(57)【要約】【課題】被検査体表面が鏡面光沢を有していても、被検査体表面の凹凸の検出精度をより高めることができる表面検査装置および表面検査方法を提供する。【解決手段】照明手段１３が、複数の帯状の有機ＥＬ素子１３ｃを幅方向に並べて形成されており、被検査体１の表面に縞状パターンの光を照射するよう構成されている。撮影手段１４が、被検査体１の表面に映る縞状パターンを撮影するよう構成されている。検出手段１５が、撮影手段１４により撮影された画像を、その画像中の縞状パターンと検出したい凹凸の大きさとに基づいて複数のブロックに分割し、各ブロックに含まれる前記縞状パターンの周波数および方向の変化に基づいて、各ブロック毎に２次元ガボールフィルタを求め、その２次元ガボールフィルタを撮影された画像に適用することにより、被検査体１の表面の凹凸２を検出するよう構成されている。【選択図】図１
2014002041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体の表面の凹凸を検出するための表面検査装置であって、
前記被検査体の表面に縞状パターンの光を照射する照明手段と、
前記被検査体の表面に映る前記縞状パターンを撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により撮影された画像を、その画像中の前記縞状パターンと検出したい前記凹凸の大きさとに基づいて複数のブロックに分割し、各ブロックに含まれる前記縞状パターンに基づいて、各ブロック毎に前記凹凸を検出する検出手段とを、
有することを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
前記検出手段は、各ブロック毎に、各ブロックに含まれる前記縞状パターンの周波数および方向を求め、その結果に基づいて２次元ガボールフィルタを求め、前記２次元ガボールフィルタを前記画像に適用することにより、前記凹凸を検出することを特徴とする請求項１記載の表面検査装置。
【請求項３】
前記撮影手段は、前記被検査体の表面に映り込む前記照明手段に焦点を合わせて撮影することを特徴とする請求項１または２記載の表面検査装置。
【請求項４】
前記照明手段は、照射する縞状パターンの周波数や明暗のパターンを変更可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表面検査装置。
【請求項５】
前記照明手段は、複数の帯状の有機ＥＬ素子を幅方向に並べて形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表面検査装置。
【請求項６】
照明手段により被検査体の表面に縞状パターンの光を照射し、
前記被検査体の表面に映る前記縞状パターンを撮影手段により撮影し、
前記撮影手段により撮影された画像を、その画像中の前記縞状パターンと検出したい前記凹凸の大きさとに基づいて複数のブロックに分割し、各ブロックに含まれる前記縞状パターンに基づいて、各ブロック毎に前記凹凸を検出することを
特徴とする表面検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面検査装置および表面検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検査体表面の凹凸を検査する方法として、被検査体の表面に照明を当てて撮影し、その撮影画像を解析して凹凸を検出する方法が広く行われている。このような方法として、例えば、多曲面部の照明方法が最適になるよう、複数のＬＥＤを配置した照明部とＣＣＤカメラ部とを同一基板内に一体化することにより、検出不可能エリアを減少させる方法（例えば、特許文献１参照）や、所定領域毎に光を照射して、曲面の正常部分が明部となって現れるように撮像した複数の画像を処理することにより、凹凸を検出する方法（例えば、特許文献２参照）が開発されている。
【０００３】
しかし、これらの方法では、被検査体の表面が鏡面光沢を有しているときには、撮影画像にカメラ等の撮影手段自体や被検査体の周囲の物が映り込むため、それらにより被検査体表面の凹凸が隠れてしまうことがあるという問題があった。そこで、この問題を解決するため、本発明者等は、カメラを覆うように面状照明装置を配置し、その面状照明装置の前面に拡散板を設けることにより、被検査体の表面に照明装置が映り込むのを抑制することができる装置を開発している（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７８７１３号公報
【特許文献２】特開２００８−０２６１４９号公報
【特許文献３】特開２０１１−０７５５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献３に記載の外観検査装置は、被検査体の表面への照明装置の映り込みを抑制し、被検査体表面の凹凸の検出精度を高めることができ、被検査体表面の欠陥を高精度で検出することができる。しかし、より確実に欠陥を検出するためには、さらに高い検出精度が求められている。
【０００６】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、被検査体表面が鏡面光沢を有していても、被検査体表面の凹凸の検出精度をより高めることができる表面検査装置および表面検査方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る表面検査装置は、被検査体の表面の凹凸を検出するための表面検査装置であって、前記被検査体の表面に縞状パターンの光を照射する照明手段と、前記被検査体の表面に映る前記縞状パターンを撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された画像を、その画像中の前記縞状パターンと検出したい前記凹凸の大きさとに基づいて複数のブロックに分割し、各ブロックに含まれる前記縞状パターンに基づいて、各ブロック毎に前記凹凸を検出する検出手段とを、有することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る表面検査方法は、照明手段により被検査体の表面に縞状パターンの光を照射し、前記被検査体の表面に映る前記縞状パターンを撮影手段により撮影し、前記撮影手段により撮影された画像を、その画像中の前記縞状パターンと検出したい前記凹凸の大きさとに基づいて複数のブロックに分割し、各ブロックに含まれる前記縞状パターンに基づいて、各ブロック毎に前記凹凸を検出することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る表面検査方法は、本発明に係る表面検査装置により好適に実施される。本発明に係る表面検査装置および表面検査方法は、たとえ被検査体の表面に照明手段や周囲の物が映り込んでも、被検査体の表面に映る縞状パターンの画像が得られるため、被検査体の表面の凹凸を確実に検出することができる。また、縞状パターンにより、被検査体の表面の僅かな変化も捕らえることができ、被検査体の表面の微小な凹凸も確実に検出することができる。このように、本発明に係る表面検査装置および表面検査方法は、被検査体表面が鏡面光沢を有していても、被検査体表面の凹凸の検出精度をより高めることができ、被検査体表面の欠陥を高精度で検出することができる。
【００１０】
本発明に係る表面検査装置および表面検査方法は、検出手段が、撮影された画像を複数のブロックに分割し、各ブロック毎に被検査体の表面の凹凸を検出するため、各ブロックの大きさを、被検査体の表面にもともと存在する形状やキャラクターラインなどの比較的大きなゆがみが現れない程度に小さく設定することにより、そのような大きなゆがみの影響を受けることなく、小さな被検査体表面の凹凸を検出することができる。このため、各ブロックの大きさは、そのような大きなゆがみの影響を受けない範囲で、検出したい凹凸の大きさより大きく、各ブロック中の縞状パターンの周期や方向などの特徴を失わない程度の大きさを有していることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る表面検査装置および表面検査方法は、従来の装置では検出が困難であった、塗装面やメッキ面の表面検査を確実かつ容易に行うことができる。このため、例えば、メタリック塗装が施された自動車の、表面検査の効率を大幅に向上することができる。また、表面検査を伴う様々な製品の製造ラインの合理化を図ることもできる。
【００１２】
本発明に係る表面検査装置および表面検査方法で、検出手段は、いかなる方法で被検査体の表面の凹凸を検出してもよく、例えば、光切断法や空間コード化法、位相シフト法などの三次元形状計測方法や、２次元ガボールフィルタなどの画像処理方法を用いることができる。画像処理方法を用いる場合には、被検査体の表面の凹凸により生じる縞状パターンのゆがみを検出することにより、被検査体の表面の凹凸を検出することができる。
【００１３】
また、２次元ガボールフィルタを用いる場合には、前記検出手段は、各ブロック毎に、各ブロックに含まれる前記縞状パターンの周波数および方向を求め、その結果に基づいて２次元ガボールフィルタを求め、前記２次元ガボールフィルタを前記画像に適用することにより、前記凹凸を検出することが好ましい。２次元ガボールフィルタは、正弦・余弦関数とガウス関数とを用いるフィルタで、畳み込み属性を有し、画像の局所的な濃淡に関する情報を検知するものである。２次元ガボールフィルタを用いることにより、縞状パターンのゆがみを高精度で検知することができ、被検査体の表面の凹凸をより確実に検出することができる。
【００１４】
また、２次元ガボールフィルタを用いる場合には、被検査体表面の凹凸の検出精度を高めるために、縞状パターンの周波数を求めるときのブロックの大きさと、縞状パターンの方向を求めるときのブロックの大きさとが異なっていてもよい。例えば、縞状パターンの周波数を求めるときには、複数周期の明暗を含む大きさのブロックにする必要があるが、縞状パターンの方向を求めるときには、なるべく大きいゆがみが入り込まないよう、それよりも小さいブロックにしてもよい。
【００１５】
本発明に係る表面検査装置および表面検査方法で、前記撮影手段は、前記被検査体の表面に映り込む前記照明手段に焦点を合わせて撮影することが好ましい。この場合、縞状パターンを高精度で撮影することができ、画質の良い縞状パターンの画像を得ることができる。このため、被検査体表面の凹凸の検出精度をさらに高めることができる。
【００１６】
本発明に係る表面検査装置および表面検査方法で、前記照明手段は、照射する縞状パターンの周波数や明暗のパターンを変更可能であってもよい。この場合、検出したい被検査体表面の凹凸の大きさや形状、被検査体表面の状態等に応じて照明のパターンを調整し、最適なパターンで検出を行うことができ、凹凸の検出精度を高めることができる。様々な照明パターンにより得られる複数の画像を利用して検出を行うことにより、様々な大きさや形状の凹凸を高精度で検出することができる。また、凹凸の検出漏れを防ぐことができ、検出精度を高めることができる。
【００１７】
本発明に係る表面検査装置および表面検査方法で、照明手段は、被検査体の表面に縞状パターンの光を照射可能であれば、いかなるものであってもよい。照明手段は、例えば、ＬＥＤ、ハロゲンランプ、蛍光灯、白熱電球、レーザー、プロジェクタ等の照明と、拡散板やスリットとを利用して形成されていてもよく、有機ＥＬ素子（有機エレクトロルミネッセンス；Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等から成る複数の帯状の面照明を幅方向に並べて形成されていてもよい。
【００１８】
特に、有機ＥＬ素子から成る場合、面照明で平行光を照射するため、拡散板などを使用しなくとも、均一な輝度分布を得ることができる。このため、縞状パターンの明部と暗部との境界が鮮明となり、凹凸の検出精度を高めることができる。また、照明手段を比較的シンプルに構成することができ、軽量薄型化が可能で、消費電力も抑えることができる。また、隣り合う帯状の有機ＥＬ素子を、交互に点灯と消灯とを繰り返したり、隣接する複数の有機ＥＬ素子をセットにして、各セット毎に点灯と消灯とを繰り返したりすることにより、縞の幅や間隔を任意に設定することができる。これにより、照射する縞状パターンの周波数や明暗のパターンを容易に変更することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、被検査体表面が鏡面光沢を有していても、被検査体表面の凹凸の検出精度をより高めることができる表面検査装置および表面検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態の表面検査装置を示す側面図である。
【図２】図１に示す表面検査装置の拡大斜視図である。
【図３】図１に示す表面検査装置の照明手段を示す（ａ）正面図、（ｂ）有機ＥＬ素子の一部を拡大した正面図である。
【図４】図１に示す表面検査装置の撮影手段と照明手段と被検査体との位置関係を示す（ａ）側面図、（ｂ）平面図である。
【図５】本発明の実施の形態の表面検査方法を示す（ａ）図１の表面検査装置の撮影手段で撮影された縞状パターンの画像、（ｂ）その画像を複数のブロックに分割した状態を示す説明図、（ｃ）その画像中の縞状パターンのエッジの角度を推定した状態を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態の表面検査方法を示す（ａ）２次元ガボールフィルタの作成方法を示す説明図、（ｂ）作成された実部の２次元ガボールフィルタを示す画像、（ｃ）作成された虚部の２次元ガボールフィルタを示す画像、（ｄ）図５（ａ）の画像に図６（ｂ）の実部の２次元ガボールフィルタを適用した状態を示す画像、（ｅ）図５（ａ）の画像に図６（ｃ）の虚部の２次元ガボールフィルタを適用した状態を示す画像、（ｆ）図６の（ｄ）と（ｅ）の画像を合成した結果を示す画像である。
【図７】図１に示す表面検査装置の撮影手段で撮影された（ａ）被検査体の表面に凹部が存在するとき、（ｂ）比較的大きな凹部が存在するとき、（ｃ）凸部が存在するとき、（ｄ）比較的大きな凸部が存在するとき、（ｅ）被検査体の表面が明るい素材から成るときの画像である。
【図８】図１に示す表面検査装置の照明手段の（ａ）全ての有機ＥＬ素子を消灯したとき、（ｂ）有機ＥＬ素子を１本おきに点灯したとき、（ｃ）２本おきに点灯したとき、（ｄ）４本おきに点灯したとき、（ｅ）全ての有機ＥＬ素子を点灯したときの点灯状態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図８は、本発明の実施の形態の表面検査装置および表面検査方法を示している。
図１および図２に示すように、表面検査装置１０は、基台１１と多関節ロボット１２と照明手段１３と撮影手段１４と検出手段１５とを有している。
【００２２】
図１に示すように、基台１１は、多関節ロボット１２を支持可能に設けられ、移動用の車輪１１ａを有している。多関節ロボット１２は、基台１１の上に固定されている。図１および図２に示すように、多関節ロボット１２は、直列に連結された４つのアーム１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを有し、各アーム１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが連結された関節部で、各アーム１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを上下方向に回転可能に構成されている。また、多関節ロボット１２は、先端のアーム１２ｄが、長さ方向に沿った中心軸を中心として周方向に回転するよう構成されている。
【００２３】
図３に示すように、照明手段１３は、陽極側フレキシブル基板１３ａと陰極側フレキシブル基板１３ｂと複数の帯状の有機ＥＬ素子１３ｃとを有している。照明手段１３は、陽極側フレキシブル基板１３ａの上に陰極側フレキシブル基板１３ｂを重ね、その重なった位置に、各有機ＥＬ素子１３ｃを横方向に並列に並べて形成されている。各有機ＥＬ素子１３ｃは、隣接する素子との間に隙間をあけて配置されている。なお、図３に示す具体的な一例では、各有機ＥＬ素子１３ｃの幅Ｗが０．５〜１．２ｍｍ、隣接する有機ＥＬ素子１３ｃとの間隔Ｄが０．１〜０．２ｍｍである。
【００２４】
照明手段１３は、陽極側フレキシブル基板１３ａと陰極側フレキシブル基板１３ｂとの間に電気を流すことにより、各有機ＥＬ素子１３ｃを点灯可能になっている。また、このとき、任意の有機ＥＬ素子１３ｃのみを点灯させることもできるよう構成されている。特に、照明手段１３は、隣り合う有機ＥＬ素子１３ｃを互いに点灯、消灯させて、縞状パターンの光を照射可能になっている。
【００２５】
図１および図２に示すように、撮影手段１４は、デジタルカメラから成り、カメラ収納筐体１４ａの内部に収納されている。照明手段１３および撮影手段１４は、多関節ロボット１２のアーム１２ｄの先端に取り付けられている。図４に示すように、照明手段１３および撮影手段１４は、照明手段１３からの光の照射方向と撮影手段１４の撮影方向とが所定の角度で交わるよう、互いに配置されている。これにより、表面検査装置１０は、光の照射方向と撮影方向とが交わる位置に、被検査体１の表面を所定の角度で配置したとき、照明手段１３から照射した被検査体１の表面に映る縞状パターンを、撮影手段１４で撮影可能になっている。
【００２６】
表面検査装置１０は、多関節ロボット１２の各関節部での各アーム１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの成す角度や、先端のアーム１２ｄの周方向の回転角度を調整することにより、照明手段１３および撮影手段１４を任意の位置や角度に調整可能になっている。これにより、被検査体１の表面に対する照明手段１３および撮影手段１４の位置や角度を調整し、適切な位置で、被検査体１の表面への縞状パターンの光の照射、および、被検査体１の表面に映る縞状パターンの撮影が可能になっている。また、このとき、被検査体１の表面が鏡面の場合には、撮影手段１４が、被検査体１の表面に映り込む照明手段１３に焦点を合わせて撮影可能になっている。
【００２７】
検出手段１５は、コンピュータから成り、撮影手段１４に接続されている。検出手段１５は、撮影手段１４により撮影された画像を受け取り、画像中の縞状パターンに基づいて、画像解析により被検査体１の表面の凹凸を検出するよう構成されている。検出手段１５は、（１）〜（４）式に示す実部の２次元ガボールフィルタＧｒｅと虚部の２次元ガボールフィルタＧｉｍとを利用して、以下のようにして被検査体１の表面の凹凸を検出するようになっている。
【００２８】
【数１】
2014002041.tif 000003
ここで、ｘ，ｙは２次元ガボールフィルタ中の座標、σは標準偏差、θは角度、ｆは周波数である。
【００２９】
まず、図５（ａ）に示すような撮影手段１４で撮影された縞状パターンの画像に対して、図５（ｂ）に示すように、画像を複数のブロックに分割する。このとき、各ブロックの大きさを、各ブロック中の縞状パターンの周期や方向などの特徴を失わない程度の大きさで、被検査体１の表面にもともと存在する形状やキャラクターラインなどの比較的大きなゆがみが現れない程度に小さく、検出したい凹凸の大きさより大きく設定する。次に、各ブロックごとに、Ｘ，Ｙ方向の微分フィルタをかけ、Ｘ，Ｙ方向の微分値をそれぞれ求める。
【００３０】
各ブロックごとに求めたＸ，Ｙ方向の微分値は、ブロック内の１ピクセルごとの値であるため、これを最小二乗推定法を用いて、各ブロックごとに、最適なＸ，Ｙ方向の微分値Ｖｘ，Ｖｙを求める。さらに、（５）式を用いて、縞状パターンの濃淡の境界を示すエッジの方向、つまりＹ方向とエッジとの成す角度Ｏを求める。
【００３１】
【数２】
2014002041.tif 000004
ここで、（ｉ，ｊ）は分割したブロックを表す座標である。
【００３２】
しかし、算出した角度の中には、画像内のエッジのかすれやノイズの影響で、正常にエッジの角度を算出できない場合が発生する。そこで、そのような角度を補正するために、算出した角度Ｏを（６）、（７）式を用いて、一度、Ｘ，Ｙ方向の連続ベクトルΦｘ，Φｙにそれぞれ変換する。
【００３３】
【数３】
2014002041.tif 000005
【００３４】
さらに、（６）、（７）式で求めたＸ，Ｙ方向の連続ベクトルに対してローパスフィルタを適用し、（８）式を用いて、図５（ｃ）に示す最終的なエッジの角度θを求める。
【００３５】
【数４】
2014002041.tif 000006
ここで、Φ’ｘ，Φ’ｙは、Φｘ，Φｙにそれぞれローパスフィルタをかけて算出した値である。
【００３６】
図６（ａ）に示すように、（８）式で求めたエッジの角度θより、各ブロックごとにエッジの方向２１が求められる。各ブロックごとに、そのエッジの方向２１に対して垂直な方向の縞の間隔を求め、縞状パターンの波長αを求める。求められた波長αから、（９）式を用いて、各ブロックごとの縞状パターンの周波数ｆを求める。
【００３７】
【数５】
2014002041.tif 000007
【００３８】
また、（９）式で求めた周波数ｆを用いて、各ブロックごとに、（１）〜（４）式に示す２次元ガボールフィルタの標準偏差σを、（１０）式で求めることができる。
【００３９】
【数６】
2014002041.tif 000008
ここで、ｂは帯域幅であるが、ｂ＝１で固定の値となっている。
【００４０】
（８）式で求めたエッジの角度θ、（９）式で求めた周波数ｆ、（１０）式で求めた標準偏差σを（１）〜（４）式に代入して、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、各ブロックごとに、実部の２次元ガボールフィルタＧｒｅと虚部の２次元ガボールフィルタＧｉｍとを作成する。この実部の２次元ガボールフィルタＧｒｅと虚部の２次元ガボールフィルタＧｉｍとを、図５（ａ）に示す撮影手段１４で撮影された画像にそれぞれ適用することにより、それぞれ図６（ｄ）、（ｅ）に示すように、実部の２次元ガボールフィルタ結果ｈｒｅと虚部の２次元ガボールフィルタ結果ｈｉｍとが得られる。この２つの２次元ガボールフィルタ結果を、（１１）式を用いて合成することにより、図６（ｆ）に示すような合成結果ｈが得られる。
【００４１】
【数７】
2014002041.tif 000009
このようにして、検出手段１５は、被検査体１の表面の凹凸２を検出するようになっている。
【００４２】
本発明の実施の形態の表面検査方法は、表面検査装置１０により好適に実施される。本発明の実施の形態の表面検査方法は、まず、照明手段１３により被検査体１の表面に縞状パターンの光を照射し、被検査体１の表面に映る縞状パターンを撮影手段１４により撮影する。このとき、多関節ロボット１２で被検査体１の表面に対する照明手段１３および撮影手段１４の位置や角度を調整することにより、適切な位置で、被検査体１の表面への縞状パターンの光の照射、および、被検査体１の表面に映る縞状パターンの撮影を行うことができる。
【００４３】
次に、検出手段１５により、撮影手段１４により撮影された画像を、その画像中の縞状パターンと検出したい凹凸２の大きさとに基づいて複数のブロックに分割し、各ブロックに含まれる縞状パターンに基づいて、各ブロック毎に凹凸２を検出する。このとき、被検査体１の表面の凹凸２により生じる縞状パターンのゆがみを、２次元ガボールフィルタを用いて高精度で検出することができ、被検査体１の表面の凹凸２を確実に検出することができる。また、各ブロックの大きさが、被検査体１の表面にもともと存在する形状やキャラクターラインなどの比較的大きなゆがみが現れない程度に小さく設定されているため、そのような大きなゆがみの影響を受けることなく、被検査体１の表面の凹凸２を検出することができる。
【００４４】
撮影された縞状パターンの具体的な例を、図７に示す。図７に示すように、被検査体１の表面に凹部が存在する場合であっても、凸部が存在する場合であっても、また、被検査体１の素材自体の明暗が異なっていても、縞状パターンにゆがみが生じる。本発明の実施の形態の表面検査装置１０および表面検査方法は、このような縞状パターンのゆがみを高精度で検出することができ、被検査体１の表面の凹凸２を確実に検出することができる。
【００４５】
本発明の実施の形態の表面検査装置１０および表面検査方法は、たとえ被検査体１の表面に照明手段１３や周囲の物が映り込んでも、被検査体１の表面に映る縞状パターンの画像が得られるため、被検査体１の表面の凹凸２を確実に検出することができる。また、縞状パターンにより、被検査体１の表面の僅かな変化も捕らえることができ、被検査体１の表面の微小な凹凸２も確実に検出することができる。
【００４６】
被検査体１の表面が鏡面の場合には、撮影手段１４が、被検査体１の表面に映り込む照明手段１３に焦点を合わせて撮影することにより、縞状パターンを高精度で撮影することができ、画質の良い縞状パターンの画像を得ることができる。このため、被検査体１表面の凹凸２の検出精度を高めることができる。このように、本発明の実施の形態の表面検査装置１０および表面検査方法は、被検査体１の表面が鏡面光沢を有していても、被検査体１の表面の凹凸２の検出精度をより高めることができ、被検査体１の表面の欠陥を高精度で検出することができる。
【００４７】
照明手段１３が有機ＥＬ素子１３ｃから成り、面照明で平行光を照射するため、拡散板などを使用しなくとも、均一な輝度分布を得ることができる。このため、縞状パターンの明部と暗部との境界が鮮明となり、凹凸２の検出精度を高めることができる。また、照明手段１３を比較的シンプルに構成することができ、軽量薄型化が可能で、消費電力も抑えることができる。
【００４８】
なお、図８に示すように、照明手段１３は、隣り合う帯状の有機ＥＬ素子１３ｃを、交互に点灯と消灯とを繰り返したり、隣接する複数の有機ＥＬ素子１３ｃをセットにして、各セット毎に点灯と消灯とを繰り返したりすることにより、照射する縞状パターンの周波数や明暗のパターンを変更可能であってもよい。この場合、検出したい被検査体１の表面の凹凸２の大きさや形状、被検査体１の表面の状態等に応じて照明のパターンを調整し、最適なパターンで検出を行うことができ、凹凸２の検出精度を高めることができる。様々な照明パターンにより得られる複数の画像を利用して検出を行うことにより、様々な大きさや形状の凹凸２を高精度で検出することができる。また、凹凸２の検出漏れを防ぐことができ、検出精度を高めることができる。
【００４９】
また、本発明の実施の形態の表面検査装置１０および表面検査方法は、（５）〜（８）式でエッジの角度を求めるブロックの大きさを、縞状パターンの１つの明暗が含まれる程度の小さいブロックに設定し、（９）式で周波数を求めるブロックの大きさを、縞状パターンの複数周期の明暗を含むよう、その小さいブロックを複数含む大きさに設定してもよい。この場合、縞状パターンの方向および周波数を各ブロック毎に精度良く求めることができるため、被検査体１の表面の凹凸２の検出精度をさらに高めることができる。
【００５０】
また、本発明の実施の形態の表面検査装置１０および表面検査方法は、検出手段１５のコンピュータが、多関節ロボット１２の各関節部での各アーム１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの成す角度や、先端のアーム１２ｄの周方向の回転角度、照明手段１３の照明パターン、撮影手段１４の撮影パラメータ等を制御可能に構成されていてもよい。また、それらの制御を、あらかじめ設定されたように自動で行うよう構成されていてもよい。この場合、表面検査工程の工程数を減らすことができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  被検査体
２  （被検査体の表面の）凹凸
１０  表面検査装置
１１  基台
１１ａ  車輪
１２  多関節ロボット
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ  アーム
１３  照明手段
１３ａ  陽極側フレキシブル基板
１３ｂ  陰極側フレキシブル基板
１３ｃ  有機ＥＬ素子
１４  撮影手段
１４ａ  カメラ収納筐体
１５  検出手段
【図１】
2014002041.tif 000010
【図２】
2014002041.tif 000011
【図３】
2014002041.tif 000012
【図４】
2014002041.tif 000013
【図８】
2014002041.tif 000014
【図５】
2014002041.tif 000015
【図６】
2014002041.tif 000016
【図７】
2014002041.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月31日(2012.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体の表面の凹凸を検出するための表面検査装置であって、
前記被検査体の表面に縞状パターンの光を照射する照明手段と、
前記被検査体の表面に映る前記縞状パターンを撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により撮影された画像を、その画像中の前記縞状パターンと検出したい前記凹凸の大きさとに基づいて複数のブロックに分割し、各ブロック毎に、各ブロックに含まれる前記縞状パターンの周波数および方向を求め、その結果に基づいて２次元ガボールフィルタを求め、前記２次元ガボールフィルタを前記画像に適用することにより、前記凹凸を検出する検出手段とを、
有することを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
前記撮影手段は、前記被検査体の表面に映り込む前記照明手段に焦点を合わせて撮影することを特徴とする請求項１記載の表面検査装置。
【請求項３】
前記照明手段は、照射する縞状パターンの明暗のパターンを変更可能であることを特徴とする請求項１または２記載の表面検査装置。
【請求項４】
前記照明手段は、複数の帯状の有機ＥＬ素子を幅方向に並べて形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表面検査装置。
【請求項５】
照明手段により被検査体の表面に縞状パターンの光を照射し、
前記被検査体の表面に映る前記縞状パターンを撮影手段により撮影し、
前記撮影手段により撮影された画像を、その画像中の前記縞状パターンと検出したい前記被検査体の表面の凹凸の大きさとに基づいて複数のブロックに分割し、各ブロック毎に、各ブロックに含まれる前記縞状パターンの周波数および方向を求め、その結果に基づいて２次元ガボールフィルタを求め、前記２次元ガボールフィルタを前記画像に適用することにより、前記凹凸を検出することを
特徴とする表面検査方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る表面検査装置は、被検査体の表面の凹凸を検出するための表面検査装置であって、前記被検査体の表面に縞状パターンの光を照射する照明手段と、前記被検査体の表面に映る前記縞状パターンを撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された画像を、その画像中の前記縞状パターンと検出したい前記凹凸の大きさとに基づいて複数のブロックに分割し、各ブロック毎に、各ブロックに含まれる前記縞状パターンの周波数および方向を求め、その結果に基づいて２次元ガボールフィルタを求め、前記２次元ガボールフィルタを前記画像に適用することにより、前記凹凸を検出する検出手段とを、有することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る表面検査方法は、照明手段により被検査体の表面に縞状パターンの光を照射し、前記被検査体の表面に映る前記縞状パターンを撮影手段により撮影し、前記撮影手段により撮影された画像を、その画像中の前記縞状パターンと検出したい前記被検査体の表面の凹凸の大きさとに基づいて複数のブロックに分割し、各ブロック毎に、各ブロックに含まれる前記縞状パターンの周波数および方向を求め、その結果に基づいて２次元ガボールフィルタを求め、前記２次元ガボールフィルタを前記画像に適用することにより、前記凹凸を検出することを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、２次元ガボールフィルタは、正弦・余弦関数とガウス関数とを用いるフィルタで、畳み込み属性を有し、画像の局所的な濃淡に関する情報を検知するものである。２次元ガボールフィルタを用いることにより、被検査体の表面の凹凸により生じる縞状パターンのゆがみを高精度で検知することができ、被検査体の表面の凹凸をより確実に検出することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、被検査体表面の凹凸の検出精度を高めるために、縞状パターンの周波数を求めるときのブロックの大きさと、縞状パターンの方向を求めるときのブロックの大きさとが異なっていてもよい。例えば、縞状パターンの周波数を求めるときには、複数周期の明暗を含む大きさのブロックにする必要があるが、縞状パターンの方向を求めるときには、なるべく大きいゆがみが入り込まないよう、それよりも小さいブロックにしてもよい。