ＣＣＤ素子の画素列の走査方向が鋼板の幅方向に実質的に一致するように、平らな形状の鋼板に対向配置し、相前後する２以上の時刻において当該画素列を走査して得た、鋼板の幅方向に長い特定部分の２枚以上の画像を合成して、異なる受光角度の検査画像を作成する装置が知られている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２７４３２５号公報
【特許文献２】特開２００６−２９２５９３号公報
【非特許文献１】“ＣＣＤ／ＣＭＯＳイメージ・センサの基礎と応用”、米本和也、ＣＱ出版社、２００３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の従来技術では、以下のような解決すべき課題が生じる場合がある。
特許文献１に開示されている技術では、鋼板の幅方向に長い特定部分が搬送によって製造ライン上を移動することにともなって、当該特定部分からの散乱光について、経時的に２次元ＣＣＤカメラである撮像装置の受光角度が変化することを利用している。鋼板の特定部分を含む画像が、２次元ＣＣＤカメラで撮像している製造ライン上の撮像領域中でオーバーラップするように、２次元ＣＣＤカメラを利用して複数の受光角度夫々で複数枚の画像を撮影し、その複数枚の画像を画像合成する。したがって、異なる２枚以上の、予め設定した所定の複数の受光角度の鋼板画像を得るために、必ず当該特定部分は、撮影領域中で所定の受光角度の位置で２回以上撮影される必要がある。言い換えれば、必ず２回以上の撮影回数で、特定部分を含む２次元画像を撮像することが必要となる。このため、効率的な画像撮影が難しく、疵を検出するための合成画像の生成に時間がかかることが多い。
【０００９】
また、変化量の多い受光角度を得るために、画素数の大きな２次元ＣＣＤを用いる場合には、より一層２次元ＣＣＤカメラを高フレームレート化する必要があり、高速搬送するラインへの適用が困難である。さらに、鋼板の特定部位を撮影領域中で少なくとも２回以上の複数回撮影したフレーム単位の２次元の画像データから、後工程の画像処理装置で上記の画像を合成する処理をする際には、必要の無い受光角度の部分の画像データを含めて後工程の画像処理装置に伝送し、当該所定の受光角度で撮像された特定部分の画像データ（１画素列分）のみをフレーム単位の画像データから抽出しなければならない。そのために、フレーム単位の２次元の画像データの処理では、無駄にデータ伝送時間および画像合成処理時間を要する。したがって、特許文献１に開示された技術では、鋼板の通板時にリアルタイムの疵検出が難しく、加えて、高速の画像処理をするための装置コストが増大することが懸念される。
【００１０】
さらに、一般に受光角度が異なると表面で反射する光量も大きく異なり、正反射光学系に比べて乱反射光学系の反射光量は一般に非常に小さくなる。しかし、特許文献１に開示された技術で得られる複数の受光角度夫々で撮影した複数枚の画像は、ＣＣＤカメラで同一の時刻に撮影された画像から合成される。よって、その露光時間は夫々受光角度で必然的に同じになり、正反射光学系として合成された画像は非常に明るくなる、一方、乱反射光学系として合成された画像は非常に暗くなる。したがって、往々にして夫々白飛びや黒潰れのために有意な輝度情報が失われ、疵部の検出・認識精度が低下する場合が多い。
【００１１】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、搬送される帯状帯の表面疵を、より精度良く確実に、リアルタイムで検出することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、長手方向に搬送される帯状体の表面の幅方向全域に帯状光を照射し、該帯状光が照射される領域である帯状光照射領域からの該帯状光の反射光を撮像し、該帯状体の表面の疵を検査する表面疵検査装置であって、
上記帯状光の上記帯状体に対する垂直方向入射角度が、上記帯状光照射領域のすべての点において、予め設定した所定の値で等しくなるように帯状光を照射する照明装置と、
上記帯状光照射領域を挟んで上記照明装置と対向配置され、該帯状光照射領域の内の、上記帯状体の移動方向における位置が相異なる複数の部分領域からの反射光を、夫々相異なる複数の垂直方向反射角度において、該垂直方向反射角度毎の露光時間で撮像して、複数の列単位画像を出力する、列単位露光可能かつ部分読み出し可能な２次元撮像装置と、
上記帯状体の移動に同期して上記２次元撮像装置に撮像させて、該撮像により得られた上記複数の列単位画像のうち少なくとも二つ以上の列単位画像を予め設定しておいた列数だけ夫々配列することにより、該少なくとも二つ以上の列単位画像の夫々が対応する垂直方向反射角度夫々から上記帯状光照射領域を撮像したフレーム画像を構成する制御装置と、
上記フレーム画像を画像処理して、上記帯状体の表面の疵を検出する疵画像処理装置と、
を備えることを特徴とする表面疵検査装置が提供される。
【００１３】
また、上記２次元撮像装置は、複数のＣＭＯＳ撮像素子からなる２次元の画素配列を有する２次元ＣＭＯＳカメラを備え、上記制御装置の指示により任意の画素列を任意の露光時間で露光し、該画素列の上記列単位画像を該画素配列から出力するものであり、
上記制御装置は、予め設定した上記複数の垂直方向反射角度夫々に対応する上記複数の部分領域を、上記垂直方向反射角度毎の露光時間で撮像するために、上記２次元ＣＭＯＳカメラの複数の画素列、および該画素列にて撮像するときの露光時間を上記２次元撮像装置に指示してもよい。
【００１４】
また、上記制御装置は、上記二つ以上の列単位画像夫々から構成した各フレーム画像の夫々について、予め定められた処理法により該フレーム画像から複数の画素を抽出し、該複数の画素の輝度値に基づいて、上記複数の垂直方向反射角度夫々に対応する露光時間を決定してもよい。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、長手方向に搬送される帯状体の表面の幅方向全域に帯状光を照射し、該帯状光が照射される領域である帯状光照射領域からの該帯状光の反射光を撮像し、該帯状体の表面の疵を検査する表面疵検査方法であって、
照明装置が、上記帯状光の上記帯状体に対する垂直方向入射角度が、該帯状光照射領域のすべての点において、予め設定した所定の値で等しくなるように帯状光を照射するステップと、
上記帯状光照射領域を挟んで上記照明装置と対向配置され、列単位露光可能かつ部分読み出し可能な２次元撮像装置が、該帯状光照射領域の内の、上記帯状体の移動方向における位置が相異なる複数の部分領域からの反射光を、夫々異なる複数の垂直方向反射角度において、該垂直方向反射角度毎の露光時間で撮像して、複数の列単位画像を出力するステップと、
制御装置が、上記帯状体の移動に同期して上記２次元撮像装置に撮像させて、該撮像により得られた上記複数の列単位画像のうち少なくとも二つ以上の列単位画像を予め設定しておいた列数だけ夫々配列することにより、該少なくとも二つ以上の列単位画像の夫々が対応する垂直方向反射角度夫々から上記帯状光照射領域を撮像したフレーム画像を構成するステップと、
疵画像処理装置が、上記フレーム画像を画像処理して、上記帯状体の表面の疵を検出するステップと、
を有することを特徴とする表面疵検査方法が提供される。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、長手方向に搬送される帯状体の表面の幅方向全域に帯状光を照射し、該帯状光が照射される領域である帯状光照射領域からの該帯状光の反射光を撮像し、該帯状体の表面の疵を検査するために、
上記帯状光の上記帯状体に対する垂直方向入射角度が、上記帯状光照射領域のすべての点において、予め設定した所定の値で等しくなるように帯状光を照射する照明装置と、
上記帯状光照射領域を挟んで上記照明装置と対向配置され、該帯状光照射領域の内の、上記帯状体の移動方向における位置が相異なる複数の部分領域からの反射光を、夫々相異なる複数の垂直方向反射角度において、該垂直方向反射角度毎の露光時間で撮像して、複数の列単位画像を出力する、列単位露光可能かつ部分読み出し可能な２次元撮像装置と、
を有する表面疵検査装置を制御するコンピュータに、
上記帯状体の移動に同期して上記２次元撮像装置に撮像させて、該撮像により得られた上記複数の列単位画像のうち少なくとも二つ以上の列単位画像を予め設定しておいた列数だけ夫々配列することにより、該少なくとも二つ以上の列単位画像の夫々が対応する垂直方向反射角度夫々から上記帯状光照射領域を撮像したフレーム画像を構成する機能と、
上記フレーム画像を画像処理して、上記帯状体の表面の疵を検出する機能と、
を実現させるためのプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、搬送される帯状帯の表面疵を、より精度良く確実に、リアルタイムで検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
＜関連技術＞
本発明の実施の形態について説明する前に、本発明の関連技術について説明する。
関連技術に係る表面疵検査装置は、鋼板の表面の２次元照射領域に対して面状光を入射する照明装置と、その照明装置に対向配置された部分読み出し可能な２次元ＣＭＯＳカメラとにより、照射領域からの反射光の中の所定の２つ以上の異なる受光角度で特定される反射光のみの画像信号を、鋼板の搬送速度に同期させて部分読み出しした画素列から得て、鋼板の長手方向に合成・配列する。その結果、関連技術に係る表面疵検査装置は、同時に２つ以上の受光角度の検査画像をリアルタイムに作成する。
【００２０】
この関連技術に係る表面疵検査装置は、部分読み出し可能な複数のＣＭＯＳ撮像素子からなる２次元の画像配列を有する２次元ＣＭＯＳカメラからなる撮像装置を備えていて、鋼板の幅方向に亘る面状光照射領域に照射された面状光照射領域内から、同時刻に複数の受光角度で検査画像を得ることができる。そのため、発生する疵に併せて任意に複数の受光角度を選択することで、所定の受光角度でしか輝度変化を得ることができないような疵のリアルタイム検出に対応している。
【００２１】
しかしながら、この関連技術に係る表面疵検査装置も、やはり、ＣＭＯＳ撮像素子への露光は同一時刻かつ同一時間であるため、正反射光学系の画像と乱反射光学系の画像との輝度の差が大きくなり、白飛びや黒潰れのために有意な輝度情報が失われ、疵部の検出・認識精度が低下する恐れがあった。
【００２２】
ＣＭＯＳ撮像素子は、非特許文献１にあるように、その回路構成の特性から、光電変換した信号を出力した画素列から次の光電変換が開始される。よって、光電変換の開始および終了が全ての画素で同期しているＣＣＤ撮像素子とは異なり、ＣＭＯＳ撮像素子では光電変換が画素列を単位として非同期で行われる。ＣＭＯＳ撮像素子のこの特性は、高速に移動したり回転したりする物体などを撮影した際に像が歪む欠点とされ、光学系に機械的なシャッターを組み込んだり、別途回路を追加するなどして、ＣＣＤ撮像素子と同じような光電変換の同期性を確保できるようにする取り組みがなされてきた。
【００２３】
本発明者は、有意な輝度情報が喪失するという前記の関連技術における改善点等について鋭意研究を行った結果、本発明に想到した。この本発明の一実施の形態に係る表面疵検出装置は、例えばＣＭＯＳ撮像素子の持つ光電変換の非同期性を逆に積極的に活用し、光電変換の期間を画素列単位で個別に制御する。その結果、この表面疵検出装置は、複数台の撮像手段を使用することなく、ぞれぞれの受光角度に適した露光時間を使って複数の受光角度で帯状体の表面を検査することができ、発生する疵に併せて複数の受光角度が選択できることから、所定の受光角度でしか輝度変化を得ることができないような疵のリアルタイム検出が可能となるとともに、受光角度夫々の輝度情報を失うことなく画像化することで、疵検査装置の疵検出・認識精度を向上することができ、さらには、装置の小型化、廉価化が可能であるため、疵検査の導入が容易である。以下、図面を参照して、この本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２４】
＜一実施形態＞
図１は本発明の実施の形態の一例を示すもので、被検査体の帯状体は、複数の鋼板が、各鋼板の長手方向の後端と先端とが溶接点で溶接により連結されたものである。また、図１は、その鋼板が長手方向に移動しながら加工される鋼板製造ライン（以下では「鋼板ライン」と記す）に配設された表面疵検査装置の概略構成図である。なお、ここではこのように帯状体として鋼板を例示し、かつ、表面疵検査装置が鋼板ラインに配置された場合を例示するが、本発明の帯状体及び適用先は、特に限定されるものではない。本発明の実施の形態は、帯状体からの反射光を利用して表面疵を検出するため、反射光を反射しうる面を有するような帯状体であれば、様々な帯状体の表面疵を検出することができることは、言うまでもない。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態に係る表面疵検査装置は、鋼板１の表面の撮像領域（「帯状光照射領域」とも記す）ＬＡを照明する照明装置１０と、当該撮像領域を撮像して画像データを出力する２次元撮像装置２０と、当該２次元撮像装置２０を制御すると共に画像データを処理してフレーム画像を構成する制御装置３０と、当該フレーム画像を画像処理して鋼板１の表面の疵を検出する疵画像処理装置３１と、検出した疵情報を画面上に表示するオペレータ疵表示装置３２とを備える。この表面疵検査装置が適用される鋼板ラインは、鋼板１の裏面にロール２を密着・回転させて、鋼板１を長手方向に搬送する。この鋼板ラインには、その鋼板１の移動を検知するために、設定されたロール２の回転角度ごとにパルス信号を出力するロータリーエンコーダ等のセンサ（以下では「ＰＬＧ４０」と記す）を備えている。本実施形態に係る表面疵検査装置は、ＰＬＧ４０からのパルス信号を受けて鋼板１の移動を検出し、その移動に応じた動作が可能である。なお、鋼板１の移動を検出する方法は、ＰＬＧ４０からのパルス信号に限定されるものではなく、鋼板１の移動を制御する制御装置等からの信号に基づく方法や、鋼板１の移動を検出する移動検出装置による検出結果に基づく方法など、様々な方法が使用可能である。また、この表面疵検査装置は、鋼板１がロール２に密着している間の部分を測定しており、パスライン変動による誤差を少なく検査が可能である。
【００２６】
（照明装置１０）
照明装置１０は、例えば蛍光灯、白熱灯又はハロゲンランプ等を有する光源１１と、光ファイバー束１２と、光源から出射された光を光ファイバー内へ導く入力端１３と、光ファイバー内から光を出射する出力端１４とからなっている。光ファイバー束１２では多数の光ファイバーが帯状に整列されていて、入力端１３は光源１１が近接しており、鋼板１の幅方向に平行に設置された出力端１４で帯状光Ｌ１が出射される。なお、この帯状光Ｌ１は、平行光であることが望ましい。また、照明装置１０は、後述する制御装置３０により例えばＯＮ／ＯＦＦや照度などが制御されて、帯状光を照射してもよいが、独立して動作することも可能である。
【００２７】
図２は、鋼板ライン上の鋼板面を上方から見た平面図で、照明装置１０、帯状光照射面ＬＡ、及び２次元撮像装置２０の平面配置を示す。図３は、鋼板ラインを側面から見た側面図で、照明装置１０、帯状光照射領域ＬＡ、及び２次元撮像装置２０の側面の配置状況を示している。
【００２８】
図３に示すように、帯状光Ｌ１は、出力端１４に備えられた図示しないロッドレンズあるいはシリンドリカルレンズでもって、鋼板１の鋼板面の垂直方向とのなす角度α（垂直方向入射角度）が帯状光照射領域ＬＡのすべての点で等しくなるように調整され、その垂直方向入射角度αが例えば４５〜７０°程度の所定の角度で帯状光照射領域ＬＡに照射される。帯状光Ｌ１は、均一照度であり、帯状光照射領域ＬＡの全幅にわたり、かつ、鋼板１の移動方向の照射幅が２次元撮像装置２０の撮像範囲を満たすように、照射される。例えば、照明装置１０は、１８０Ｗのハロゲンランプ１台を光源とした、ファイバー束の出力端の照明装置を使用してもよく、垂直方向入射角度αが４５度で、鋼板表面を照射するように設定し、鋼板１上の帯状光照射領域ＬＡは幅方向１７００ｍｍ、長さ方向７０ｍｍに設定されてもよい。光ファイバー束１２の出力端１４から、帯状光Ｌ１の鋼板面上の帯状光照射領域ＬＡまでの距離は鋼板ラインの装置構成で決められるが、本実施の形態では２００〜４００ｍｍ程度である。なお、照明装置１０は、上記した以外の例えば市販のＬＥＤレーザ光照明装置等のその他の帯状光源を用いてもよい。この場合、各発光ダイオードを帯状に整列する場合、光ファイバー等の他の構成の少なくとも一部を省略することができる。
【００２９】
（２次元撮像装置２０）
また、鋼板上の帯状光照射領域ＬＡを撮像する２次元撮像装置２０の光軸は、鋼板１の鋼板面の垂直方向とのなす角度β（垂直方向反射角度）が例えば４５度で、垂直方向入射角度αと等しくなるように、２次元撮像装置２０は設置されることが望ましい（図３を参照のこと）。しかし、２次元撮像装置２０の撮像面内に正反射光が含まれる位置であれば、特に限定されるものではない。
【００３０】
２次元撮像装置２０は、帯状光照射領域ＬＡを挟んで照明装置１０に対向する位置に配置され、一台のみで配置されてもよいが、通常は、鋼板１の幅方向に複数台が並列に配設されていてもよい。２次元撮像装置２０の台数は、鋼板１の検査幅、および撮像素子の横方向（鋼板１の幅方向）の画素数に基づいて、どの程度小さな疵を検出するかという必要とする分解能に応じて決定する。通常は鋼板ラインを通板する鋼板１は複数種類あり、夫々の幅が１ｍ〜３ｍ程度であるので、これに合わせて撮像装置も通常３，４台並列に並べることが望ましい。なお、２次元撮像装置２０から帯状光Ｌ１の鋼板面上の帯状光照射領域ＬＡまでの距離は、鋼板１の検査幅、撮像装置２０の視野角、必要分解能等、及び設置場所近辺の他の装置配置等により決定され、通常は例えば３００〜１２００ｍｍ程度である。例えば、鋼板の幅が１５００ｍｍで、２次元撮像装置２０が横２３５２画素、縦２００画素を有する撮像素子からなるカメラを使用する場合、分解能が板幅方向で画素サイズ０．３５ｍｍ、ライン方向で画素サイズ０．３５ｍｍの画像を得るには、カメラ１台の幅方向視野は８２０ｍｍとなるように光学条件を設定すると、カメラ２台で、カメラ幅方向視野サイズは、１６４０ｍｍになり、板幅全域の画像をえることができる。
【００３１】
２次元撮像装置２０は、図４に模式的に示すように複数のＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｅｒ）撮像素子２２が受光部２１上に２次元配列（行と列）された、２次元の画素配列からなる２次元ＣＭＯＳカメラで構成され、その光軸は鋼板１の幅方向が撮像素子の走査方向（横方向）と平行になり、かつ、鋼板１の移動方向が撮像素子の走査方向と垂直（縦方向）になるように向けられている。この２次元撮像装置２０は、１回の撮像動作中に、異なる複数の画素の列（以下では「画素列」と記す）を任意に選択し、さらに当該画素列における露光時間を任意に設定して、露光完了後に当該画素列の画像信号（以下では「列単位画像」と記す）を部分読み出しする部分読み出し手段２３を備えている。
【００３２】
従って、この２次元撮像装置２０は、ＣＭＯＳ撮像素子２２のｐ列目の画素列から得られるｐ列単位画像と、ＣＭＯＳ撮像素子２２のｑ列目の画素列から得られるｑ列単位画像を、夫々任意の露光時間で撮影することが可能で、またそれらは同じ撮像動作中に得ることができる（ここでｐ、ｑはＣＭＯＳ撮像素子２２の異なる任意の２つの列番を表す）。なお、ここではＣＭＯＳ撮像素子２２が使用される場合の例を説明しているが、各画素列毎に露光時間を設定可能な非同期性を有する撮像素子であれば様々な撮像素子を使用することが可能である。また、上記露光時間は、各画素列に対応した垂直方向反射角度毎に設定されることが望ましい。
【００３３】
本発明の実施の形態では、照明装置１０の出力端１４から垂直方向入射角度α傾いて照射された帯状光Ｌ１が帯状光照射領域ＬＡで反射され、２次元撮像装置２０の受光部２１上に結像して、帯状光照射領域ＬＡが撮像される。このとき、２次元撮像装置２０により、帯状光照射領域ＬＡの内の、帯状体１の移動方向における位置が異なる複数の部分領域が、それぞれ異なる複数の垂直方向反射角度で撮像される。より具体的には、図２、図３に示すように、帯状光照射領域ＬＡ上の鋼板1の幅方向に長い部分領域Ｌｐから、常に一定の垂直方向反射角度βｐの反射光が、２次元撮像装置２０の受光部２１のＣＭＯＳ撮像素子２２のｐ列目で受光される。同様に、帯状光照射領域ＬＡ上の部分領域Ｌｑから、常に一定の垂直方向反射角度βｑの反射光が、２次元撮像装置２０の受光面２１のＣＭＯＳ撮像素子２２のｑ列目で受光されることになる。帯状光照射領域ＬＡ上の部分領域Ｌｐ、Ｌｑ夫々とＣＭＯＳ撮像素子２２上のｐ列、ｑ列夫々との対応関係は、予め帯状光照射領域ＬＡに対して当該光学系を使用して、ＣＭＯＳ撮像素子２２により撮像画像を得て校正しておく。
【００３４】
ところで、帯状光照射領域ＬＡは、２次元撮像装置２０の受光部２１に結像しているため、帯状光Ｌ１が垂直方向入射角度αで入射している部分領域Ｌｐから、常に一定の垂直方向反射角度βｐで１走査線分の画像が入射していることになる。従って、ＣＭＯＳ撮像素子２２の画素列を任意に選択すれば、帯状光照射領域ＬＡの範囲内で、常に一義に垂直方向反射角度を選択することが可能である。尚、ここでは部分領域Ｌｐ、Ｌｑを撮像する場合を説明しているが、この部分領域の個数は、複数であればよく、３以上であってもよい。
【００３５】
（制御装置３０）
制御装置３０は、２次元撮像装置２０等を制御する。より具体的には、制御装置３０は、２次元撮像装置２０で撮像する１枚の画像上の鋼板ライン方向（通板方向）の画素サイズが、１回の撮像動作の時間中に移動する鋼板の長さに等しくなるように、ライン速度に対応してＰＬＧ４０から出力されるパルス信号に同期して、２次元撮像装置２０が１回撮像するための撮像駆動信号を出力する。また、制御装置３０は、後で詳細を記載するような処理で、画像信号を読み出すＣＭＯＳ撮像素子２２の複数の画素列を選択し、同時に前記画素列夫々の露光時間（垂直方向反射角度毎の露光時間）を設定する。そして、制御装置２０は、２次元撮像装置２０から１回の撮像動作中に得られる夫々の列単位画像を順次鋼板長手方向に合成してフレーム画像を作成し、順次疵画像処理装置３１に出力する。
【００３６】
図５は、鋼板１の疵検査をする際にＣＭＯＳ撮像素子２２上の２つの画素列（ｐ列目、ｑ列目）が選択された場合の処理の一例を説明する説明図である。つまり、この図５の例では、１回の撮像でｐ列目の画素列とｑ列目の画素列とから２の列単位画像が得られるが、この１回の撮像に対する列単位画像の個数は複数であれば特に限定されるものではない。より具体的に説明する。図５（ａ）には、２次元撮像装置２０のｐ列目の画素列とｑ列目の画素列により撮像された列単位画像（ｐ列単位画像又はｑ列単位画像）、夫々の鋼板１上の撮像位置である部分領域（Ｌｐ又はＬｑ）、及び、鋼板１の搬送方向を上方向へ、時間軸を右方向にして、各撮像時刻ｔ、ｔ＋ｉ、ｔ＋２ｉ（ここでｉは撮像に要する時間）における鋼板１の移動の様子を模式的に示す。ＣＭＯＳ撮像素子の横方向の画素数をＷとすると、ｐ列目およびｑ列目の画素列の幅はいずれもＷ画素となる。本発明の実施形態では、制御装置３０から出力される撮像駆動信号は、２次元撮像装置２０が１回の撮影時間中に移動する鋼板の長さと、撮像する画像上の鋼板ライン方向の画素サイズと等しくなるように同期しているので、制御装置３０は、順次撮像動作で得られた、予め設定しておいたＨ個の夫々の列単位画像（ｐ列単位画像同士又はｑ列単位画像同士）を図５（ｂ）に示すように、各撮像時刻毎に順次並べて配列・合成するだけで、ｐ列単位画像を鋼板長手方向に合成したフレーム画像Ｉｐと、ｑ列単位画像を鋼板長手方向に合成したフレーム画像Iｑとを作成することができる。また、フレーム画像ＩｐおよびＩｑは、上記のようにそれぞれ画素数Ｗの画素列をＨ個だけ配列・合成しているので、ＩｐおよびＩｑの鋼板幅方向の画素数（以降、フレーム画像の高さと呼ぶ）および長手方向の画素数（以降、フレーム画像の幅と呼ぶ）は、それぞれＷおよびＨとなる。
【００３７】
なお、同じ撮像動作中に得ることができる列単位画像の選択可能な画素列は、上記では２つの異なる垂直方向反射角度βｐおよびβｑに対応した２つのｐ列目の画像列とｑ列目の画像列を用いる場合について説明したが、上述のように、異なる複数の垂直方向反射角度βに対応する画素列は、２つに制限されるものではなく、受光部２１の有する画像列数まで選択が可能である。
【００３８】
（動作及び露光時間等の更新について）
上述の通り、この制御装置３０は、複数のｐ列目の画素列とｑ列目の画素列夫々に対する露光時間を設定する。ここでこの露光時間決定過程について、図６〜図９を参照して、フレーム画像の合成処理と共に詳しく説明する。
【００３９】
図６〜図９は、図５に示したフレーム画像の合成処理、および合成したフレーム画像から垂直方向反射角度それぞれに適した露光時間を決定する処理を説明する説明図である。以下では、１つの垂直反射角度に対応するフレーム画像から、その垂直反射角度に対応する露光時間を更新する処理を説明する。しかし、本実施形態のように、垂直反射角度を複数用いる場合、つまり、複数の列単位画像を撮像する場合も同様であり、それぞれの垂直反射角度に対応するフレーム画像から、その露光時間を計算すればよい。
【００４０】
露光時間には、後述するように、予め設定された初期値が設定されている。そして、その初期値で撮像及び作成したフレーム画像を使って、図６に示す処理フローに従った露光時間の更新が行われる。
【００４１】
まず、照明装置１０が、帯状光Ｌ１の帯状光照射領域ＬＡへの照射を開始し（帯状光を照射するステップの一例）、２次元撮像装置２０が、当該帯状光照射領域ＬＡを複数の画素列で撮像し（複数の列単位画像を出力するステップの一例）、その後、ステップ５１以降の処理が開始される。
【００４２】
ステップ５１、５２および５３では、図５に示したように、制御装置３０が、垂直方向反射角度それぞれに対応する列単位画像を２次元撮像装置２０から取得し、フレーム画像を作成する（フレーム画像を構成するステップの一例）。そして、フレーム画像が完成するまで、上記の列単位画像取得、及び、フレーム画像合成が繰り返される（ステップ５３参照。）。つまり、ステップ５１および５２により、その垂直方向反射角度の高さ１の列単位画像が得られるので、これをＨ回繰り返すことでフレーム画像が１つ得られる。
【００４３】
次にステップ５４において、制御装置３０は、予め定められて処理法でフレーム画像から画素を抽出する。具体的な抽出の方法の一例として、図７の処理フローに示すように鋼板左右エッジを検出し、そのエッジ内の画素を抽出することで、鋼板部分の画素のみを抽出する方法がある。このステップ５４で行われる抽出方法の例について説明すると以下の通りである。
【００４４】
図７に示すように、ステップ６１では、制御装置３０は、フレーム画像の各画素の輝度値をそれぞれ高さ方向（つまり列単位画像の積層方向又は鋼板１の通板方向）に加算し、その幅方向ｘ（１≦ｘ≦Ｗ）の分布（縦プロジェクションと呼ぶ）Ｐ（ｘ）を計算する（図８参照。）。つまり、フレーム画像の高さ方向位置ｙ、幅方向位置ｘにおける画素の輝度値をＩ（ｘ，ｙ）とすると、縦プロジェクションＰ（ｘ）を以下のように計算する。
Ｐ（ｘ）＝Ｉ（ｘ，１）＋Ｉ（ｘ，２）＋…Ｉ（ｘ、Ｈ）、１≦ｘ≦Ｗ
【００４５】
次に、ステップ６２では、制御装置３０は、計算した縦プロジェクションＰ（ｘ）を、ｘ＝１から軸ｘの正の方向、およびｘ＝Ｗから軸ｘの負の方向からそれぞれ走査し、予め指定した値（閾値）を超えた幅方向の位置をそれぞれ左エッジ位置ＸＬ，右エッジ位置ＸＲと決定する（図９参照。）。そして、制御装置３０は、決定した左右のエッジ位置より、フレーム画像ＸＬ≦Ｘ≦ＸＲの領域を鋼板部分と見なし、ステップ６３において、その鋼板部分の画素をフレーム画像から抽出する。
【００４６】
再び図６を参照して、露光時間の更新処理の説明に戻る。
制御装置３０は、ステップ５４において抽出した画素に対して、ステップ５５において、その輝度値の平均値Ｖｍを計算する。制御装置３０は、さらにステップ５６において、予め設定しておいた輝度範囲に計算した平均値Ｖｍが収まるように露光時間を修正する。設定した輝度範囲の最大値をＶｍａｘ、Ｖｍｉｎ、露光時間の変更割合をΔＥ（＞０）、現在の露光時間をＥ、更新後の露光時間をＥ’とすると、
Ｖｍ＞Ｖｍａｘのとき、Ｅ’＝  Ｅ（１−ΔＥ）
Ｖｍ＜Ｖｍｉｎのとき、Ｅ’＝  Ｅ（１＋ΔＥ）
上記以外のとき、  Ｅ’＝  Ｅ
のように更新後の露光時間Ｅ’を決定する。ここで、輝度範囲（Ｖｍｉｎ，Ｖｍａｘ）はフレームの各画素の輝度値の取りうる範囲から、後述する疵画像処理装置３１での処理に適した輝度範囲に設定する。例えば、画素が８ビットで表される場合、輝度値のとりうる範囲は０から２５５であるので、Ｖｍｉｎ＝８０程度、Ｖｍａｘ＝２２０程度に設定することが望ましいがこの数値はあくまで一例である。
【００４７】
そして、ステップ５６で露光時間が更新された後、制御装置３０は、ステップ５７で撮像が終了しているか、つまり、所望のフレーム画像が全て撮像されたか否かを確認し、更にフレーム画像を撮像すべき場合には、ステップ５１以降の処理を繰り返すことにより、更新後の露光時間で撮像を行う。
【００４８】
なお、疵検査中に露光時間が変更されると、同一の垂直方向反射角度に対する複数のフレーム画像間で、輝度変化が生じることとなり、後段の疵画像処理装置３１における疵検出や、作業者がそのフレーム画像を参照した場合などにおいて、疵を判別することが難しくなることがある。そこで、このような疵の検出が難しくなる事態が生じることがないように、露光時間の変更割合ΔＥは、疵画像処理装置３１での疵検出感度に対して十分小さく、例えばΔＥ＝０．０５程度に設定されることが望ましい。
【００４９】
また、上記図６に示した露光時間変更処理では、１のフレーム画像を作成するための各画素列に対する露光時間を、そのフレーム画像よりも前に撮像したフレーム画像の輝度の平均値を用いて変更したが、この変更は、１のフレーム画像を形成する画素列を取得する途中で行われてもよい。ただし、この場合、例えば、同一の画素列に対する列単位画像が所定数以上取得された段階で、輝度値の平均値Ｖｍを計算し、上記の処理が行われることが望ましい。例えば、疵画像が列単位画像に含まれる場合、その輝度値の平均値Ｖｍには、疵からの異常な輝度が含まれることになるため、上記のようにフレーム画像ではなく複数の列単位画像から平均値Ｖｍを計算する場合、所定数以上の列単位画像に対して輝度値の平均値Ｖｍを計算することが望ましい。ただし、この場合、疵検査中に露光時間が変更されると１のフレーム画像には露光時間変更前の領域と変更後の領域の境界が映り、この境界部分に大きな輝度変化が生じた場合に、この境界を疵として誤検出することが考えられる。従って、この場合も、露光時間の変更割合ΔＥは、疵画像処理装置３１での疵検出感度に対して十分小さく、例えばΔＥ＝０．０５程度に設定されることが望ましい。
【００５０】
また、上述のように、列単位画像を撮像する複数の画素列（例えばｑ列目とｑ列目）は制御装置３０により設定され、かつ、図６の処理による露光時間の更新が行われる前には、露光時間として予め所定の初期値が設定されていることが望ましい。この画素列の選択及び露光時間の初期値について説明すれば以下の通りである。
【００５１】
つまり、制御装置３０は、予め鋼板１の品種や表面性状に対応させて、どのような垂直方向反射角度（ＣＭＯＳ撮像素子２２の読み出す画素列で一義に決定される）で鋼板を撮像すれば精度良く疵検出ができるかを、予め実験等によって検討して、鋼板１の品種等ごとに垂直方向反射角度または画素列の番号として内蔵するデータベース（図示しない）に登録することが望ましい。また、露光時間についても、制御装置３０は、同様に予め鋼板１の品種や表面性状に対応させて、どのような露光時間で鋼板を撮像すれば露光時間を頻繁に変更せずに済むかを、予め実験等によって検討して、当該品種や表面性状の露光時間の初期値として上記データベースに登録することが望ましい。そして、実際に鋼板ラインで検査するときに、制御装置３０は、被検査材の鋼板の品種や表面性状に適した垂直方向反射角度および露光時間の初期値を、当該データベースを基に決定して、ＣＭＯＳ撮像素子２２の読み出し画素列設定信号および当該画素列の露光時間設定信号を２次元撮像装置２０に出力して撮像を制御することが望ましい。
【００５２】
（疵画像処理装置３１）
疵画像処理装置３１は、制御装置３０で複数の列単位画像から作成したフレーム画像が入力されて、当該フレーム画像に対して、例えば、シェーディング補正等の画質改善・ラベリング処理・幾何学的特徴量抽出等のような画像解析などの画像処理、及び疵判定処理を行って有害疵を検出する（疵を検出するステップの一例）。例えば、本出願人が出願した特許文献２に開示されているように、疵画像処理装置３１は、例え、閾値を用いて輝度値を２値化して閾値以上の領域などを疵候補画像として抽出したり、フレーム画像の輝度分布をパターンフィッティングして疵候補画像を抽出するなどのように、得られたフレーム画像から疵候補画像を抽出する。そして、疵画像処理装置３１は、抽出された疵候補画像の中から特定形状の模様を含む画像を抽出し、抽出した画像に所定の画像処理（例えばパターンフィッテングや特徴量抽出及び判定など）を行って有害疵を検出することにより、有害疵を検出するために行う画像処理対象を絞り込んでもよい。このような処理を行うことにより、疵画像処理装置３１は、高速且つ高精度で疵検出が可能であり、鋼板表面部分のみの画像処理を効率よく行うことができ、ロール２上を移動している鋼板がいわゆるウォークと呼ばれる蛇行をおこしても鋼板エッジを起点に有害疵の発生位置を正確に算出することができる。
【００５３】
（オペレータ疵表示装置３２）
オペレータ疵表示装置３２は、例えばコンピュータディスプレーなどの表示装置で構成され、例えば、疵画像処理装置３１から送られてくる検出した疵の疵画像および疵画像から抽出された特徴量を含む信号を重畳し、疵の画像および特徴量を表示する。ここで、例えば特徴量としては、疵の種類、鋼板上の発生位置、大きさ、有害度などのデータを含んでもよい。
【００５４】
＜本実施形態による効果の例等＞
以上説明したように、本発明の実施形態の表面疵検査装置によれば、２次元撮像装置２０の受光部２１の画素列を選択し、当該画素列の露光時間を任意に設定することによって、撮像装置の数を増やすことなく、２次元撮像装置２０の受光部２１の画素列を全て露光する通常の撮像時間に比べて同時刻と見なせるくらい短い撮像時間において、複数の受光角度それぞれに適した露光時間を使って夫々撮像した疵画像を複数得ることができ、正反射光学系や乱反射光学系を容易に構築することができる。
この際、この表面疵検査装置は、発生する疵に併せて複数の受光角度を選択することも可能である。つまり、例えば、表面疵検査装置は、帯状体の正常部である地合からの散乱・反射光が少なく、帯状体の表面の微小な疵によるわずかな乱反射の違いや反射率の角度依存性に適した受光角度を選択することができる。そして、表面疵検査装置は、上記の通り、その受光角度の夫々に適した露光時間を設定し、その露光時間で効率よく撮像して、高速かつ高精度に画像処理して疵検出することができる。
従って、この表面疵検査装置は、所定の受光角度でしか輝度変化を得ることができないような疵のリアルタイム検出を、これまでよりも高精度で実現でき、さらには、安価でかつ容易に鋼板上に発生する様々な疵に対応した検査ができる。また、この表面疵検査装置は、簡便で装置を小型化でき、廉価化が可能であるため、装置の導入が容易である。
【００５５】
より具体的に効果等を例示すると、本発明の実施の形態では、２次元撮像装置２０は、１回の撮像動作中に、制御装置３０によって選択される所定の異なる複数の画素列を、同じく制御装置３０によって各画素列毎に設定された時間を用いて露光した後、当該画素列の画像信号を読み出す手段を備えている。よって、この表面疵検査装置によれば、ＣＭＯＳ撮像素子２２のｐ列目とＣＭＯＳ撮像素子２２のｑ列目を予め制御装置３０で選択しておけば、１回の撮像動作によって、夫々任意の露光時間で撮影された垂直方向反射角度βｐのｐ列単位画像と垂直方向反射角度βｑのｑ列単位画像を同時に得ることができる。
【００５６】
さらに、前述したように、２次元撮像装置２０は、制御装置３０から出力される、鋼板１の移動に対応するパルス信号ＰＬＧに同期した撮像駆動信号によって、撮像動作を繰り返す。よって、本実施形態に係る表面疵検査装置は、容易に、垂直方向反射角度βｐで撮像したフレーム画像（図５、Ｉｐ）と、垂直方向反射角度βｑで撮像したフレーム画像（図５、Ｉｑ）とを連続して鋼板長手方向全域について得ることが可能である。したがって、この表面疵検査装置は、鋼板１の地合表面に適した任意の乱反射光学系を構築することが可能となり、疵表面で起こるわずかな乱反射の違いや反射率の角度依存性により、所定の受光角度でしか輝度変化を得ることできなかった疵に対して、最適な受光角度（即ち、垂直方向反射角度）で撮像することができる。
【００５７】
さらに、この表面疵検査装置は、垂直方向反射角度夫々に適した露光時間を設定できるので、夫々の垂直方向反射角度での輝度範囲（ダイナミックレンジ）に応じたフレーム画像を得ることができ、同一露光時間による撮影で問題となった白飛びや黒潰れによる有意な輝度情報の喪失を低減することができ、疵部の検出や認識の精度を向上することができる。
【００５８】
また、図３に示すように、２次元撮像装置２０の光軸が、垂直方向入射角度αとほぼ等しい垂直方向反射角度β（垂直方向入射角度との差が０°〜５°）で反射する反射光を受光する２次元撮像装置２０の受光面２１のＣＭＯＳ撮像素子２２のｒ列目で受光するように、画素列を制御装置３０で選択すれば、正反射光学系を構築することができ、凹凸性状疵が検出しやすくなる。ここで、正反射光学系を構築するために、ＣＭＯＳ撮像素子２２のｒ列目を選択するのに、反射光の強度を測定し、一番強度の高い画素列を選択しても良い。なお、鋼板地合が鏡面のような場合は、正反射光学系から±１〜２°程度ずらした条件（トワイライトゾーン）を満たす画素列を選択して撮像すると、地合からの強烈な反射光が低減されて、微小凹凸性状疵の顕在化が図れるという結果が得られる。図５（ｂ）には一例として、正反射凹凸疵（疵Ｈ）と、有色疵である異物付着（疵Ｇ）を撮影したときに得られた画像を示した。図５（ｂ）でＩｐが正反射光学系で得られたフレーム画像であり（すなわち、ｐ＝ｒとなる例である）、Ｉｑが乱反射光学系で得られたフレーム画像である。正反射光学系で得られた画像から、微小凹凸性状疵を、乱反射光学系から得られた画像から異物付着等の有色疵を確実に検出することができる。
【００５９】
そして、この表面疵検査装置は、上述の通り、２次元撮像装置２０の受光部２１の複数の画素列から、１又は２以上の画素列を選択し、その選択した画素列それぞれから列単位画像を取得する。そして、表面疵検査装置は、その各画素列から取得した列単位画像を、各画素列毎に重畳して、各画素列（つまり垂直方向反射角度）に対応したフレーム画像を形成する。従って、例えば、上記特許文献１に記載の技術のように、全ての画素列を含むフレーム画像を複数枚形成し、その複数枚のフレーム画像から、各受光角度に対する検査画像を形成する場合に比べて、本実施形態に係る表面疵検査装置は、全ての画素列を露光する必要はなく、選択した画素列を露光するだけで済むので、リアルタイム性を大幅に向上させることができる。このような表面疵検査装置は、更に、列単位画像を得る画素列を選択することにより、各画素列に対して適した露光時間を別々に設定することをも可能としている。
【００６０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６１】
（画素抽出処理の変更例）
例えば、上記実施形態では、ステップ５４における複数の画素を抽出する際に、制御装置３０が、図７に示すように、エッジを縦プロジェクションから求める場合について説明した。しかしながら、この処理方法は、この例に限定されるものではなく、エッジ内の領域、つまり、検査対象である鋼板１が撮像された領域の複数の画素を、フレーム画像から抽出できる方法であれば、様々な方法が使用可能である。例えば、制御装置３０は、フレーム画像の各画素列（つまり列単位画像）毎に、閾値を用いて操作して、左右エッジ位置を検出し、その左右エッジ位置間の画素を抽出すること可能である。この場合、制御装置３０は、例えば鋼板１にうねりが生じていたり、幅が一定でない場合など、列単位画像毎にエッジ位置を検出することが可能となり、鋼板１を表した画素をより正確に抽出することが可能となる。なお、ここで説明したエッジ検出方法は、あくまで一例であり、画素抽出処理時には様々なエッジ検出方法を使用可能であることは言うまでもない。
【００６２】
（露光時間調整の変更例）
また、上記実施形態では、図６に示すステップ５５で計算した平均値Ｖｍを用いて、制御装置３０が、ステップ５６においてその平均値Ｖｍが、予め設定された輝度範囲Ｖｍａｘ〜Ｖｍｉｎ内に収まるように、露光時間を変更割合ΔＥだけ変更した。しかしながら、この露光時間調整方法は、この例に限定されるものではなく、その後撮像されるフレーム画像の輝度値が白飛びや黒潰れなどとならない値となるような露光時間調整であれば様々な方法を使用可能である。
【００６３】
例えば、制御装置３０は、平均値Ｖｍが所定の目標値Ｖｔに近づくように、露光時間を調整することも可能である。より具体的にはこの場合、露光時間の変更割合をΔＥ（＞０）、現在の露光時間をＥ、更新後の露光時間をＥ’とすると、
Ｖｔ＞Ｖｍのとき、Ｅ’＝  Ｅ（１−ΔＥ）
Ｖｔ＜Ｖｍのとき、Ｅ’＝  Ｅ（１＋ΔＥ）
上記以外のとき、  Ｅ’＝  Ｅ
のように更新後の露光時間Ｅ’を決定することも可能である。この場合も露光時間Ｅ’は、平均値ＶｍがＶｔに近い値の範囲内で調整されることとなり、適切な露光時間調整が可能である。
【００６４】
また、他の露光時間調整の変更例としては、輝度値と露光時間との間に存在する相関関係（例えば線形関係）を利用した方法も使用可能である。より具体的には、輝度値と露光時間との間に線形関係が存在する場合、露光時間をｎ倍にすれば、輝度値もｎ倍となることが予想される。そこで、制御装置３０は、平均値Ｖｍの目標値をＶｔとし、露光時間の倍率をｎとし、現在の露光時間をＥ、更新後の露光時間をＥ’とすると、倍率ｎは、
ｎ＝Ｖｔ／Ｖｍ
で求められ、更に、変更後の露光時間Ｅ’は、
Ｅ’＝ｎ×Ｅ
のように決定することも可能である。この際、例えば、１のフレーム画像形成中に露光時間を変更する場合には、急激に明るさが変化して過検出となることを防ぐため、この変更倍率ｎを、リミッタ値ｎｌにより、倍率ｎ’へと
ｎ’＝ｍｉｎ（ｎ，ｎｌ）
により変更して、変更後の露光時間Ｅ’を、
Ｅ’＝ｎ’×Ｅ
のように決定することが望ましい。
【００６５】
なお、図６に示す上記実施形態の場合や、ここで説明した露光時間調整例では、フレーム画像からエッジ部をのぞく領域を抽出し、その領域に対する輝度値の平均値を使用した。しかしながら、制御装置３０は、輝度値の平均値ではなく、中央値などを使用することももちろん可能である。
【００６６】
（プログラム等）
また、例えば、制御装置３０及び疵画像処理装置３１等は、図１に示すように個別の専用装置で構成されてもよいが、ソフトウエアにより上記所定の機能をコンピュータに実現させても良い。上記機能をソフトウエア等により行う場合、汎用又は専用のコンピュータにプログラムを実行させることにより、制御装置３０及び疵画像処理装置３１等の機能を実現することができる。つまり、制御装置３０及び疵画像処理装置３１等は、所定の機能を実現させる夫々作業者が上記の疵検出のための設定値を入力するためのキーボードやマウス等の入力装置と、オペレータ疵表示装置３２に対する入力／出力インターフェイスと、画像メモリを含む内部メモリと、ＤＶＤ−ＲＡＭやＨＤＤ等の外部記録装置と、コンピュータ・ディスプレーなどを具備するコンピュータで構成することも出来る。また、制御装置３０及び疵画像処理装置３１は、夫々別個のコンピュータで構成してもよく、また、設置場所や製作費を低減するために一台で構成しても良い。さらに、鋼板等の製造ラインを統括するプロセス＝コンピュータとＬＡＮ又は専用のケーブル等で接続するＩ／Ｏボードを備えて、被検査材の鋼板の種類の情報を当該プロセスコンピュータから得るようにしてもよく、又、疵検出結果を当該プロセスコンピュータに出力するようにしても良い。制御装置３０及び疵画像処理装置３１で行う上記の制御や各データ処理（情報処理）は、このようにコンピュータ等で構成した装置で、予め作成した疵画像測定プログラム及び疵画像処理プログラムをＨＤＤ及び内部メモリにロードして実行させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施の形態の表面疵検査装置の概略を示す図である。
【図２】図１に示す実施の形態の表面疵検査装置の上方から見た照明装置と２次元撮像装置の配置を示す平面図である。
【図３】図１に示す実施の形態の表面疵検査装置の側面配置図である。
【図４】２次元撮像装置の受光部のＣＭＯＳ撮像素子を模式的に示す図である。
【図５】２つの列単位画像からフレーム画像を導出する手法の概略の説明図である。
【図６】導出したフレーム画像を使って露光時間を更新する手法の概略の説明図である。
【図７】導出したフレーム画像を使って露光時間を更新する手法の概略の説明図である。
【図８】導出したフレーム画像を使って露光時間を更新する手法の概略の説明図である。
【図９】導出したフレーム画像を使って露光時間を更新する手法の概略の説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
１      鋼板
２      ロール
１０    照明装置
１１    光源
１２    光ファイバー束
１３    光ファイバー束入力端
１４    光はフィバー束出力端
２０    ２次元撮像装置
２１    受光部
２２    ＣＭＯＳ撮像素子
２３    部分読み出し手段
３０    制御装置
３１    疵画像処理装置
３２    オペレータ疵表示装置
４０    ＰＬＧ
Ｌ１    帯状光
ＬＡ    帯状光照射領域
Ｌｐ、Ｌｑ    帯状光照射領域内の撮像位置（部分領域）
【図１】
2010117322.tif 000003
【図２】
2010117322.tif 000004
【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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