(57)【要約】      （修正有）【課題】ワークの外観を検査するのに有利な検査装置を提供する。【解決手段】外観の検査装置で、ワーク１１を斜め上方から撮像する第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２と、ワークを照明する複数の光源１１４と、撮像部と光源の制御部と、ワークの外観の評価処理部を有し、制御部は、複数の光源のうち、ワーク撮像方位角とワーク照明方位角との間の差が９０度以下の光源でワークを照明し、第１、第２撮像部でワークを撮像させ、第１、第２撮像部は、ワークの被検査領域以下の撮像視野を有し、第１撮像部は第１領域を撮像し、第２撮像部は、第２領域を撮像し、第１領域及び第２領域は、第１領域と前記第２領域との重複領域を有し、第１領域と第２領域とにより被検査領域の全体が含まれるように設定し、処理部は、第１撮像部での画像に基き、被検査領域のうち第１領域の外観を評価し、第２撮像部の画像に基づき被検査領域のうち第２領域の外観を評価する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの外観を検査する検査装置であって、
前記ワークを斜め上方からそれぞれ撮像し、前記ワークを撮像する方位が互いに対向するように配置された第１撮像部及び第２撮像部と、
互いに異なる方向から前記ワークを照明する複数の光源と、
前記第１撮像部、前記第２撮像部及び前記複数の光源を制御する制御部と、
前記ワークの外観を評価する処理部と、を有し、
前記制御部は、前記複数の光源のうち、前記ワークを撮像する方位角と前記ワークを照明する方位角との間の角度差が９０度より小さい光源に前記ワークを照明させた状態で前記第１撮像部及び前記第２撮像部のそれぞれに前記ワークを撮像させ、
前記第１撮像部及び前記第２撮像部のそれぞれは、前記ワークの被検査領域より小さい撮像視野を有し、前記第１撮像部は、前記被検査領域のうち前記第２撮像部側より前記第１撮像部側の第１領域を撮像し、前記第２撮像部は、前記被検査領域のうち前記第１撮像部側より前記第２撮像部側の第２領域を撮像し、
前記第１領域及び前記第２領域は、前記第１領域と前記第２領域とが重なる重複領域を有するように、且つ、前記第１領域と前記第２領域とにより前記被検査領域の全体が含まれるように設定され、
前記処理部は、前記第１撮像部で得られた画像に基づいて前記被検査領域のうち前記第１領域の外観を評価し、前記第２撮像部で得られた画像に基づいて前記被検査領域のうち前記第２領域の外観を評価することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記被検査領域は、矩形形状を有し、
前記第１領域は、前記被検査領域のうち前記第１撮像部側の端部から１／２より大きく、且つ、３／４以下の範囲の領域に設定され、
前記第２領域は、前記被検査領域のうち前記第２撮像部側の端部から１／２より大きく、且つ、３／４以下の範囲の領域に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記重複領域は、前記撮像視野に対する割合が５％となるように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記重複領域は、５ｍｍの幅を有するように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
【請求項５】
前記被検査領域をカバーする撮像視野を有し、前記ワークを上方から撮像する第３撮像部を更に有し、
前記制御部は、前記複数の光源に前記ワークを照明させた状態で前記第３撮像部に前記ワークを撮像させ、
前記処理部は、前記第３撮像部で得られた画像にも基づいて前記ワークの外観を評価することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項６】
前記第１撮像部、前記第２撮像部及び前記第３撮像部のそれぞれは、複数の画素を含むセンサを含み、
前記第１撮像部のセンサの画素数及び前記第２撮像部のセンサの画素数は、前記第３撮像部のセンサの画素数より少ないことを特徴とする請求項５に記載の検査装置。
【請求項７】
前記第１撮像部のセンサの画素数と前記第２撮像部のセンサの画素数との和は、前記第３撮像部のセンサの画素数と等しいことを特徴とする請求項６に記載の検査装置。
【請求項８】
前記処理部は、前記第１撮像部で得られた画像と前記第２撮像部で得られた画像とを前記重複領域が重なるように結合して結合画像を生成し、前記結合画像に基づいて前記被検査領域の外観を評価することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項９】
前記処理部は、前記第１撮像部で得られた画像及び前記第２撮像部で得られた画像を用いて前記重複領域における画素値を補間して前記結合画像を生成することを特徴とする請求項８に記載の検査装置。
【請求項１０】
前記第１撮像部及び前記第２撮像部のそれぞれは、センサと、レンズと、を含み、
前記センサと前記レンズとは、シャインプルーフの条件を満たすように配置されていることを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１１】
ワークの外観の検査を行う検査システムであって、
請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の検査装置と、
前記ワークを前記検査装置による検査位置に搬送する搬送装置と、
を有することを特徴とする検査システム。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の検査装置を用いてワークの外観の検査を行う工程と、
前記工程において前記検査の行われた前記ワークを前記検査に基づいて処理する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置、検査システム及び物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
外観を検査する検査装置として、斜め上方からカメラでワークを撮像する技術が提案されている（特許文献１参照）。かかる検査装置では、ワークとカメラとが傾いた状態であっても、ワーク（の表面）の被検査領域に焦点を合わせるため、シャインプルーフの条件が満たされるように、センサとレンズとが傾けて配置されている。
【０００３】
外観を検査する別の検査装置として、互いに異なる方向から３つのカメラでワークを撮像する技術が提案されている（特許文献２参照）。かかる検査装置では、半田付けされたコネクタ部品をワークとし、ワークの真上に配置されたカメラでは撮像できない半田の部分を、ワークの斜め上方に配置されたから米良で撮像している。
【０００４】
外観を検査する更に別の検査装置として、大きなワークを撮像するために、多数のカメラでワークを撮像する技術が提案されている（特許文献３参照）。かかる検査装置では、自動車のボディをワークとし、広い被検査領域をカバーするために、互いに異なる方向から多数のカメラでワークを撮像している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３０４０３０号公報
【特許文献２】特開平１１−３１８８０号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１３／００５７６７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術のように、ワークを斜めから撮像する場合、ワークのカメラに近い部分（手前側）は大きな画像で撮像され、ワークのカメラから遠い部分（奥側）は小さな画像で撮像される。従って、ワークの手前側では高い分解能が得られるが、ワークの奥側では低い分解能しか得られなくなる。
【０００７】
本発明者が鋭意検討した結果、特に、梨地加工が表面に施されたワークを検査する場合、このような画像内で分解能に差があると、手前側と奥側とで欠陥の認識性能に大きな違いが生じるため、欠陥の認識率が低下することがわかった。これは、手前側は高分解能であるため梨地の微細構造が解像されるが、奥側は低分解能であるため梨地の微細構造が解像されず、手前側と奥側とで欠陥の背景となる正常領域における画像強度のばらつき（標準偏差）が大きく変わることに起因する。
【０００８】
また、本発明者が更に鋭意検討した結果、ワーク（の表面）の欠陥を高いＳ／Ｎ比で可視化するためには、カメラと同じ方位の光源による照明が有効であることがわかった。この場合、ワークの光源に近い部分は明るく撮像されるが、ワークの光源から遠い部分は暗く撮像されるため、カメラのノイズの大きくなり、手前側に比べて、奥側では欠陥の認識率が低下する。
【０００９】
一方、ワークを斜めから撮像する場合、ワークの位置に応じて画像上の大きさが変化する現象に対応するため、例えば、特許文献１に提案されているように、両側テレセントリックレンズを用いる構成が採用されている。但し、被検査領域が大きい場合には、大型で高価な両側テレセントリックレンズが必要となる。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、ワークの外観を検査するのに有利な検査装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての検査装置は、ワークの外観を検査する検査装置であって、前記ワークを斜め上方からそれぞれ撮像し、前記ワークを撮像する方位が互いに対向するように配置された第１撮像部及び第２撮像部と、互いに異なる方向から前記ワークを照明する複数の光源と、前記第１撮像部、前記第２撮像部及び前記複数の光源を制御する制御部と、前記ワークの外観を評価する処理部と、を有し、前記制御部は、前記複数の光源のうち、前記ワークを撮像する方位角と前記ワークを照明する方位角との間の角度差が９０度より小さい光源に前記ワークを照明させた状態で前記第１撮像部及び前記第２撮像部のそれぞれに前記ワークを撮像させ、前記第１撮像部及び前記第２撮像部のそれぞれは、前記ワークの被検査領域より小さい撮像視野を有し、前記第１撮像部は、前記被検査領域のうち前記第２撮像部側より前記第１撮像部側の第１領域を撮像し、前記第２撮像部は、前記被検査領域のうち前記第１撮像部側より前記第２撮像部側の第２領域を撮像し、前記第１領域及び前記第２領域は、前記第１領域と前記第２領域とが重なる重複領域を有するように、且つ、前記第１領域と前記第２領域とにより前記被検査領域の全体が含まれるように設定され、前記処理部は、前記第１撮像部で得られた画像に基づいて前記被検査領域のうち前記第１領域の外観を評価し、前記第２撮像部で得られた画像に基づいて前記被検査領域のうち前記第２領域の外観を評価することを特徴とする。
【００１２】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、例えば、ワークの外観を検査するのに有利な検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一側面としての検査システムの構成を示す概略図である。
【図２】照明部の構成を示す図である。
【図３】第１撮像部、第２撮像部及び第３撮像部の撮像視野の一例を示す図である。
【図４】ワークの外観を検査する処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４に示すＳ１１を詳細に説明するためのフローチャートである。
【図６】照明部を上方からみた透視図である。
【図７】第３撮像部によって被検査領域を撮像して得られた画像示す図である。
【図８】図４に示すＳ１２で生成される画像の一例を示す図である。
【図９】照明部を上方からみた透視図である。
【図１０】被検査領域の正常領域における散乱光の強度分布を示す図である。
【図１１】第１撮像部及び第２撮像部の撮像角度とＳ／Ｎ比との関係を示す図である。
【図１２】第１撮像部及び第２撮像部でのノイズが低減されることを説明するための図である。
【図１３】第１撮像部及び第２撮像部でのノイズが低減されることを説明するための図である。
【図１４】ワークの外観を検査する処理を説明するためのフローチャートである。
【図１５】合成画像の生成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
図１は、本発明の一側面としての検査システム１の構成を示す概略図である。検査システム１は、被検査物としてのワーク１１の外観の検査を行うシステムである。検査システム１は、ワーク１１を検査システム１の所定の位置に搬送する搬送部１２と、ワーク１１の外観を検査する検査装置１０とを有する。
【００１７】
搬送部１２は、例えば、ワーク１１を検査装置１０による検査位置に搬送するためのコンベアを含む。但し、ワーク１１は、ロボットやスライダ、或いは、手動で搬送してもよい。ワーク１１は、平面を有し、例えば、工業製品に利用される金属部品や樹脂部品などを含む。ワーク１１の表面には、傷やむら、凹凸などの欠陥が存在する場合がある。検査装置１０は、ワーク１１の外観を検査する。検査装置１０は、例えば、ワーク１１に存在する欠陥を検出し、かかるワーク１１を良品と不良品とに分類する。
【００１８】
検査装置１０は、ワーク１１の外観を検査する外観検査装置である。検査装置１０は、ワーク１１を斜め上方からそれぞれ撮像する第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２と、ワーク１１を上方から撮像する第３撮像部１０３と、照明部１０４と、制御部１０５とを有する。制御部１０５は、例えば、ＣＰＵやメモリなどを含み、検査装置１０の各部を制御する。
【００１９】
第１撮像部１０１は、センサ１０１ａと、レンズ１２１とを含む。第２撮像部１０２は、センサ１０２ａと、レンズ１２２とを含む。第３撮像部１０３は、センサ１０３ａと、レンズ１２３とを含む。センサ１０１ａ乃至１０３ａのそれぞれは、例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの複数の画素が２次元状に配置されたイメージセンサを含むエリアセンサで構成されている。エリアセンサは、ラインセンサと比べて、広い領域の画像を一括で取得することができるため、ワーク１１の外観の検査を高速で行うことを可能にする。
【００２０】
検査装置１０は、画像処理部として機能するＰＣ１０６及びディスプレイ１０７を更に有する。ＰＣ１０６は、本実施形態では、第１撮像部１０１、第２撮像部１０２及び第３撮像部１０３で得られた複数の画像に基づいてワーク１１（被検査領域１１ａ）の外観を評価する処理部としての機能を有する。但し、ＰＣ１０６は、制御部１０５と一体的に構成してもよい。また、画像処理部を汎用的なＰＣで構成するのではなく、画像処理専用のマシンで構成してもよい。第１撮像部１０１、第２撮像部１０２及び第３撮像部１０３で得られた画像は、ケーブル（不図示）を介して、ＰＣ１０６に送られる。
【００２１】
第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２のそれぞれは、被検査領域１１ａを斜め上方から撮像するように、即ち、被検査領域１１ａを撮像する方向と被検査領域１１ａとのなす角度（以下、「撮像角度θｃ」と称する）が９０度より小さくなるように配置されている。例えば、第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２のそれぞれは、撮像角度θｃが５０度±２０度の範囲に収まるように配置されている。第３撮像部１０３は、被検査領域１１ａを真上から撮像するように、即ち、撮像角度θｃが９０度になるように配置されている。
【００２２】
第１撮像部１０１と第２撮像部１０２とは、被検査領域１１ａを撮像する方位が互いに対向するように、即ち、被検査領域１１ａを撮像する方位角φが互いに１８０度異なるように配置されている。例えば、第１撮像部１０１は、被検査領域１１ａを撮像する方位角φが第１方位角φ１（０度）になるように配置され、第２撮像部１０２は、被検査領域１１ａを撮像する方位角φが第２方位角φ２（１８０度）になるように配置されている。また、第１撮像部１０１と第２撮像部１０２とは、ワーク１１の中心を通る法線に対して対称な位置に配置されている。
【００２３】
ここで、被検査領域１１ａを撮像する方向とは、第１撮像部１０１乃至第３撮像部１０３の光軸に沿った方向であって、第１撮像部１０１乃至第３撮像部１０３から被検査領域１１ａに向かう方向のことである。また、本実施形態において、方位角φは、被検査領域１１ａと平行な面内（例えば、ＸＹ面内（水平面内））における角度を意味し、かかる面内の基準方位（例えば、Ｘ方向）に対する反時計回りの角度として定義される。
【００２４】
照明部１０４は、互いに異なる方向から被検査領域１１ａを照明するために、被検査領域１１ａに対して複数の方向から光を照射する複数の光源１１４を含む。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、照明部１０４の構成を示す図であって、図２（ａ）は、照明部１０４の断面図であり、図２（ｂ）は、照明部１０４を上方からみた透視図である。照明部１０４は、本実施形態では、ワーク１１（被検査領域１１ａ）を囲うカバー部材１１５を含む。複数の光源１１４は、カバー部材１１５のワーク側の面によって支持されている。カバー部材１１５は、ワーク１１で反射した光がカバー部材１１５のワーク側の面で反射して迷光としてワーク１１に再び照射されることを低減するために、８０％以上の光吸収率を有する光吸収体をワーク側の面に有する。また、被検査領域１１ａに光を照射する方向とは、光源１１４から射出された光の光軸に沿った方向であって、光源１１４から被検査領域１１ａに向かう方向のことである。
【００２５】
複数の光源１１４は、本実施形態では、複数（具体的には、４個）の第１光源１１４ａと、複数（具体的には、８個）の第２光源１１４ｂと、複数（具体的には、８個）の第３光源１１４ｃとを含む。複数の第１光源１１４ａは、被検査領域１１ａに光を照射する方向と被検査領域１１ａとのなす角度（以下、「照射角度θｉ」と称する）が第１角度θ１であり、且つ、方位角φが互いに異なる方向から被検査領域１１ａに光を照射するように配置されている。複数の第２光源１１４ｂは、照射角度θｉが第１角度θ１より小さい第２角度θ２であり、且つ、方位角φが互いに異なる方向から被検査領域１１ａに光を照射するように配置されている。複数の第３光源１１４ｃは、照射角度θｉが第２角度θ２より小さい第３角度θ３であり、且つ、方位角φが互いに異なる方向から被検査領域１１ａに光を照射するように配置されている。ここで、第１角度θ１は、７０度±１０度の範囲内であり、第２角度θ２は、３５度±１０度の範囲内であり、第３角度θ３は、１５度±１０度の範囲内である。
【００２６】
カバー部材１１５には、第１撮像部１０１によってワーク１１を撮像するための開口１１０と、第２撮像部１０２によってワーク１１を撮像するための開口１１１と、第３撮像部１０３によってワーク１１を撮像するための開口１１２とが形成されている。本実施形態では、第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２の撮像角度θｃが第４角度θ４になるように構成されている。従って、開口１１１及び１１２は、図２（ｂ）に示すように、複数の第１光源１１４ａのそれぞれが配置される第１角度θ１と、複数の第２光源１１４ｂのそれぞれが配置される第２角度θ２との間の角度となるようにカバー部材１１５に形成されている。但し、かかる構成に限定されるものではなく、撮像角度θｃが第１角度θ１以下、且つ、第２角度θ２（又は第３角度θ３）より大きくなるように、即ち、θ２＜θｃ≦θ１を満たすように、第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２を配置してもよい。この場合、開口１１１及び１１２は、第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２の配置に対応するように、カバー部材１１５に形成される。
【００２７】
第１撮像部１０１において、センサ１０１ａとレンズ１２１とは、シャインプルーフの条件を満たすように、互いに傾けて配置されている。同様に、第２撮像部１０２において、センサ１０２ａとレンズ１２２とは、シャインプルーフの条件を満たすように、互いに傾けて配置されている。シャインプルーフの条件を満たすことで、被検査領域１１ａを斜め上方から撮像する場合であっても、撮像範囲内の全体で被検査領域１１ａに焦点を合わせることができる。
【００２８】
第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２のそれぞれは、図３（ａ）に示すように、ワーク１１の被検査領域１１ａより小さい撮像視野（撮像範囲）を有する。第１撮像部１０１は、被検査領域１１ａのうち第２撮像部側より第１撮像部側の第１領域１３１を撮像し、第２撮像部１０２は、被検査領域１１ａのうち第１撮像部側より第２撮像部側の第２領域１３２を撮像する。第１領域１３１及び第２領域１３２は、第１領域１３１と第２領域１３２とが重なる重複領域ＯＲを有するように、且つ、第１領域１３１と第２領域１３２とにより矩形形状を有する被検査領域１１ａの全体が含まれるように設定されている。換言すれば、第１撮像部１０１の撮像範囲と第２撮像部１０２の撮像範囲とは、部分的に重複し、かかる２つの撮像範囲で被検査領域１１ａの全体がカバーされている。
【００２９】
重複領域ＯＲは、第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２のそれぞれの撮像視野に対する割合が５％となるように、例えば、５ｍｍ以上の幅を有するように設定されている。これにより、被検査領域１１ａの中心付近に存在する小さい（１０ｍｍ以下）欠陥の検出漏れを防止することが可能となる。
【００３０】
また、第１領域１３１は、被検査領域１１ａのうち第１撮像部側の端部から１／２より大きく、且つ、３／４以下の範囲の領域に設定されている。第２領域１３２は、被検査領域１１ａのうち第２撮像部側の端部から１／２より大きく、且つ、３／４以下の範囲の領域に設定されている。換言すれば、第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２のそれぞれの撮像視野について、Ｘ方向の長さが被検査領域１１ａの長手方向の長さの３／４以下となるように設定されている。これにより、画像処理に要する時間の増加を抑制することができる。なお、このように設定を実現するために、第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２は、ＲＯＩによって撮像視野が設定されている。
【００３１】
本実施形態において、第１撮像部１０１のセンサ１０１ａ及び第２撮像部１０２のセンサ１０２ａは、画素数が縦方向と横方向とで共通している。この場合、ワーク１１を斜め上方から撮像すると、図３（ａ）に示すように、撮像領域（第１領域１３１及び第２領域１３２）は、台形形状となる。
【００３２】
第３撮像部１０３は、図３（ｂ）に示すように、ワーク１１の被検査領域１１ａをカバーする撮像視野（撮像範囲）を有する。第３撮像部１０３は、被検査領域１１ａの全体を含む第３領域１３３を撮像する。被検査領域１１ａのサイズが縦方向と横方向とで異なる場合、第３撮像部１０３のセンサ１０３ａは、画素数が縦方向と横方向とで異なる。これにより、撮像視野に対して被検査領域１１ａの外の領域（無駄な領域）が占める割合が低減されるため、センサ１０３ａの画素を有効に活用し、被検査領域１１ａの画像を高い分解能で得ることができる。
【００３３】
第１撮像部１０１のセンサ１０１ａの画素数及び第２撮像部１０２のセンサ１０２ａの画素数は、第３撮像部１０３のセンサ１０３ａの画素数より少ない。換言すれば、第３撮像部１０３のセンサ１０３ａは、第１撮像部１０１のセンサ１０１ａや第２撮像部１０２のセンサ１０２ａよりも高画素である。これは、第３撮像部１０１は、１台で被検査領域１１ａの全体を撮像するのに対し、第１撮像部１０１及び第２撮像部１０１は、２台で被検査領域１１ａの全体を撮像するため、同じ画素数であると、第３撮像部１０１の分解能が不足するからである。従って、第１撮像部１０１のセンサ１０１ａの画素数と第２撮像部１０２のセンサ１０２ａの画素数との和が第３撮像部１０３のセンサ１０３ａの画素数と等しくなるようにするとよい。
【００３４】
図４を参照して、検査装置１０におけるワーク１１（被検査領域１１ａ）の外観を検査する処理について説明する。図４は、ワーク１１の外観を検査する処理を説明するためのフローチャートである。かかる処理は、制御部１０５が検査装置１０の各部、特に、第１撮像部１０１乃至第３撮像部１０３や照明部１０４（光源１１４）を統括的に制御することで行われる。
【００３５】
Ｓ１１では、被検査領域１１ａを照明する方向を変更しながら、第３撮像部１０３によって被検査領域１１ａを複数回撮像する。図５、図６（ａ）乃至図６（ｈ）、及び、図７（ａ）乃至図７（ｈ）を参照して、Ｓ１１の工程の詳細について説明する。図５は、第３撮像部１０３によって被検査領域１１ａを撮像する工程（Ｓ１１）を詳細に説明するためのフローチャートである。図６（ａ）乃至図６（ｈ）は、照明部１０４を上方からみた透視図であって、図２（ｂ）に対応している。図６（ａ）乃至図６（ｈ）では、複数の光源１１４のうち、黒塗りで示す光源１１４が点灯している状態、即ち、被検査領域１１ａに光を照射している状態を表している。図７（ａ）乃至図７（ｈ）は、図６（ａ）乃至図６（ｈ）のそれぞれに示す状態において、第３撮像部１０３によって被検査領域１１ａを撮像して得られた画像を示す図である。図７（ａ）乃至図７（ｈ）に示す画像には、被検査領域１１ａに存在する傷、むら、光を吸収する性質を有する異物（以下では、「光吸収性の異物」と称する）などの欠陥が現れている。ここで、Ｓ１１の工程では、被検査領域１１ａに存在する傷については、被検査領域１１ａの表面粗さのスケールと比較して、幅が十分に広い、或いは、深さが十分に深い傷を検査対象としている。被検査領域１１ａの表面粗さのスケールと同程度又はそれ以下の幅や深さを有する傷については、後述するＳ１３の工程及びＳ１４の工程において検査対象とされる。
【００３６】
Ｓ１１−１では、被検査領域１１ａに光を照射する方位角φが互いに異なる複数の状態になるように照明部１０４を制御し、かかる複数の状態のそれぞれにおいて（即ち、方位角φを変更しながら）第３撮像部１０３によって被検査領域１１ａを撮像する。例えば、図６（ａ）乃至図６（ｄ）に示すように、複数の第３光源１１４ｃのうち、被検査領域１１ａに光を照射する第３光源１１４ｃを変更することで、光を照射する方位角φが互いに異なる複数の状態にする。そして、かかる複数の状態のそれぞれにおいて、第３撮像部１０３によって被検査領域１１ａを撮像することで、図７（ａ）乃至図７（ｄ）に示す画像が得られる。図７（ａ）乃至図７（ｄ）を参照するに、傷、むら、光吸収性の異物などの欠陥が存在しない被検査領域１１ａの領域（以下、「正常領域」と称する）において、画素ごとに明度が異なる明度ノイズが生じている。このような明度ノイズは、被検査領域１１ａの表面粗さに起因して、被検査領域１１ａで光が散乱されることによって生じる。
【００３７】
図６（ａ）は、０度及び１８０度の方位角φから被検査領域１１ａに光を照射する第３光源１１４ｃを用いて被検査領域１１ａを照明している状態を示している。図６（ａ）に示す状態では、図７（ａ）に示す画像が得られる。図６（ｂ）は、４５度及び２２５度の方位角φから被検査領域１１ａに光を照射する第３光源１１４ｃを用いて被検査領域１１ａを照明している状態を示している。図６（ｂ）に示す状態では、図７（ｂ）に示す画像が得られる。図６（ｃ）は、９０度及び２７０度の方位角φから被検査領域１１ａに光を照射する第３光源１１４ｃを用いて被検査領域１１ａを照明している状態を示している。図６（ｃ）に示す状態では、図７（ｃ）に示す画像が得られる。図６（ｄ）は、１３５度及び３１５度の方位角φから被検査領域１１ａに光を照射する第３光源１１４ｃを用いて被検査領域１１ａを照明している状態を示している。図６（ｄ）に示す状態では、図７（ｄ）に示す画像が得られる。なお、Ｓ１１−１の工程において、本実施形態では、第３光源１１４ｃのみが用いられているが、それに限定されるものではなく、第１光源１１４ａや第２光源１１４ｂが用いられてもよい。
【００３８】
被検査領域１１ａに存在する傷については、被検査領域１１ａに光を照射する方位角φを変更すると、図７（ａ）乃至図７（ｄ）に示すように、方位角φに応じて画像上での見え方が変化する。例えば、傷の伸びる方位角と平行な方位角φで被検査領域１１ａに光を照射すると、図７（ａ）に示すように、かかる傷を画像上で検出することが困難である。一方、傷の伸びる方位角と異なる（例えば、垂直な）方位角φで被検査領域１１ａに光を照射すると、図７（ｃ）に示すように、かかる傷を画像上で容易に検出することができる。これは、被検査領域１１ａに光を照射する方位角φと傷の伸びる方位角との角度差が９０度に近づくにつれて、傷で反射又は散乱して第３撮像部１０３に入射する光が多くなるからである。このように、被検査領域１１ａに光を照射する方位角φを変更することによって、被検査領域１１ａに存在する傷を検査するための画像を得ることができる。
【００３９】
被検査領域１１ａに存在するむらや光吸収性の異物については、被検査領域１１ａに光を照射する方位角φを変更しても、図７（ａ）乃至図７（ｄ）に示すように、画像上での見え方が殆ど変化しない。そこで、本実施形態では、被検査領域１１ａに存在するむらを検査するための画像をＳ１１−２の工程で取得し、被検査領域１１ａに存在する光吸収性の異物を検査するための画像をＳ１１−３で取得する。
【００４０】
Ｓ１１−２では、照射角度θｉが互いに異なる複数の状態になるように照明部１０４を制御し、かかる複数の状態のそれぞれにおいて（即ち、照射角度θｉを変更しながら）第３撮像部１０３によって被検査領域１１ａを撮像する。例えば、図６（ｅ）に示すように、複数の第３光源１１４ｃからの光で被検査領域１１ａを照射している状態において、第３撮像部１０３によって被検査領域１１ａを撮像することで、図７（ｅ）に示す画像が得られる。また、図６（ｆ）に示すように、複数の第２光源１１４ｂからの光で被検査領域１１ａを照射している状態において、第３撮像部１０３によって被検査領域１１ａを撮像することで、図７（ｆ）に示す画像が得られる。同様に、図６（ｇ）に示すように、複数の第１光源１１４ａからの光で被検査領域１１ａを照射している状態において、第３撮像部１０３によって被検査領域１１ａを撮像することで、図７（ｇ）に示す画像が得られる。
【００４１】
照射角度θｉを変更すると、被検査領域１１ａの表面粗さに起因して、被検査領域１１ａで反射して第３撮像部１０３に入射する光の強度が変化する。従って、照射角度θｉが互いに異なる複数の状態のそれぞれにおいて被検査領域１１ａを撮像する際には、第３撮像部１０３に入射する光の強度が複数の状態のそれぞれで等しくなるように、各光源１１４から射出される光の強度を調整するとよい。
【００４２】
被検査領域１１ａに存在する傷については、照射角度θｉを変更すると、図７（ｅ）乃至図７（ｇ）に示すように、照射角度θｉに応じて画像上での見え方が変化する。例えば、複数の第３光源１１４ｃを用いて被検査領域１１ａを照明している状態で得られる画像（図７（ｅ））では、傷の明度が正常領域より大きくなる。また、複数の第２光源１１４ｂを用いて被検査領域１１ａを照明している状態で得られる画像（図７（ｆ））では、傷の明度が正常領域と同等となる。また、複数の第１光源１１４ａを用いて被検査領域１１ａを照明している状態で得られる画像（図７（ｇ））では、傷の明度が正常領域より小さくなる。これは、傷の側面（傷を構成する面）で反射して第３撮像部１０３に入射する光の強度が照射角度θｉに応じて変化するからである。
【００４３】
被検査領域１１ａに存在するむらについても同様に、照射角度θｉを変更すると、図７（ｅ）乃至図７（ｇ）に示すように、照射角度θｉに応じて画像上での見え方が変化する。これは、むらで反射して第３撮像部１０３に入射する光の強度が照射角度θｉに応じて変化するからである。
【００４４】
被検査領域１１ａに存在する光吸収性の異物については、照射角度θｉを変更しても、画像上での見え方が殆ど変化しない。図７（ｅ）乃至図７（ｇ）に示す画像では、正常領域における明度ノイズが、図７（ａ）乃至図７（ｄ）に示す画像に比べて小さくなっている。これは、互いに異なる方位角φに配置された複数の光源１１４を用いて被検査領域１１ａを照明することによって、画素ごとの明度が平均化されるからである。
【００４５】
Ｓ１１−３では、図６（ｈ）に示すように、全ての光源１１４を用いて被検査領域１１ａを照明するように照明部１０４を制御し、かかる状態において第３撮像部１０３によって被検査領域１１ａを撮像する。これにより、図７（ｈ）に示す画像が得られる。図７（ｈ）を参照するに、被検査領域１１ａに存在する傷及びむらについては、正常領域と同等な明度となるため、かかる傷及びむらを検出することが困難である。一方、被検査領域１１ａに存在する光吸収性の異物については、正常領域に対する明度の差が大きくなるため、かかる光吸収性の異物を容易に検出することができる。図７（ｈ）に示す画像では、正常領域における明度ノイズが、図７（ｅ）乃至図７（ｇ）に示す画像に比べて小さくなっている。これは、全ての光源１１４を用いて被検査領域１１ａを照明することによって、画素ごとの明度が更に平均化されるからである。
【００４６】
図４に戻って、Ｓ１２では、ＰＣ１０６において、Ｓ１１で得られた画像に基づいて、被検査領域１１ａに存在する欠陥（傷、むら、光吸収性の異物）を検出するための画像を生成する。
【００４７】
例えば、Ｓ１１−１で得られた４つの画像（図７（ａ）乃至図７（ｄ））のそれぞれに対してシェーディング補正を施してから、画素の位置ごとに、補正後の４つの画像における明度の最大値と最小値との差を求める。被検査領域１１ａの表面粗さのスケールより大きい幅や深さを有する傷については、被検査領域１１ａに光を照射する方位角φを変更すると、図７（ａ）乃至図７（ｄ）に示すように、画像における傷の明度が正常領域に比べて大きく変化する。従って、４つの画像における明度の最大値と最小値との差を求めることによって、図８（ａ）に示すように、傷を容易に検出することができる画像を得ることができる。
【００４８】
また、Ｓ１１−２で得られた３つの画像（図７（ｅ）乃至図７（ｇ））のそれぞれに対してシェーディング補正を施してから、画素の位置ごとに、補正後の３つの画像における明度の最大値と最小値との差を求める。被検査領域１１ａに存在する傷及びむらについては、照射角度θｉを変更すると、図７（ｅ）乃至図７（ｇ）に示すように、画像における傷及びむらの明度が正常領域に比べて大きく変化する。従って、３つの画像における明度の最大値と最小値との差を求めることによって、図８（ｂ）に示すように、傷及びむらを容易に検出することができる画像を得ることができる。
【００４９】
被検査領域１１ａに存在する光吸収性の異物については、画像を合成してなくても、Ｓ１１−３で得られた画像（図７（ｈ））から、かかる光吸収性の異物を容易に検出することができる。また、画像を合成する際には、欠陥が存在しない画像（良品のワーク１１に対応する画像）を加えてもよい。
【００５０】
近年では、被検査領域１１ａの表面粗さのスケールと同程度又はそれ以下の幅や深さを有する傷（以下、「微細な傷」と称する）についても検出することが求められている。但し、Ｓ１１及びＳ１２の工程だけでは、微細な傷を検出できる画像を生成することは困難である。そこで、本実施形態では、Ｓ１３及びＳ１４のそれぞれにおいて、第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２のそれぞれによって被検査領域１１ａを撮像することで、微細な傷を検出するための画像を得る。図９（ａ）及び図９（ｂ）、図１０及び図１１を参照して、Ｓ１３及びＳ１４の工程の詳細について説明する。
【００５１】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、照明部１０４を上方からみた透視図であって、図２（ｂ）に対応している。図９（ａ）及び図９（ｂ）では、複数の光源１１４のうち、黒塗りで示す光源１１４が点灯している状態、即ち、被検査領域１１ａに光を照射している状態を表している。また、図９（ａ）は、第１撮像部１０１によって被検査領域１１ａを撮像する際の照明部１０４（複数の光源１１４）の状態を示し、図９（ｂ）は、第２撮像部１０２によって被検査領域１１ａを撮像する際の照明部１０４の状態を示している。
【００５２】
第１撮像部１０１によって被検査領域１１ａを撮像する際には、被検査領域１１ａを撮像する方位角φと被検査領域１１ａに光を照射する方位角φとの間の角度差が９０度より小さい光源１１４によって被検査領域１１ａを照明する。この際、照射角度θｉが第１撮像部１０１の撮像角度θｃより小さくなるように照明部１０４（複数の光源１１４）を制御するとよい。例えば、第１撮像部１０１によって被検査領域１１ａを撮像する際に、上述した条件を満たす第３光源１１４ｃ１、１１４ｃ２及び１１４ｃ３のうちの少なくとも１つの光源を用いて被検査領域１１ａが照明されるように照明部１０４を制御する。本実施形態では、図９（ａ）に示すように、第３光源１１４ｃ２によって被検査領域１１ａが照明された状態において、第１撮像部１０１によって被検査領域１１ａを撮像する。
【００５３】
また、第２撮像部１０２によって被検査領域１１ａを撮像する際には、被検査領域１１ａを撮像する方位角φと被検査領域１１ａに光を照射する方位角φとの間の角度差が９０度より小さい光源１１４によって被検査領域１１ａを照明する。この際、照射角度θｉが第２撮像部１０２の撮像角度θｃより小さくなるように照明部１０４（複数の光源１１４）を制御するとよい。例えば、第２撮像部１０２によって被検査領域１１ａを撮像する際に、上述した条件を満たす第３光源１１４ｃ４、１１４ｃ５及び１１４ｃ６のうちの少なくとも１つの光源を用いて被検査領域１１ａが照明されるように照明部１０４を制御する。本実施形態では、図９（ｂ）に示すように、第３光源１１４ｃ５によって被検査領域１１ａが照明された状態において、第２撮像部１０２によって被検査領域１１ａを撮像する。
【００５４】
Ｓ１３の工程とＳ１３の工程とは、逐次的に行われる。具体的には、第３光源１１４ｃ２を点灯させた状態において第１撮像部１０１によって被検査領域１１ａを撮像し、それとは異なるタイミングで第３光源１１４ｃ５を点灯させた状態において第２撮像部１０２によって被検査領域１１ａを撮像する。これにより、所望の光源のみで被検査領域１１ａが照明された状態で画像を取得することができるため、被検査領域１１ａに存在する欠陥を高いコントラストで可視化することが可能となる。なお、Ｓ１１の工程も同様に、Ｓ１３の工程とＳ１３の工程とは異なるタイミングで行われる。
【００５５】
ここで、第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２で得られた画像上において微細な傷を検出することができる理由について説明する。図１０は、被検査領域１１ａの正常領域における散乱光の強度分布を示す図である。検査対象としての被検査領域１１ａが粗面である場合、被検査領域１１ａの正常領域において散乱光が生じる。かかる散乱光は、図１０に示すように、照明光が正反射する方向において光強度が最も強く、照明光が正反射する方向から離れるにつれて光強度が弱くなるような強度分布を形成する。従って、第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２によって被検査領域１１ａを撮像する際に、上述したように照明部１０４を制御すると、第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２に入射する散乱光の強度を小さくすることができる。これにより、第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２で得られる画像におけるＳ／Ｎ比を高くすることができる。
【００５６】
図１１は、微細な傷に対する、第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２の撮像角度θｃとＳ／Ｎ比との関係を示す図である。図１１において、横軸は、第１撮像部１０１又は第２撮像部１０２の撮像角度θｃを示し、縦軸は、Ｓ／Ｎ比を示している。図１１において、線５１及び５２は、被検査領域１１ａを撮像する方位角θと被検査領域１１ａに光を照射する方位角φとが同じである場合における撮像角度θｃとＳ／Ｎ比との関係を示している。線５３及び５４は、被検査領域１１ａを撮像する方位角θと被検査領域１１ａに光を照射する方位角φとが１８０度異なる場合における撮像角度θｃとＳ／Ｎ比との関係を示している。また、線５１及び５４は、第３光源１１４ｃを用いた場合を示し、線５２及び５３は、第２光源１１４ｂを用いた場合を示している。
【００５７】
図１１を参照するに、被検査領域１１ａを撮像する方位角θと被検査領域１１ａに光を照射する方位角φとが同じである場合の方が、それらが１８０度異なる場合よりもＳ／Ｎ比が高くなっている。これは、被検査領域１１ａに光を照射する方位角φと被検査領域１１ａを撮像する方位角φとの間の角度差が小さい方が、Ｓ／Ｎ比が高くなることを示している。また、第３光源１１４ｃを用いて被検査領域１１ａを照明する場合の方が、第２光源１１４ｂを用いて被検査領域１１ａを照明する場合よりもＳ／Ｎ比が高くなっている。これは、照射角度θｉが小さい方が、Ｓ／Ｎ比が高くなることを示している。従って、第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２で得られた画像から微細な傷を容易に検出するためには、被検査領域１１ａに光を照射する方位角φと被検査領域１１ａを撮像する方位角φとの間の角度差と、照射角度θｉとが小さくなるようにするとよい。
【００５８】
また、図１１を参照するに、撮像角度θｃが小さくなるにつれて、Ｓ／Ｎ比が高くなっている。従って、撮像角度θｃが第３撮像部１０３より小さい第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２によって被検査領域１１ａを撮像する方が、画像におけるＳ／Ｎ比が高くなるため、かかる画像上で微細な傷を容易に検出することが可能となる。
【００５９】
図４に戻って、Ｓ１５では、ＰＣ１０６において、第１撮像部１０１乃至第３撮像部１０３で得られた画像に基づいて、被検査領域１１ａの外観を評価する。例えば、Ｓ１２で生成された画像（図８（ａ）及び図８（ｂ））やＳ１３及びＳ１４で得られた画像に基づいて、被検査領域１１ａに傷（微細な傷）が存在するか否かを評価する。また、Ｓ１２で生成された画像（図８（ｂ））に基づいて、被検査領域１１ａにむらが存在しているか否かを評価する。また、Ｓ１１−３で得られた画像（図７（ｈ））に基づいて、被検査領域１１ａに光吸収性の異物が存在するか否かを評価する。但し、被検査領域１１ａの外観を評価するために用いられる画像は、上述した画像に限定されるものではなく、その他の画像に基づいて、被検査領域１１ａの外観を評価してもよい。また、本実施形態では、全ての光源１１４を用いて被検査領域１１ａを照明した状態で得られた画像（図７（ｈ））に基づいて、被検査領域１１ａに光吸収性の異物が存在するか否かを評価しているが、これに限定されるものではない。例えば、図７（ｅ）乃至図７（ｇ）に示す画像を合成又は平均化することで得られる画像を、図７（ｈ）に示す画像の代わりに用いてもよい。
【００６０】
被検査領域１１ａの外観を評価する手法の一例について説明する。まず、複数の良品のワーク１１に対応する画像を学習して、外観の良否を判定するために用いられるスコアを算出するための良否判定モデルを作成する。具体的には、複数の良品のワーク１１に対応する画像に基づいて、外観の良否判定に有効な複数の画像特徴を決定するとともに、各画像特徴についての特徴量から異常度（又は正常度）のスコアを算出する方法を自動的に決定して良否判定モデルを作成する。
【００６１】
画像特徴は、例えば、被検査領域１１ａの画像全体に対する最大値や最小値、平均値、標準偏差、歪度、尖度などのグローバル特徴を含む。また、画像特徴は、フィルタで画像を畳み込んだ後に、最大値や最小値、平均値、標準偏差を算出することで得られる、画像の局所的な変化に敏感なローカル特徴を含む。フィルタとしては、例えば、角度が異なるスリット形状のフィルタや大きさが異なる正方形のフィルタなどが適用される。フィルタの演算としては、微分や平均、標準偏差、平滑化などが適用される。例えば、スリット形状の内部で平均値を算出するフィルタを適用した場合、スリットと平行な傷などの欠陥を敏感に検出することができる。
【００６２】
次いで、ワーク１１（被検査領域１１ａ）を撮像することで得られた画像から、ワーク１１の特徴量を各画像特徴について求めて異常度スコアを算出し、かかる異常度スコアに基づいて被検査領域１１ａの外観の良否を判定する。具体的には、予め設定された異常度スコアの閾値を参照し、ワーク１１についての異常度スコアが閾値以上である場合には、ワーク１１を不良品と判定し、ワーク１１の異常度スコアが閾値より小さい場合には、ワーク１１を良品と判定する。複数の画像特徴は、例えば、ワーク１１（被検査領域１１ａ）に存在する傷、むら、光吸収性の異物を含む。また、複数の画像特徴のそれぞれに対してスコアが算出されるように複数の良否判定モデルを作成してもよいが、複数の画像特徴から１つのスコアが算出されるように１つの良否判定モデルを作成することで、評価時間を短縮することができる。
【００６３】
上述したように、検査装置１０は、第１撮像部１０１乃至第３撮像部１０３によって被検査領域１１ａを撮像して得られた複数の画像に基づいて、被検査領域１１ａの外観を評価するため、被検査領域１１ａに存在する欠陥を高精度に検出することができる。特に、本実施形態では、第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２のそれぞれによって被検査領域１１ａを撮像する際に、被検査領域１１ａを撮像する方位角φと被検査領域１１ａに光を照射する方位角φとの間の角度差が９０度より小さくなるようにする。これにより、被検査領域１１ａに存在する微細な傷も検出することができる。
【００６４】
ここで、図１２（ａ）乃至図１２（ｃ）及び図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）を参照して、被検査領域１１ａに存在する欠陥の背景となる正常領域の画像強度のばらつきが抑えられ、第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２でのノイズが低減されることを説明する。
【００６５】
図１２（ａ）乃至図１２（ｃ）は、被検査領域１１ａを斜め上方から１つの撮像部で撮像した場合において、正常領域の画像強度のばらつき及びノイズを示す図である。図１２（ａ）において、色の濃淡は、被検査領域１１ａでの照度を表し、黒で示された部分は暗い部分を表し、白で示された部分は明るい部分を表している。被検査領域１１ａを斜め上方から撮像する場合、被検査領域１１ａに存在する欠陥を可視化するためには、同方向の光源で被検査領域１１ａを照明するとよい。但し、図１２（ａ）に示すように、画像の階調値（明るさ）については、被検査領域１１ａの左右（Ｘ方向）で大きな差が生じる。
【００６６】
図１２（ｂ）は、被検査領域１１ａの１つの断面における画像の階調値（実線）６１と、シェーディング補正後のノイズ（破線）６２とを示す図である。ノイズは、一般的には、暗いほど大きくなる。画像の階調値６１は、左から右に進むにつれて暗くなるため、シェーディング補正後のノイズ６２は、左から右に進むにつれて大きくなる。
【００６７】
図１２（ｃ）は、被検査領域１１ａの１つの断面における分解能（実線）６３と、シェーディング補正後の正常領域の画像強度のばらつき（破線）６４とを示す図である。図１２（ａ）に示すように、被検査領域１１ａの左から右に進むにつれて撮像範囲が広くなるため、被検査領域１１ａの左側の領域の方が、被検査領域１１ａの右側の領域よりも微細な構造を分解可能である。従って、被検査領域１１ａの左側の領域では、例えば、梨地などの微細構造が解像されるが、被検査領域１１ａの右側の領域では、微細構造が解像されず、正常領域における画像強度のばらつきが大きくなる。これにより、被検査領域１１ａの場所によって、正常領域における画像強度のばらつきが不均一となる。
【００６８】
正常領域における画像強度のばらつきが不均一であると、被検査領域１１ａの場所によって、グローバル特徴やローカル特徴に異な影響を与えてしまう。例えば、画像の階調値の標準偏差は、微細構造が解像される被検査領域１１ａの左側の領域で大きくなり、微細構造が十分に解像されない被検査領域１１ａの右側の領域で小さくなる。従って、グローバル特徴としての画像の階調値の標準偏差は、左側の領域の方が右側の領域よりも、標準偏差の特徴量に与える影響が大きくなり、右側の領域に欠陥が存在する場合に、かかる欠陥を検出できない可能性が高くなってしまう。また、最大値や最小値、歪度や尖度などのグローバル特徴も同様に、正常領域における画像強度のばらつきが不均一であると、被検査領域１１ａの場所によって、欠陥の認識性能に差が生じてしまう。
【００６９】
また、ローカル特徴として、平均値を算出するスリット形状や矩形のフィルタで畳み込んだ後に、最大値を算出することで得られる特徴を用いることも可能である。この場合、フィルタで畳み込んだ後の画像に関して、左側の領域で画像強度のばらつきが大きくなり、右側の領域で画像強度のばらつきが小さくなる。このため、畳み込み後の画像強度の最大値を算出すると、画像強度のばらつきが大きい左側の領域から値が選択されやすくなる。従って、画像の右側の領域に欠陥が存在する場合に、かかる欠陥を検出できない可能性が高くなってしまう。同様に、微分や標準偏差を算出するフィルタで畳み込んだ後、画像の最大値や最小値、標準偏差を算出ことで得られるローカル特徴についても、画像強度のばらつきが不均一であると、被検査領域１１ａの場所によって、欠陥の認識性能に差が生じてしまう。
【００７０】
このように、梨地加工が表面に施されたワーク１１を検査する場合において、画像内で分解能に差があると、手前側と奥側とで欠陥の認識性能に大きな差が生じ、欠陥の認識率が低下してしまう。
【００７１】
図１３（ａ）乃至図１３（ｂ）は、本実施形態のように、被検査領域１１ａを斜め上方から第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２で撮像した場合において、正常領域の画像強度のばらつき及びノイズを示す図である。図１３（ａ）において、色の濃淡は、被検査領域１１ａでの照度を表し、黒で示された部分は暗い部分を表し、白で示された部分は明るい部分を表している。上述したように、被検査領域１１ａを斜め上方から撮像する場合、被検査領域１１ａに存在する欠陥を可視化するためには、同方向の光源で被検査領域１１ａを照明するとよい。但し、図１３（ａ）に示すように、第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２のそれぞれで得られる画像について、階調値（明るさ）が被検査領域１１ａの左右（Ｘ方向）で大きく変化する。
【００７２】
第１領域１３１と第２領域１３２との境界にまたがる欠陥の検出漏れを防止するためには、第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２のそれぞれで得られる画像に対して、半分よりも少しだけ大きい領域について外観を評価するとよい。そこで、本実施形態では、第１撮像部１０１で得られた画像に基づいて被検査領域１１ａのうち第１撮像部側の第１領域１３１の外観を評価し、第２撮像部１０２で得られた画像に基づいて被検査領域１１ａのうち第２撮像部側の第２領域１３２の外観を評価する。このような評価は、図４に示すＳ１５の工程で行われる。なお、上述したように、本実施形態では、第１領域１３１と第２領域１３２との重複領域ＯＲが５ｍｍ以上の幅を有するように設定されているため、被検査領域１１ａの中心付近に存在する５ｍｍ以下の小さい欠陥の検出漏れを防止することができる。
【００７３】
図１３（ｂ）は、被検査領域１１ａの１つの断面における画像の階調値（実線）７１ａ及び７１ｂと、シェーディング補正後のノイズ（破線）７２ａ及び７２ｂとを示す図である。第１撮像部１０１で得られる画像の階調値７１ａは、右から左に進むにつれて暗くなるため、シェーディング補正後のノイズ７２ａは、右から左に進むにつれて大きくなる。また、第２撮像部１０２で得られる画像の階調値７１ｂは、左から右に進むにつれて暗くなるため、シェーディング補正後のノイズ７２ｂは、左から右に進むにつれて大きくなる。第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２のそれぞれで得られた２つの画像を用いることで、階調値が暗く、ノイズが大きい領域に対して外観を評価する必要がなくなるため、欠陥の認識性能の低下を抑制することができる。
【００７４】
図１３（ｃ）は、被検査領域１１ａの１つの断面における分解能（実線）７３ａ及び７３ｂと、シェーディング補正後の正常領域の画像強度のばらつき（破線）７４ａ及び７４ｂとを示す図である。図１３（ａ）に示すように、第１撮像部１０１の撮像範囲は、被検査領域１１ａの右から左に進むにつれて広くなるため、被検査領域１１ａの右側の領域の方が、被検査領域１１ａの左側の領域よりも微細な構造を分解可能である。また、第２撮像部１０２の撮像範囲は、被検査領域１１ａの左から右に進むにつれて広くなるため、被検査領域１１ａの左側の領域の方が、被検査領域１１ａの右側の領域よりも微細な構造を分解可能である。従って、第１撮像部１０１に関しては、被検査領域１１ａの右側の領域では、例えば、梨地などの微細構造が解像されるが、被検査領域１１ａの左側の領域では、微細構造が解像されず、右側の領域ほど正常領域における画像強度のばらつき７４ａが大きくなる。また、第２撮像部１０２に関しては、被検査領域１１ａの左側の領域では、例えば、梨地などの微細構造が解像されるが、被検査領域１１ａの右側の領域では、微細構造が解像されず、左側の領域ほど正常領域における画像強度のばらつき７４ｂが大きくなる。
【００７５】
第１撮像部１０１及び第２撮像部１０２によって被検査領域１１ａの全体をカバーした場合における画像強度のばらつきは、１つの撮像部によって被検査領域１１ａの全体をカバーした場合における画像強度のばらつきよりも均一である。このように、正常領域における画像強度のばらつきの均一性を高くすることで、被検査領域１１ａの場所に関わらず、グローバル特徴やローカル特徴の値が均一に近づく。例えば、グローバル特徴としての画像の階調値の標準偏差は、被検査領域１１ａの全体で均一性が高くなる。従って、被検査領域１１ａのいずれの場所においても標準偏差の特徴量に与える影響が同レベルとなり、被検査領域１１ａのどの場所に欠陥が存在しても、かかる欠陥を検出することができる。また、例えば、最大値や最小値、歪度や尖度などのグローバル特徴も同様に、正常領域における画像強度のばらつきが均一化されると、欠陥の認識性能が向上する。
【００７６】
また、上述したように、ローカル特徴として、平均値を算出するスリット形状や矩形のフィルタで畳み込んだ後に、最大値を算出することで得られる特徴を用いることも可能である。この場合、画像強度のばらつきの均一性が高ければ、フィルタで畳み込んだ後の画像強度のばらつきについても均一性が高まる。このため、畳み込み後の画像強度の最大値を算出すると、被検査領域１１ａのどの領域からも特徴が同程度に選択されやすくなる。従って、被検査領域１１ａのどの場所に欠陥が存在していても、高い認識率で欠陥を検出することができる。また、微分や標準偏差を算出するフィルタで畳み込んだ後、画像の最大値や最小値、標準偏差を算出ことで得られるローカル特徴についても同様に、正常領域における画像強度のばらつきが均一化されると、欠陥の認識性能が向上する。
【００７７】
このように、本実施形態によれば、被検査領域１１ａが広いワーク１１を斜め上方から撮像する場合であっても、欠陥の認識性能を維持しながらワーク１１の外観を検査することができる。
【００７８】
また、図１４に示すように、第１撮像部１０１で得られた画像と第２撮像部１０２で得られた画像とを結合して結合画像を生成し、かかる結合画像に基づいて被検査領域１１ａの外観を評価してもよい。図１４は、ワーク１１の外観を検査する処理を説明するためのフローチャートである。Ｓ２１乃至Ｓ２４のそれぞれは、Ｓ１１乃至Ｓ１４のそれぞれと同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００７９】
Ｓ２５では、Ｓ２３で得られた画像とＳ２４で得られた画像とを合成して合成画像を生成する。図１５（ａ）乃至図１５（ｅ）を参照して、合成画像の生成（Ｓ２５）について説明する。図１５（ａ）は、第１撮像部１０１によって被検査領域１１ａを撮像して得られる画像２０１を示す図である。第１撮像部１０１は、上述したように、被検査領域１１ａの第１領域３１を撮像する。第１撮像部１０１は、被検査領域１１ａを斜め上方から撮像しているため、矩形形状の被検査領域１１ａは、画像上では台形状になる。図１５（ｂ）は、第２撮像部１０２によって被検査領域１１ａを撮像して得られる画像２０２を示す図である。第２撮像部１０２は、第１撮像部１０１とは方位角が１８０度異なる方向から被検査領域１１ａを撮像しているため、矩形形状の被検査領域１１ａは、画像上では第１撮像部１０１とは鏡映対称な台形状になる。
【００８０】
ＰＣ１０６において、第１撮像部１０１で得られた画像２０１及び第２撮像部１０２で得られた画像２０２のそれぞれに対して、被検査領域１１ａが矩形形状となるように、台形補正（ホモグラフィ変換）の演算を行う。画像２０１を台形補正して得られる画像２１１を図１５（ｃ）に示し、画像２０２を台形補正して得られる画像２１２を図１５（ｄ）に示す。台形補正では、被検査領域１１ａのうち、第１撮像部１０１又は第２撮像部１０２から遠い領域ほど拡大される。画像２１１及び２１２は、矩形形状であるため、黒色で示す、画像２０１及び２０２に対応する画素がない領域については、階調値０が代入される。
【００８１】
また、ＰＣ１０６において、画像２１１と画像２１２とを結合して、図１５（ｅ）に示すように、被検査領域１１ａの全体を含む結合画像２１３を生成する。画像２１１と画像２１２とを結合する際には、被検査領域１１ａの右側の領域については画像２１１を採用し、被検査領域１１ａの左側の領域については画像２１２を採用し、重複領域が重なるように結合する。
【００８２】
また、台形補正と画像の結合とを同時に行ってもよい。例えば、第１撮像部１０１で得られた画像と第２撮像部１０２で得られた画像との重複領域については、最近傍補間（ニアレストネイバー）や双一次補間（バニリア）などを用いて、階調値を決定する。このように、第１撮像部１０１で得られた画像及び第２撮像部１０２で得られた画像を用いて重複領域における画素値を補間して結合画像を生成する。この場合、重複領域については、高密度にデータが存在するため、実効的に高い分解能が得られる（超解像）。
【００８３】
図１４に戻って、Ｓ２６では、Ｓ２１で得られた画像と、Ｓ２５で生成された結合画像２１３とに基づいて、被検査領域１１ａの外観を評価する。第１撮像部１０１で得られた画像と第２撮像部１０２で得られた画像とを結合することで、被検査領域１１ａの画像上の形状を、第３撮像部１０３で得られる画像上の形状と同等にすることができる。この場合、欠陥の見え方に関して、斜め上方から撮像した場合と真上から撮像した場合とを比較することで、欠陥の認識率を向上させたり、欠陥の弁別精度を向上させたりすることができる。例えば、斜め上方から撮像した場合にだけ見える欠陥は埃、斜め上方から撮像した場合及び真上から撮像した場合の両方で見える欠陥は傷と弁別することが可能となる。
【００８４】
本実施形態における検査装置１０（検査システム１）は、例えば、物品を製造するのに用いられる。本実施形態における物品の製造方法は、検査装置１０を用いてワークの外観の検査を行う工程と、かかる工程において検査の行われたワークを検査に基づいて処理する工程と、を含む。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００８５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１：検査システム    １０：検査装置    １１：ワーク    １０１：第１撮像部    １０２：第２撮像部    １０４：照明部    １１４：光源    １０５：制御部    １０６：ＰＣ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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