(57)【要約】【課題】物体の表面に存在する異常物に起因して画像上に撮像された異常を検出することができる検査装置を提供する。【解決手段】検査対象となる物体の表面の焦点位置に対して決められた距離を有する焦点位置で撮像されて得られた画像に含まれる第１パターンから、異常がない物体の表面の画像に含まれる第２パターンと重複する部分を除いた画像を取得する取得部と、取得部により取得された画像に基づいて異常を検出する異常検出部と、を備える検査装置である。【選択図】図２
2015115913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象となる物体の表面の焦点位置に対して決められた距離を有する焦点位置で撮像されて得られた画像に含まれる第１パターンから、異常がない前記物体の表面の画像に含まれる第２パターンと重複する部分を除いた画像を取得する取得部と、
前記取得部により取得された画像に基づいて異常を検出する異常検出部と、
を備える検査装置。
【請求項２】
前記異常がない前記物体の表面の画像は、輝度値の画像に対してエッジ検出のフィルタリングが行われた画像であり、
前記取得部は、前記検査対象となる物体の表面の焦点位置に対して決められた距離を有する焦点位置で撮像された輝度値の画像に対して前記エッジ検出のフィルタリングを行う第１抽出処理部を備え、前記第１抽出処理部により得られたエッジ検出のフィルタリングが行われた画像に含まれるエッジのパターンから、前記異常がない前記物体の表面のエッジ検出のフィルタリングが行われた画像に含まれるエッジのパターンと重複する部分を除いた画像を取得する、
請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記異常検出部は、前記検査対象となる物体の表面の焦点位置に対して決められた距離を有する焦点位置で撮像された画像から、画素値が所定の閾値以上の画素の集合を抽出する集合抽出部を備え、前記集合抽出部により抽出された画素の集合のうちから、前記取得部により取得された画像に基づいて検出した異常のパターンが含まれる画素の集合を異常な画素の集合として検出する、
請求項１又は請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
画像を撮像する撮像部と、
前記検査対象となる物体の表面の焦点位置に前記撮像部の焦点を合焦させた後に、前記検査対象となる物体の表面の焦点位置に対して決められた距離を有する焦点位置に前記撮像部の焦点を合焦させて、前記撮像部により画像を撮像させる制御を行う撮像制御部と、を備え、
前記取得部は、前記撮像制御部の制御により撮像された画像に含まれる前記第１パターンから、異常がない前記物体の表面の画像に含まれる前記第２パターンと重複する部分を除いた画像を取得する、
請求項１から３のうちいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項５】
検査対象となる物体の表面の焦点位置に対して決められた距離を有する焦点位置で撮像されて得られた画像に含まれる第１パターンから、異常がない前記物体の表面の画像に含まれる第２パターンと重複する部分を除いた画像を取得部により取得し、
前記取得部により取得された画像に基づいて異常を異常検出部により検出する、
検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、検査装置、及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工業分野を含む様々な分野において、標本などのワークを載置するステージに沿った方向への駆動と、撮像部を合焦させるための駆動とを電動化することで、ワークの検査を自動化、高速化する検査装置が開発されている。このような検査装置では、ワークの表面に予め決められた被撮像点が撮像部により撮像される位置まで、ワークを載置したステージが移動する。そして、検査装置は、撮像位置において撮像部の焦点をワークの表面に合わせることで、ワークの表面を検査するための画像を撮像する。
【０００３】
これに関連し、ワークの表面を撮像した画像に基づいて検出された部位がワークの表面に付着した異物であるか否かの識別を行う方法が、知られている（特許文献１参照）。この方法は、ワークの表面に合焦された画像と、内部異物が認識できる位置であって表面より下面の位置に合焦された画像とについて、これら２つの画像の間における各画素同士を比較したときの輝度の変化量を検出し、検出された輝度の変化量に基づいて、前述した識別を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０９８９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の方法では、比較に用いる２つの画像において、輝度に差が生じない場合あるいは輝度の差が小さい場合には、異物を検出することが困難である。より具体的には、ワークの表面から突出した部位であって、表面から所定の距離だけ離れた部位を異物として検出する場合、表面に合焦された画像と、突出した部位に合焦された画像とでは、輝度の変化量が小さく、異物として検出することが困難である。
【０００６】
そこで本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、物体の表面に存在する異常物に起因して画像上に撮像された異常を検出することができる検査装置、及び検査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、検査対象となる物体の表面の焦点位置に対して決められた距離を有する焦点位置で撮像されて得られた画像に含まれる第１パターンから、異常がない前記物体の表面の画像に含まれる第２パターンと重複する部分を除いた画像を取得する取得部と、前記取得部により取得された画像に基づいて異常を検出する異常検出部と、を備える検査装置である。
【０００８】
この構成により、検査装置は、検査対象となる物体の表面の焦点位置に対して決められた距離を有する焦点位置で撮像されて得られた画像に含まれる第１パターンから、異常がない物体の表面の画像に含まれる第２パターンと重複する部分を除いた画像を取得し、取得された画像に基づいて異常を検出するため、物体の表面に存在する異常物に起因して画像上に撮像された異常を検出することができる。
【０００９】
また、本発明の一態様は、検査装置において、前記異常がない前記物体の表面の画像は、輝度値の画像に対してエッジ検出のフィルタリングが行われた画像であり、前記取得部は、前記検査対象となる物体の表面の焦点位置に対して決められた距離を有する焦点位置で撮像された輝度値の画像に対して前記エッジ検出のフィルタリングを行う第１抽出処理部を備え、前記第１抽出処理部により得られたエッジ検出のフィルタリングが行われた画像に含まれるエッジのパターンから、前記異常がない前記物体の表面のエッジ検出のフィルタリングが行われた画像に含まれるエッジのパターンと重複する部分を除いた画像を取得する、構成が用いられてもよい。
【００１０】
この構成により、検査装置は、エッジ検出のフィルタリングが行われた画像に含まれるエッジのパターンから、異常がない物体の表面のエッジ検出のフィルタリングが行われた画像に含まれるエッジのパターンと重複する部分を除いた画像を取得するため、エッジを用いて物体の表面に存在する異常物に起因して画像上に撮像された異常を検出することができる。
【００１１】
また、本発明の一態様は、検査装置において、前記異常検出部は、前記検査対象となる物体の表面の焦点位置に対して決められた距離を有する焦点位置で撮像された画像から、画素値が所定の閾値以上の画素の集合を抽出する集合抽出部を備え、前記集合抽出部により抽出された画素の集合のうちから、前記取得部により取得された画像に基づいて検出した異常のパターンが含まれる画素の集合を異常な画素の集合として検出する、構成が用いられてもよい。
【００１２】
この構成により、検査装置は、検査対象となる物体の表面の焦点位置に対して決められた距離を有する焦点位置で撮像された画像から、画素値が所定の閾値以上の画素の集合を抽出し、抽出された画素の集合のうちから、取得部により取得された画像に基づいて検出した異常のパターンが含まれる画素の集合を異常な画素の集合として検出するため、画像上における異常の領域の形状を特定することができる。
【００１３】
また、本発明の一態様は、検査装置において、画像を撮像する撮像部と、前記検査対象となる物体の表面の焦点位置に前記撮像部の焦点を合焦させた後に、前記検査対象となる物体の表面の焦点位置に対して決められた距離を有する焦点位置に前記撮像部の焦点を合焦させて、前記撮像部により画像を撮像させる制御を行う撮像制御部と、を備え、前記取得部は、前記撮像制御部の制御により撮像された画像に含まれる前記第１パターンから、異常がない前記物体の表面の画像に含まれる前記第２パターンと重複する部分を除いた画像を取得する、構成を用いられてもよい。
【００１４】
この構成により、検査装置は、検査対象となる物体の表面の焦点位置に撮像部の焦点を合焦させた後に、検査対象となる物体の表面の焦点位置に対して決められた距離を有する焦点位置に撮像部の焦点を合焦させて、撮像部により画像を撮像し、撮像された画像に含まれる第１パターンから、異常がない物体の表面の画像に含まれる第２パターンと重複する部分を除いた画像を取得するため、検査対象となる物体の表面の焦点位置を基準として、撮像部を決められた距離で合焦させて検査を行うことができる。
【００１５】
また、本発明の一態様は、検査対象となる物体の表面の焦点位置に対して決められた距離を有する焦点位置で撮像されて得られた画像に含まれる第１パターンから、異常がない前記物体の表面の画像に含まれる第２パターンと重複する部分を除いた画像を取得部により取得し、前記取得部により取得された画像に基づいて異常を異常検出部により検出する、検査方法である。
【００１６】
この構成により、検査方法は、検査対象となる物体の表面の焦点位置に対して決められた距離を有する焦点位置で撮像されて得られた画像に含まれる第１パターンから、異常がない物体の表面の画像に含まれる第２パターンと重複する部分を除いた画像を取得部により取得し、取得部により取得された画像に基づいて異常を異常検出部により検出するため、物体の表面に存在する異常物に起因して画像上に撮像された異常を検出することができる。
【００１７】
以上により、検査装置は、検査対象となる物体の表面の焦点位置に対して決められた距離を有する焦点位置で撮像されて得られた画像に含まれる第１パターンから、異常がない物体の表面の画像に含まれる第２パターンと重複する部分を除いた画像を取得し、取得された画像に基づいて異常を検出するため、物体の表面に存在する異常物に起因して画像上に撮像された異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る検査装置１の構成の一例を示す図である。
【図２】制御装置５の機能構成の一例を示す図である。
【図３】表面ＷＫＳから所定の高さ以上突出した部位について例示する図である。
【図４】検査装置１が、ワークＷＫの表面ＷＫＳの異常を検出するまでの動作の流れの一例を示すフローチャートである。
【図５】第１画像及び第１パターン画像の一例を示す図である。
【図６】第２画像と、第２パターン画像との一例を示す図である。
【図７】異常パターン画像の一例を示す図である。
【図８】二値化処理が行われた第１画像ＢＰＩＣ１である。
【図９】異常検出画像ＦＰＩＣ３の一例を示す図である。
【図１０】表面ＷＫＳにおいて構造ＣＮＳが存在しない位置が撮像された場合の第１画像ＰＩＣ２と、第１パターン画像ＦＰＩＣ４との一例を示す図である。
【図１１】第２パターン画像ＦＩＭＧ２と、第１パターン画像ＦＰＩＣ４とに基づいて生成された異常パターン画像ＦＰＩＣ５の一例を示す図である。
【図１２】二値化処理された第１画像ＦＰＩＣ６と、二値化処理された第１画像ＦＰＩＣ６に基づいて生成された異常検出画像ＦＰＩＣ７を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る検査装置１の構成の一例を示す図である。検査装置１は、撮像部２と、垂直移動台３と、水平移動台４と、制御装置５と、レンズＬＮＳと、照明ＬＴとを具備する。照明ＬＴは、例えば、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）や蛍光灯等の光源である。図１に示したように、テーブルＴＢＬの上に水平移動台４が設置されており、水平移動台４の上にワークＷＫが設置されている。
【００２０】
撮像部２は、例えば、撮像素子であるＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）やＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）等を備えたカメラであり、照明ＬＴから照射されてワークＷＫの表面ＷＫＳで反射されレンズＬＮＳにより集光された光を電気信号に変換する。撮像部２は、例えば、ケーブルによって制御装置５と通信可能に接続されている。なお、撮像部２は、制御装置５と無線によって通信可能に接続されていてもよい。
【００２１】
撮像部２は、図１に示したように、垂直移動台３に設置される。そして、撮像部２は、垂直移動台３の移動とともに、例えば、図１に示した撮像部２の光軸であり、レンズＬＮＳの中心を通る中心線ＣＬに沿って上下動する。なお、中心線ＣＬは、水平移動台４の上面と直交する。撮像部２は、この上下動により、ワークＷＫの表面ＷＫＳから上側に所定の距離だけ離れた位置に合焦される。以下では、この位置を合焦位置と称する。撮像部２は、ワークＷＫの表面ＷＫＳを撮像し、撮像した画像を制御装置５に出力する。
【００２２】
ワークＷＫは、検査対象となる物体の一例であり、例えば、プリンターのノズルプレートや、シリコンウェハー等の板状の試料であるが、他の形状の物体であってもよい。また、突出した部位とは、ワークＷＫの表面ＷＫＳの異常物であり、例えば、ワークＷＫの表面ＷＫＳにおける付着物や、ワークＷＫの表面ＷＫＳの不良による凸状部位等である。ここで、付着物とは、例えば、埃や金属片等である。
【００２３】
垂直移動台３には、図１に示したように、撮像部２が設置されている。そして、垂直移動台３は、制御装置５からの要求に応じて、中心線ＣＬに沿って撮像部２を上下動させ、撮像部２の焦点をワークＷＫの表面ＷＫＳから上側に所定の距離Ｈだけ離れた合焦位置に合焦させる。水平移動台４は、制御装置５からの要求に応じて、テーブルＴＢＬの上面に沿って、ワークＷＫの表面ＷＫＳに予め決められた被撮像点が撮像部２により撮像される位置ＸＹまでワークＷＫを移動させる。なお、所定の距離Ｈは、決められた距離の一例である。
【００２４】
より具体的には、水平移動台４は、例えば、図１に示した３次元座標軸のうち、ｘ軸方向を第１方向として、ｙ軸方向を第２方向として、それぞれの軸に沿って移動する。なお、ｘ軸方向とｙ軸方向とは、中心線ＣＬとは直交する方向である。この移動により、水平移動台４は、ワークＷＫを位置ＸＹまで移動させる。なお、予め決められた被撮像点は、１箇所に限られず、複数個所であってもよい。以下では、説明を簡略化するため、予め決められた被撮像点が１箇所である場合について説明する。
【００２５】
制御装置５は、ワークＷＫの表面ＷＫＳに予め決められた被撮像点が、撮像部２により撮像される位置ＸＹまでワークＷＫが移動するように、水平移動台４を移動させる。なお、被撮像点を示す位置ＸＹは、制御装置５の記憶部２０（図２参照）に予め記憶される。
【００２６】
制御装置５は、ワークＷＫが位置ＸＹまで移動されると、撮像部２の焦点がワークＷＫの表面ＷＫＳから上側に所定の距離Ｈだけ離れた位置で合焦するように、垂直移動台３により撮像部２を合焦位置まで移動させる。そして、制御部１０は、撮像部２にワークＷＫの表面ＷＫＳを撮像させる。制御装置５は、撮像部２により撮像された画像を取得し、取得した画像に基づいて、ワークＷＫの表面ＷＫＳにおける異常を検出する。この時に検出される異常とは、ワークＷＫの表面ＷＫＳに存在する異常物に起因して画像上に撮像された異常である。
【００２７】
より具体的には、制御装置５は、後述する図３で説明するように、ワークＷＫの表面ＷＫＳから所定の高さ以上突出した部位がある場合、その部位の存在を検出し、その部位を異常として検出することができる。ワークＷＫがプリンターのノズルプレートやシリコンウェハーのように、複数枚を重ねて製品化するものである場合、表面ＷＫＳから所定の高さ以上突出した部位は、クラック等の起因となる場合がある。制御装置５が表面ＷＫＳから所定の高さ以上突出した部位を検出することによって、検査装置１は、ワークＷＫが重ねられて接着される際、所定の高さ以上突出した部位の存在によるワークＷＫの破損を防止することができる。なお、制御装置５は、垂直移動台３を制御することで、撮像部２をワークＷＫの表面ＷＫＳに合焦させた後、合焦させた位置から所定の距離Ｈだけ上方に撮像部を移動させることで、撮像部２をワークＷＫの表面ＷＫＳから所定の距離Ｈだけ離れた位置に合焦させるものとしてもよい。
【００２８】
次に、図２を参照して、制御装置５の機能構成について説明する。図２は、制御装置５の機能構成の一例を示す図である。制御装置５は、制御部１０と、記憶部２０と、画像取得部３０とを備える。制御装置５に含まれる機能部のうち一部又は全部は、例えば、図示しないＣＰＵが、記憶部２０に記憶された各種プログラムを実行することで実現される。また、制御装置５に含まれる機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large  Scale  Integration）やＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。
【００２９】
制御部１０は、撮像制御部１１と、合焦制御部１２と、取得部１６と、異常検出部１５とを備える。画像取得部３０は、撮像部２により撮像される画像を取得する。そして、画像取得部３０は、取得した画像を制御部１０に出力する。制御部１０は、画像取得部３０から撮像部２により撮像された画像を取得する。撮像制御部１１は、ワークＷＫの表面ＷＫＳを撮像するように、撮像部２を制御する。
【００３０】
合焦制御部１２は、記憶部２０により予め記憶される位置ＸＹを読み込み、読み込んだ位置ＸＹへ水平移動台４を移動させる。そして、合焦制御部１２は、水平移動台４が位置ＸＹに移動した後、垂直移動台３により撮像部２を合焦位置に移動させ、撮像部２の焦点をワークＷＫの表面ＷＫＳから上側に所定の距離Ｈだけ離れた位置で合焦させる。
【００３１】
取得部１６は、第１抽出処理部１３と、第２抽出処理部１４とを備える。取得部１６は、後述するように第１抽出処理部１３及び第２抽出処理部１４により生成される異常パターン画像を取得する。第１抽出処理部１３は、撮像部２により撮像された画像に基づいて、輝度が急峻に変化している画素を抽出するフィルター処理を、第１抽出処理として行い、第１パターン画像を生成する。以下では、この時の撮像画像を第１画像と称する。第１パターン画像とは、撮像画像に対し、第１抽出処理を施した後の画像である。なお、第１抽出処理は、例えば、エッジ検出のフィルタリング等のための処理である。また、パターンは、１個又は複数個の画素の配置を表す。
【００３２】
第２抽出処理部１４は、記憶部２０により記憶される第２画像を読み込み、読み込んだ第２画像と、第１パターン画像とに基づいて、ワークＷＫの表面ＷＫＳに存在するワークＷＫに特有の構造によって生じる雑音（ノイズ）を除去するための第２抽出処理を行う。ここで、第２画像とは、ワークＷＫの表面ＷＫＳに異常がない良品を撮像した画像であって、第１画像に撮像されている表面ＷＫＳの位置と同じ位置が撮像された画像である。第２画像と、ワークＷＫの表面ＷＫＳに存在するワークＷＫに特有の構造とについての詳細は後述する。第２抽出処理部１４は、第１パターン画像に対して第２抽出処理を施した後の画像を、異常パターン画像として生成する。
【００３３】
異常検出部１５は、集合抽出部１７を備える。集合抽出部１７は、第１画像に対して二値化処理を行い、二値化処理された画像に基づいて、画素の集合を抽出する。異常検出部１５は、異常パターン画像と、集合抽出部１７により第１画像に基づいて抽出される画素の集合とに基づいて、ワークＷＫの表面ＷＫＳから所定の高さ以上突出した部位を異常として検出するための異常検出処理を行う。異常検出部１５は、例えば、異常検出処理によって異常ありと判定されたワークＷＫを、不良品として破棄する。
【００３４】
記憶部２０は、例えば、ＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）やＳＳＤ（Solid  State  Drive）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  Read−Only  Memory）、ＲＯＭ（Read−Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）などを含み、制御部１０が処理する各種情報やプログラム、予め決められた被撮像点の位置ＸＹを示す情報等を格納する。なお、記憶部２０は、制御装置５に内蔵されるものに代えて、ＵＳＢ等のデジタル入出力ポート等によって接続された外付け型の記憶装置でもよい。
【００３５】
次に、図３を参照して、ワークＷＫの表面ＷＫＳから所定の高さ以上突出した部位について説明する。図３は、表面ＷＫＳから所定の高さ以上突出した部位について例示する図である。図３には、表面ＷＫＳから突出した４つの部位が示されている。突出した部位ＥＭ１、ＥＭ２は、その高さが１０マイクロメートル（μｍ）以下である。また、突出した部位ＥＭ３、ＥＭ４は、その高さが１０マイクロメートルを超える。ワークＷＫは、例えば、複数枚のワークＷＫが重ねられて製品へと成形される。そして、それぞれのワークＷＫの間は、接着剤等によって接着される。
【００３６】
接着剤の厚みは、例えば、１０マイクロメートル程度であり、表面ＷＫＳに突出した部位が存在した場合であっても、その部位の高さが１０マイクロメートル以下であれば、接着剤に包まれることで、突出した部位の上に重ねられるワークＷＫを破損させることはない。従って、表面ＷＫＳに部位ＥＭ１、ＥＭ２が存在していた場合、これらを異常として検出することは、不良品の過検出によるコストの増大を招く可能性がある。そこで、検査装置１は、高さが１０マイクロメートルを超える部位ＥＭ３やＥＭ４を検出し、部位ＥＭ１やＥＭ２を検出しない。従って、検査装置１は、ワークＷＫの内部に存在する異常物や、接着剤の厚みに埋まるほどの小さな異常物による異常とは異なる異常であって、接着剤の厚みを超える高さの異常物による異常を検出する。そのため、撮像部２の焦点をワークＷＫの表面ＷＫＳから上側にずらす所定の距離Ｈは、接着剤の厚み等に応じた値であり、本実施形態で示す例では、１０マイクロメートル程度である。
【００３７】
なお、所定の距離Ｈが、１０マイクロメートル程度に代えて、１５マイクロメートル程度としてもよい。その場合、検査装置１は、表面ＷＫＳの異常に対する検出感度を緩和することができる。図３に示したエッジＥＤは、部位ＥＭ３やＥＭ４の高さが、接着剤の厚みを超え始める境界を示す。検査装置１の第１抽出処理部１３は、このエッジＥＤを検出することで、第１パターン画像を生成する。
【００３８】
以下、図４を参照して、検査装置１が、ワークＷＫの表面ＷＫＳの異常を検出するまでの動作の流れを説明する。図４は、検査装置１が、ワークＷＫの表面ＷＫＳの異常を検出するまでの動作の流れの一例を示すフローチャートである。まず、検査装置１は、合焦位置において、撮像部２によりワークＷＫの表面ＷＫＳを撮像する（ステップＳ１００）。より具体的には、制御部１０の合焦制御部１２は、ワークＷＫを位置ＸＹまで移動させる。そして、合焦制御部１２は、撮像部２の焦点を表面ＷＫＳから上側に所定の距離Ｈだけ離れた位置で合焦させ、撮像部２に表面ＷＫＳを撮像させる。そして、制御部１０は、撮像部２により撮像された第１画像を取得し、取得された第１画像を記憶部２０に記憶させる。
【００３９】
次に、第１抽出処理部１３は、記憶部２０により記憶された第１画像を読み込み、読み込んだ第１画像に基づいて、第１画像に対し第１抽出処理を行う（ステップＳ１１０）。そして、第１抽出処理部１３は、第１パターン画像を生成する。ここで、第１抽出処理について説明する。第１抽出処理部１３は、例えば、第１画像上の画素を選択し、選択した画素（対象画素）の周辺８画素の画素値のうち最大の画素値を検出する。ここで、画素値とは、例えば、輝度値であるが、これに限られず、画素に対応付けられた他の値であってもよい。以下では、画素値を、輝度値として説明する。
【００４０】
第１抽出処理部１３は、検出した最大の輝度値から、対象画素の輝度値を減算した値を、輝度値の変化量として算出する。第１抽出処理部１３は、算出された輝度値の変化量が、所定の閾値Ｋ１よりも大きかった場合、その対象画素を抽出する。第１抽出処理部１３は、このような抽出処理を、第１画像のすべての画素について行う。なお、輝度値の変化量がマイナスの値となった場合、第１抽出処理部１３は、その輝度値の変化量をゼロに変換し直すものとしてもよい。第１抽出処理部１３は、抽出した画素と、その他の画素とを異なる色で表した第１パターン画像を生成する。
【００４１】
ここで、図５を参照して、第１画像及び第１パターン画像について説明する。図５は、第１画像及び第１パターン画像の一例を示す図である。図５（Ａ）には、第１画像として画像ＰＩＣ１を示す。第１画像ＰＩＣ１には、ワークＷＫの表面ＷＫＳから所定の高さである１０マイクロメートル以上突出した部位ＥＭと、表面ＷＫＳに存在するワークＷＫ自体に特有の構造ＣＮＳと、表面ＷＫＳから１０マイクロメートル未満で突出した部位ＮＥＭとが撮像されている。構造ＣＮＳは、例えば、溝状の構造である。
【００４２】
第１画像は、表面ＷＫＳから１０マイクロメートル離れた位置で合焦されている。そのため、表面ＷＫＳの高さの位置に存在する構造ＣＮＳや、高さが１０マイクロメートルに満たない部位ＮＥＭの境界線は、焦点が合わずに、その境界付近における輝度値の変化量は、比較的小さい値となる。一方で、部位ＥＭに係る位置であって、図３に示したエッジＥＤに対応する位置では、焦点が合うため、その境界付近における輝度の変化量は大きな値となる。この輝度値の変化量の違いを利用し、第１抽出処理部１３は、上述した第１抽出処理を行い、第１画像から所定の閾値Ｋ１よりも大きな輝度値の変化量を示す対象画素のみを抽出し、図５（Ｂ）に示したような第１パターン画像ＦＰＩＣ１を生成する。
【００４３】
第１パターン画像ＦＰＩＣ１では、部位ＥＭのエッジＥＤが異常候補ＥＤ−ＥＭとして抽出されている。また、領域ＡＲ１の中に含まれる黒い点は、図５（Ａ）に示した構造ＣＮＳの角部において、輝度の変化が急峻であると判定された画素である。このような画素は、突出した部位ではないが、第１抽出処理によって抽出されたものであるため、表面ＷＫＳにおける異常を検出する処理において雑音となる。この雑音は、例えば、照明ＬＴにより照らされた表面ＷＫＳの光のコントラスト等によって、第１画像を撮像するたびに現れたり消えたりするものである。なお、第１パターン画像ＦＰＩＣ１における異常候補ＥＤ−ＥＭは、第１パターンの一例である。
【００４４】
ステップＳ１１０において第１抽出処理部１３が第１パターン画像を生成した後、第２抽出処理部１４は、図５（Ｂ）に示した雑音を除去するための第２抽出処理を行う（ステップＳ１２０）。ここで、図６を参照して、第２抽出処理について説明する。図６は、第２画像と、第２パターン画像との一例を示す図である。図６（Ａ）に示したように、第２画像ＩＧＭ１は、ワークＷＫの表面ＷＫＳに異常のない良品が撮像された画像であり、さらに、表面ＷＫＳに合焦されて撮像された画像である。第２抽出処理部１４は、第２画像ＩＭＧ１に対して第１抽出処理を施し、図６（Ｂ）に示したような第２パターン画像ＦＩＭＧ１を生成する。
【００４５】
第２パターン画像ＦＩＭＧ１では、表面ＷＫＳと構造ＣＮＳの溝との境界を示す画素において、輝度値の変化量が所定の閾値Ｋ１を超えているため、構造ＣＮＳの溝に沿った画素が抽出され、それが黒い線として示されている。第２パターン画像ＦＩＭＧ１における構造ＣＮＳを表す黒い線は、第２パターンの一例である。なお、第２画像ＩＭＧ１は、撮像した画像に代えて、例えば、ワークＷＫの表面ＷＫＳの設計図面に基づいたＣＧ（Computer  Graphics）等の画像であってもよい。そのようなＣＧ等の画像では、ワークＷＫの表面ＷＫＳが、異常のない理想的な状態における表面ＷＫＳの画像として描写される。そして、撮像した画像に代えてＣＧ等の画像を第２画像ＩＭＧ１として利用すると、撮像部２による第２画像ＩＭＧ１の撮像を省略することができる。また、第１パターン画像ＦＰＩＣ１と、第２パターン画像ＦＩＭＧ１とは、同じ解像度で撮像されたものであり、両方の画像における各画素を示す座標値は、それぞれ同じ座標値同士で一対一対応しているものとする。以下では、例示するすべての画像に関して、各画素を示す座標値が、それぞれ同じ座標値同士で一対一対応しているとして説明する。なお、検査装置１は、これに代えて、異なる解像度の画像間で、座標値を対応付ける変換を行うことで、ステップＳ１１０からステップＳ１４０までの処理と同様の処理を行うものとしてもよい。
【００４６】
第２抽出処理部１４は、第１パターン画像ＦＰＩＣ１において黒色で示された画素と、第２パターン画像ＦＩＭＧ１において黒色で示された画素とを比較し、同じ座標のものがあった場合、第１パターン画像からその座標に対応する画素を除去する（本実施形態の例では、白色にする）。そして、第２抽出処理部１４は、除去した後の画像を、図７に示した異常パターン画像として生成する。図７は、異常パターン画像の一例を示す図である。異常パターン画像ＦＰＩＣ２は、第１パターン画像ＦＰＩＣ１から雑音が除去され、所定の高さ以上突出した部位ＥＭの異常候補ＥＤ−ＥＭのエッジのみが抽出されたまま残っている。
【００４７】
ステップＳ１２０において第２抽出処理部１４が異常パターン画像を生成した後、取得部１６は、第２抽出処理部１４により生成された異常パターン画像ＦＰＩＣ２を取得する。そして、異常検出部１５は、第１画像と、取得部１６により取得された異常パターン画像ＦＰＩＣ２とに基づいて、異常候補抽出処理を行う（ステップＳ１３０）。ここで、異常候補抽出処理について説明する。異常検出部１５の集合抽出部１７は、記憶部２０から第１画像を読み込み、読み込んだ第１画像に対して二値化処理を行う。ここで、二値化処理とは、輝度が所定の閾値Ｋ２未満の画素と、それ以外の画素とを異なる２色の色で表す処理のことである。以下では、輝度が所定の閾値Ｋ２未満の画素を黒色で表し、それ以外の画素を白色で表すものとして説明する。図８は、二値化処理が行われた第１画像ＢＰＩＣ１である。図８では、部位ＥＭと、構造ＣＮＳと、部位ＮＥＭとが黒色により示される。集合抽出部１７は、黒色により示された画素を、黒色が途切れずに繋がり集団となっている画素を１つの画素の集合とし、それぞれの集合を識別するため、集合ごとに識別情報をラベリングする。なお、二値化処理は、本実施形態において、輝度が所定の閾値Ｋ２未満の画素を黒色で表し、それ以外の画素を白色で表したが、白色と黒色が逆であってもよい。
【００４８】
次に、異常検出部１５は、二値化処理が行われた第１画像ＢＰＩＣ１と、異常パターン画像とに基づいて、異常検出処理を行う（ステップＳ１４０）。ここで、異常検出処理について説明する。異常検出部１５は、集合抽出部１７により二値化処理が行われた第１画像ＢＰＩＣ１においてラベリングされた画素の集合のうち、異常パターン画像により黒色で示された画素それぞれを示す座標と同じ座標値が含まれる画素の集合だけを残し、残りの画素の集合を除去する。ここで、除去するとは、画素の色を、何も抽出されていない場合に表示される色（本実施形態における例では白色）に変換する処理のことである。そして、異常検出部１５は、除去した画像を、図９に示した異常検出画像ＦＰＩＣ３として生成する。
【００４９】
図９は、異常検出画像ＦＰＩＣ３の一例を示す図である。異常検出画像ＦＰＩＣ３では、表面ＷＫＳにおける異常として検出された部位ＥＭを示す画素の集合のみが、黒色で示されている。異常検出部１５は、図９に示した異常検出画像ＦＰＩＣ３において、黒色で示された画素の集合が残っていた場合、表面ＷＫＳに異常ありと判定する。なお、図９に示した部位ＥＭは、異常のパターンの一例である。
【００５０】
次に、図１０〜１３を参照して、第１画像として撮像されるワークＷＫの表面ＷＫＳに、構造ＣＮＳが存在しない場合の第１画像、第１パターン画像、第２パターン画像、異常パターン画像、二値化処理された第１画像、異常検出画像を説明する。図１０は、表面ＷＫＳにおいて構造ＣＮＳが存在しない位置が撮像された場合の第１画像ＰＩＣ２と、第１パターン画像ＦＰＩＣ４との一例を示す図である。図１０（Ａ）には、表面ＷＫＳから所定の高さ以上突出した部位ＥＭ５と、表面ＷＫＳから所定の高さ未満で突出した部位ＮＥＭ２とが撮像された第１画像ＰＩＣ２を示す。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に示した第１画像ＰＩＣ２に対して第１抽出処理を施した第１パターン画像ＦＰＩＣ４を示す。図１０（Ｂ）に示したように、第１抽出処理部１３は、第１画像ＰＩＣ２に対して第１抽出処理を施し、第１パターン画像ＦＰＩＣ４のように、部位ＥＭ５の異常候補ＥＤ−ＥＭ５のエッジを抽出する。
【００５１】
図１１を参照して、第１パターン画像ＦＰＩＣ４に対して、第２抽出処理を行った第２パターン画像について説明する。図１１は、第２パターン画像ＦＩＭＧ２と、第１パターン画像ＦＰＩＣ４とに基づいて生成された異常パターン画像ＦＰＩＣ５の一例を示す図である。第１画像ＰＩＣ２に対応する第２画像は、表面ＷＫＳに異常のない良品が撮像された画像であり、さらに、表面ＷＫＳに合焦されて撮像された画像である。そのため、第２抽出処理部１４は、図１１（Ａ）に示したように、何も抽出されない第２パターン画像ＦＩＭＧ２を生成する。図１１（Ｂ）では、この第２パターン画像ＦＩＭＧ２に基づいて、第１パターン画像ＦＰＩＣ４から生成された異常パターン画像ＦＰＩＣ５を示す。第１パターン画像ＦＰＩＣ４に雑音を発生しうる構造が存在しなかったため、第２抽出処理部１４は、図１０（Ｂ）に示した第１パターン画像ＦＰＩＣ４と同じ異常パターン画像ＦＰＩＣ５を生成する。
【００５２】
図１２は、二値化処理された第１画像ＦＰＩＣ６と、二値化処理された第１画像ＦＰＩＣ６に基づいて生成された異常検出画像ＦＰＩＣ７を示す図である。図１２（Ａ）に示したように、二値化された第１画像ＦＰＩＣ６では、部位ＥＭ５と、部位ＮＥＭ２とを示す画素が、黒色で示されている。図１２（Ｂ）には、二値化された第１画像ＦＰＩＣ６に基づいて生成された異常検出画像ＦＰＩＣ７を示す。図１２（Ｂ）に示したように、異常検出部１５は、撮像部２により撮像された第１画像に構造ＣＮＳがない場合でも、第１画像に構造ＣＮＳがある場合と同様に異常検出画像を生成する。
【００５３】
なお、第２抽出処理部１４は、第１画像に基づいて、異常パターン画像を生成するのに代えて、予め記憶部２０に記憶される第２パターン画像を読み込み、読み込んだ第２パターン画像に基づいて、異常パターン画像を生成するものとしてもよい。また、第２画像は、ワークＷＫの表面ＷＫＳに焦点が合うものとしたが、ワークＷＫの表面ＷＫＳから僅かに焦点がずれていてもよい。また、本実施形態において、検査装置１は、垂直移動台３を移動させることで、撮像部２の焦点を合わせたが、撮像部２がレンズ等の光学系による焦点合わせ機能を有し、その機能によって撮像部２の焦点を合わせるものとしてもよい。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態に係る検査装置１は、検査対象となるワークＷＫの表面ＷＫＳの焦点位置に対して決められた距離Ｈを有する焦点位置で撮像されて得られた第１画像に含まれる第１パターンから、異常がないワークＷＫの表面ＷＫＳの第２画像に含まれる第２パターンと重複する部分を除いた異常パターン画像を取得し、取得された異常パターン画像に基づいて異常を検出するため、ワークＷＫの表面ＷＫＳに存在する異常物に起因して画像上に撮像された異常を検出することができる。
【００５５】
また、検査装置１は、第１抽出処理部１３により得られたエッジ検出のフィルタリングが行われた第１パターン画像に含まれるエッジのパターンから、異常がないワークＷＫの表面ＷＫＳのエッジ検出のフィルタリングが行われた第２パターン画像に含まれるエッジのパターンと重複する部分を除いた画像を、異常物のエッジのパターンが含まれる異常パターン画像として取得するため、エッジを用いてワークＷＫの表面ＷＫＳに存在する異常物に起因して画像上に撮像された異常を検出することができる。
【００５６】
また、検査装置１は、検査対象となるワークＷＫの表面ＷＫＳの焦点位置に対して決められた距離Ｈを有する焦点位置で撮像された第１画像から、画素値が所定の閾値以上の画素の集合を抽出し、抽出された画素の集合のうちから、取得部により取得された異常パターン画像に基づいて検出した異常のパターンが含まれる画素の集合を異常な画素の集合として検出するため、画像上における異常の形状を特定することができる。
【００５７】
また、検査装置１は、検査対象となるワークＷＫの表面ＷＫＳの焦点位置に撮像部２の焦点を合焦させた後に、検査対象となるワークＷＫの表面ＷＫＳの焦点位置に対して決められた距離Ｈを有する焦点位置に撮像部２の焦点を合焦させて、撮像部２により画像を撮像し、撮像された画像に含まれる第１パターンから、異常がないワークＷＫの表面ＷＫＳの画像に含まれる第２パターンと重複する部分を除いた異常パターン画像を取得するため、検査対象となるワークＷＫの表面ＷＫＳの焦点位置を基準として、撮像部２を決められた距離Ｈで合焦させて検査を行うことができる。
【００５８】
なお、以上に説明した装置（例えば、制御装置５）における任意の構成部の機能を実現するためのプログラムを、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピューターシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ）−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリー（ＲＡＭ：Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００５９】
また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピューターシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピューターシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１  検査装置、２  撮像部、３  垂直移動台、４  水平移動台、５  制御装置、１０  制御部、１１  撮像制御部、１２  合焦制御部、１３  第１抽出処理部、１４  第２抽出処理部、１５  異常検出部、１６  取得部、１７  集合抽出部、２０  記憶部、３０  画像取得部
【図１】
2015115913.tif 000003
【図２】
2015115913.tif 000004
【図３】
2015115913.tif 000005
【図４】
2015115913.tif 000006
【図５】
2015115913.tif 000007
【図６】
2015115913.tif 000008
【図７】
2015115913.tif 000009
【図８】
2015115913.tif 000010
【図９】
2015115913.tif 000011
【図１０】
2015115913.tif 000012
【図１１】
2015115913.tif 000013
【図１２】
2015115913.tif 000014