(57)【要約】【課題】検査対象物の表面の欠陥を精度良く検出する。【解決手段】第１の照明装置５１で照明した筐体Ｗの表面画像を撮像装置６で撮影し、表面画像の輝度と、欠陥を有しない良品画像の輝度を画素毎に比較し、両者が一致するように筐体Ｗの位置を補正する。その後、補正した位置で筐体Ｗの表面画像を第１の照明装置５１で照明しながら撮像し、表面画像の輝度と欠陥を有しない良品画像の輝度を画素毎に比較し、一致度が低い領域を欠陥と判定し、欠陥を有する場合に、その筐体Ｗは不良であると判定する。【選択図】図９
2015194368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物を異なる方向から照明可能な複数の照明装置から選択された前記照明装置で前記検査対象物を照明して前記検査対象物の表面画像を取得し、
取得した表面画像の輝度と、欠陥を有しない前記検査対象物を撮像した基準画像の輝度を画素毎に比較し、前記表面画像と前記基準画像の撮像位置が一致する位置に前記検査対象物を移動させることによって前記検査対象物の位置を補正し、
補正後の前記検査対象物の表面画像を取得し、表面画像と前記基準画像の輝度を画素毎に比較し、所定の領域における輝度の一致度が閾値より低い場合に前記所定の領域に欠陥が存在すると判定することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】
前記照明装置毎に取得した前記表面画像と前記基準画像の一致度の変化量と最大値を予め定められた閾値と比較し、前記閾値を越える変化量及び最大値を有する表面画像を取得可能な前記照明装置を前記検査対象物の位置補正において前記基準画像と比較する画像を取得する前記照明装置に選択することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査方法。
【請求項３】
前記検査対象物の位置補正に使用する前記表面画像の大きさは、検出が予想される欠陥より大きい面積に設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の欠陥検査方法。
【請求項４】
検査対象物を異なる方向から照明可能な複数の照明装置と、
前記照明装置で照明した前記検査対象物の表面画像を取得する撮像装置と、
複数の前記照明装置から前記検査対象物を照明する前記照明装置を選択して取得した表面画像の輝度と、欠陥を有しない前記検査対象物を撮影した基準画像の輝度を画素毎に比較し、前記表面画像と前記基準画像の撮像位置が一致する位置に前記検査対象物を移動させることによって前記検査対象物の位置を補正する補正部と、
補正後の前記検査対象物の表面画像の輝度と、前記基準画像の輝度を画素毎に比較し、所定の領域における輝度の一致度を算出する欠陥抽出部と、
一致度が閾値より低い場合に前記所定の領域に欠陥が存在すると判定する判定部と、
を含むことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項５】
前記検査対象物の位置補正に使用する前記表面画像の大きさを設定するテンプレート領域設定部を有し、前記テンプレート領域設定部は、位置補正時の前記表面画像の大きさとして、予想される欠陥より大きい面積を設定することを特徴とする請求項４に記載の欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、欠陥検査方法及び欠陥検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの製品の製造工程では、筐体表面の欠陥の有無を調べる検査工程を有している。一般的に、筐体の表面を検査するときには、外部照明を用いて筐体表面の画像を撮影し、欠陥のない良品の筐体の画像と比較することで欠陥の有無を調べる良品比較法が用いられている。ここで、良品比較法に使用される従来の欠陥検査装置は、複数の暗視野照明を異なる位置に有し、異なる方向から同時に検査対象物を照明するように構成されている。複数の暗視野照明は、例えば、Ｒ暗視野照明装置と、Ｇ暗視野照明装置と、Ｂ暗視野照明装置であり、３つの照明装置が異なる方向から同時に検査対象物を照射するように配置されている。検査対象物の暗視野像をＲＧＢの暗視野画像として取得したら、データ処理を行ってカラーの暗視野画像を色毎のモノクロ画像データに分離する。さらに、各モノクロ画像をトップハット変換した値を比較し、最大値となるものを集めて１枚の統合傷画像データを作成し、統合傷画像データに基づいて欠陥を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−４２７９５２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、近年の携帯電話などの小型の機器では、美しいデザインや、複雑な表面形状を有する筐体が好まれるようになっている。このために、筐体の表面の欠陥検査の精度をさらに向上させる必要が生じている。例えば、欠陥は、特定の方向から光を当てると目視できるような方向依存性を有することがある。この場合、従来のように複数の照明装置で検査対象物を同時に照明する欠陥検査方法では、方向依存性を有する欠陥を検出することが困難であり、欠陥の見落としが発生し易かった。
【０００５】
また、欠陥検査の精度を向上させるためには、検査対象物である筐体と良品の画像上の位置が一致するように筐体の位置を精密に合わせる必要がある。しかしながら、従来の欠陥検査装置には、筐体の形状やデザインに合わせて位置合わせする構成を有していなかった。良品画像の撮像領域と検査対象物の撮像領域を一致させるためには、筐体の特徴部分を検出し、特徴部分が良品画像中の対応する特徴部分と一致するように位置合わせることが好ましい。しかしながら、筐体の形状やデザインによっては、照明方向によって特徴部分を精度良く検出することができず、筐体の位置合わせを高精度に行うことができなかった。例えば、エッジを有する筐体の欠陥検査を行う場合、筐体の位置が良品画像を撮影したときの位置からずれると、筐体のエッジ部分と良品画像中のエッジのない領域を比較することになる。一般に、エッジ部分の輝度変化は大きくなる傾向を有するので、筐体のエッジ部分と良品画像中のエッジのない領域を比較すると、輝度の差分が大きくなり、本来は欠陥でない筐体のエッジ部分を欠陥として過剰に検出してしまう。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、検査対象物の表面の欠陥を精度良く検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の一観点によれば、検査対象物を異なる方向から照明可能な複数の照明装置から選択された前記照明装置で前記検査対象物を照明して前記検査対象物の表面画像を取得し、取得した表面画像の輝度と、欠陥を有しない前記検査対象物を撮像した基準画像の輝度を画素毎に比較し、前記表面画像と前記基準画像の撮像位置が一致する位置に前記検査対象物を移動させることによって前記検査対象物の位置を補正し、補正後の前記検査対象物の表面画像を取得し、表面画像と前記基準画像の輝度を画素毎に比較し、所定の領域における輝度の一致度が閾値より低い場合に前記所定の領域に欠陥が存在すると判定することを特徴とする欠陥検査方法が提供される。
【０００７】
また、実施形態の別の観点によれば、検査対象物を異なる方向から照明可能な複数の照明装置と、前記照明装置で照明した前記検査対象物の表面画像を取得する撮像装置と、複数の前記照明装置から前記検査対象物を照明する前記照明装置を選択して取得した表面画像の輝度と、欠陥を有しない前記検査対象物を撮影した基準画像の輝度を画素毎に比較し、前記表面画像と前記基準画像の撮像位置が一致する位置に前記検査対象物を移動させることによって前記検査対象物の位置を補正する補正部と、補正後の前記検査対象物の表面画像の輝度と、前記基準画像の輝度を画素毎に比較し、所定の領域における輝度の一致度を算出する欠陥抽出部と、一致度が閾値より低い場合に前記所定の領域に欠陥が存在すると判定する判定部と、を含むことを特徴とする欠陥検査装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
基準となる画像との比較により検査対象物の位置を補正してから欠陥検査を行うので、検査対象物の形状やデザインに起因する欠陥の過剰検出を防止できる。また、最適な照明条件を選択することにより、方向性を有する欠陥の見通しを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置の照明装置の配置の一例を模式的に示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置において取得される撮像画像の一例を示し、方向性を有する欠陥を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置において照明方向と欠陥の検出し易さの関係の一例を模式的に示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置において検査対象物と証明装置の配置及び構成の一例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置において図５の一方の照明装置で証明したときの撮像画像と良品画像との一致度の一例を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置において図５の他方の照明装置で証明したときの撮像画像と良品画像との一致度の一例を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置において図５の両方の照明装置で証明したときの撮像画像と良品画像との一致度の一例を示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置において検査対象物と証明装置の配置及び構成の別の例を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置において図９の一方の照明装置で証明したときの撮像画像と良品画像との一致度の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置において図９の他方の照明装置で証明したときの撮像画像と良品画像との一致度の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置において図９の両方の照明装置で証明したときの撮像画像と良品画像との一致度の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置において検査対象物の位置補正方法の一例を説明する図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置において図１３の配置及び構成で取得される撮像画像と一致度の一例を示し、大きい明るさテンプレート領域を採用した場合を説明する図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置において図１３の配置及び構成で取得される撮像画像と一致度の一例を示し、小さい明るさテンプレート領域を採用した場合を説明する図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査方法の一例を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置において検査対象物の位置補正方法の別の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
発明の目的及び利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素及び組み合わせによって実現され達成される。
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は、典型例及び説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない。
【００１１】
図１に概略構成を示すように、欠陥検査装置１は、検査対象物である筐体Ｗを２次元又は３次元に移動可能に載置するステージ２を有する。ステージ２は、ステージコントローラ３を介して制御装置４に接続されている。また、ステージ２の上方には、複数の照明装置５と撮像装置６が不図示の支持機構を介して固定されている。複数の照明装置５は、照明コントローラ７を介して制御装置４に接続されている。撮像装置６は、撮像装置コントローラ８を介して制御装置４に接続されている。制御装置４は、コンピュータに所定のプログラムを実行させることで各種の機能を実現する構成を有し、データ等を出力手段９に出力可能に構成されている。
【００１２】
図２に照明装置５の配置を模式的な例を示すように、照明装置５は、ステージ２の中心部を中心にして複数配置されている。より具体的には、筐体Ｗに対して、ある照射角度を有する４つの照明装置５１〜５４が配置され、筐体Ｗに対して、別の照射角度を有する４つの照明装置５５〜５８が配置されている。各照明装置５は、その中心がステージ２の中心部に向かうように、ステージ２の中心部から鉛直上方に延ばした仮想線Ｃ１に対して所定の角度で傾斜している。各照明装置５の傾斜角度すなわち照射角度は同一になっているが、照明装置５毎に異なる角度で傾斜しても良い。また、図１に示す照明コントローラ７は、各照明装置５の照度を制御可能になっている。さらに、各照明装置５は、白色光を出力することが可能になっている。しかしながら、照明毎に異なる波長の光を出力可能に構成しても良い。なお、照明装置５は、２つ以上であれば良く、その数や配置は変更することが可能である。例えば、欠陥検査装置１は、下側の４つの照明装置５のみを有しても良い。
【００１３】
図１に示す撮像装置６は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などを備え、照明装置５によって照明された筐体Ｗの平面画像を白黒又はカラーで撮像可能に構成されている。撮像装置６の出力は、撮像装置コントローラ８を介して制御装置４に入力される。
【００１４】
制御装置４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ、記憶装置１６などを有し、欠陥検査プログラムを実行させることで、欠陥検査装置１における各種の処理を制御する。この制御装置４は、補正部１１と、欠陥抽出部１２と、分類部１３と、テンプレート領域設定部１４と、判定部１５とに機能分割できる。補正部１１は、良品比較法で基準として参照する良品画像（基準画像）中の筐体の位置と実際の筐体Ｗの位置が一致するように、筐体Ｗの位置を検査に最適な位置に移動させる処理を実行する。欠陥抽出部１２は、良品判定法を使用して筐体Ｗの表面の欠陥の有無を検査する。分類部１３は、筐体Ｗを撮像して得られる撮像画像を分類して欠陥検査で使用する照明装置５及び照明条件を決定する。テンプレート領域判定部１４は、筐体Ｗの位置合わせに使用する画像領域の大きさを決定する。判定部１５は、欠陥の有無や数によって、筐体Ｗの良否判定を行う。また、記憶装置１６には、様々なデータが保存される。記憶装置１６に保存されるデータとしては、例えば、良品画像データ１７や、撮像画像データ１８や、一致度データ１９などがある。良品画像データ１７は、欠陥のない筐体Ｗの画像（良品画像）からなる。撮像画像データ１８は、実際に筐体Ｗを撮像した撮像画像からなる。一致度データ１９は、欠陥抽出部１２による一致度の計算結果のデータである。
【００１５】
次に、欠陥検査装置１を使用した欠陥検査方法の原理について説明する。
まず、図３を参照して、方向性を有する欠陥の検査について説明する。
図３は、３つの異なる方向から筐体Ｗを照明した撮像画像を示している。図３（ａ）は、例えば、図２の第１の照明装置５１のみを点灯させた場合の撮像画像である。第１の撮像画像３５には、筐体Ｗの一部が撮影されている。筐体Ｗは、エッジＷ１と、穴Ｗ２を有している。図３（ａ）に示す第１の撮像画像３５では、欠陥を確認できない。また、図３（ｂ）は、例えば、図２の第２の照明装置５２のみを点灯させた撮像画像であり、図３（ａ）と同じ位置を撮影している。第２の撮像画像３６では、欠陥Ｄ１，Ｄ２を目視で確認することができる。さらに、図３（ｃ）は、例えば、図２の第３の照明装置５３のみを点灯させた撮像画像であり、図３（ａ）及び図３（ｂ）と同じ位置を撮影している。第３の撮像画像３６では、欠陥を確認できない。
【００１６】
以上の内容を模式的にまとめた結果を図４に示す。図４の横軸は画像上の位置を示し、縦軸は３つの照明装置５１〜５３毎の撮像画像３５〜３７を示す。上下軸は画像の特徴量、例えば、一致度を示す。この図では、画像の特徴量が所定の閾値以上であれば、欠陥検知が可能である。第１の照明装置５１を用いて取得した第１の撮像画像３５や、第３の照明装置５３を用いて取得した第３の撮像画像３７は、閾値以上の特徴量が得られない。これに対し、第２の照明装置５２を用いて取得した第２の撮像画像３６は、位置Ｐ１、位置Ｐ２、位置Ｐ３で閾値以上の特徴量が得られる。このことから、第１の照明装置５１や第３の照明装置５３を使用して欠陥検査を行うと、撮像画像３５，３７の２値化処理などを行っても欠陥を検出することができない。これに対して、第２の照明装置５２を使用して欠陥検査を行うと、特徴量が閾値以上になるので、欠陥の検知が可能になる。なお、図４において、特徴量が最も大きくなる位置Ｐ３が欠陥位置になると考えられる。
【００１７】
このように、欠陥の種類によっては、特定の方向からの照明によって、その存在が顕著に現れることがある。このために、欠陥検査装置１は、複数の照明装置５を同時に点灯させるのではなく、いずれかの照明装置５のみを点灯させて欠陥検査を行う。これによって、欠陥の見落としが防止される。使用する照明装置５は、検査対象物や欠陥の種類によって異なるので、予め最適な照明装置５を調べて記憶装置１６に記憶させておくと良い。なお、欠陥検査装置１は、１つの撮像画像の取得に対して照明装置５を１つだけを点灯させることが好ましい。しかしながら、２つ以上の照明装置５を点灯させることで欠陥が確認できるようになる場合には、該当する２つ以上の照明装置５を同時に点灯させても良い。
【００１８】
次に、筐体Ｗの位置決め精度を向上させる必要性について説明する。図３（ａ）に示すような形状を有する検査対象物では、筐体Ｗの位置が良品画像を撮影したときの位置とずれていた場合には、本来は欠陥でないものを欠陥として過剰に検出することがある。特に、エッジＷ１や穴Ｗ２の部分は、筐体Ｗの平面部分に比べて輝度が異なることが多いことから、この部分において過剰に欠陥を検出し易くなる。例えば、良品画像のエッジの位置と、撮像画像のエッジＷ１の位置が正確に一致していれば、エッジ同士の輝度を比較するので差分は小さくなり、エッジＷ１自体が欠陥として検出されることはない。これに対し、良品画像と撮像画像の撮像位置がずれて、例えば、撮像画像のエッジＷ１の位置が良品画像の平面部分までずれていた場合、エッジＷ１の輝度と平面部分の輝度を比較することになるので、エッジ同士の輝度の差分が大きくなり、エッジＷ１自体を欠陥として検出してしまう。このように、筐体Ｗの形状によっては、撮像位置がずれるだけで、本来は欠陥でないものまで欠陥として検出してしまうことがある。このために、欠陥検査装置１では、筐体Ｗの位置を良品画像の位置に撮像位置に一致させる処理を実行するように構成されている。
【００１９】
続いて、欠陥検査装置１における筐体Ｗの位置決め方法の具体例について、図５から図１１を参照して説明する。
図５は、欠陥検査装置１の概略構成を模式的に示しており、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は側面図である。図５の例では、理解を容易にするために、２つの照明装置５１，５２のみが図示されている。図５に示すように、第１の照明装置５１と第２の照明装置５２は、筐体Ｗを挟んで配置されている。また、このケースにおける筐体Ｗは、平面上に側面視で断面形状が２等辺三角形に近い構造物２１を有している。このような筐体Ｗに対し、照明装置５１，５２が筐体Ｗの上方かつ側方から光を照射すると、図６から図８に示すような撮像画像が得られる。図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）は、撮像装置６で撮影した筐体の平面図である。ハッチングが濃い程、暗くなっており、照明装置５１，５２によって形成される影に相当する。また、図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ）は、良品画像との一致度を計算した結果を示す。縦軸の一致度は、例えば、良品画像と撮像画像のそれぞれの画像中の同じ位置の画素の輝度を比較し、輝度が一致する画素の数をカウントすることで算出される。また、横軸は、中央が両画像の位置が一致する正解位置であり中央からずれるに従って良品画像と撮像画像の位置がずれていることを示す。
【００２０】
図６（ａ）に示すように、第１の照明装置５１のみを点灯したときに得られる撮像画像２５は、領域２５Ｂが暗くなっており、平面部分との間のコントラストが大きくなっている。領域２５Ｂは、第１の照明装置５１と反対側に配置されている構造物２１の傾斜面２１Ｂに相当する。一方、領域２５Ａは、構造物２１の傾斜面２１Ａに相当するもので、領域２５Ｂ及び平面部分とのコントラストは小さい。このために、図６（ｂ）に示す一致度は、シャープに立ち上がるようなプロファイルになる。即ち、この状態では、傾斜面２１Ｂに相当する領域２５Ｂと平面部のコントラストの差が顕著になっているので、この部分を利用して位置決めが可能であり、良品画像と撮像画像２５の位置が少しでもずれると一致度が急激に減少するので、良品画像と撮像画像２５の位置を精度良く合わせることができる。
【００２１】
また、図７（ａ）に示すように、第２の照明装置５２のみを点灯したときに得られる撮像画像２６は、領域２６Ａが暗くなっており、平面部分との間のコントラストが大きくなっている。領域２６Ａは、第２の照明装置５２と反対側に配置されている構造物２１の傾斜面２１Ａに相当する。一方、領域２６Ｂは、構造物２１の傾斜面２１Ｂに相当するもので、領域２６Ａ及び平面部分とのコントラストは小さい。このために、図７（ｂ）に示すように、一致度は、シャープに立ち上がっている。即ち、この状態では、傾斜面２１Ａに相当する領域２６Ａと平面部のコントラストの差が顕著になっているので、良品画像と撮像画像２６の位置が少しでもずれると一致度が急激に減少するので、良品画像と撮像画像２６の位置を精度良く合わせることができる。
【００２２】
これに対して、図８（ａ）に示すように、第１の照明装置５１及び第２の照明装置５２を同時に、かつ同じ照度で点灯したときに得られる撮像画像２７は、２つの斜面２１Ａ，２１Ｂのそれぞれに対応する領域２７Ａ，２７Ｂがほぼ同じ輝度になっており、他の領域に比べてコトンラストが殆どなくなっている。このために、図８（ｂ）に示すように、一致度は、正解位置を中心になだらかに変化するようなプロファイルになっている。この場合は、良品画像と撮像画像２７の間に位置ずれがあっても一致度の変化が少なくなり、良品画像と撮像画像２７の位置を精度良く合わせることが困難になる。以上のことから、この例では、いずれか一方の照明装置５１，５２のみを点灯させると筐体Ｗの位置を精度良く実施できる。その一方で、両方の照明装置５１，５２を同時に点灯させると位置合わせの精度を高めることが困難である。
【００２３】
また、図９に示す例では、筐体Ｗは中央部に断面が直角三角形形状の構造物３１を有する。図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は側面図である。構造物３１は、第１の照明装置５１側に略垂直に立ち上がった側面３１Ａを有する。構造物３１の第２の照明装置５２側には、傾斜面３１Ｂが形成されている。
【００２４】
図９に示す例で取得される撮像画像を図１０（ａ）、図１１（ａ）、図１２（ａ）に示す。各撮像画像３５，３６，３７では、ハッチングが濃い程、暗くなっており、照明装置５１，５２によって形成される影に相当する。また、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）、図１２（ｂ）は、良品画像との一致度を計算した結果を示す。
【００２５】
図１０（ａ）に示すように、第１の照明装置５１のみを点灯したときに得られる撮像画像３５は、領域３５Ｂが暗くなっており、平面部分との間のコントラストが大きくなっている。領域３５Ｂは、構造物３１の傾斜面３１Ｂに相当する。このために、図１０（ｂ）に示す一致度は、シャープに立ち上がっている。即ち、この状態では、傾斜面３１Ｂに相当する領域３５Ｂと平面部のコントラストの差が顕著になっているので、この部分を利用して位置決めが可能であり、良品画像と撮像画像３５の位置が少しでもずれると一致度が急激に減少するので、良品画像と撮像画像３５の位置を精度良く合わせることができる。
【００２６】
また、図１１（ａ）に示すように、第２の照明装置５２のみを点灯したときに得られる撮像画像３６は、傾斜面３１Ｂに相当する領域３６Ｂが他の領域に比べてコトンラストが少しだけ付いている。このために、図１１（ｂ）に示すように、一致度は、正解位置を中心になだらかに変化するようなプロファイルになっている。この場合は、良品画像と撮像画像３６の間に位置ずれがあっても一致度の変化が少なくなり、良品画像と撮像画像３６の位置を精度良く合わせ難くなる。
【００２７】
さらに、図１２（ａ）に示すように、第１の照明装置５１及び第２の照明装置５２を同時に、かつ同じ照度で点灯したときに得られる撮像画像３７は、傾斜面３１Ｂに相当する領域３７Ｂが他の領域に比べてコトンラストが殆どなくなっている。このために、図１２（ｂ）に示すように、一致度は、正解位置を中心になだらかに変化するようなプロファイルになっている。この場合は、良品画像と撮像画像３７の間に位置ずれがあっても一致度の変化が少なくなり、良品画像と撮像画像３７の位置を精度良く合わせることが困難である。以上のことから、この例では、第１の照明装置５１のみを点灯させると筐体Ｗの位置を精度良く実施できる。その一方で、第２の照明装置５２のみを点灯させた場合や、両方の照明装置５１，５２を同時に点灯させた場合には、位置合わせの精度を高めることが困難である。
【００２８】
次に、良品画像の撮像位置と検査時の筐体Ｗの位置合わせをするときに参照する領域である明るさテンプレート領域の大きさについて、図１３から図１５を参照して説明する。欠陥検査装置１は、明るさテンプレート領域で定義される大きさの領域で良品画像との一致度を調べ、一致度が所定の閾値以上になるように筐体Ｗの位置を補正する。ここで、図１３は、筐体Ｗが三角形の構造物２１を有し、構造物２１を含む領域に欠陥３２が存在している。図１４は、任意の領域を６個の明るさテンプレート領域に分割した例と、その場合の一致度の変化を示す。図１５は、同じ大きさの領域を２４個の明るさテンプレート領域に分割した例と、その場合の一致度の変化を示す。
【００２９】
図１４（ａ）は、撮像画像３５を６分割することによって６個の明るさテンプレート領域Ｔ１１〜Ｔ１６を作成した例を示している。例えば、図１４（ｂ）に示すように、欠陥が存在しない明るさテンプレート領域Ｔ１２において良品画像と撮像画像３５の一致度を算出すると、両者の位置が一致する領域が最も高くなるようなシャープなピークを有するプロファイルが得られる。この場合は、良品画像と撮像画像２６の位置が少しでもずれると一致度が急激に減少するので、良品画像と撮像画像２６の位置を精度良く合わせることができる。また、欠陥が存在する領域の明るさテンプレート領域Ｔ１５において良品画像と撮像画像３５の一致度を算出すると、両者の位置が一致する領域が最も高くなるようななだらかなピークを有するプロファイルが得られる。この場合は、明るさテンプレート領域Ｔ１２を採用した場合に比べてピーク高さは低いが、ピーク位置は正解位置に略一致しているので、良品画像と撮像画像２６の位置を精度良く合わせることができる。
【００３０】
これに対し、図１５（ａ）は、撮像画像３５を２４分割することによって２４個の明るさテンプレート領域を作成した例を示している。例えば、１つの明るさテンプレート領域Ｔ２３の大きさは、図１４（ａ）に示す各明るさテンプレート領域Ｔ１１〜Ｔ１６に比べて小さい。例えば、図１５（ｂ）に示すように、欠陥が存在しない明るさテンプレート領域Ｔ２３，Ｔ２９では、両者の位置が一致する領域が最も高くなるようなシャープなピークを有するプロファイルが得られるので、精度の良い位置合わせが可能である。これに対して、欠陥が存在する明るさテンプレート領域Ｔ２１５では、一致度の変化が小さくなると共に、ピーク値の位置が他の２つに比べて大きくずれてしまう。このために、明るさテンプレート領域Ｔ２１５を使用して良品画像と筐体Ｗの位置を合わせると、位置ずれが生じてしまう。このように、明るさテンプレート領域が小さいと、一致度の計算結果が欠陥による影響を受け易くなり、位置決め精度が低下してしまう。
【００３１】
そこで、欠陥検査装置１では、明るさテンプレート領域のサイズを以下のように決定している。具体的には、欠陥検査装置１では、良品画像の画素の輝度Ｔに対し、欠陥が含まれている可能性がある撮像画像の画素の輝度Ｉを用いてパラメータマッチングを行い、以下の式（１）に示すような正規化相関を用いることを想定する。ここで、ｓは一致度で、０から１の間の値をとり、良品画像と撮像画像は欠陥以外には違いが無いとみなせるものとする。
【００３２】
【数１】
2015194368.tif 000003
【００３３】
ここで、良品画像と撮像画像の着目している領域の平均輝度をｂとし、欠陥を有しな正常領域に対する欠陥のＳ／Ｎ比をｃとし、明るさテンプレート領域に対する欠陥サイズ比をｘ（ｘ＝０〜１）とすると、式（１）は以下の式（２）のように変形できる。
【００３４】
【数２】
2015194368.tif 000004
【００３５】
式（２）をｘについて解くと、欠陥サイズ比が得られる。例えば、ｂ＝１２８階調、ｃ＝０．３３、ｓ＝０．９９とすると、ｘは約０．０５となり、欠陥サイズに対して約２０倍以上の面積に設定することで位置合わせの精度を向上できる。なお、ｂは、式（２）には含まれないが、ｂを設定することにより、ｃの範囲を確定することができる。
【００３６】
次に、図１６のフローチャートを主に参照して欠陥検査方法の概要について説明する。
まず、ステップＳ１０１では、ステージ２に検査対象物である筐体Ｗを載置する。続くステップＳ１０２では、制御装置４の欠陥抽出部１２が照明コントローラ７を介して照明装置５を点灯させる。これによって、複数の照明装置５の中から筐体Ｗの種類に応じて予め設定された照明装置５が選択され、筐体Ｗを照明する。続くステップＳ１０３では、制御装置４のテンプレート領域設定部１４が所定の面積の画像からなる明るさテンプレート領域を算出する。明るさテンプレート領域の計算には、前記の式（２）を使用し、筐体Ｗの種類に応じて想定される欠陥サイズの２０倍程度のサイズの明るさテンプレート領域が算出される。
【００３７】
さらに、ステップＳ１０４で、筐体Ｗの位置を補正する。最初に、制御装置４の欠陥抽出部１２が現在位置における筐体Ｗの撮像画像を取得する。さらに、制御装置４の補正部１１が、筐体Ｗの撮像画像をステップＳ１０３で算出したサイズの明るさテンプレート領域に分割し、複数の明るさテンプレート領域から注目領域とその近傍の領域の明るさテンプレート領域を抽出し、正常画像内の対応する領域と比較する。注目領域は、撮像画像と良品画像の位置合わせが容易になるような領域であり、エッジ等を有する部分が採用される。例えば、図１４（ａ）の例では、注目領域は、筐体Ｗの構造物２１の斜面２１Ａ，２１Ｂに相当する部分を含む明るさテンプレート領域Ｔ１２，Ｔ１５である。また、注目領域の近傍の領域は、例えば、明るさテンプレート領域Ｔ１１，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１６である。なお、注目領域及びその近傍の領域は、それぞれ１箇所でも良い。さらに、注目領域の近傍の領域を参照せずに、注目領域のみを正常画像と比較しても良い。明るさテンプレート領域と良品画像の対応する部分の比較は、一致度を算出することにより取得できる。一致度は、２つの画像中の同じ座標を有する画素の輝度が一致するか否かを調べ、明るさテンプレート領域内で輝度が一致する画素の数をカウントすることで算出される。
【００３８】
続いて、補正部１１は、選択した注目領域及びその近傍の領域の一致度と予め定められた閾値を比較する。選択した領域の全ての一致度が閾値を越えていれば、補正部１１は、筐体Ｗの位置と良品画像の撮像時の筐体Ｗの位置が一致していると判断する。この場合は、筐体Ｗの位置は補正しない。一方、選択した領域の一致度が予め定められた閾値を越えていない場合、補正部１１は、筐体Ｗの位置と良品画像の撮像時の筐体Ｗの位置が不一致で補正が必要と判断する。この場合、補正部１１は、ステージコントローラ３に対してステージ２の移動を指令する制御信号を出力する。これに基づいて、ステージコントローラ３がステージ２を所定の方向に所定の距離だけ移動させる。ステージ２の移動方向は、予め設定しても良いし、一致度に応じて移動方向や移動量を決定しても良い。以降は、選択した領域の全ての一致度が閾値を越えるまで、前記の処理を繰り返す。これによって、筐体Ｗの位置と良品画像の撮像時の筐体Ｗの位置が一致させられる。
【００３９】
次に、ステップＳ１０５において、制御装置４の欠陥抽出部１２が、補正後の位置で筐体Ｗの撮像画像を取得し、撮像画像と良品画像の一致度を算出し、記憶装置１６の一致度データ１９に保存する。撮像画像は、全ての照明装置５で順番に筐体Ｗを照明し、その都度撮像画像を取得しても良い。また、欠陥検査に有効な照明装置５を使用した撮像画像のみを取得しても良い。ここで、一致度の算出方法は、前記と同様である。そして、ステップＳ１０６に示すように、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５の処理は、注目する領域の全てについて行われるまで繰り返される。例えば、筐体Ｗのサイズが大きい場合で、欠陥検査が必要な領域が複数ある場合には、１つ目の欠陥検査が必要な領域の一致度の算出が終了したら、制御装置４の欠陥抽出部１２がステージ２を２つ目の欠陥検査が必要な領域に移動させる。その後、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５が実行される。
【００４０】
続いて、ステップＳ１０７では、判定部１５が欠陥検出及び良否判定を行う。欠陥検出処理では、記憶装置１６から一致度データ１９を読み出し、一致度が予め設定されている閾値より低い場合には、その注目領域に欠陥が存在すると判定する。そして、欠陥を有する場合には、その筐体Ｗは不良品であると判定する。その一方、欠陥がない場合には、筐体Ｗは良品であると判定する。良否判定の他の例としては、欠陥数が所定値より少ない場合、その筐体Ｗは良品であると判定する。この場合、欠陥数が所定値以上である場合や、欠陥と判定された領域の一致度が著しく低い場合に、その筐体Ｗは不良品であると判定する。
【００４１】
次に、ステップＳ１０８で、分類部１３が撮像画像を分類する。分類部１３は、記憶装置１６から一致度データ１９を読み出し、照明条件毎の一致度の変化量と最大値を予め定められた閾値と比較することにより、位置補正に使用する撮像画像を分類する。具体的には、分類部１３は、一致度の最大値と、最大値と最小値の差や、最大値と最小値の間の変化量など、一致度と位置の変化の関係のプロファイルを特定するパラメータと、予め定められた閾値を比較する。そして、選択したパラメータが閾値を越える照明条件をステップＳ１０４の位置補正処理で使用する撮像画像の所得に使用する照明条件、例えば、使用する照明装置５を選択することによって決定される撮像方向を設定する。照明条件は、同じ照明装置５でも照度などが異なる場合に一致度のプロファイルが変わるときには、照度についても同様な比較を行い、位置補正に必要な照明条件を決定する。分類部１３は、例えば、図６（ｂ）又は図７（ｂ）に示すような一致度の変位と大きさが得られる照明条件は、位置補正に使用可能と分類する。一方、図８（ｂ）に示すような一致度の変位と大きさが得られる照明条件は、位置補正に使用不可と分類する。このように、照明条件を分類することによって、速やかに、かつ精度良く、筐体Ｗの位置補正ができるようになる。
【００４２】
この後、ステップＳ１０９に進み、検査対象物についての前記の処理が終了したら、ここでの処理を終了する。一方、未処理の対象がある場合には、前記の処理を繰り返す。これによって、欠陥でない部分を誤検知することが防止され、かつ方向性欠陥の見落としが防止される。
【００４３】
ここで、位置補正方法は、複数の撮像画像内で欠陥の存在しない正常領域に着目し、正常領域の撮像画像間の明るさの変化を用いて位置決めを行ことも可能である。例えば、図１７（ａ）に示すように、１つの位置決め用のマッチング領域Ｔ内に複数、例えば３つの微小領域ｒ１，ｒ２，ｒ３を設定する。これらの微小領域ｒ１〜ｒ３の明るさの変化を照明方向毎に取得する。図１７（ｂ）〜図１７（ｄ）に、各微小領域ｒ１〜ｒ３における照明方向毎の明るさを示す。例えば、照明方向Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃは、それぞれ第１の照明装置５１、第２の照明装置５２、第３の照明装置５３を使用する場合のように、異なる照明装置５で筐体Ｗを照明したことを示す。図１７（ａ）は、第１の微小領域ｒ１の明るさの変化を示している。第１の微小領域ｒ１では、照明方向による明るさの変化は小さい。図１７（ｂ）及び図１７（ｃ）は、第２の微小領域ｒ２及び第３の微小領域ｒ３の明るさの変化をそれぞれ示している。第２の微小領域ｒ２及び第３の微小領域ｒ３では、照明方向による明るさの変化は大きい。そして、各微小領域ｒ１〜ｒ３の明るさの変化が、良品画像の対応する領域の明るさの変化と一致するように、筐体Ｗの位置を補正する。この位置補正方法では、検査対象物の大部分の領域は正常であることと、撮像画像間の明るさ変化を利用して画像のマッチングを行うことで、通常１枚の画像でマッチングを行う場合に比べて精度良く位置決めが行える。
【００４４】
以上、説明したように、良品画像との比較によって筐体Ｗの位置を補正するようにしたので、筐体Ｗの形状やデザインの位置ずれにより欠陥を過剰に検出することを防止できる。また、位置を補正した後の筐体Ｗの画像と、良品画像を画素毎に比較するにあたり、１つずつの照明装置５で筐体Ｗを照明するようにしたので、方向性を有する欠陥の見通しを防止できる。
【００４５】
ここで挙げた全ての例及び条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明及び概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例及び条件に限定することなく解釈するものであり、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換及び変形を施すことができる。
【００４６】
以下に、前記の実施の形態の特徴を付記する。
（付記１）
検査対象物を異なる方向から照明可能な複数の照明装置から選択された前記照明装置で前記検査対象物を照明して前記検査対象物の表面画像を取得し、取得した表面画像の輝度と、欠陥を有しない前記検査対象物を撮像した基準画像の輝度を画素毎に比較し、前記表面画像と前記基準画像の撮像位置が一致する位置に前記検査対象物を移動させることによって前記検査対象物の位置を補正し、補正後の前記検査対象物の表面画像を取得し、表面画像と前記基準画像の輝度を画素毎に比較し、所定の領域における輝度の一致度が閾値より低い場合に前記所定の領域に欠陥が存在すると判定することを特徴とする欠陥検査方法。
（付記２）  前記照明装置毎に取得した前記表面画像と前記基準画像の一致度の変化量と最大値を予め定められた閾値と比較し、前記閾値を越える変化量及び最大値を有する表面画像を取得可能な前記照明装置を前記検査対象物の位置補正において前記基準画像と比較する画像を取得する前記照明装置に選択することを特徴とする付記１に記載の欠陥検査方法。
（付記３）  前記検査対象物の位置補正に使用する前記表面画像の大きさは、検出が予想される欠陥より大きい面積に設定することを特徴とする付記１又は付記２に記載の欠陥検査方法。
（付記４）  検査対象物を異なる方向から照明可能な複数の照明装置と、前記照明装置で照明した前記検査対象物の表面画像を取得する撮像装置と、複数の前記照明装置から前記検査対象物を照明する前記照明装置を選択して取得した表面画像の輝度と、欠陥を有しない前記検査対象物を撮影した基準画像の輝度を画素毎に比較し、前記表面画像と前記基準画像の撮像位置が一致する位置に前記検査対象物を移動させることによって前記検査対象物の位置を補正する補正部と、補正後の前記検査対象物の表面画像の輝度と、前記基準画像の輝度を画素毎に比較し、所定の領域における輝度の一致度を算出する欠陥抽出部と、一致度が閾値より低い場合に前記所定の領域に欠陥が存在すると判定する判定部と、を含むことを特徴とする欠陥検査装置。
（付記５）  前記検査対象物の位置補正に使用する撮像条件を選択する分類部を有し、前記分類部は、前記照明装置毎に取得した表面画像と前記基準画像の一致度の変化量と最大値を予め定められた閾値と比較し、前記閾値を越える変化量及び最大値を有する表面画像を取得できる前記照明装置を前記検査対象物の位置補正に使用する前記照明装置に選択することを特徴とする付記４に記載の欠陥装置。
（付記６）  前記検査対象物の位置補正に使用する前記表面画像の大きさを設定するテンプレート領域設定部を有し、前記テンプレート領域設定部は、位置補正時の前記表面画像の大きさとして、予想される欠陥より大きい面積を設定することを特徴とする付記４又は付記５に記載の欠陥検査装置。
【符号の説明】
【００４７】
１  欠陥検査装置
５  照明装置
６  撮像装置
１１  補正部
１２  欠陥抽出部
１３  分類部
１４  テンプレート領域設定部
１５  判定部
２５，２６，２７，３５，３６，３７  撮像画像（表面画像）
Ｗ  筐体（検査対象物）
【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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【図１６】
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【図１７】
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