(57)【要約】【課題】被検査物を介して取得した複数の画像の合成画像を用いて、被検査物の欠陥を高精度に検出する。【解決手段】フラットパネルディスプレイ装置１０は、明度が一方向において一定の周期で変化する検査パターンを表示する。画像取得装置４０は、被検査物１を介して、検査パターンの画像を取得する。制御装置８０は、フラットパネルディスプレイ装置１０から照射された光の強度が、被検査物１上において、検査パターンの明度が変化する方向に正弦波状に変化する様に、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示する検査パターンの明度の変化具合を調節し、検査パターンを、その周期を均等に分割する３つ以上の異なる位相で、フラットパネルディスプレイ装置１０に時間を変えて順番に表示させる。画像処理装置５０は、３つ以上の異なる位相の検査パターンの画像を合成し、合成した画像から、被検査物１の欠陥を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
明度が一方向において一定の周期で変化する検査パターンを表示するフラットパネルディスプレイ装置と、
前記フラットパネルディスプレイ装置を制御して、前記検査パターンを、その周期を均等に分割する３つ以上の異なる位相で、前記フラットパネルディスプレイ装置に時間を変えて順番に表示させる制御装置と、
被検査物を介して、前記フラットパネルディスプレイ装置に表示された前記検査パターンの画像を取得し、取得した画像の画像信号を出力する画像取得装置と、
前記画像取得装置から出力された前記画像信号を処理して、前記画像取得装置により取得された、３つ以上の異なる位相の前記検査パターンの画像を合成し、合成した画像から、前記被検査物の欠陥を検出する画像処理装置とを備え、
前記制御装置は、前記フラットパネルディスプレイ装置から照射された光の強度が、前記被検査物上において、前記検査パターンの明度が変化する方向に正弦波状に変化する様に、前記フラットパネルディスプレイ装置に表示される前記検査パターンの明度の変化具合を調節する
ことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記検査パターンを、π／２ずつ異なる４つの位相で、前記フラットパネルディスプレイ装置に時間を変えて順番に表示させ、
前記画像処理装置は、前記画像取得装置により取得された、位相がπ／２ずつ異なる４つの前記検査パターンの画像を合成し、合成した画像から前記被検査物の欠陥を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記制御装置は、明度の変化具合が異なる複数の前記検査パターンを、前記フラットパネルディスプレイ装置に表示させ、
前記画像処理装置は、前記画像取得装置から出力された複数の前記画像信号を、それぞれ、予め用意した正弦波の波形と比較して、それらの中から正弦波に最も近いものを選出し、
前記制御装置は、前記画像処理装置の選出結果に従って、前記フラットパネルディスプレイ装置に表示される前記検査パターンの明度の変化具合を調節する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記フラットパネルディスプレイ装置を移動する移動装置を備え、
前記制御装置は、前記移動装置を制御して、前記フラットパネルディスプレイ装置を、前記被検査物に近づく方向又は前記被検査物から遠ざかる方向へ移動させ、
前記画像処理装置は、前記画像取得装置から出力された前記画像信号を、予め用意した正弦波の波形と比較して、両者の相違を検出し、
前記制御装置は、前記画像処理装置の検出結果に基づいて、前記移動装置を制御して、前記画像信号が所定のレベルまで正弦波に近づく様に、前記フラットパネルディスプレイ装置に表示された前記検査パターンと、前記被検査物との距離を調節する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記制御装置は、さらに、前記検査パターンを９０°回転させた第２の検査パターンを、前記フラットパネルディスプレイ装置に表示させ、
前記画像処理装置は、前記画像取得装置から出力された前記画像信号を処理して、前記第２の検査パターンの画像を合成した画像から、前記被検査物の欠陥を検出する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記フラットパネルディスプレイ装置は、前記検査パターンとして、ラインアンドスペースパターンを表示する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の欠陥検査装置。
【請求項７】
明度が一方向において一定の周期で変化する検査パターンを、フラットパネルディスプレイ装置に表示し、
画像取得装置により、被検査物を介して、前記フラットパネルディスプレイ装置に表示した前記検査パターンの画像を取得して、取得した画像の画像信号を出力し、
前記フラットパネルディスプレイ装置から照射された光の強度が、前記被検査物上において、前記検査パターンの明度が変化する方向に正弦波状に変化する様に、前記フラットパネルディスプレイ装置に表示する前記検査パターンの明度の変化具合を調節し、
前記検査パターンを、その周期を均等に分割する３つ以上の異なる位相で、前記フラットパネルディスプレイ装置に時間を変えて順番に表示し、
前記画像取得装置が出力した前記画像信号を処理して、前記画像取得装置が取得した、３つ以上の異なる位相の前記検査パターンの画像を合成し、合成した画像から、前記被検査物の欠陥を検出する
ことを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項８】
前記検査パターンを、π／２ずつ異なる４つの位相で、前記フラットパネルディスプレイ装置に時間を変えて順番に表示し、
前記画像取得装置が取得した、位相がπ／２ずつ異なる４つの前記検査パターンの画像を合成し、合成した画像から前記被検査物の欠陥を検出する
ことを特徴とする請求項７に記載の欠陥検査方法。
【請求項９】
明度の変化具合が異なる複数の前記検査パターンを、前記フラットパネルディスプレイ装置に表示し、
前記画像取得装置が出力した複数の前記画像信号を、それぞれ、予め用意した正弦波の波形と比較して、それらの中から正弦波に最も近いものを選出し、
選出結果に従って、前記フラットパネルディスプレイ装置に表示する前記検査パターンの明度の変化具合を調節する
ことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の欠陥検査方法。
【請求項１０】
前記フラットパネルディスプレイ装置を移動する移動装置を設け、
前記移動装置を制御して、前記フラットパネルディスプレイ装置を、前記被検査物に近づく方向又は前記被検査物から遠ざかる方向へ移動させ、
前記画像取得装置が出力した前記画像信号を、予め用意した正弦波の波形と比較して、両者の相違を検出し、
検出結果に基づいて、前記移動装置を制御して、前記画像信号が所定のレベルまで正弦波に近づく様に、前記フラットパネルディスプレイ装置に表示された前記検査パターンと、前記被検査物との距離を調節する
ことを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載の欠陥検査方法。
【請求項１１】
さらに、前記検査パターンを９０°回転させた第２の検査パターンを、前記フラットパネルディスプレイ装置に表示し、
前記画像取得装置が出力した前記画像信号を処理して、前記第２の検査パターンの画像を合成した画像から、前記被検査物の欠陥を検出する
ことを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか一項に記載の欠陥検査方法。
【請求項１２】
前記フラットパネルディスプレイ装置に表示する前記検査パターンとして、ラインアンドスペースパターンを用いる
ことを特徴とする請求項７乃至請求項１１のいずれか一項に記載の欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物の表面又は内部に、傷、異物、コーティングむら等の欠陥が存在するか否かを検査する欠陥検査装置及び欠陥検査方法に係り、特に、被検査物を介して取得した複数の画像の合成画像を用いて欠陥の検出を行う欠陥検査装置及び欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、めがねレンズは、その用途やデザイン性から、形状、曲率、屈折率、透過率、グラデーションコーティング等が異なり、それらの組合せで仕様が決まるため、少量多品種の製品である。従来、めがねレンズの表面又は内部に、傷、異物、コーティングむら等の欠陥が存在するか否かの検査は、検査員による目視検査が主流となっていた。しかしながら、目視検査は、検査員の経験や勘に頼る部分が大きいため精度にばらつきが発生し、また、検査員の人件費がレンズのコストアップの原因となり、検査の自動化が望まれていた。
【０００３】
めがねレンズの欠陥検査を、カメラ等の画像取得装置を用いて自動化しようとすると、レンズの種類毎に、照明手段及び画像取得装置の設定を変更する必要があった。これに対し、特許文献１には、空間的にシフトされる繰り返しの周期パターンを含み、時間で変化する鮮明度チャートの複数の像を収集し、それらの像の合成像から、光学部品の欠陥を検出する技術が開示されている。これにより、照明手段及びカメラの設定を変更することなく、多種類の光学部品の欠陥を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５０１９６０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に記載の技術では、空間的にシフトされる繰り返しの周期パターンを含む鮮明度チャートの各像の画像信号の強度が、回折光等の影響で台形状の波形となり、それらの合成像には干渉縞が発生する。そのため、干渉縞の現れた部分で欠陥が検出しづらくなって、検出精度が低下する恐れがあった。
【０００６】
本発明の課題は、被検査物を介して取得した複数の画像の合成画像を用いて、被検査物の欠陥を高精度に検出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の欠陥検査装置は、明度が一方向において一定の周期で変化する検査パターンを表示するフラットパネルディスプレイ装置と、フラットパネルディスプレイ装置を制御して、検査パターンを、その周期を均等に分割する３つ以上の異なる位相で、フラットパネルディスプレイ装置に時間を変えて順番に表示させる制御装置と、被検査物を介して、フラットパネルディスプレイ装置に表示された検査パターンの画像を取得し、取得した画像の画像信号を出力する画像取得装置と、画像取得装置から出力された画像信号を処理して、画像取得装置により取得された、３つ以上の異なる位相の検査パターンの画像を合成し、合成した画像から、被検査物の欠陥を検出する画像処理装置とを備え、制御装置は、フラットパネルディスプレイ装置から照射された光の強度が、被検査物上において、検査パターンの明度が変化する方向に正弦波状に変化する様に、フラットパネルディスプレイ装置に表示される検査パターンの明度の変化具合を調節することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の欠陥検査方法は、明度が一方向において一定の周期で変化する検査パターンを、フラットパネルディスプレイ装置に表示し、画像取得装置により、被検査物を介して、フラットパネルディスプレイ装置に表示した検査パターンの画像を取得して、取得した画像の画像信号を出力し、フラットパネルディスプレイ装置から照射された光の強度が、被検査物上において、検査パターンの明度が変化する方向に正弦波状に変化する様に、フラットパネルディスプレイ装置に表示する検査パターンの明度の変化具合を調節し、検査パターンを、その周期を均等に分割する３つ以上の異なる位相で、フラットパネルディスプレイ装置に時間を変えて順番に表示し、画像取得装置が出力した画像信号を処理して、画像取得装置が取得した、３つ以上の異なる位相の検査パターンの画像を合成し、合成した画像から、被検査物の欠陥を検出することを特徴とする。
【０００９】
フラットパネルディスプレイ装置から照射された光の強度が、被検査物上において、検査パターンの明度が変化する方向に正弦波状に変化する様に、フラットパネルディスプレイ装置に表示する検査パターンの明度の変化具合を調節するので、検査パターンの周期を均等に分割する３つ以上の異なる位相の正弦波状の画像信号を合成したとき、合成画像の可視度が全画素でほぼ同じになって、干渉縞の発生が抑制される。従って、被検査物の欠陥が高精度に検出される。
【００１０】
さらに、本発明の欠陥検査装置は、制御装置が、検査パターンを、π／２ずつ異なる４つの位相で、フラットパネルディスプレイ装置に時間を変えて順番に表示させ、画像処理装置が、画像取得装置により取得された、位相がπ／２ずつ異なる４つの検査パターンの画像を合成し、合成した画像から被検査物の欠陥を検出することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の欠陥検査方法は、検査パターンを、π／２ずつ異なる４つの位相で、フラットパネルディスプレイ装置に時間を変えて順番に表示し、画像取得装置が取得した、位相がπ／２ずつ異なる４つの検査パターンの画像を合成し、合成した画像から被検査物の欠陥を検出することを特徴とする。
【００１２】
π／２ずつ異なる４つ位相の検査パターンの画像を用い、少ない数の検査パターンの画像で、被検査物の欠陥が高精度に検出される。また、欠陥を検出する際の演算処理が容易になる。
【００１３】
さらに、本発明の欠陥検査装置は、制御装置が、明度の変化具合が異なる複数の検査パターンを、フラットパネルディスプレイ装置に表示させ、画像処理装置が、画像取得装置から出力された複数の画像信号を、それぞれ、予め用意した正弦波の波形と比較して、それらの中から正弦波に最も近いものを選出し、制御装置が、画像処理装置の選出結果に従って、フラットパネルディスプレイ装置に表示される検査パターンの明度の変化具合を調節することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の欠陥検査方法は、明度の変化具合が異なる複数の検査パターンを、フラットパネルディスプレイ装置に表示し、画像取得装置が出力した複数の画像信号を、それぞれ、予め用意した正弦波の波形と比較して、それらの中から正弦波に最も近いものを選出し、選出結果に従って、フラットパネルディスプレイ装置に表示する検査パターンの明度の変化具合を調節することを特徴とする。
【００１５】
明度の変化具合が異なる複数の検査パターンを、フラットパネルディスプレイ装置に表示し、画像取得装置が出力した複数の画像信号を、それぞれ、予め用意した正弦波の波形と比較して、それらの中から正弦波に最も近いものを選出し、選出結果に従って、フラットパネルディスプレイ装置に表示する検査パターンの明度の変化具合を調節するので、検査パターンの明度の変化具合が最適になり、干渉縞の発生がさらに抑制されて、被検査物の欠陥がさらに高精度に検出される。
【００１６】
さらに、本発明の欠陥検査装置は、フラットパネルディスプレイ装置を移動する移動装置を備え、制御装置が、移動装置を制御して、フラットパネルディスプレイ装置を、被検査物に近づく方向又は被検査物から遠ざかる方向へ移動させ、画像処理装置が、画像取得装置から出力された画像信号を、予め用意した正弦波の波形と比較して、両者の相違を検出し、制御装置が、画像処理装置の検出結果に基づいて、移動装置を制御して、画像信号が所定のレベルまで正弦波に近づく様に、フラットパネルディスプレイ装置に表示された検査パターンと、被検査物との距離を調節することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の欠陥検査方法は、フラットパネルディスプレイ装置を移動する移動装置を設け、移動装置を制御して、フラットパネルディスプレイ装置を、被検査物に近づく方向又は被検査物から遠ざかる方向へ移動させ、画像取得装置が出力した画像信号を、予め用意した正弦波の波形と比較して、両者の相違を検出し、検出結果に基づいて、移動装置を制御して、画像信号が所定のレベルまで正弦波に近づく様に、フラットパネルディスプレイ装置に表示された検査パターンと、被検査物との距離を調節することを特徴とする。
【００１８】
通常、被検査物は、画像取得装置の焦点位置に置かれる。この場合、画像取得装置の焦点がきちんと合うと、検査パターンを表示しているフラットパネルディスプレイ装置の各画素がくっきりと見えるため、各画素の明度の段階的な変化がそのまま画像取得装置の画像信号に影響して、画像信号の波形が滑らかに変化しない。本発明では、検査パターンと被検査物との距離を調節することにより、検査パターンの画像がぼやけて、画像信号の波形の変化が滑らかになる。従って、画像信号がより正弦波に近くなり、干渉縞の発生がさらに抑制されて、被検査物の欠陥がさらに高精度に検出される。
【００１９】
さらに、本発明の欠陥検査装置は、制御装置が、検査パターンを９０°回転させた第２の検査パターンを、フラットパネルディスプレイ装置に表示させ、画像処理装置が、画像取得装置から出力された画像信号を処理して、第２の検査パターンの画像を合成した画像から、被検査物の欠陥を検出することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の欠陥検査方法は、さらに、検査パターンを９０°回転させた第２の検査パターンを、フラットパネルディスプレイ装置に表示し、画像取得装置が出力した画像信号を処理して、第２の検査パターンの画像を合成した画像から、被検査物の欠陥を検出することを特徴とする。
【００２１】
本発明で用いる、明度が一方向において一定の周期で変化する検査パターンによる検査では、検査パターンの明度が変化する方向に延びる欠陥が見えにくく、明度が変化する方向に延びる欠陥の検出精度が、それと直交する方向に延びる欠陥の検出精度よりも低い。明度が変化する方向が９０°異なる２種類の検査パターンを用いるので、上下及び左右のどちらの方向に延びる欠陥も、高精度に検出される。
【００２２】
さらに、本発明の欠陥検査装置は、フラットパネルディスプレイ装置が、検査パターンとして、ラインアンドスペースパターンを表示することを特徴とする。また、本発明の欠陥検査方法は、フラットパネルディスプレイ装置に表示する検査パターンとして、ラインアンドスペースパターンを用いることを特徴とする。ライン及びスペースの幅を狭くする程、分解能が高くなって、被検査物のより微細な欠陥が検出される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、被検査物を介して取得した複数の画像の合成画像を用いて、被検査物の欠陥を高精度に検出することができる。また、フラットパネルディスプレイ装置を用いることにより、検査パターンの明度の変化具合の調節や、位相の異なる検査パターンの表示を、随意に行うことができる。
【００２４】
さらに、検査パターンを、π／２ずつ異なる４つの位相で、フラットパネルディスプレイ装置に時間を変えて順番に表示し、画像取得装置が取得した、位相がπ／２ずつ異なる４つの検査パターンの画像を合成し、合成した画像から被検査物の欠陥を検出することにより、少ない数の検査パターンの画像で、被検査物の欠陥を高精度に検出することができる。また、欠陥を検出する際の演算処理を容易にすることができる。
【００２５】
さらに、明度の変化具合が異なる複数の検査パターンを、フラットパネルディスプレイ装置に表示し、画像取得装置が出力した複数の画像信号を、それぞれ、予め用意した正弦波の波形と比較して、それらの中から正弦波に最も近いものを選出し、選出結果に従って、フラットパネルディスプレイ装置に表示する検査パターンの明度の変化具合を調節することにより、検査パターンの明度の変化具合を最適にして、被検査物の欠陥をさらに高精度に検出することができる。
【００２６】
さらに、フラットパネルディスプレイ装置に表示された検査パターンと、被検査物との距離を調節することにより、画像信号をより正弦波に近づけて、被検査物の欠陥をさらに高精度に検出することができる。
【００２７】
さらに、明度が変化する方向が９０°異なる２種類の検査パターンを用いることにより、上下及び左右のどちらの方向に延びる欠陥も、高精度に検出することができる。
【００２８】
さらに、フラットパネルディスプレイ装置に表示する検査パターンとして、ラインアンドスペースパターンを用いることにより、ライン及びスペースの幅を狭くする程、分解能を高くして、被検査物のより微細な欠陥を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施の形態による欠陥検査装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態による欠陥検査装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】図３（ａ）は検査パターンの一例を示す図、図３（ｂ）はフラットパネルディスプレイ装置から照射された光の強度を示す図である。
【図４】図４（ａ）は明度の変化具合が異なる検査パターンの一例を示す図、図４（ｂ）はフラットパネルディスプレイ装置から照射された光の強度を示す図である。
【図５】図５（ａ）は明度の変化具合が異なる検査パターンの他の例を示す図、図５（ｂ）はフラットパネルディスプレイ装置から照射された光の強度を示す図である。
【図６】移動装置の動作を説明する図である。
【図７】検査パターンの画像の例、及び各画像の画像信号の強度を示す図である。
【図８】同一画素における、各画像信号の強度、及び合成画像の可視度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
［実施の形態］
（欠陥検査装置の構成）
図１は、本発明の一実施の形態による欠陥検査装置の概略構成を示す図である。欠陥検査装置１００は、支持台２、フラットパネルディスプレイ装置１０、移動装置２０、集光レンズ３０、カメラ４０、画像処理装置５０、メモリ６０、表示装置７０、及び制御装置８０を含んで構成されている。支持台２は、被検査物１を支持する。本実施の形態の支持台２は、中央部に開口を有し、開口の周囲に、被検査物１の縁が接触する段差を備えたトレーとなっている。なお、支持台２は、複数の被検査物１を支持し、集光レンズ３０及びカメラ４０に対して移動する構成であってもよい。あるいは、支持台２が複数の被検査物１を支持し、集光レンズ３０及びカメラ４０が支持台２に対して移動する構成であってもよい。
【００３１】
フラットパネルディスプレイ装置１０は、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ装置、プロジェクタ等からなり、明度が一方向において一定の周期で変化する検査パターンを表示する。図３（ａ）は、検査パターンの一例を示す図である。本例の検査パターンは、白色の背景に黒色のライン３が繰り返して現れる、ラインアンドスペースパターンである。検査パターンは、これに限らず、例えば、明度がゆるやかに変化するグラデーションパターンであってもよい。
【００３２】
図１において、フラットパネルディスプレイ装置１０は、制御装置８０の制御により、後述する様に、検査パターンを、当該検査パターンの周期を均等に分割する３つ以上の異なる位相で、時間を変えて順番に表示する。移動装置２０は、フラットパネルディスプレイ装置１０を搭載し、フラットパネルディスプレイ装置１０を図面上下方向に移動する。これにより、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示された検査パターンと、被検査物１との距離が調節される。
【００３３】
集光レンズ３０は、フラットパネルディスプレイ装置１０から照射されて、被検査物１を透過した光を集光する。集光レンズ３０には、入射瞳が無限遠にあり、主光線が光軸に対して平行なテレセントリックレンズが使用されている。カメラ４０は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の２次元センサーを有し、集光レンズ３０により集光された光を受光して、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示された検査パターンの画像を取得し、取得した画像の画像信号を出力する。
【００３４】
画像処理装置５０は、カメラ４０から出力された画像信号を処理して、カメラ４０により取得された、３つ以上の異なる位相の検査パターンの画像を合成し、合成した画像から、被検査物１の欠陥を検出する。メモリ６０は、カメラ４０から出力された画像信号、及び画像処理装置５０により処理された画像信号を記憶する。表示装置７０は、画像処理装置５０により検出された、被検査物１の欠陥の位置、及び、大きさ又は形状を表示する。制御装置８０は、フラットパネルディスプレイ装置１０、移動装置２０、画像処理装置５０、及び表示装置７０を制御する。
【００３５】
（欠陥検査装置の動作）
図２は、本発明の一実施の形態による欠陥検査装置の動作を示すフローチャートである。まず、制御装置８０は、フラットパネルディスプレイ装置１０を制御して、フラットパネルディスプレイ装置の画面全体に白色を表示させる（ステップ１０１）。画像処理装置５０は、このときカメラ４０が出力した画像信号から、被検査物１の全体形状を検出する（ステップ１０２）。
【００３６】
次に、制御装置８０は、フラットパネルディスプレイ装置１０を制御して、フラットパネルディスプレイ装置１０に検査パターンを表示させる（ステップ１０３）。このとき、制御装置８０は、明度の変化具合が異なる複数の検査パターンを、フラットパネルディスプレイ装置に順番に表示させる。
【００３７】
図３（ａ）は検査パターンの一例を示す図、図３（ｂ）はフラットパネルディスプレイ装置から照射された光の強度を示す図である。図３（ａ）の検査パターンは、黒色のライン３と白色のスペースとの境で、明度が一度に変化している。このとき、支持台２に支持された被検査物１の位置における、フラットパネルディスプレイ装置１０から照射された光の強度は、回折光等の影響で、図３（ｂ）に示す台形状の波形となる。
【００３８】
図４（ａ）は明度の変化具合が異なる検査パターンの例を示す図、図４（ｂ）はフラットパネルディスプレイ装置から照射された光の強度を示す図である。図４（ａ）の検査パターンは、黒色のライン３と白色のスペースとの境で、明度が段階的にゆるやかに変化している。このとき、支持台２に支持された被検査物１の位置における、フラットパネルディスプレイ装置１０から照射された光の強度は、図４（ｂ）に示す様に台形の角が丸まった形の波形となる。
【００３９】
図５（ａ）は明度の変化具合が異なる検査パターンの他の例を示す図、図５（ｂ）はフラットパネルディスプレイ装置から照射された光の強度を示す図である。図５（ａ）の検査パターンは、図４（ａ）の検査パターンに比べて、黒色のライン３と白色のスペースとの境で、明度がさらにゆるやかに変化している。このとき、支持台２に支持された被検査物１の位置における、フラットパネルディスプレイ装置１０から照射された光の強度は、図５（ｂ）に示す様に、正弦波に近い波形となる。
【００４０】
図２のステップ１０３において、制御装置８０は、検査パターンを、図３〜図５に示す様に、明度の変化具合を複数回変えて、フラットパネルディスプレイ装置１０に順番に表示させる。画像処理装置５０は、カメラ４０から出力された複数の画像信号を、それぞれ、予めメモリ６０に記憶した正弦波の波形と比較して、それらの中から正弦波に最も近いものを選出する。選出方法は、例えば、正弦波の振幅及び周期を画像信号と同じにした上で、画像信号と正弦波との差の総和を算出し、差の総和が最小となる画像信号を選択する。制御装置８０は、画像処理装置５０の選出結果に従って、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示される検査パターンの明度の変化具合を調節する（ステップ１０４）。
【００４１】
あるいは、制御装置８０は、検査パターンを、図３〜図５に示す様に、明度の変化具合を複数回変えて、フラットパネルディスプレイ装置１０に順番に表示させ、後に述べる振幅Ａとオフセット値Ｂとの比である可視度γが一定となり、または可視度γのばらつきが所定の閾値以下となる様に、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示される検査パターンの明度の変化具合を調節する（ステップ１０４）。
【００４２】
続いて、制御装置８０は、移動装置２０を制御して、移動装置２０に搭載されたフラットパネルディスプレイ装置１０を、上下に移動させる。図６は、移動装置の動作を説明する図である。移動装置２０は、テーブル２１、ガイド２２、及び昇降機構２３を含んで構成されている。テーブル２１は、フラットパネルディスプレイ装置１０を搭載し、ガイド２２に沿って図面上下方向へ移動する。昇降機構２３は、テーブル２１を上下させて、フラットパネルディスプレイ装置１０を、被検査物１に近づく方向又は被検査物１から遠ざかる方向へ移動させる。これにより、図６（ａ），（ｂ）に示す様に、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示された検査パターンと、被検査物１との距離Ｄが変化する。
【００４３】
図１において、画像処理装置５０は、このときカメラ４０から出力された画像信号を、予めメモリ６０に記憶した正弦波の波形と比較して、両者の相違を検出する。図２において、制御装置８０は、画像処理装置５０の検出結果に基づき、移動装置２０を制御して、カメラ４０から出力された画像信号が所定のレベルまで正弦波に近づく様に、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示された検査パターンと、被検査物１との距離Ｄを調節する（ステップ１０５）。画像信号と正弦波との相違は、例えば、正弦波の振幅及び周期を画像信号と同じにした上で、画像信号と正弦波との差の総和を算出して、検出する。そして、差の総和が所定値以下であるとき、画像信号が所定のレベルまで正弦波に近づいたものとする。
【００４４】
通常、被検査物１は、カメラ４０の焦点位置に置かれる。この場合、カメラ４０の焦点がきちんと合うと、検査パターンを表示しているフラットパネルディスプレイ装置１０の各画素がくっきりと見えるため、各画素の明度の段階的な変化がそのままカメラ４０の画像信号に影響して、画像信号の波形が滑らかに変化しない。距離Ｄを調節することにより、検査パターンの画像がぼやけて、画像信号の波形の変化が滑らかになり、画像信号がより正弦波に近くなる。
【００４５】
あるいは、制御装置８０は、移動装置２０を制御して、移動装置２０に搭載されたフラットパネルディスプレイ装置１０を上下に移動させ、後に述べる振幅Ａとオフセット値Ｂとの比である可視度γが一定となり、または可視度γのばらつきが所定の閾値以下となる様に、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示された検査パターンと、被検査物１との距離Ｄを調節する（ステップ１０５）。
【００４６】
ステップ１０５で距離調節を行った後、画像処理装置５０は、カメラ４０が取得した画像の画像信号をメモリ６０に記憶する（ステップ１０６）。続いて、制御装置８０は、予め定めた数の、複数の異なる位相の検査パターンの画像の取得が、全て終了したか否かを判断する（ステップ１０７）。終了していない場合、制御装置８０は、フラットパネルディスプレイ装置１０を制御し、画像の取得が終了していない、異なる位相の検査パターンを表示させて（ステップ１０８）、ステップ１０６へ戻る。
【００４７】
複数の異なる位相の検査パターンの画像の取得が全て終了した場合、画像処理装置５０は、メモリ６０に記憶された画像信号から、複数の異なる位相の検査パターンの画像を合成する（ステップ１０９）。そして、画像処理装置５０は、合成した画像から、被検査物１の欠陥の有無を検出し、検出した欠陥の位置、及び、大きさ又は形状を検出する（ステップ１１０）。
【００４８】
次に、制御装置８０は、明度の変化の方向が９０°異なる２種類の検査パターンによる検査が終了したか否かを判断する（ステップ１１１）。終了していない場合、制御装置８０は、ステップ１０４で明度の変化具合を調節した検査パターンを９０°回転させた検査パターンを、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示させて（ステップ１１２）、ステップ１０６へ戻る。
【００４９】
本発明で用いる、明度が一方向において一定の周期で変化する検査パターンによる検査では、検査パターンの明度が変化する方向に延びる欠陥が見えにくく、明度が変化する方向に延びる欠陥の検出精度が、それと直交する方向に延びる欠陥の検出精度よりも低い。ステップ１１２で検査パターンを９０°回転させて、明度が変化する方向が９０°異なる２種類の検査パターンを用いるので、上下及び左右のどちらの方向に延びる欠陥も、高精度に検出される。
【００５０】
明度が変化する方向が９０°異なる２種類の検査パターンによる検査が終了した場合、制御装置８０は、表示装置７０を制御して、ステップ１１０で検出された、被検査物１の欠陥の位置、及び、大きさ又は形状を、表示装置７０に表示させる（ステップ１１３）。表示の方法としては、例えば、ステップ１０２で検出した、被検査物１の全体形状を表示し、その中に、欠陥の大きさ又は形状をマッピングして表示する。
【００５１】
図７は、図２のステップ１０６で取得された、検査パターンの画像の例、及び各画像の画像信号の強度を示す図である。本例は、位相がπ／２ずつ異なる４つの検査パターンの画像の例を示しており、図７（ａ）は初期位相の場合、図７（ｂ）は位相差π／２の場合、図７（ｃ）は位相差πの場合、図７（ｄ）は位相差３π／２の場合である。なお、図７（ａ−１），図７（ｂ−１），図７（ｃ−１），図７（ｄ−１）は、それぞれ、被検査物１を介して取得された検査パターンの画像の一部を示したものである。そして、図７（ａ−２），図７（ｂ−２），図７（ｃ−２），図７（ｄ−２）は、それぞれ、各画像の画像信号の強度を示している。図２のステップ１０４及びステップ１０５における調節によって、各画像信号は、正弦波にほぼ近い形状となっている。
【００５２】
図８は、同一画素における、各画像信号の強度、及び合成画像の可視度を示す図である。各画像信号の振幅をＡ、オフセット値（平均強度）をＢとすると、カメラ４０の２次元センサーの同一画素において、初期位相のときの画像信号の強度Ｉ１は（１）の式、位相差π／２のときの画像信号の強度Ｉ２は（２）の式、位相差πのときの画像信号の強度Ｉ３は（３）の式、位相差３π／２のときの画像信号の強度Ｉ４は（４）の式で表される。そして、強度Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４を合計した合成画像において、振幅Ａとオフセット値Ｂとの比である可視度（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）γは、（５）の式となる。
【００５３】
被検査物１に欠陥が存在しない場合、カメラ４０の２次元センサーの全画素において、（５）の式に示す可視度γは同じとなる。一方、被検査物１に欠陥が存在する場合、欠陥が存在する位置の画素において、可視度γが変化する。画像処理装置５０は、この可視度γの変化から、図２のステップ１１０において、被検査物１の欠陥の有無を検出し、また、被検査物１の欠陥の位置、及び、大きさ又は形状を検出する。
【００５４】
図２のステップ１０４において、フラットパネルディスプレイ装置１０から照射された光の強度が、被検査物１上において、検査パターンの明度が変化する方向に正弦波状に変化する様に、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示される検査パターンの明度の変化具合を調節するので、ステップ１０９において、検査パターンの周期を均等に分割する３つ以上の異なる位相の正弦波状の画像信号を合成したとき、合成画像の可視度が全画素でほぼ同じになって、干渉縞の発生が抑制される。従って、被検査物１の欠陥が高精度に検出される。
【００５５】
さらに、図２のステップ１０５において、検査パターンと被検査物１との距離を調節することにより、検査パターンの画像がぼやけて、画像信号の波形の変化が滑らかになる。従って、画像信号がより正弦波に近くなり、干渉縞の発生がさらに抑制されて、被検査物の欠陥がさらに高精度に検出される。
【００５６】
さらに、図７及び図８に示した例では、検査パターンを、π／２ずつ異なる４つの位相で、フラットパネルディスプレイ装置１０に時間を変えて順番に表示し、カメラ４０が取得した、位相がπ／２ずつ異なる４つの検査パターンの画像を合成し、合成した画像から、被検査物１の欠陥を検出するので、合計４つの少ない数の検査パターンの画像で、被検査物１の欠陥が高精度に検出される。また、図８の（１）の式のｃｏｓ（φ）の値と（３）の式のｃｏｓ（φ＋π）の値、及び、（２）の式のｃｏｓ（φ＋π／２）の値と（４）の式のｃｏｓ（φ＋３π／２）の値とは、それぞれ、絶対値が同じで＋−の符号が異なるだけなので、（５）の式で示した可視度γの演算処理が容易となる。
【００５７】
しかしながら、本発明はこれに限らず、３つ、又は５つ以上の異なる位相の検査パターンの画像を合成して、被検査物１の欠陥を検出してもよい。なお、２つの異なる位相の検査パターンの画像では、合成画像の可視度が全画素で同じにはならない。
【００５８】
また、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示するラインアンドスペースパターンのライン及びスペースの幅を狭くする程、分解能が高くなって、被検査物１のより微細な欠陥が検出される。
【００５９】
［実施の形態の効果］
以上説明した実施の形態によれば、被検査物１を介して取得した複数の画像の合成画像を用いて、被検査物１の欠陥を高精度に検出することができる。また、フラットパネルディスプレイ装置１０を用いることにより、検査パターンの明度の変化具合の調節や、位相の異なる検査パターンの表示を、随意に行うことができる。
【００６０】
さらに、検査パターンを、π／２ずつ異なる４つの位相で、フラットパネルディスプレイ装置１０に時間を変えて順番に表示し、カメラ４０が取得した、位相がπ／２ずつ異なる４つの検査パターンの画像を合成し、合成した画像から被検査物１の欠陥を検出することにより、少ない数の検査パターンの画像で、被検査物１の欠陥を高精度に検出することができる。また、欠陥を検出する際の演算処理を容易にすることができる。
【００６１】
さらに、図２のステップ１０３において、明度の変化具合が異なる複数の検査パターンを、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示し、カメラ４０が出力した複数の画像信号を、それぞれ、予め用意した正弦波の波形と比較して、それらの中から正弦波に最も近いものを選出し、ステップ１０４において、選出結果に従って、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示する検査パターンの明度の変化具合を調節することにより、検査パターンの明度の変化具合を最適にして、被検査物１の欠陥をさらに高精度に検出することができる。
【００６２】
さらに、図２のステップ１０５において、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示された検査パターンと、被検査物１との距離を調節することにより、画像信号をより正弦波に近づけて、被検査物１の欠陥をさらに高精度に検出することができる。
【００６３】
さらに、図２のステップ１１２において、検査パターンを９０°回転させて、明度が変化する方向が９０°異なる２種類の検査パターンを用いることにより、上下及び左右のどちらの方向に延びる欠陥も、高精度に検出することができる。
【００６４】
さらに、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示する検査パターンとして、ラインアンドスペースパターンを用いることにより、ライン及びスペースの幅を狭くする程、分解能を高くして、被検査物１のより微細な欠陥を検出することができる。
【００６５】
本発明は、レンズ等の光学部品の欠陥検査に限らず、ガラス、フィルム、樹脂等の欠陥検査にも適用することができる。また、本発明は、透明体に限らず、例えば、鏡等の反射光を発生する不透明体の欠陥検査にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  被検査物
２  支持台
１０  フラットパネルディスプレイ装置
２０  移動装置
２１  テーブル
２２  ガイド
２３  昇降機構
３０  集光レンズ
４０  カメラ
５０  画像処理装置
６０  メモリ
７０  表示装置
８０  制御装置
１００  欠陥検査装置
【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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