(57)【要約】【課題】物体表面の微細突出部分を好適に検出できる検査装置を提供する。【解決手段】検査装置は、合焦位置までの距離が一定である、検査対象物を撮影するカメラを含み、カメラから検査対象物までの撮影距離が可変である撮影部と、撮影部が、複数の撮影距離において検査対象物をそれぞれ撮影した複数の画像を、それぞれ撮影した際の撮影距離と対応付けて記憶する記憶部と、記憶部から複数の画像と撮影距離とを取得し、複数の画像のそれぞれについて、輝度値の分布に基づく合焦度を算出し、合焦度と、画像をそれぞれ撮影した際の撮影距離とに基づいて、検査対象物の表面に合焦する撮影距離を特定し、特定した撮影距離より大きい撮影距離で撮影した画像における合焦度に基づいて、検査対象物の表面から突出する微細突出部分の有無を判定する判定部とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物の表面を検査する検査装置であって、
合焦位置までの距離が一定である、前記検査対象物を撮影するカメラを含み、前記カメラから前記検査対象物までの撮影距離が可変である撮影部と、
前記撮影部が、複数の前記撮影距離において前記検査対象物をそれぞれ撮影した複数の画像を、それぞれ撮影した際の撮影距離と対応付けて記憶する記憶部と、
前記記憶部から前記複数の画像と前記撮影距離とを取得し、前記複数の画像のそれぞれについて、輝度値の分布に基づく合焦度を算出し、前記合焦度と、前記画像をそれぞれ撮影した際の撮影距離とに基づいて、前記検査対象物の表面に合焦する撮影距離を特定し、前記特定した撮影距離より大きい撮影距離で撮影した前記画像における前記合焦度に基づいて、前記検査対象物の表面から突出する微細突出部分の有無を判定する判定部とを備える、検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の表面を検査する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の表面に微細な異物が付着していないか検査することは品質保証上重要である。例えば金属部品の表面にウィスカと呼ばれる針状の金属結晶があると、電子機器の短絡等を引き起こすことがあるため、ウィスカの有無を検査することが重要である。
【０００３】
このような、検査対象物の表面から突出する微細突出部分の有無を判定するために、検査対象物を撮影し、撮影した画像を解析することが行われている。特許文献１は、検査対象物に対して、赤外線を照射し、その後、赤外線画像センサで撮影して、温度が他より上昇している箇所をウィスカとして検出する検査装置を開示している。このような撮影画像の解析においては、微細突出部分への合焦が重要であるが、特許文献２は、撮影手段と検査対象物との距離を変化させながら複数の画像を撮影し、合焦度が最大となる領域を含む撮影画像を取得したときの距離を合焦位置とする、合焦装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２３２１１２号公報
【特許文献２】特開２０００−１３７１５８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１が開示する方法では、加熱すると品質が損なわれるおそれがある物を検査対象とすることができない。また、特許文献２が開示する方法では、同時に合焦する範囲が大きい検査対象物の表面を合焦位置としてしまう傾向があり、ウィスカ等の微細突出部分を合焦位置として特定することは困難である。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、物体表面の微細突出部分を好適に検出できる検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一局面は、検査対象物の表面を検査する検査装置であって、合焦位置までの距離が一定である、検査対象物を撮影するカメラを含み、カメラから検査対象物までの撮影距離が可変である撮影部と、撮影部が、複数の撮影距離において検査対象物をそれぞれ撮影した複数の画像を、それぞれ撮影した際の撮影距離と対応付けて記憶する記憶部と、記憶部から複数の画像と撮影距離とを取得し、複数の画像のそれぞれについて、輝度値の分布に基づく合焦度を算出し、合焦度と、画像をそれぞれ撮影した際の撮影距離とに基づいて、検査対象物の表面に合焦する撮影距離を特定し、特定した撮影距離より大きい撮影距離で撮影した画像における合焦度に基づいて、検査対象物の表面から突出する微細突出部分の有無を判定する判定部とを備える、検査装置である。
【０００８】
これにより、検査対象物の表面から突出する微細突出部分の有無を好適に精度よく判定することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、検査対象物の表面に合焦する撮影距離を特定し、特定した撮影距離より大きい撮影距離で撮影した画像における合焦度に基づいて、検査対象物の表面から突出する微細突出部分の有無を好適に精度よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る検査装置の機能ブロック図
【図２】本発明の一実施形態に係る撮影部の構成図
【図３】本発明の一実施形態に係る処理を示すフローチャート
【図４】本発明の一実施形態に係る合焦度と輝度値および輝度勾配との関係を示す図
【図５】本発明の一実施形態に係る撮影画像と輝度分布とを示す図
【図６】本発明の一実施形態に係る撮影画像と輝度分布とを示す図
【図７】本発明の一実施形態に係る撮影画像と輝度分布とを示す図
【図８】本発明の一実施形態に係る微細突出部分が存在する場合の撮影距離と輝度勾配との関係を示す図
【図９】本発明の一実施形態に係る微細突出部分が存在しない場合の撮影距離と輝度勾配との関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（概要）
本発明に係る検査装置は、複数の撮影距離で撮影した画像のうち、輝度値の分布に基づく合焦度が最大である撮影距離を検査対象物の表面に合焦する撮影距離とし、特定した撮影距離より大きい撮影距離で撮影した画像において合焦度が極大値をとる等の特徴を有すれば、検査対象物の表面から突出する微細突出部分があると判定する。
【００１２】
（実施形態）
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
＜構成＞
図１に、本実施形態における検査装置１０の機能ブロック図を示す。検査装置１０は、撮影部１１、記憶部１２、判定部１３を含む。図２に撮影部１１の構成の例を示す。撮影部１１は、カメラ１１１と、カメラ１１１を支持するカメラ支持部１１２と、検査対象物９００を載置する載置部１１３とを含む。カメラ１１１は、カメラ１１１から合焦位置までの距離が固定されている。カメラ支持部１１２は、カメラ１１１の載置部１１３からの高さを変更することができる。これによって、カメラ１１１と検査対象物９００との間の距離である撮影距離ｄを可変とすることができる。なお、検査対象物９００は、例えば金属部品であり、表面から突出する微細突出部分（ウィスカ）９０１を有しうる。
【００１４】
記憶部１２は、撮影部１１が撮影した画像を、その画像を撮影した際の撮影距離と対応付けて記憶する。また、判定部１３は、後述するように、画像と撮影距離とに基づいて、微細突出部分９０１の有無を判定する。
【００１５】
＜処理＞
本実施形態に係る検査処理の例を説明する。図３は、検査装置１０が行う検査処理を示すフローチャートである。本処理は、載置部１１３に検査対象物９００を載置して、開始する。
【００１６】
（ステップＳ１０１）：検査装置１０の撮影部１１は、カメラ１１１で検査対象物９００の同一範囲を相異なる撮影距離ｄで撮影する。カメラ１１１の初期の高さは、例えば予め取得した検査対象物９００の設計上の形状等に基づいて設定することができる。また撮影距離の変化範囲は、想定される微細突出部分の長さに基づいて設定することができる。検査装置１０の記憶部１２は、撮影部１１が撮影した画像をその画像を撮影した際の撮影距離と対応付けて記憶する。
【００１７】
（ステップＳ１０２）：検査装置１０の判定部１３は、記憶部１２が記憶した画像とその画像を撮影した際の撮影距離とを読み出す。判定部１３は、一例として、各画像の一定の領域を対象領域として、対象領域内の輝度勾配の絶対値を合焦度として算出する。輝度勾配は、例えば、対象領域内の画像を構成する各画素について、その輝度値と、隣接する複数の画素のうち、１つ以上の輝度値との差分に基づいて算出されるものであり、種々の算出方法があるが、いずれかを適宜用いることができる。また、合焦度についても、輝度勾配の分散値や、対象領域のエッジ強度など、種々の算出方法がある。
【００１８】
図４に、画像上の１方向（ｘ方向）に沿った１直線を対象領域とした場合の、対象領域内の画素の輝度値の分布および輝度勾配の模式的な例を示す。図４の左に画像の合焦度が大きい場合の例を示し、右に合焦度の小さい場合の例を示す。図４の左に示すように画像の合焦度が大きい場合は、画像が鮮明であり、輪郭等が明確であるため、輝度値が隣接する画素間で大きく変化するように分布し、隣接画素間の輝度の変化の度合いを表す輝度勾配の絶対値が大きい。これに対して、図４の右に示すように、画像の合焦度が小さい場合は、画像が不鮮明であり、輪郭等がぼやけているため、輝度値が隣接する画素間で緩やかに変化するように分布し、輝度勾配の絶対値が小さい。
【００１９】
図５、図６、図７に、実際の画像および輝度値の分布の例を示す。図５に示す第１画像においては、検査対象物９００の表面のうち、対象領域である点線Ｌに沿った部分の合焦度が高い。そのため、点線Ｌに沿った輝度値の変化が、検査対象物９００の表面を撮影した広い範囲において大きくかつ急峻である。
【００２０】
図６に示す第２画像は、第１画像と同様の範囲を撮影したものであるが、第１画像より撮影距離が大きく、第１画像の点線Ｌと同一位置の点線Ｌに沿った検査対象物９００の表面の合焦度が小さいが、表面からカメラ１１１方向に突出する微細突出部分９０１が識別でき、その部分の合焦度は大きい。そのため、点線Ｌに沿った輝度値の変化が、微細突出部分９０１を撮影した特定の範囲においてのみ大きくかつ急峻である。
【００２１】
図７に示す第３画像は、第１画像、第２画像と同様の範囲を撮影したものであるが、第２画像より撮影距離が大きく、第１画像、第２画像の点線Ｌと同一位置の点線Ｌに沿った検査対象物９００の表面および微細突出部分９０１の合焦度が小さい。そのため、点線Ｌに沿った輝度値の変化が、全範囲において小さい。図５、図６、図７に示す例では、点線Ｌに沿った輝度勾配の絶対値の平均値は、第１画像、第２画像、第３画像の順に小さくなる。
【００２２】
（ステップＳ１０３）：検査装置１０の判定部１３は、複数の画像について、対象領域内の輝度勾配の絶対値の平均値を算出する。図８に、対象領域に含まれる検査範囲に微細突出部分９０１が存在する場合の各画像の撮影距離ｄと輝度勾配の絶対値の平均値との関係の一例を示す。図８に示す例では、検査対象物９００の表面位置に合焦して、輝度勾配の絶対値の平均値が最大値（ピーク）を示す撮影距離Ｄ１より大きい側の撮影距離Ｄ２において、微細突出部分９０１に合焦することの影響による極大値（２次的なピーク）が出現している。また、図９に、対象領域に含まれる検査範囲に微細突出部分９０１が存在しない場合の各画像の撮影距離ｄと輝度勾配の絶対値の平均値との関係の一例を示す。図９に示す例では、検査対象物９００の表面位置に合焦する撮影距離Ｄ１を中心にほぼ対称形状の１つのピークのみが現れる。なお、微細突出部分９０１が存在する場合でも、２次的なピークが現れない場合もありうる。しかし、その場合においても、１つのピークの形状の対称性が崩れ、撮影距離の大きい側において、小さい側より傾斜が緩やかになる。
【００２３】
（ステップＳ１０４）：検査装置１０の判定部１３は、輝度勾配の絶対値の平均値が最大となる撮影距離Ｄ１より大きい撮影距離において輝度勾配の絶対値の平均値が比較的大きい部分があるか否かを判断する。これは、例えば、上述の２次的なピークや対称性の崩れ、あるいは、その他の所定の判断基準に基づいて行うことができる。輝度勾配の絶対値の平均値が比較的大きい部分がある場合ステップＳ１０５に進み、輝度勾配の絶対値の平均値が比較的大きい部分がない場合ステップＳ１０６に進む。
【００２４】
（ステップＳ１０５）：検査装置１０の判定部１３は、対象領域内の検査範囲に微細突出部分９０１が存在すると判定する。以上で処理を終了する。
【００２５】
（ステップＳ１０６）：検査装置１０の判定部は、対象領域内の検査範囲に微細突出部分９０１が存在しないと判定する。以上で処理を終了する。
【００２６】
なお、対象領域を異ならせて、以上と同様の処理を行うことにより、異なる検査範囲について同様の判定を行うことができる。また上述の例では対象領域を直線としたが、矩形や円形の領域であってもよいし、画像全体であってもよい。また、各画像における対象領域内の輝度勾配の絶対値の代表値として上述の例では平均値を用いたが、輝度勾配の絶対値の大きさの程度が反映できれば、他の統計量を用いてもよい。また、合焦度として、輝度勾配の絶対値を用いたが、他の尺度を代わりに用いてもよい。
【００２７】
（効果）
本発明によれば、合焦度が最大となる検査対象物の表面に合焦する撮影距離を特定し、特定した撮影距離より大きい撮影距離で撮影した画像における合焦度の分布形状に基づく判定により、検査対象物の表面から突出する微細突出部分の有無を好適に精度よく判定することができる。
【００２８】
なお、本発明は、検査装置として捉えるだけでなく、検査方法、検査装置のコンピューターが実行するプログラムとして捉えることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、物体表面の検査装置等に有用である。
【符号の説明】
【００３０】
１０    検査装置
１１    撮影部
１２    記憶部
１３    判定部
１１１    カメラ
１１２    カメラ支持部
１１３    載置部
９００    検査対象物
９０１    微細突出部分
【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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