(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
明部と暗部の繰り返しパターンにより構成される微細チェッカーパターンを被検体に対して照明する照明手段と、
前記微細チェッカーパターンが照明された前記被検体を撮像する撮像手段と、
この撮像手段により撮像された原画像を解析する画像解析手段とを備えた表面検査装置において、
前記画像解析手段は、前記原画像中の微細チェッカーパターンのゆがみと明部と暗部の間の中間調の画像部分を抽出して解析することにより、前記被検体の表面欠陥を検出するように構成されていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
前記微細チェッカーパターンは、明部と暗部とが１：１の寸法比で配置されたチェッカーパターンであり、且つ各々のチェッカーパターンの大きさは、検出すべき表面欠陥の形状ならびに寸法に依存することを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項３】
前記撮像手段は、前記照明手段の前記微細チェッカーパターンに焦点が合わせられることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面検査装置。
【請求項４】
前記画像解析手段は、前記原画像から所定の輝度以上の明部と所定の輝度以下の暗部それぞれの輝度を０とした中間調画像を求める第１欠陥候補抽出部と、
前記原画像に対して微分処理を施して第１変換画像を求める微分処理部と、前記第１変換画像の勾配の大きな画素を抽出、もしくは前記抽出された画素とその極近傍の画素の両者を抽出し、前記求められた中間調画像において、前記抽出画素に対応する画素の輝度を０として正常領域を除去する第２欠陥抽出部とを備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面検査装置。
【請求項５】
前記画像解析手段は、更に、前記第１欠陥候補抽出部および第２欠陥抽出部による処理が施された第２変換画像に対して微小領域を除去する微小領域処理部を備えていることを特徴とする請求項４に記載の表面検査装置。
【請求項６】
明部と暗部の繰り返しパターンにより構成される微細チェッカーパターンを被検体に対して照明するステップと、前記微細チェッカーパターンが照明された前記被検体を撮像するステップと、
この撮像手段により撮像された原画像を解析するステップとを有する表面検査方法において、
前記画像を解析するステップは、前記原画像のチェッカーパターンのゆがみおよび明部と暗部の間の中間調の画像部分を抽出して解析するステップと、このゆがみおよび変化の度合いから前記被検体の表面欠陥を検出するステップとを有することを特徴とする表面検査方法。
【請求項７】
前記画像を解析するステップは、前記原画像から所定の輝度以上の明部と所定の輝度以下の暗部それぞれの輝度を０とした中間調画像を求める第１欠陥候補抽出ステップと、
原画像に対して微分処理を施して第１変換画像を求める微分処理ステップと、前記第１変換画像の勾配の大きな画素を抽出、もしくは前記抽出された画素とその極近傍の画素の両者を抽出し、前記求められた中間調画像において、前記抽出画素に対応する画素の輝度を０として正常領域を除去する第２欠陥抽出ステップとを有することを特徴とする請求項６項に記載の表面検査方法。
【請求項８】
前記第１欠陥候補抽出ステップおよび第２欠陥抽出ステップを施した後、微小領域を除去するステップを有することを特徴とする請求項７に記載の表面検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面検査装置及び表面検査方法に関するものであり、特に、フィルム表面、硝子面、塗装面等の光沢面に発生する欠陥を検査するための表面検査装置及び表面検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
かかる表面検査技術は、フィルム、板状製品、生産財のボディなど平面や曲面上に存在する微小な凹凸状の表面欠陥を検査するために用いられている。このような技術の具体例は以下にいくつか示される。
【０００３】
（１）特開平５- １８７２８号公報（以下、公知技術１という。）
公知技術１は、被検体（ベルト状物体）の表面に格子パターンを投影する照明手段と、投影されたパターンを撮像する撮像手段とを備えており、撮像手段により得られた画像を処理して歪みのあるパターンを検出することにより被検体の表面欠陥を検出するものである。
【０００４】
（２）特開平５- ２８８５３３号公報（以下、公知技術２と言う。）
公知技術２は、パタ−ンジェネレータにより表示パターンを発生させて、これをパターン表示素子（光源）により被検体（ガラス、シート材、金属シート材、塗装表面など）を照明して、撮像手段であるカメラから画像を取り込む。そしてカメラから取り込まれた画像とパターンジェネレータの出力波形との差分をアナログ差分回路により演算して表面欠陥を検出する。
【０００５】
（３）反射散乱法（以下、公知技術３と言う。）
図１２（ａ）に示すように、公知技術３は、被検体１を蛍光灯１０により照明し、その反射像をカメラ３により撮影し、蛍光灯１０の端部の歪みが検出されれば表面欠陥があるものと検出する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公知技術には以下に説明するような課題があった。
すなわち、公知技術１の格子パターンの歪みを検出する方法においては、表面の非常に微小な凹凸を感度良く検出できる可能性があるものの、被検体自体が不定であり、かつ、許容され得る凹凸分布を有する場合に、かかる凹凸分布と表面欠陥との識別が困難になってしまう。かかる被検体として、例えば反りが発生しやすいフィルムがあるが、この場合、広範囲に分布する表面の凹凸は正常であるとし、局所的に発生する凹凸のみを欠陥として検出しなければならない。また別の例として、生産財のボディ（自動車、各種製品の筐体、ディスプレイ装置の前面板など各種）においては、表面が平面であることは少なく、三次元曲面などの曲面により形成されている場合が多い。したがって、被検体から表面欠陥を検出しようとする場合に、かかる曲面（凹凸）を欠陥として誤検出するのではなく、局所的に発生する凹凸のみを表面欠陥として検出することが望まれる。公知技術１においては、格子パターンはわずかな曲面があったとしても歪んでしまうため、検出精度の正確さの点において問題があった。かかる問題を解決するため、静止画像の二次元計測だけでなく、被検体を移動させてみて時間的な画像の変化を追跡するなどの技術が考えられないわけではないが、非常に高度な技術でありコストもかかってしまうと言う問題があった。
【０００７】
公知技術２においては、カメラから取り込まれた画像とパターンジェネレータの出力波形との差分から表面欠陥を検出するものであるから、表面の非常に微小な凹凸に対して感度良く検出できる可能性があるが、やはり、被検体自体が許容され得る曲面（凹凸分布）を有していた場合に、これが差分として検出されてしまい表面欠陥として誤検出される可能性があった。
【０００８】
また、この公知技術２においては、微小なうねり欠陥を有しない三次元形状のみ有する資料を用いて、カメラから取り込まれた画像データの縞数と、設定された縞パターンとの偏差を演算し、これを偏差演算回路にフィードバックし、最終的に偏差が０になるように制御することで、被検体自身が有する許容され得る凹凸分布を誤検出しないような技術も開示されている。
【０００９】
しかしながら、誤検出をしないためのフィードバック制御の構成が複雑になるだけでなく、検査をすべき被検体ごとにかかるフィードバック制御が必要になると考えられ、作業が煩雑になってしまうと言う問題があった。
【００１０】
公知技術３についても同様であり、図１２（ｂ）（ｃ）に示すように、被検体１に本来許容されるべき反りがあったとしても、これが検出されてしまうと言う問題があった。
【００１１】
【発明の目的】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検体に許容され得る曲面（凹凸分布）を表面欠陥として誤検出することなく、表面欠陥を簡便に且つ確実に検出することのできる表面検査装置及び表面検査方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明に係る表面検査装置は、
明部と暗部の繰り返しパターンにより構成される微細チェッカーパターンを被検体に対して照明する照明手段と、前記チェッカーパターンが照明された前記被検体を撮像する撮像手段と、この撮像手段により撮像された原画像を解析する画像解析手段とを備え、
前記画像解析手段は、前記原画像のゆがみと明部と暗部の間の中間調の画像部分を抽出して解析することにより、前記被検体の表面欠陥を検出するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
この構成による作用は次の通りである。
（イ）照明手段により所定の微細チェッカーパターンを被検体に対して照明する。
（ロ）撮像手段により、所定の微細チェッカーパターンが照明（投影）された被検体を撮像する。
（ハ）撮像手段により取り込まれた画像（原画像）を画像解析手段により解析し、原画像のゆがみと明部と暗部の明るさの変化の度合いを解析する。
（ニ）解析結果に基づいて被検体の表面欠陥を検出する。
【００１４】
原理を図２により説明する。所定の微細チェッカーパターンを撮像すると、暗部の明るさレベル（輝度値あるいは測光値）と明部の明るさレベルには所定のレベル差があり、表面欠陥がない場合には、図２（ａ）に示すように暗部と明部との境界において急激なレベル変化が見られる。一方、表面欠陥が存在すると、暗部と明部との境界において、図２（ｂ）に示すようにレベル変化の度合いが緩やかになる。したがって、この明部から暗部又は暗部から明部への明るさ変化の度合いを中間調の画像部分として抽出して解析することにより、表面欠陥を検出することができる。
【００１５】
また、被検体に許容され得る曲面（凹凸分布）が存在する場合、撮像される所定の微細チェッカーパターンの形状は、曲面の形状に応じて歪んだ状態で撮像されるが、明部から暗部又は暗部から明部への明るさ変化の度合いとして検出される可能性は極めて少なく、あるいは全くなくなり、表面欠陥として誤検出されることはなく確実性が高まる。また、公知技術２のように、フィードバック制御をするために表面欠陥のない被検体をわざわざ準備する必要もなく、簡便なものとなる。その結果、被検体に許容され得る曲面（凹凸分布）を表面欠陥として誤検出することなく、表面欠陥を簡便に且つ確実に検出することのできる表面検査装置を提供することができた。
【００１６】
本発明の好適な実施形態として、前記微細チェッカーパターンは、明部と暗部とが１：１の寸法比で配置されたチェッカーパターンである。このチェッカーパターンの一例が図１（ｂ）に示される。本発明の原理によれば、かかるチェッカーパターンを用いて表面欠陥を検出できるのは、明部と暗部の境界部分であるから、明部と暗部の繰り返しパターンをできるだけ多く存在させたチェッカーパターンとするのが良い。そのためには、明部と暗部とを１：１の寸法比で配置するのが良いのである。
【００１７】
本発明の別の好適な実施形態として、前記撮像手段は、前記照明手段の前記チェッカーパターンに焦点が合わせられる。
撮像手段により被検体を撮像する場合でも、その配置関係は通常図１（ａ）に示すように、撮像手段は被検体を斜め方向から撮影することになる。そうすると、仮に被検体に焦点を合わせようとしても、被検体の上端と下端とでは撮像手段との距離が異なるために、被検体全体に焦点を合わせることはできない。つまり、正確な表面検査ができないことになる。そこで、照明手段の明暗パターンに焦点を合わせることで、画面全体が焦点の合った画像を取り込むことができ、正確な表面検査を行なうことができる。ちなみに、図１（ａ）からも理解されるように、撮像手段と照明手段とは等価的に向かいあった関係にすることができる。
【００１８】
本発明の更に別の好適な実施形態として、前記画像解析手段は、前記原画像から所定の輝度以上の明部と所定の輝度以下の暗部それぞれの輝度を０とした中間調画像を求める第１欠陥候補抽出部と、
前記原画像に対して微分処理を施して第１変換画像を求める微分処理部と、
前記第１変換画像の勾配の大きな画素を抽出、もしくは前記抽出された画素とその極近傍の画素の両者を抽出し、前記求められた中間調画像において、前記抽出画素に対応する画素の輝度を０として正常領域を除去する第２欠陥抽出部とを備えているものがあげられる。
【００１９】
この構成による画像解析手段の作用は次の通りである。
（ホ）原画像から所定レベル以上の明部と所定レベル以下の暗部を取り除いて、中間調レベルの画素を抽出する。取り除くとは、該当する画素を０レベルの信号に変換することであり、中間調レベルの画素を抽出するとは、例えば該当する画素を１レベルに変換することである。
（ヘ）原画像に対して微分処理を施して第１変換画像を求める。この微分処理は画像中の勾配を求めるために行われるものであり、例えば、Ｓｏｂｅｌ微分が用いられる。
（ト）前記第１変換画像から勾配の大きな部分を抽出して、前記原画像から勾配の大きな画素を取り除く。この取り除くとは、例えば、勾配の大きい部分の該当する画素を０レベルに変換することである。これは、先ほど図２（ｂ）を用いて説明したように、表面欠陥がなく正常な部分は、暗部と明部の境界が鋭く立ち上がっていることから勾配が大きくなるからである。
【００２０】
以上のような手順により、表面欠陥の存在を検出することができる。なお、上記作用は（ホ）（ヘ）（ト）の順番に処理する必要はなく、例えば、（ヘ）（ト）（ホ）の順に処理しても良い。
【００２１】
本発明の更に別の好適な実施形態として、前記画像解析手段は、更に、前記第１欠陥候補抽出部および第２欠陥抽出部による処理が施された第２変換画像に対して微小領域を除去する微小領域処理部を備えているものがあげられる。
【００２２】
既に説明してきた第１欠陥候補抽出部および第２欠陥抽出部による処理により表面欠陥の抽出はできているが、表面欠陥が存在する領域以外にも、微小な１レベルの領域が点在する場合がある。これは、照明装置のシェーディングの影響が除去しきれていないために中間調の輝度範囲が適切に選び出されなかったこと、ならびに正常部のチェッカーパターンの輪郭部に生じる中間調領域が本実験で抽出した輝度勾配の高い領域より１〜２画素程度大きいことにより、正常領域を誤って欠陥候補領域として検出したものである。これらの領域は、適切なシェーディング補正と輪郭領域の削除が行われれば発生しないと考えられるが、更に前記微小領域処理部を備えることにより、例えば、周知の収縮処理を用いることで除去することができ、確実性の高い表面検査装置とすることができる。
【００２３】
本発明の目的を達成するための本発明に係る表面検査方法は、
明部と暗部の繰り返しパターンにより構成される微細チェッカーパターンを被検体に対して照明するステップと、前記微細チェッカーパターンが照明された前記被検体を撮像するステップと、この撮像手段により撮像された原画像を解析するステップとを有し、
前記画像を解析するステップは、前記原画像のゆがみと明部と暗部の間の中間調の画像部分を抽出して解析するステップと、この変化の度合いから前記被検体の表面欠陥を検出するステップとを有することを特徴とするものである。
【００２４】
この構成による作用は、既述したような（イ）（ロ）（ハ）（ニ）と同じであり、この作用による効果も既述した通りである。
【００２５】
本発明の好適な実施形態として、前記画像を解析するステップは、原画像から所定レベル以上の明部と所定レベル以下の暗部の輝度を０とした中間調画像を求める第１欠陥候補抽出ステップと、原画像に対して微分処理を施して第１変換画像を求める微分処理ステップと、前記第１変換画像の勾配の大きな画素を抽出、もしくは前記抽出された画素とその極近傍の画素の両者を抽出し，前記求められた中間調画像において、前記抽出画素に対応する画素の輝度を０として正常領域を除去する第２欠陥抽出ステップとを有するものがあげられる。さらに、これら第１欠陥候補抽出ステップおよび第２欠陥抽出ステップを施した後、微小領域を除去するステップを有するものがあげられる。
【００２６】
この構成による作用は、記述したような（ホ）（ヘ）（ト）と同じであり、この作用による効果も記述した通りである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、本実施形態に係る表面検査装置の構成を示す図である。
図１（ａ）において、この表面検査装置は、被検体１に対して微細チェッカーパターンの照明を行なう照明装置２（照明手段に相当する。）と、微細チェッカーパターンが照明された被検体１を撮像するＣＣＤエリアカメラ３（撮像手段に相当し、以下、単にカメラと言う。）と、カメラ３により取り込まれた画像を解析する画像解析装置４（画像解析手段に相当する。）と、画像を写し出すためのＴＶモニター５とを備えている。
【００２８】
照明装置２の微細チェッカーパターンの詳細は図１（ｂ）に示される。この微細チェッカーパターンは明部２ａと暗部２ｂとが交互に繰り返しており、
ｘ方向の寸法比（デューティー比）は、ｘB ：ｘW ＝１：１、
ｙ方向の寸法比は、ｙB ：ｙW ＝１：１、
さらに、ｘB ＝ｙB 、ｘW ＝ｙW である。つまり、明部２ａも暗部２ｂも同じ大きさの正方形である。
【００２９】
本発明の原理は既に図２を用いて説明したが、表面欠陥が存在すると明部２ａと暗部２ｂとの境界に明るさのレベルが緩やかになることを検出するものであるから、明部２ａと暗部２ｂとができるだけ数多く存在するほうが好ましい。そのためには、暗部２ｂと明部２ａとの寸法比を１：１に設定するのが合理的である。また、カメラ３のＣＣＤの画素数との関係から、明部２ａと暗部２ｂとをあまり細かくしすぎると分解能が低下するので、本実施形態では１辺がＣＣＤの１０画素程度の大きさになるように設定している。
【００３０】
また、カメラ３の焦点（ピント）は、被検体１ではなく、照明装置２の微細チェッカーパターンに合焦するように調整されている。図１（ａ）にも示されるように、カメラ３は斜め方向から被検体１を撮影しているため、被検体１に焦点を合わせようとしても、被検体１の下端と上端とではカメラ３からの距離が異なるため、被検体１の全体に焦点を合わせることはできない。また、本発明では正常部分での明暗変化が大きいことが望ましいが、そのためには照明手段の明暗パターンに焦点を合わせるのが自然である。被検体に焦点を合わせると照明手段の明暗パターンがぼけた像として観測されるため充分な検出精度を得ることができない。照明手段の明暗パターンと撮像手段は被検体を介して等価的に向かいあった位置関係であり、画面全体に焦点を合わせることができ、明暗変化の急峻性を損なうことなく画像を取得することができる。
【００３１】
＜画像解析の手順＞
次に、画像解析（画像処理）の手順について説明する。図３は、画像解析装置４の機能を説明するブロック図である。
まず、図１（ａ）に示されるように、被検体１、照明装置２、カメラ３をセッティングする。ここで、表面検査をすべき被検体１として選択されるものは、例えば、フィルム状の製品があげられるがこれに限定されるものではなく、ガラス等の透明板状体、金属シート材、表面塗装、生産財（自動車のボディ、各種製品の筐体、ディスプレイ装置の前面板等各種）、感光体等の、検査面が平滑なものが被検体１の例としてあげられる。
【００３２】
次に、カメラ３により被検体１の画像を取り込む。取り込まれた画像は、画像解析装置４のＡ／Ｄ変換部４０においてデジタルデータ化されて、フレームメモリ４１に記憶される。ここで、画像データは８ビットの濃淡データとして表わされ、０（最も暗い）から２５５（最も明るい）までの２５６段階の濃度データ（輝度データ）として得ることができる。このデジタルデータ化された画像データをＴＶモニター５に表示させたのが図４に示される。これを説明の便宜上原画像と称する（Ｓｔｅｐ０）。図４において、微細チェッカーパターンが緩やかに曲がっているのが見られるが、これは被検体１自身が３次元曲面を有するからであり、これは表面欠陥に該当しない。
【００３３】
また、図４において微細チェッカーパターンの暗部２ｂに相当する部分は黒く、微細チェッカーパターンの明部２ａに相当する部分は白くなっているが、これは図示の便宜上のためであり、被検体１の種類のよっては、明部２ａに相当する部分がグレーに写し出されることもある。図４の中央部分には、中間調のグレーの部分が見られるが、この部分が表面欠陥であるものと推定される。
【００３４】
図５は、図４の原出願に対してＳｏｂｅｌ変換（ソーベル変換）と呼ばれる、二次元勾配ベクトルを求める処理であり、これは図３の微分処理部４４にて行われる。Ｓｏｂｅｌ変換の原理を簡単に図８により説明する。注目画素をｆ（ｉ，ｊ）とした場合に、ｘ方向の微分Δｘは、
0003688520.tif 000002
で表わされる。その変換係数は図８に示されている通りである。
【００３５】
図５は、Ｓｏｂｅｌ変換を行なった後の画像（Ｓｔｅｐ１：第１変換画像）を示すものである。この画像は、原画像における各画素の勾配値を表わすものであり、原画像と同じく８ビットの濃淡画像データとして示される。つまり明るい部分ほど勾配が大きいことを示している。また、Ｓｏｂｅｌ変換の演算において２５５を超える値が演算された場合には、その値は２５５にする。
【００３６】
次に、図３の第１欠陥候補抽出部４２における処理内容を説明する。この第１欠陥候補抽出部４２においては、図２（ｂ）に示すように、第１しきい値と第２しきい値とを設定しており、第１しきい値よりも暗い部分と第２しきい値よりも明るい部分を除去する、即ち、該当する画素を０レベルに変換するものである。これは、表面欠陥が存在すると、暗部２ｂと明部２ａの境界が緩やかになり中間調のグレーになるため、この中間調の画素を１レベルに変換して抽出しようとするものである。なお、これら第１、第２しきい値の値は被検体１の種類に応じて設定変更可能にするのが好ましい。画像変換をするには、予め画像変換用のテーブル（ＬＵＴ）を用意しておくことにより効率よく処理することができる。
【００３７】
次に、第２欠陥抽出部４３（図３参照）において、前述した第１変換画像のうち、勾配の大きい部分を除去、すなわち、０レベルに変換する。この勾配が大きいと言うことは、明部２ａから暗部２ｂへの変化、あるいは、暗部２ｂから明部２ａへの変化が急激であることを意味するものであり、即ち、表面欠陥が存在しないことを意味するものである。つまり、図２（ｂ）にも示されるように、表面欠陥が存在すると勾配の値が小さくなるので、勾配の大きな部分を除去することで、表面欠陥の部分を抽出することができる。この第２欠陥抽出部４３における処理も、予め画像変換用のテーブル（ＬＵＴ）を用意しておくのが好ましい。
【００３８】
図４に示される原画像に対して、第１欠陥候補抽出部４２と第２欠陥抽出部４３において処理を施した後の画像（Ｓｔｅｐ２：第２変換画像）を図６に示す。この画像は、０レベルか１レベルかの２値画像である。画像のほぼ中央部にまとまった１レベルの領域がみられるが、この領域が表面欠陥が存在する領域と推定される。また、この第２変換画像においては、表面欠陥が存在する領域以外にも、微小な１レベルの領域が点在している。これは、照明装置２のシェーディングの影響が除去しきれていなかったり、あるいは、正常部のチェッカーパターンの輪郭部に生じる中間調領域が本実験で抽出した輝度勾配の高い領域より１〜２画素程度大きいことにより、正常領域を誤って欠陥候補領域として検出したなどの理由によるものであり、これらの微小領域はノイズ成分であって表面欠陥ではない。これら微小領域は適切なシェーディング補正と輪郭領域の除去が行われれば発生しないと考えられる。適切なシェーディング補正と輪郭領域の除去が行われず、これら微小領域が欠陥候補領域として抽出された場合には、これら微小領域を処理するため収縮処理部４５（微小領域処理部）にて周知の４近傍収縮処理を２回行い、微小な孤立点を除去することで誤検知を回避することができる。なお、収縮処理としては、８近傍収縮処理でも良い。収縮処理後の画像（Ｓｔｅｐ３：第３変換画像）を図７に示す。図７も、２値画像であるが、中央部分にまとまった領域の１レベルの画素が見られる。
【００３９】
欠陥判定部４６では、第３変換画像に１レベルの画素が存在するか否かで、表面欠陥の有無を判定し、本実施形態では、１レベルの画素が１つでもあれば表面欠陥が存在するものと判定する。表面欠陥が存在する場合は、その旨をＴＶモニター５の画面に表示したり、別に設けられたランプに表示したり、適宜の手法で警告する。なお、欠陥判定部４６における判定手法は上記に限定されず、１レベルの画素数が所定数以上のときに表面欠陥が存在するものと判定しても良い。
【００４０】
図７に示される第３変換画像において、被検体１に表面欠陥が存在しない場合は、すべて０レベルの画像（真っ黒な画像）に変換されることになる。
【００４１】
図９は、表面欠陥が存在しないと推定される被検体１の原画像を示す。図４と比較すると、微細チェッカーパターンが歪んでいるが中間調レベルの画素が存在しないことが理解される。つまり、３次元曲面のような、被検体１に許容され得る凹凸が存在していたとしても、微細チェッカーパターンは少し歪んだ画像となるが、中間調レベルの画素は現われることがないので、間違えて許容され得る凹凸を表面欠陥として誤検出してしまうと言うことがない。また、図５との比較のために、図９の原画像をＳｏｂｅｌ変換した画像を図１０に示す。
【００４２】
＜テスト結果＞
図１１は、本発明による表面検査装置によるテスト結果を表で示すものである。欠陥種類はピラミッド型の凹凸が存在するフィルム（サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．ａ）を用いた。欠陥の強度は、「強」「中」「弱」の３段階である。見え方Ａ，Ｂとあるのは、原画像をオペレータが観察した場合に、表面欠陥がはっきりと認識できるものがＡレベルであり、表面欠陥は存在するのだが見え方は図９に近いものがＢレベルである。
【００４３】
テスト１では視野１２０ｍｍ（撮影される画像の領域の底辺の長さが１２０ｍｍ）で行ない、テスト２では視野８０ｍｍで行なっている。表面欠陥が「強」「中」では、テスト１，２ともに、表面欠陥を確実に検出できている。また、オペレータが原画像の観察から表面欠陥であると判定できないような「弱」の表面欠陥であっても、テスト２においては高い確率で検出できており、本発明による表面検査方法の優れている点が実証できた。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、微細チェッカーパターンを用いて、明部から暗部又は暗部から明部への明るさ変化の度合いを解析することにより、フィルム、ガラス面、塗装面、樹脂製品等の光沢面、などの表面欠陥を検出することができる。
【００４５】
本発明の構成によれば、目視検査や公知技術１，２，３（従来技術の欄参照）では困難であった微小凹凸欠陥の発見が容易になった。
また、被検体に許容され得る曲面（凹凸分布）が存在する場合でも、これを表面欠陥として誤検出することなく確実に識別し、微小凹凸欠陥を容易に発見することができた。
また、公知技術２のように、フィードバック制御をするために表面欠陥のない被検体をわざわざ準備する必要もなく、低コストにて表面欠陥の検出をすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態にかかる表面検査装置の構成を示す図
【図２】本発明の原理を説明する図
【図３】画像解析装置の構成を説明するブロック図
【図４】表面欠陥が存在する原画像を示す図
【図５】Ｓｏｂｅｌ変換後の第１変換画像を示す図
【図６】欠陥候補抽出を行なった後の第２変換画像を示す図
【図７】収縮処理を行なった後の第３変換画像を示す図
【図８】Ｓｏｂｅｌ変換の変換式を示す図
【図９】表面欠陥のない原画像を示す図
【図１０】図９の原画像に対しＳｏｂｅｌ変換を行なった画像を示す図
【図１１】本発明による表面検査装置のテスト結果を示す表
【図１２】従来技術を示す図
【符号の説明】
１      被検体
２      照明装置
２ａ    明部
２ｂ    暗部
３      ＣＣＤエリアカメラ
４      画像解析装置
５      ＴＶモニター
４２    第１欠陥候補抽出部
４３    第２欠陥抽出部
４４    微分処理部
４５    収縮処理部
【図１】
0003688520.tif 000003
【図２】
0003688520.tif 000004
【図３】
0003688520.tif 000005
【図４】
0003688520.tif 000006
【図５】
0003688520.tif 000007
【図６】
0003688520.tif 000008
【図７】
0003688520.tif 000009
【図８】
0003688520.tif 000010
【図９】
0003688520.tif 000011
【図１０】
0003688520.tif 000012
【図１１】
0003688520.tif 000013
【図１２】
0003688520.tif 000014