(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査面に対向して配置された曲面状に変形可能な面状の照明部と、
支持位置を変更可能に前記照明部の辺を支持する複数の支持部を有し、前記照明部の辺に沿った３点以上で前記照明部を支持した状態で当該３点のうち少なくとも２点で前記支持部の位置を変更することにより前記照明部を変形させる変形機構と、
被検査面を撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された画像に基づいて異常を検出する特徴を算出する演算処理部と、
を備えた、検査システム。
【請求項２】
前記変形機構は、前記照明部の第一辺に沿った３点以上で前記照明部を支持した状態で当該３点のうち少なくとも２点で前記支持部の位置を変更するとともに、前記照明部の前記第一辺とは異なる第二辺に沿った３点以上で前記照明部を支持した状態で当該３点のうち少なくとも２点で前記支持部の位置を変更することにより、前記照明部を変形させる請求項１に記載の検査システム。
【請求項３】
前記変形機構は、前記照明部を、被検査面の凹凸形状に略沿った曲面状に変形させる、請求項１または２に記載の検査システム。
【請求項４】
前記変形機構は、前記照明部を、複数の前記被検査面の部位に応じてそれぞれ異なる形状に変形させる、請求項１〜３のうちいずれか一つに記載の検査システム。
【請求項５】
前記変形機構は、前記照明部を、一方向から見て当該照明部の変形の母線の方向が互いに交差する複数の曲面状に、変形させる、請求項１〜４のうちいずれか一つに記載の検査システム。
【請求項６】
前記照明部は、当該照明部の変形の母線に沿って延びて前記母線と交差する方向に空間的に移動する光の強度の縞パターンを出力する、請求項１〜５のうちいずれか一つに記載の検査システム。
【請求項７】
前記照明部は、相異なる方向に延びて空間的に移動する光の強度の縞パターンを切り替えて出力する、請求項１〜６のうちいずれか一つに記載の検査システム。
【請求項８】
前記照明部は、
空間的に移動する光の強度の縞パターンを、場所に応じて異なる幅で出力する照射面を有するとともに、
前記撮像部で撮像された画像における複数の縞パターンの幅の分散が、前記照射面における複数の縞パターンの幅の分散以下となるよう、当該縞パターンを照射する、請求項１〜７のうちいずれか一つに記載の検査システム。
【請求項９】
前記撮像部は、時間相関カメラまたはそれと等価な動作をする撮像システムである、請求項１〜８のうちいずれか一つに記載の検査システム。
【請求項１０】
被検査面からの反射光の強度信号と、前記被検査面上に与えられる光の強度の時間の経過に応じた空間的な変化に基づく光の強度の時間変化に対応して周期的に変化する参照信号と、を乗算する撮像システムによって時間相関画像を生成する時間相関画像生成部と、
前記被検査面に対向して配置された曲面状に変形可能構成され、前記被検査面上で光を連続的な時間経過に応じて空間的に変化させることにより前記被検査面に前記撮像システムの１露光時間内での光の強度の連続的かつ周期的な時間変化および空間変化を与える面的な照明部と、
前記照明部を変形させる変形機構と、
前記時間相関画像より、被検査面の法線ベクトルの分布と対応した特徴であって、周囲との違いおよび参照表面との違いのうち少なくとも一方によって異常を検出する特徴を算出する、演算処理部と、
を備えた検査システム。
【請求項１１】
請求項１〜１０のうちいずれか一つに記載の検査システムで用いられるフレキシブル照明装置であって、前記被検査面に対向して配置された曲面状に変形可能な面状の照明部と、支持位置を変更可能に前記照明部の辺を支持する複数の支持部を有し、前記照明部の辺に沿った３点以上で前記照明部を支持した状態で当該３点のうち少なくとも２点で前記支持部の位置を変更することにより前記照明部を変形させる変形機構と、を備えた、フレキシブル照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、検査システムおよびフレキシブル照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検査体に光を照射し、当該被検査体の表面からの反射光を画像データとして撮像し、当該画像データの輝度変化等に基づいて、被検査体の異常を検出する技術が提案されている。
【０００３】
その際に被検査体に照射する光の強度を周期的に変化させ、撮像された画像データの輝度変化に基づいて、異常を検出する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
画像処理による検査システムでは、被検査面に対する照明部の位置や姿勢を変化させることにより、より効果的に検査を実行できる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の検査システムは、被検査面に対向して配置された曲面状に変形可能な面状の照明部と、支持位置を変更可能に上記照明部の辺を支持する複数の支持部を有し、上記照明部の辺に沿った３点以上で上記照明部を支持した状態で当該３点のうち少なくとも２点で上記支持部の位置を変更することにより上記照明部を変形させる変形機構と、被検査面を撮像する撮像部と、上記撮像部で撮像された画像に基づいて異常を検出する特徴を算出する演算処理部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態の較正システムを含む検査システムの構成例を示した図である。
【図２】図２は、第１の実施形態の時間相関カメラの構成を示したブロック図である。
【図３】図３は、第１の実施形態の時間相関カメラで時系列順に蓄積されたフレームを表した概念図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の照明装置が照射する縞パターンの一例を示した図である。
【図５】図５は、第１の実施形態の時間相関カメラによる、被検査体の異常の第１の検出例を示した図である。
【図６】図６は、図５に示される異常が被検査体にある場合に、当該異常に応じて変化する、光の振幅の例を表した図である。
【図７】図７は、第１の実施形態の時間相関カメラによる、被検査体の異常の第２の検出例を示した図である。
【図８】図８は、第１の実施形態の時間相関カメラによる、被検査体の異常の第３の検出例を示した図である。
【図９】図９は、第１の実施形態の照明制御部が照明装置に出力する縞パターンの例を示した図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態のスクリーンを介した後の縞パターンを表した波の形状の例を示した図である。
【図１１】図１１は、第１の実施形態の異常検出処理部における振幅に基づく異常検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、第１の実施形態の異常検出処理部における、位相に基づく異常検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、第１の実施形態の異常検出処理部における振幅および強度に基づく異常検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、第１の実施形態の検査システムにおける被検査体の検査処理の手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、変形例２の照明制御部が出力する縞パターンの切り替え例を示した図である。
【図１６】図１６は、変形例２の照明制御部が、異常（欠陥）を含めた表面に縞パターンを照射した例を示した図である。
【図１７】図１７は、ｙ方向に縞パターンを変化させた場合における、異常（欠陥）とスクリーン上の縞パターンの関係を示した図である。
【図１８】図１８は、変形例３の照明制御部が照明装置に出力する縞パターンの例を示した図である。
【図１９】図１９は、実施形態の照明装置の例示的かつ模式的な構成図である。
【図２０】図２０は、被検査体の部位に応じて設定された実施形態の照明部の位置および姿勢の例示的かつ模式的な図である。
【図２１】図２１は、実施形態の照明部の変形状態および縞パターンの一例の模式的な斜視図である。
【図２２】図２２は、実施形態の照明部の変形状態および縞パターンの別の一例の模式的な斜視図である。
【図２３】図２３は、被検査面に対応して変形された実施形態の照明部、当該照明部で出力される縞パターン、および縞パターンの照射部から時間相関カメラまでの光路が示された、例示的かつ模式的な図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜時間相関カメラの基本構成＞
本実施形態の検査システムについて説明する。第１の実施形態の検査システム１は、被検査体を検査するために様々な構成を備えている。図１は、本実施形態の検査システムの構成例を示した図である。図１に示されるように、本実施形態の検査システムは、ＰＣ１００と、時間相関カメラ１１０と、照明装置１２０と、移動機構１４０と、を備えている。時間相関カメラ１１０は、撮像部の一例である。
【０００９】
移動機構１４０は、被検査体１５０を固定するために用いられ、ＰＣ１００からの制御に応じて、時間相関カメラ１１０が撮影可能な被検査体１５０の表面の位置と向きを変化させる。
【００１０】
照明装置１２０は、被検査体１５０に光を照射する装置であって、ＰＣ１００からの縞パターンに従って、照射する光の強度を領域単位で制御できる。さらに、照明装置１２０は、周期的な時間の遷移に従って当該領域単位の光の強度を制御できる。換言すれば、照明装置１２０は、光の強度の周期的な時間変化及び空間変化を与えることができる。なお、具体的な光の強度の制御手法については後述する。
【００１１】
照明装置１２０の照明部１２１は、被検査体１５０に対して面的に光を照射する。本実施形態の照明部１２１は、照明装置１２０から入力された周期的な時間変化及び空間変化が与えられた光を、面的に被検査体１５０に照射する。
【００１２】
なお、本実施形態は、光強度の周期的な時間変化及び空間変化を与える面的な照射部を構成する例について説明するが、このような組み合わせに制限するものではなく、例えば、ＬＥＤを面的に配置して照明部を構成してもよい。
【００１３】
時間相関カメラ１１０は、光学系２１０と、イメージセンサ２２０と、データバッファ２３０と、制御部２４０と、参照信号出力部２５０と、を備えている。図２は、本実施形態の時間相関カメラ１１０の構成を示したブロック図である。
【００１４】
光学系２１０は、撮影レンズ等を含み、時間相関カメラ１１０の外部の被写体（被検査体を含む）からの光束を透過し、その光束により形成される被写体の光学像を結像させる。
【００１５】
イメージセンサ２２０は、光学系２１０を介して入射された光の強弱を光強度信号として画素毎に高速に出力可能なセンサとする。
【００１６】
本実施形態の光強度信号は、検査システムの照明装置１２０が被写体（被検査体を含む）に対して光を照射し、当該被写体からの反射光を、イメージセンサ２２０が受け取ったものである。
【００１７】
イメージセンサ２２０は、例えば従来のものと比べて高速に読み出し可能なセンサであり、行方向（ｘ方向）、列方向（ｙ方向）の２種類の方向に画素が配列された２次元平面状に構成されたものとする。そして、イメージセンサ２２０の各画素を、画素Ｐ（１，１），……，Ｐ（ｉ，ｊ），……，Ｐ（Ｘ，Ｙ）とする（なお、本実施形態の画像サイズをＸ×Ｙとする。）。なお、イメージセンサ２２０の読み出し速度を制限するものではなく、従来と同様であってもよい。
【００１８】
イメージセンサ２２０は、光学系２１０によって透過された、被写体（被検査体を含む）からの光束を受光して光電変換することで、被写体から反射された光の強弱を示した光強度信号（撮影信号）で構成される、２次元平面状のフレームを生成し、制御部２４０に出力する。本実施形態のイメージセンサ２２０は、読み出し可能な単位時間毎に、当該フレームを出力する。
【００１９】
本実施形態の制御部２４０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等で構成され、ＲＯＭに格納された検査プログラムを実行することで、転送部２４１と、読出部２４２と、強度画像用重畳部２４３と、第１の乗算器２４４と、第１の相関画像用重畳部２４５と、第２の乗算器２４６と、第２の相関画像用重畳部２４７と、画像出力部２４８と、を実現する。なお、ＣＰＵ等で実現することに制限するものではなく、ＦＰＧＡ、またはＡＳＩＣで実現してもよい。
【００２０】
転送部２４１は、イメージセンサ２２０から出力された、光強度信号で構成されたフレームを、データバッファ２３０に、時系列順に蓄積する。
【００２１】
データバッファ２３０は、イメージセンサ２２０から出力された、光強度信号で構成されたフレームを、時系列順に蓄積する。
【００２２】
図３は、本実施形態の時間相関カメラ１１０で時系列順に蓄積されたフレームを表した概念図である。図３に示されるように、本実施形態のデータバッファ２３０には、時刻ｔ（ｔ＝ｔ０，ｔ１，ｔ２，……，ｔｎ）毎の複数の光強度信号Ｇ（１，１，ｔ），……，Ｇ（ｉ，ｊ，ｔ），……，Ｇ（Ｘ，Ｙ，ｔ）の組み合わせで構成された複数のフレームＦｋ（ｋ＝１，２，……，ｎ）が、時系列順に蓄積される。なお、時刻ｔで作成される一枚のフレームは、光強度信号Ｇ（１，１，ｔ），……，Ｇ（ｉ，ｊ，ｔ），……，Ｇ（Ｘ，Ｙ，ｔ）で構成される。
【００２３】
本実施形態の光強度信号（撮像信号）Ｇ（１，１，ｔ），……，Ｇ（ｉ，ｊ，ｔ），……，Ｇ（Ｘ，Ｙ，ｔ）には、フレーム画像Ｆｋ（ｋ＝１，２，……，ｎ）を構成する各画素Ｐ（１，１），……，Ｐ（ｉ，ｊ），……，Ｐ（Ｘ，Ｙ）が対応づけられている。
【００２４】
イメージセンサ２２０から出力されるフレームは、光強度信号のみで構成されており、換言すればモノクロの画像データとも考えることができる。なお、本実施形態は、解像度、感度、及びコスト等を考慮して、イメージセンサ２２０がモノクロの画像データを生成する例について説明するが、イメージセンサ２２０としてモノクロ用のイメージセンサに制限するものではなく、カラー用のイメージセンサを用いてもよい。
【００２５】
図２に戻り、本実施形態の読出部２４２は、データバッファ２３０から、光強度信号Ｇ（１，１，ｔ），……，Ｇ（ｉ，ｊ，ｔ），……，Ｇ（Ｘ，Ｙ，ｔ）をフレーム単位で、時系列順に読み出して、第１の乗算器２４４と、第２の乗算器２４６と、強度画像用重畳部２４３と、に出力する。
【００２６】
本実施形態の時間相関カメラ１１０は、読出部２４２の出力先毎に画像データを生成する。換言すれば、時間相間カメラ１１０は、３種類の画像データを作成する。
【００２７】
本実施形態の時間相関カメラ１１０は、３種類の画像データとして、強度画像データと、２種類の時間相関画像データと、を生成する。なお、本実施形態は、３種類の画像データを生成することに制限するものではなく、強度画像データを生成しない場合や、１種類又は３種類以上の時間相関画像データを生成する場合も考えられる。
【００２８】
本実施形態のイメージセンサ２２０は、上述したように単位時間毎に、光強度信号で構成されたフレームを出力している。しかしながら、通常の画像データを生成するためには、撮影に必要な露光時間分の光強度信号が必要になる。そこで、本実施形態では、強度画像用重畳部２４３が、撮影に必要な露光時間分の複数のフレームを重畳して、強度画像データを生成する。なお、強度画像データの各画素値（光の強度を表す値）Ｇ（ｘ，ｙ）は、以下に示す式（１）から導き出すことができる。なお、露光時間は、ｔ０とｔｎの時間差とする。
【００２９】
【数１】
0006529248.tif 000002
【００３０】
これにより、従来のカメラの撮影と同様に、被写体（被検査体を含む）が撮影された強度画像データが生成される。そして、強度画像用重畳部２４３は、生成した強度画像データを、画像出力部２４８に出力する。
【００３１】
時間相関画像データは、時間遷移に応じた光の強弱の変化を示す画像データである。つまり、本実施形態では、時系列順のフレーム毎に、当該フレームに含まれる光強度信号に対して、時間遷移を示した参照信号を乗算し、参照信号と光強度信号と乗算結果である時間相関値で構成された、時間相関値フレームを生成し、複数の時間相関値フレームを重畳することで、時間相関画像データを生成する。
【００３２】
ところで、時間相関画像データを用いて、被検査体の異常を検出するためには、イメージセンサ２２０に入力される光強度信号を、参照信号に同期させて変化させる必要がある。このために、照明装置１２０が、周期的に時間変化および縞の空間的な移動を与えるような、面的な光の照射を行うこととした。
【００３３】
本実施形態では、２種類の時間相関画像データを生成する。参照信号は、時間遷移を表した信号であればよいが、本実施形態では、複素正弦波ｅ-jωtを用いる。なお、角周波数ω、時刻ｔとする。参照信号を表す複素正弦波ｅ-jωtが、上述した露光時間（換言すれば強度画像データ、時間相関画像を生成するために必要な時間）の一周期と相関をとるように、角周波数ωが設定されるものとする。換言すれば、照明装置１２０によって形成された面的かつ動的な光は、被検査体１５０の表面（反射面）の各位置で第一の周期（時間周期）での時間的な照射強度の変化を与えるとともに、表面に沿った少なくとも一方向に沿った第二の周期（空間周期）での空間的な照射強度の増減分布を与える。この面的な光は、表面で反射される際に、当該表面のスペック（法線ベクトルの分布等）に応じて複素変調される。時間相関カメラ１１０は、表面で複素変調された光を受光し、第一の周期の参照信号を用いて直交検波（直交復調）することにより、複素信号としての時間相関画像データを得る。このような複素時間相関画像データに基づく変復調により、表面の法線ベクトルの分布に対応した特徴を検出することができる。
【００３４】
複素正弦波ｅ-jωtは、ｅ-jωt＝ｃｏｓ（ωｔ）−ｊ・ｓｉｎ（ωｔ）と表すこともできる。従って、時間相関画像データの各画素値Ｃ（ｘ，ｙ）は、以下に示す式（２）から導き出すことができる。
【００３５】
【数２】
0006529248.tif 000003
【００３６】
本実施形態では、式（２）において、実数部を表す画素値Ｃ１（ｘ，ｙ）と、虚数部を表す画素値Ｃ２（ｘ，ｙ）と、に分けて２種類の時間相関画像データを生成する。
【００３７】
このため、参照信号出力部２５０は、第１の乗算器２４４と、第２の乗算器２４６と、に対してそれぞれ異なる参照信号を生成し、出力する。本実施形態の参照信号出力部２５０は、複素正弦波ｅ-ｊωtの実数部に対応する第１の参照信号ｃｏｓωｔを第１の乗算器２４４に出力し、複素正弦波ｅ-jωtの虚数部に対応する第２の参照信号ｓｉｎωｔを第２の乗算器２４６に出力する。このように本実施形態の参照信号出力部２５０は、互いにヒルベルト変換対をなす正弦波および余弦波の時間関数として表される２種類の参照信号を出力する例について説明するが、参照信号は時間関数のような時間遷移に応じて変化する参照信号であればよい。
【００３８】
そして、第１の乗算器２４４は、読出部２４２から入力されたフレーム単位で、当該フレームの光強度信号毎に、参照信号出力部２５０から入力された複素正弦波ｅ-jωtの実数部ｃｏｓωｔを乗算する。
【００３９】
第１の相関画像用重畳部２４５は、撮影に必要な露光時間分の複数のフレームについて、第１の乗算器２４４の乗算結果を画素毎に重畳する処理を行う。これにより、第１の時間相関画像データの各画素値Ｃ１（ｘ，ｙ）が、以下の式（３）から導出される。
【００４０】
【数３】
0006529248.tif 000004
【００４１】
そして、第２の乗算器２４６は、読出部２４２から入力されたフレームの光強度信号に対して、参照信号出力部２５０から入力された複素正弦波ｅ-jωtの虚数部ｓｉｎωｔを乗算する。
【００４２】
第２の相関画像用重畳部２４７は、撮影に必要な露光時間分の複数のフレームについて、第２の乗算器２４６の乗算結果を画素毎に重畳する処理を行う。これにより、第２の時間相関画像データの各画素値Ｃ２（ｘ，ｙ）が、以下の式（４）から導出される。
【００４３】
【数４】
0006529248.tif 000005
【００４４】
上述した処理を行うことで、２種類の時間相関画像データ、換言すれば２自由度を有する時間相関画像データを生成できる。
【００４５】
また、本実施形態は、参照信号の種類を制限するものでない。例えば、本実施形態では、複素正弦波ｅ-jωtの実部と虚部の２種類の時間相関画像データを作成するが、光の振幅と、光の位相と、による２種類の画像データを生成してもよい。
【００４６】
なお、本実施形態の時間相関カメラ１１０は、時間相関画像データとして、複数系統分作成可能とする。これにより、例えば複数種類の幅の縞が組み合わされた光が照射された際に、上述した実部と虚部とによる２種類の時間相関画像データを、縞の幅毎に作成可能とする。このために、時間相関カメラ１１０は、２個の乗算器と２個の相関画像用重畳部とからなる組み合わせを、複数系統分備えるとともに、参照信号出力部２５０は、系統毎に適した角周波数ωによる参照信号を出力可能とする。
【００４７】
そして、画像出力部２４８が、２種類の時間相関画像データと、強度画像データと、をＰＣ１００に出力する。これにより、ＰＣ１００が、２種類の時間相関画像データと、強度画像データと、を用いて、被検査体の異常を検出する。そのためには、被写体に対して光を照射する必要がある。
【００４８】
本実施形態の照明装置１２０は、高速に移動する縞パターンを照射する。図４は、本実施形態の照明装置１２０が照射する縞パターンの一例を示した図である。図４に示す例では、縞パターンをｘ方向にスクロール（移動）させている例とする。白い領域が縞に対応した明領域、黒い領域が縞と縞との間に対応した間隔領域（暗領域）である。
【００４９】
本実施形態では、時間相関カメラ１１０が強度画像データ及び時間相関画像データを撮影する露光時間で、照明装置１２０が照射する縞パターンを一周期分移動させる。これにより、照明装置１２０は、光の強度の縞パターンの空間的な移動により光の強度の周期的な時間変化を与える。本実施形態では、図４の縞パターンが一周期分移動する時間を、露光時間と対応させることで、時間相関画像データの各画素には、少なくとも、縞パターン一周期分の光の強度信号に関する情報が埋め込まれる。
【００５０】
図４に示されるように、本実施形態では、照明装置１２０が矩形波に基づく縞パターンを照射する例について説明するが、矩形波以外を用いてもよい。なお、照明光を拡散する拡散部材を用いることにより、矩形波の明暗の境界領域をぼかすことができる。
【００５１】
本実施形態では、照明装置１２０が照射する縞パターンをＡ（１＋ｃｏｓ（ωｔ＋ｋｘ）と表す。すなわち、縞パターンには、複数の縞が反復的に（周期的に）含まれる。なお、被検査体に照射される光の強度は０〜２Ａの間で調整可能とし、光の位相ｋｘとする。ｋは、縞の波数である。ｘは、位相が変化する方向である。
【００５２】
そして、フレームの各画素の光強度信号ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）の基本周波数成分は、以下の式（５）として表すことができる。式（５）で示されるように、ｘ方向で縞の明暗が変化する。
【００５３】
ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）＝Ａ（１＋ｃｏｓ（ωｔ＋ｋｘ））
＝Ａ＋Ａ／２｛ｅj(ωt+kx)＋ｅ-j(ωt+kx)｝……（５）
【００５４】
式（５）で示されるように、照明装置１２０が照射する縞パターンの強度信号は、複素数として考えることができる。
【００５５】
そして、イメージセンサ２２０には、当該照明装置１２０からの光が被写体（被検査体を含む）から反射して入力される。
【００５６】
したがって、イメージセンサ２２０に入力される光強度信号Ｇ（ｘ，ｙ，ｔ）を、照明装置１２０が照射された際のフレームの各画素の光強度信号ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）とできる。そこで、強度画像データを導出するための式（１）に式（５）を代入すると、式（６）を導出できる。なお、位相ｋｘとする。
【００５７】
【数５】
0006529248.tif 000006
【００５８】
式（６）から、強度画像データの各画素には、露光時間Ｔに、照明装置１２０が出力している光の強度の中間値Ａを乗じた値が入力されていることが確認できる。さらに、時間相関画像データを導出するための式（２）に式（５）を代入すると、式（７）を導出できる。なお、ＡＴ／２を振幅とし、ｋｘを位相とする。
【００５９】
【数６】
0006529248.tif 000007
【００６０】
これにより、式（７）で示された複素数で示された時間相関画像データは、上述した２種類の時間相関画像データと置き換えることができる。つまり、上述した実部と虚部とで構成される時間相関画像データには、被検査体に照射された光強度変化における位相変化と振幅変化とが含まれている。換言すれば、本実施形態のＰＣ１００は、２種類の時間相関画像データに基づいて、照明装置１２０から照射された光の位相変化と、光の振幅変化と、を検出できる。そこで、本実施形態のＰＣ１００が、時間相関画像データ及び強度画像データに基づいて、画素毎に入る光の振幅を表した振幅画像データと、画素毎に入る光の位相変化を表した位相画像データと、を生成する。
【００６１】
さらに、ＰＣ１００は、生成した振幅画像データと位相画像データとに基づいて、被検査体の異常を検出する。
【００６２】
ところで、被検査体の表面形状に凹凸に基づく異常が生じている場合、被検査体の表面の法線ベクトルの分布には異常に対応した変化が生じている。また、被検査体の表面に光を吸収するような異常が生じている場合、反射した光の強度に変化が生じる。法線ベクトルの分布の変化は、光の位相変化及び振幅変化のうち少なくともいずれか一つとして検出される。そこで、本実施形態では、時間相関画像データ及び強度画像データを用いて、法線ベクトルの分布の変化に対応した、光の位相変化及び振幅変化のうち少なくともいずれか一つを検出する。これにより、表面形状の異常を検出可能となる。次に、被検査体の異常、法線ベクトル、及び光の位相変化又は振幅変化の関係について説明する。
【００６３】
図５は、第１の実施形態の時間相関カメラ１１０による、被検査体の異常の第１の検出例を示した図である。図５に示される例では、被検査体５００に突形状の異常５０１がある状況とする。当該状況においては、異常５０１の点５０２の近傍領域においては、法線ベクトル５２１、５２２、５２３が異なる方向を向いていることを確認できる。そして、当該法線ベクトル５２１、５２２、５２３が異なる方向を向いていることで、異常５０１から反射した光に拡散（例えば、光５１１、５１２、５１３）が生じ、時間相関カメラ１１０のイメージセンサ２２０の任意の画素５３１に入る縞パターンの幅５０３が広くなる。
【００６４】
図６は、図５に示される異常５０１が被検査体５００にある場合に、当該異常に応じて変化する、光の振幅の例を表した図である。図６に示される例では、光の振幅を実部（Ｒｅ）と、虚部（Ｉｍ）に分けて２次元平面上に表している。図６では、図５の光５１１、５１２、５１３に対応する光の振幅６１１、６１２、６１３として示している。そして、光の振幅６１１、６１２、６１３は互いに打ち消し合い、イメージセンサ２２０の当該任意の画素５３１には、振幅６２１の光が入射する。
【００６５】
したがって、図６に示される状況で、検査体５００の異常５０１が撮像された領域で振幅が小さいことが確認できる。換言すれば、振幅変化を示した振幅画像データで、周囲と比べて暗くなっている領域がある場合に、当該領域で光同士の振幅の打ち消し合いが生じていると推測できるため、当該領域に対応する被検査体５００の位置で異常５０１が生じていると判断できる。
【００６６】
本実施形態の検査システム１は、図５の異常５０１のように傾きが急峻に変化しているものに限らず、緩やかに変化する異常も検出できる。図７は、第１の実施形態の時間相関カメラ１１０による、被検査体の異常の第２の検出例を示した図である。図７に示される例では、正常な場合は被検査体の表面が平面（換言すれば法線が平行）となるが、被検査体７００に緩やかな勾配７０１が生じた状況とする。このような状況においては、勾配７０１上の法線ベクトル７２１、７２２、７２３も同様に緩やかに変化する。したがって、イメージセンサ２２０に入力する光７１１、７１２、７１３も少しずつずれていく。図７に示される例では、緩やかな勾配７０１のために光の振幅の打ち消し合いは生じないため、図５、図６で表したような光の振幅はほとんど変化しない。しかしながら、本来照明装置１２０から投影された光が、そのままイメージセンサに平行に入るはずが、緩やかな勾配７０１のために、照明装置１２０から投影された光が平行の状態でイメージセンサに入らないために、光に位相変化が生じる。従って、光の位相変化について、周囲等との違いを検出することで、図７に示したような緩やかな勾配７０１による異常を検出できる。
【００６７】
また、被検査体の表面形状（換言すれば、被検査体の法線ベクトルの分布）以外にも異常が生じる場合がある。図８は、第１の実施形態の時間相関カメラ１１０による、被検査体の異常の第３の検出例を示した図である。図８に示される例では、被検査体８００に汚れ８０１が付着しているため、照明装置１２０から照射された光が吸収あるいは拡散反射し、時間相関カメラ１１０の、汚れ８０１を撮影している任意の画素領域では光がほとんど強度変化しない例を表している。換言すれば、汚れ８０１を撮影している任意の画素領域では、光強度は位相打ち消しを起こし振動成分がキャンセルされ、ほとんど直流的な明るさになる例を示している。
【００６８】
このような場合、汚れ８０１を撮影している画素領域においては、光の振幅がほとんどないため、振幅画像データを表示した際に、周囲と比べて暗くなる領域が生じる。したがって、当該領域に対応する被検査体８００の位置に、汚れ等の異常８０１があることを推定できる。
【００６９】
このように、本実施形態では、時間相関画像データに基づいて、光の振幅の変化と、光の位相の変化と、を検出することで、被検査体に異常があることを推定できる。
【００７０】
図１に戻り、ＰＣ１００について説明する。ＰＣ１００は、検出システム全体の制御を行う。ＰＣ１００は、移動機構制御部１０１と、照明制御部１０２と、制御部１０３と、記憶部１０９と、を備える。記憶部１０９は、演算処理に用いられるデータや、演算処理結果等を記憶する。
【００７１】
移動機構制御部１０１は、被検査体１５０の時間相関カメラ１１０による撮像対象となる表面を変更するために、移動機構１４０を制御する。移動機構１４０は、例えば、ロボットアームである。本実施形態では、ＰＣ１００において、被検査体１５０の撮影対象となる表面を複数設定しておく。そして、時間相関カメラ１１０が被検査体１５０の撮影が終了する毎に、移動機構制御部１０１が、当該設定に従って、時間相関カメラ１１０が設定された表面を撮影できるように、移動機構１４０が被検査体１５０を移動させる。なお、本実施形態は撮影が終了する毎に移動機構１４０を移動させ、撮影が開始する前に停止させることを繰り返すことに制限するものではなく、継続的に移動機構１４０を駆動させてもよい。なお、移動機構１４０は、搬送部、移動部、把持部、位置変更部、姿勢変更部等とも称されうる。
【００７２】
照明制御部１０２は、被検査体１５０を検査するために照明装置１２０が照射する縞パターンを出力する。本実施形態の照明制御部１０２は、少なくとも３枚以上の縞パターンを、照明装置１２０に受け渡し、当該縞パターンを露光時間中に切り替えて表示するように照明装置１２０に指示する。
【００７３】
図９は、照明制御部１０２が照明装置１２０に出力する縞パターンの例を示した図である。図９（Ｂ）に示す矩形波に従って、図９（Ａ）に示す黒領域と白領域とが設定された縞パターンが出力されるように、照明制御部１０２が制御を行う。
【００７４】
本実施形態で照射する縞パターン毎の縞の間隔は、検出対象となる異常（欠陥）の大きさに応じて設定されるものとしてここでは詳しい説明を省略する。
【００７５】
また、縞パターンを出力するための矩形波の角周波数ωは、参照信号の角周波数ωと同じ値とする。
【００７６】
図９に示されるように、照明制御部１０２が出力する縞パターンは、矩形波として示すことができるが、拡散部材を介することで、縞パターンの境界領域をぼかす、すなわち、縞パターンにおける明領域（縞の領域）と暗領域（間隔の領域）との境界での光の強度変化を緩やかにする（鈍らせる）ことで、正弦波に近似させることができる。図１０は、拡散部材を介した後の縞パターンを表した波の形状の例を示した図である。図１０に示されるように波の形状が、正弦波に近づくことで、計測精度を向上させることができる。また、縞に明度が多段階に変化するグレー領域を追加したり、グラデーションを与えたりしてもよい。また、カラーの縞を含む縞パターンを用いてもよい。
【００７７】
図１に戻り、制御部１０３は、振幅−位相画像生成部１０４と、異常検出処理部１０５と、を備え、時間相関カメラ１１０から入力された強度画像データと、時間相関画像データと、により、被検査体１５０の検査対象面の法線ベクトルの分布と対応した特徴であって、周囲との違いによって異常を検出する特徴を算出するための処理を行う。なお、本実施形態は、検査を行うために、複素数で示した時間相関画像データ（複素時間相関画像データと称す）の代わりに、複素数相関画像データの実部と虚部とで分けた２種類の時間相関画像データを、時間相関カメラ１１０から受け取る。制御部１０３は、演算処理部の一例である。
【００７８】
振幅−位相画像生成部１０４は、時間相関カメラ１１０から入力された強度画像データと、時間相関画像データと、に基づいて、振幅画像データと、位相画像データと、を生成する。
【００７９】
振幅画像データは、画素毎に入る光の振幅を表した画像データとする。位相画像データは、画素毎に入る光の位相を表した画像データとする。
【００８０】
本実施形態は振幅画像データの算出手法を制限するものではないが、例えば、振幅−位相画像生成部１０４は、２種類の時間相関画像データの画素値Ｃ１（ｘ，ｙ）及びＣ２（ｘ，ｙ）から、式（８）を用いて、振幅画像データの各画素値Ｆ（ｘ，ｙ）を導き出せる。
【００８１】
【数７】
0006529248.tif 000008
【００８２】
そして、本実施形態では、振幅画像データの画素値（振幅）と、強度画像データの画素値と、に基づいて、異常が生じている領域があるか否かを判定できる。例えば、強度画像データの画素値（ＡＴ）を２で除算した値と、振幅画像データの振幅（打ち消し合いが生じない場合にはＡＴ／２となる）と、がある程度一致する領域は異常が生じていないと推測できる。一方、一致していない領域については、振幅の打ち消しが生じていると推測できる。なお、具体的な手法については後述する。
【００８３】
同様に、振幅−位相画像生成部１０４は、画素値Ｃ１（ｘ，ｙ）及びＣ２（ｘ，ｙ）から、式（９）を用いて、位相画像データの各画素値Ｐ（ｘ，ｙ）を導き出せる。
【００８４】
【数８】
0006529248.tif 000009
【００８５】
異常検出処理部１０５は、振幅−位相画像生成部１０４により生成された振幅画像データ、及び位相画像データにより、検査対称面の法線ベクトルの分布と対応した特徴であって、周囲との違いによって、被検査体１５０の異常に関連する特徴を検出する。本実施形態では、法線ベクトルの分布に対応した特徴として、複素時間相関画像の振幅の分布を用いた例について説明する。なお、複素時間相関画像の振幅の分布とは、複素時間相関画像の各画素の振幅の分布を示したデータであり、振幅画像データに相当する。
【００８６】
次に、本実施形態の異常検出処理部１０５における振幅に基づく異常検出処理について説明する。図１１は、本実施形態の異常検出処理部１０５における当該処理の手順を示すフローチャートである。
【００８７】
まず、異常検出処理部１０５は、振幅画像データの各画素に格納された、光の振幅値（を表した画素値）から、当該画素を基準（例えば中心）として、Ｎ×Ｎ領域の平均振幅値を減算し（ステップＳ１１０１）、振幅の平均差分画像データを生成する。振幅の平均差分画像データは、振幅の勾配に対応する。なお、整数Ｎは実施の態様に応じて適切な値が設定されるものとする。
【００８８】
次に、異常検出処理部１０５は、減算により生成された振幅の平均差分画像データに対して、予め定められた振幅の閾値を用いたマスク処理を行う（ステップＳ１１０２）。
【００８９】
さらに、異常検出処理部１０５は、平均差分画像データのマスク領域内について画素毎に標準偏差を算出する（ステップＳ１１０３）。なお、本実施形態では、標準偏差に基づいた手法について説明するが、標準偏差を用いた場合に制限するものではなく、例えば平均値等を用いてもよい。
【００９０】
そして、異常検出処理部１０５は、平均を引いた振幅画素値が−４．５σ（σ：標準偏差）より小さい値の画素を、異常（欠陥）がある領域として検出する（ステップＳ１１０４）。
【００９１】
上述した処理手順により、各画素の振幅値（換言すれば、振幅の分布）から、被検査体の異常を検出できる。しかしながら、本実施形態は、複素時間相関画像の振幅の分布から異常を検出することに制限するものではない。検査対称面の法線ベクトルの分布と対応した特徴として、位相の分布の勾配を用いてもよい。そこで、次に位相の分布の勾配を用いた例について説明する。
【００９２】
次に、本実施形態の異常検出処理部１０５における位相に基づく異常検出処理について説明する。図１２は、本実施形態の異常検出処理部１０５における当該処理の手順を示すフローチャートである。
【００９３】
まず、異常検出処理部１０５は、位相画像データの画素毎の光の位相値（を表した画素値）から、当該画素を基準（例えば中心）として、Ｎ×Ｎ領域の平均位相値を減算し（ステップＳ１２０１）、位相の平均差分画像データを生成する。位相の平均差分画像データは、位相の勾配に対応する。
【００９４】
次に、異常検出処理部１０５は、減算により生成された位相の平均差分画像データの大きさ（絶対値）と、閾値とを比較し、平均差分画像データの大きさが閾値以上となる画素を、異常（欠陥）のある画素として検出する（ステップＳ１２０２）。
【００９５】
このＳ１２０２の検出結果により、異常検出処理部１０５は、平均差分画像データの正負、すなわち、画素の位相値と平均位相値との大小関係によって、凹凸を判別することができる（ステップＳ１２０３）。画素の位相値と平均位相値とのどちらが大きい場合に凸となるかは、各部の設定によって変化するが、大小関係が異なると、凹凸が異なる。
【００９６】
なお、他の手法によって得られた位相の分布の勾配から、異常を検出することができる。例えば、異常検出処理部１０５は、別の手法として、正規化された時間相関画像データのＮ×Ｎの領域の平均ベクトルと、正規化された各画素のベクトルとの差の大きさが、閾値よりも大きい場合に、異常（欠陥）がある画素として検出することができる。また、位相の分布の勾配に限られず、位相の分布に対応する情報に基づいて被検査体の異常を検出すればよい。
【００９７】
次に、本実施形態の異常検出処理部１０５における振幅および強度に基づく異常検出処理について説明する。図１３は、本実施形態の異常検出処理部１０５における当該処理の手順を示すフローチャートである。
【００９８】
まず、異常検出処理部１０５は、時間相関画像データと強度画像データとから、各画素について、次の式（１００）を用いて、振幅（を表す画素値）Ｃ（ｘ，ｙ）（式（７）参照）と強度（を表す画素値）Ｇ（ｘ，ｙ）（式（６）参照）との比Ｒ（ｘ，ｙ）を算出する（ステップＳ１３０１）。
【００９９】
Ｒ（ｘ，ｙ）＝Ｃ（ｘ，ｙ）／Ｇ（ｘ，ｙ）……（１００）
【０１００】
次に、異常検出処理部１０５は、比Ｒ（ｘ，ｙ）と閾値とを比較し、比Ｒ（ｘ，ｙ）の値が対応する閾値以下となる画素を、異常（欠陥）のある画素として検出する（ステップＳ１３０２）。また、異常検出処理部１０５は、比Ｒ（ｘ，ｙ）と閾値とを比較し、比Ｒ（ｘ，ｙ）の値が対応する別の閾値以上となる画素を、ムラ（汚れ等）のある画素として検出する（ステップＳ１３０３）。法線ベクトルの分布の異常により、振幅の打ち消し合い（減殺）が顕著となった場合には、強度に比べて振幅がより大きく下がる。一方、法線ベクトルの分布にはそれほどの異常は無いものの被検査体１５０の表面の汚れ等によって光の吸収が顕著となった場合には、振幅に比べて強度がより大きく下がる。よって、異常検出処理部１０５は、ステップＳ１３０２およびステップＳ１３０３による異常種別の検出が可能となる。
【０１０１】
次に、本実施形態の検査システムにおける被検査体の検査処理について説明する。図１４は、本実施形態の検査システムにおける上述した処理の手順を示すフローチャートである。なお、被検査体１５０は、すでに移動機構１４０に固定された状態で、検査の初期位置に配置されているものとする。
【０１０２】
本実施形態のＰＣ１００が、照明装置１２０に対して、被検査体を検査するための縞パターンを出力する（ステップＳ１４０１）。
【０１０３】
照明装置１２０は、ＰＣ１００から入力された縞パターンを格納する（ステップＳ１４２１）。そして、照明装置１２０は、格納された縞パターンを、時間遷移に従って変化するように表示する（ステップＳ１４２２）。なお、照明装置１２０が表示を開始する条件は、縞パターンが格納された際に制限するものではなく、例えば検査者が照明装置１２０に対して開始操作を行った際でもよい。
【０１０４】
そして、ＰＣ１００の制御部１０３が、時間相関カメラ１１０に対して、撮影の開始指示を送信する（ステップＳ１４０２）。
【０１０５】
次に、時間相関カメラ１１０が、送信されてきた撮影指示に従って、被検査体１５０を含む領域について撮像を開始する（ステップＳ１４１１）。次に、時間相関カメラ１１０の制御部２４０が、強度画像データと、時間相関画像データと、を生成する（ステップＳ１４１２）。そして、時間相関カメラ１１０の制御部２４０が、強度画像データと、時間相関画像データと、を、ＰＣ１００に出力する（ステップＳ１４１３）。
【０１０６】
ＰＣ１００の制御部１０３は、強度画像データと、時間相関画像データと、を受け取る（ステップＳ１４０３）。そして、振幅−位相画像生成部１０４は、受け取った強度画像データと時間相関画像データとから、振幅画像データと、位相画像データとを生成する（ステップＳ１４０４）。
【０１０７】
そして、異常検出処理部１０５が、振幅画像データと、位相画像データとに基づいて、被検査体の異常検出制御を行う（ステップＳ１４０５）。そして、異常検出処理部１０５は、異常検出結果を、ＰＣ１００が備える（図示しない）表示装置に出力する（ステップＳ１４０６）。
【０１０８】
異常検出結果の出力例としては、強度画像データを表示するとともに、振幅画像データと位相画像データとに基づいて異常が検出された領域に対応する、強度画像データの領域を、検査者が異常を認識できるように装飾表示するなどが考えられる。また、視覚に基づく出力に制限するものではなく、音声等で異常が検出されたことを出力してもよい。
【０１０９】
制御部１０３は、当該被検査体の検査が終了したか否かを判定する（ステップＳ１４０７）。検査が終了していないと判定した場合（ステップＳ１４０７：Ｎｏ）、移動機構制御部１０１が、予め定められた設定に従って、次の検査対象となる被検査体の表面が、時間相関カメラ１１０で撮影できるように、アームの移動制御を行う（ステップＳ１４０８）。アームの移動制御が終了した後、制御部１０３が、再び時間相関カメラ１１０に対して、撮影の開始指示を送信する（ステップＳ１４０２）。
【０１１０】
一方、制御部１０３は、当該被検査体の検査が終了したと判定した場合（ステップＳ１４０７：Ｙｅｓ）、終了指示を時間相関カメラ１１０に対して出力し（ステップＳ１４０９）、処理を終了する。
【０１１１】
そして、時間相関カメラ１１０は、終了指示を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１４１４）。終了指示を受け付けていない場合（ステップＳ１４１４：Ｎｏ）、再びステップＳ１４１１から処理を行う。一方、終了指示を受け付けた場合（ステップＳ１４１４：Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【０１１２】
なお、照明装置１２０の終了処理は、検査者が行ってもよいし、他の構成からの指示に従って終了してもよい。
【０１１３】
また、本実施形態では、時間相関カメラ１１０を用いて生成された強度画像データと、時間相関画像データと、を生成する例について説明した。しかしながら、強度画像データと、時間相関画像データと、を生成するために時間相関カメラ１１０を用いることに制限するものではなく、アナログ的な処理で実現可能な時間相関カメラや、それと等価な動作をする撮像システムを用いてもよい。例えば、通常のデジタルスチルカメラが生成した画像データを出力し、情報処理装置が、デジタルスチルカメラが生成した画像データを、フレーム画像データとして用いて参照信号を重畳することで、時間相関画像データを生成してもよいし、イメージセンサ内で光強度信号に参照信号を重畳するようなデジタルカメラを用いて、時間相関画像データを生成してもよい。
【０１１４】
（変形例１）
本実施形態では、周囲との違いに基づいて、異常に関連する特徴を検出する例について説明したが、周囲との違いに基づいて当該特徴を検出することに制限するものではなく、参照形状のデータ（参照データ、例えば、時間相関データや、振幅画像データ、位相画像データ等）との差異に基づいて当該特徴を検出してもよい。この場合、参照データの場合とで、空間位相変調照明（縞パターン）の位置合わせおよび同期が必要となる。
【０１１５】
本変形例では、異常検出処理部１０５が、予め記憶部１０９に記憶された、参照表面から得られた振幅画像データ及び位相画像データと、被検査体１５０の振幅画像データ及び位相画像データと、を比較し、被検査体１５０の表面と参照表面との間で、光の振幅及び光の位相とのうちいずれか一つ以上について所定の基準以上の違いがあるか否かを判定する。
【０１１６】
本変形例は、第１の実施形態と同じ構成の検査システムを用い、参照表面として正常な被検査体の表面を用いる例とする。
【０１１７】
照明装置１２０が縞パターンを照射している間に、時間相関カメラ１１０が、正常な被検査体の表面を撮像し、時間相関画像データを生成する。そして、ＰＣ１００が、時間相関カメラ１１０で生成された時間相関画像データを入力し、振幅画像データ及び位相画像データを生成し、ＰＣ１００の記憶部１０９に振幅画像データ及び位相画像データを記憶させておく。そして、時間相関カメラ１１０が、異常が生じているか否か判定したい被検査体を撮像し、時間相関画像データを生成する。そして、ＰＣ１００が、時間相関画像データから、振幅画像データ及び位相画像データを生成した後、記憶部１０９に記憶されていた、正常な被検査体の振幅画像データ及び位相画像データと比較する。その際に、正常な被検査体の振幅画像データ及び位相画像データと、検査対象の被検査体の振幅画像データ及び位相画像データと、の比較結果を、異常を検出する特徴を示したデータとして出力する。そして、異常を検出する特徴が、当該所定の基準以上の場合に、被検査体１５０に対して異常があると推測できる。
【０１１８】
これにより、本変形例では、正常な被検査体の表面と差異が生じているか否か、換言すれば、被検査体の表面に異常が生じているか否かを判定できる。なお、振幅画像データ及び位相画像データの比較手法は、どのような手法を用いてもよいので、説明を省略する。
【０１１９】
さらに、本変形例では参照表面との違いに基づいて、異常を検出する特徴を示したデータを出力する例について説明したが、参照表面との違いと、第１の実施形態で示した周囲との違いと、を組み合わせて、異常を検出する特徴を算出してもよい。組み合わせる手法は、どのような手法を用いてもよいので、説明を省略する。
【０１２０】
（変形例２）
第１の実施形態では、ｘ方向に縞パターンを動かして、被検査体の異常（欠陥）を検出する例について説明した。しかしながら、ｘ方向に垂直なｙ方向で急峻に法線の分布が変化する異常（欠陥）が被検査体に生じている場合、ｘ方向に縞パターンを動かすよりも、ｙ方向に縞パターンを動かす方が欠陥の検出が容易になる場合がある。そこで、変形例では、ｘ方向に移動する縞パターンと、ｙ方向に移動する縞パターンとを、交互に切り替える例について説明する。
【０１２１】
本変形例の照明制御部１０２は、所定の時間間隔毎に、照明装置１２０に出力する縞パターンを切り替える。これにより、照明装置１２０は、一つの検査対象面に対して、異なる方向に延びた複数の縞パターンを出力する。
【０１２２】
図１５は、本変形例の照明制御部１０２が出力する縞パターンの切り替え例を示した図である。図１５の（Ａ）では、照明制御部１０２は、照明装置１２０が表示する縞パターンをｘ方向に遷移させる。その後、（Ｂ）に示されるように、照明制御部１０２は、照明装置１２０が表示する縞パターンをｙ方向に遷移させる。
【０１２３】
そして、ＰＣ１００の制御部１０３は、図１５の（Ａ）の縞パターン照射から得られた時間相関画像データに基づいて、異常検出を行い、図１５の（Ｂ）の縞パターン照射から得られた時間相関画像データに基づいて、異常検出を行う。
【０１２４】
図１６は、本変形例の照明制御部１０２が、異常（欠陥）１６０１を含めた表面に縞パターンを照射した例を示した図である。図１６に示す例では、異常（欠陥）１６０１が、ｘ方向に延びている。この場合、照明制御部１０２は、ｘ方向に交差するｙ方向、換言すれば異常（欠陥）１６０１の長手方向に交差する方向に縞パターンが移動するように設定する。当該設定により、検出精度を向上させることができる。
【０１２５】
図１７は、ｙ方向、換言すれば欠陥１７０１の長手方向に直交する方向に縞パターンを変化させた場合における、異常（欠陥）１７０１と照明装置１２０上の縞パターンの関係を示した図である。図１７に示されるように、ｙ方向に幅が狭く、且つ当該ｙ方向に交差するｘ方向を長手方向とする異常（欠陥）１７０１が生じている場合、照明装置１２０から照射された光は、ｘ方向に交差するｙ方向で光の振幅の打ち消しが大きくなる。このため、ＰＣ１００では、ｙ方向に移動させた縞パターンに対応する振幅画像データから、当該異常（欠陥）を検出できる。
【０１２６】
本変形例の検査システムにおいて、被検査体に生じる欠陥の長手方向がランダムな場合には、複数方向（例えば、ｘ方向、及び当該ｘ方向に交差するｙ方向等）で縞パターンを表示することで、欠陥の形状を問わずに当該欠陥の検出が可能となり、異常（欠陥）の検出精度を向上させることができる。また、異常の形状に合わせた縞パターンを投影することで、異常の検出精度を向上させることができる。
【０１２７】
（変形例３）
また、上述した変形例２は、ｘ方向の異常検出と、ｙ方向の異常検出と、を行う際に、縞パターンを切り替える手法に制限するものでない。そこで、変形例３では、照明制御部１０２が照明装置１２０に出力する縞パターンをｘ方向及びｙ方向同時に動かす例について説明する。
【０１２８】
図１８は、本変形例の照明制御部１０２が照明装置１２０に出力する縞パターンの例を示した図である。図１８に示される例では、照明制御部１０２が縞パターンを、方向１８０１に移動させる。
【０１２９】
図１８に示される縞パターンは、ｘ方向では１周期１８０２の縞パターンを含み、ｙ方向では一周期１８０３の縞パターンを含んでいる。つまり、図１８に示される縞パターンは、幅が異なる交差する方向に延びた複数の縞を有している。なお、ｘ方向の縞パターンの幅と、ｙ方向の縞パターンの幅と、を異ならせる必要がある。これにより、ｘ方向に対応する時間相関画像データと、ｙ方向に対応する時間相関画像データと、を生成する際に、対応する参照信号を異ならせることができる。なお、縞パターンによる光の強度の変化の周期（周波数）が変化すればよいので、縞の幅を変化させるのに代えて、縞パターン（縞）の移動速度を変化させてもよい。
【０１３０】
そして、時間相関カメラ１１０が、ｘ方向の縞パターンに対応する参照信号に基づいて、ｘ方向の縞パターンに対応する時間相関画像データを生成し、ｙ方向の縞パターンに対応する参照信号に基づいて、ｙ方向の縞パターンに対応する時間相関画像データを生成する。その後、ＰＣ１００の制御部１０３は、ｘ方向の縞パターンに対応する時間相関画像データに基づいて、異常検出を行った後、ｙ方向の縞パターンに対応する時間相関画像データに基づいて、異常検出を行う。これにより、本変形例では、欠陥の生じた方向を問わずに検出が可能となり、異常（欠陥）の検出精度を向上させることができる。
【０１３１】
＜フレキシブル面発光照明＞
照明装置１２０（フレキシブル照明装置）は、図１に示されるように、曲面状に変形可能な面状の照明部１２１と、照明部１２１を変形させるとともに当該変形した姿勢で保持する支持装置１３０と、を備えている。
【０１３２】
照明部１２１は、薄いフィルム状の形状を有したフレキシブルディスプレイであり、例えば、有機ＥＬディスプレイ（organic  electro-luminescent  display）である。照明部１２１は、可撓性を有するとともに、所要の弾性を有し、例えば、互いに離間された複数の把持点の３次元的な位置に応じて滑らかな湾曲形状（曲面形状）が得られるように構成されている。照明部１２１は、発光する照射面１２１ａ（正面、出力面）と、支持装置１３０に支持される裏面１２１ｂと、を有する。なお、照射面１２１ａは、光を拡散して透過する拡散フィルム（拡散部材）で覆われてもよい。この場合、拡散フィルムは、少なくとも可撓性を有する。
【０１３３】
図１９に例示されるように、支持装置１３０は、支持部材１３１と、変形機構１３２と、を備える。支持部材１３１は、例えば、板状や、棒状、枠状、格子状等の形状を有したリジッドな部材であり、複数の変形機構１３２を支持する。複数の変形機構１３２は、支持部材１３１に、例えば一定の間隔（等間隔）で配置されている。
【０１３４】
変形機構１３２は、可動部１３３と、可動支持部１３４と、を有する。可動支持部１３４は、支持部材１３１に固定され、可動部１３３を移動可能に支持する。可動支持部１３４は、アクチュエータの一例である。すなわち、可動支持部１３４は、例えば、モータや、運動変換機構（例えばギヤ機構）等を含むことができ、モータが含まれる場合は、モータのステータが支持部材１３１に固定され、モータのロータの回転が運動変換機構等を介して可動部１３３の線状の移動に変換される。なお、モータとしては種々のモータが採用されうる。アクチュエータとしての可動支持部１３４の動作は、駆動装置１２３によって制御される。駆動装置１２３によって制御されることにより、可動支持部１３４は、可動部１３３を動かすことができるとともに、所定の位置（制御された位置）で保持することができる。
【０１３５】
可動部１３３は、二つのアーム１３３ａ，１３３ｂと、これらアーム１３３ａ，１３３ｂを回動可能に連結する連結部１３３ｃと、を備えている。アーム１３３ａは、支持部材１３１が延びる方向と交差する方向（例えば直交方向）に沿う姿勢で、配置されている。図１９では、支持部材１３１が延びる方向は左右方向であり、支持部材１３１が延びる方向と交差する方向は上下方向である。各アーム１３３ａは、可動支持部１３４に、当該アーム１３３ａの長手方向に沿って移動可能に支持されている。複数のアーム１３３ａは、互いに平行に配置されている。
【０１３６】
アーム１３３ｂは、アーム１３３ａと照明部１２１との間に介在している。アーム１３３ｂの一方側の端部は連結部１３３ｃを介して可動部１３３ａと連結されている。連結部１３３ｃは、アーム１３３ｂを、図１９の紙面と垂直な方向に沿う回転中心回りに相対的に回転可能に支持する。可動部１３３ｂの他方側の端部は連結部１３５を介して照明部１２１の支持部１２１ｃと接続されている。連結部１３５は、例えば、ボールジョイントとして構成され、種々の方向および角度で、可動部１３３ｂと支持部１２１ｃとを接続することができる。
【０１３７】
上述した構成では、可動支持部１３４または支持部材１３１に対する複数のアーム１３３ａの位置を定めることにより、照明部１２１の形状（姿勢、位置）を定めることができる。照明部１２１の形状は、可動部１３３ａ、連結点１３３ｃ，１３５の３次元的な配置、および照明部１２１の弾性に基づいて定まる。なお、少なくとも一つの連結部１３３ｃ，１３５については、回転不能にすることができ、その場合、例えば、電磁アクチュエータを設けて、当該連結部１３３ｃ，１３５における回転の可否、すなわち、回転のロックおよびロック解除を、電気的に切り替え可能に構成することができる。
【０１３８】
図１に示されるように、ＰＣ１００の照明制御部１０２には、変形制御部１０２ｂが含まれている。この変形制御部１０２ｂが図１９に示される駆動装置１２３を制御することにより、複数の可動支持部１３４が制御され、これにより、複数の可動部１３３ａの位置が定まり、以て照明部１２１の形状が定まる。図１に示されるように、ＰＣ１００には、記憶部１０９が含まれており、この記憶部１０９には、照明部１２１の所要の形状に対応した可動部１３３ａの位置のデータが記憶されている。可動部１３３ａの位置のデータは、計算、シミュレーション、実験等に基づいて予め取得され、記憶されている。変形制御部１０２ｂは、例えば、制御部１０３から照明部１２１の形状を示す指令を受け取り、当該指令に対応したデータを記憶部１０９から取得し、駆動装置１２３に向けて出力する。駆動装置１２３は、当該データを受け取り、照明部１２１が、当該データに対応した形状、すなわち制御部１０３の指令に対応した形状となるよう、可動支持部１３４を制御する。
【０１３９】
また、図１に示されるように、ＰＣ１００の照明制御部１０２には、発光制御部１０２ａが含まれている。この発光制御部１０２ｂが図１９に示される駆動回路１２２を制御することにより、照明部１２１における発光パターン、すなわち、被検査体１５０の被検査面１５１への照射パターンが制御される。
【０１４０】
図２０に示されるように、変形制御部１０２ｂによって制御された変形機構１３２は、照明部１２１を、被検査体１５０の被検査面１５１（検査対象面）の凹凸形状に略沿った曲面状に変形させることができる。図２０の例では、被検査面１５１のうち曲率半径の大きい領域Ａｄ１に対応する位置Ｐｄ１における照明部１２１の曲率半径を、曲率半径の小さい領域Ａｄ２に対応する位置Ｐｄ２における照明部１２１の曲率半径よりも、大きくしている。すなわち、変形機構１３２は、照明部１２１を、被検査面１５１の部位のそれぞれに応じた相異なる形状に変形させることができる。このような設定により、被検査面１５１の位置による光の強度のばらつきが小さくなりやすい。
【０１４１】
また、上述した構成において、変形制御部１０２ｂは、照明部１２１の形状を変更させることができるとともに、発光制御部１０２ａは、照明部１２１における発光パターンとしての縞パターンを変更させることができる。図２１，２２には、照明部１２１の形状と縞パターンの例が示されている。図２１，２２に示される照明部１２１には、四角形状の四辺に沿って、それぞれ５箇所ずつ、角部が共通であるため合計１６箇所の、支持位置（Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ２１，Ｐ３１，Ｐ４１，Ｐ１５，Ｐ２５，Ｐ３５，Ｐ４５，Ｐ５２，Ｐ５３，Ｐ５４，Ｐ５５）が設定されている。各支持位置に対応して、図１９のような連結部１３５および変形機構１３２が設けられている。変形制御部１０２ｂによって制御された変形機構１３２は、可動部１３３の、図１９，２１，２２の上下方向での位置を変化させることにより、照明部１２１を、例えば、図２１，２２のような形状に設定することができる。
【０１４２】
図２１の例では、照明部１２１は、図中Ｘ方向には真っ直ぐに延び、図中Ｙ方向には、図中下側に向けた凸状の曲面状に曲げられている。すなわち、照明部１２１は、Ｘ方向に沿った母線を有した曲面状に、屈曲されている。また、この形状において、発光制御部１０２ａは、母線の延びる方向（Ｘ方向）に沿って延びるとともに、Ｘ方向と直交する方向に沿って移動する縞パターンを出力するよう、照明部１２１を制御する。すなわち、図２１では、縞パターンの延びる方向Ｄｇは、Ｘ方向と平行であり、縞パターンの移動する方向Ｄｐは、Ｘ方向と直交している。
【０１４３】
また、図２２の例では、照明部１２１は、図中Ｙ方向には真っ直ぐに延び、図中Ｘ方向には図中下側に向けた凸状の曲面状に曲げられている。すなわち、照明部１２１は、Ｙ方向に沿った母線を有した曲面状に、屈曲されている。また、この形状において、発光制御部１０２ａは、母線の延びる方向（Ｙ方向）に沿って延びるとともに、Ｙ方向と直交する方向に沿って移動する縞パターンを出力するよう、照明部１２１を制御する。すなわち、図２２では、縞パターンの延びる方向Ｄｇは、Ｙ方向と平行であり、縞パターンの移動する方向Ｄｐは、Ｙ方向と直交している。
【０１４４】
上記および図２１，２２から明らかとなるように、本実施形態によれば、変形機構１３２は、一つの照明部１２１を、一方向から見て母線の方向が互いに交差する（例えば直交する）相異なる曲面状に、変形させることができる。また、照明部１２１は、一方向から見て互いに直交する縞パターンを出力することができるとともに、曲面の母線に沿って延びて当該母線と交差する方向、例えば直交する方向に、空間的に移動する縞パターンを出力することができる。
【０１４５】
また、図２３に示されるように、発光制御部１０２ａは、時間相関カメラ１１０で取得された画像中では縞パターンの幅が略等幅となるよう、照明部１２１における縞パターンの幅を設定する。すなわち、照明部１２１は、時間相関カメラ１１０で取得された画像中の複数の縞パターンの幅の分散（標準偏差）が、照明部１２１の照射面１２１ａにおける縞パターンの分散（標準偏差）以下となるよう、縞パターンを出力する。一つの被検査体１５０について、被検査面１５１が分割されて設定された複数の部位（領域）毎に検査が実行される場合にあっては、記憶部１０９には、当該部位毎に、当該部位の形状に対応した可動部１３３ａの位置のデータが記憶されるとともに、照明部１２１の照射面１２１ａの位置に応じた縞パターンの幅のデータが記憶されている。照明部１２１の照射面１２１ａの位置に応じた縞パターンの幅は、計算、シミュレーション、実験等に基づいて予め取得され、記憶されている。
【０１４６】
以上、説明したように、本実施形態では、例えば、検査システム１は、曲面状に変形可能な面状の照明部１２１を備える。また、変形機構１３２は、照明部１２１を、被検査面１５１の凹凸形状に略沿った曲面状に変形させる。また、変形機構１３２は、照明部１２１を、複数の被検査面１５１の部位に応じてそれぞれ異なる形状に変形させる。また、変形機構１３２は、照明部１２１を、一方向から見て照明部１２１の変形の母線の方向が互いに異なる複数の曲面状に、変化させることができる。よって、被検査面１５１の位置や形状に応じて、照明部１２１の形状や、姿勢、位置等を設定することができるため、被検査面１５１の位置による光の強度のばらつきがより減りやすい。よって、例えば、より精度のよい検査が実行されうる。
【０１４７】
また、本実施形態では、照明部１２１は、当該照明部１２１の変形の母線に沿って延びて母線と交差する方向に空間的に移動する光の強度の縞パターンを出力する。よって、曲面状の照明部１２１において、縞パターン幅の場所による変化が抑制される。
【０１４８】
また、本実施形態では、照明部１２１は、相異なる方向に延びて空間的に移動する光の強度の縞パターンを切り替えて出力する。よって、一方向の縞パターンを用いた検査に比べて、異常の検出精度が向上しやすい。
【０１４９】
また、本実施形態では、時間相関カメラ１１０（撮像部）で取得された画像中の複数の縞パターンの幅の分散（標準偏差）が、照明部１２１の照射面１２１ａにおける縞パターンの分散（標準偏差）以下となるよう、縞パターンを出力する。よって、より適切な縞パターンを用いた時間相関カメラ１１０による検査が可能となる。
【０１５０】
上述した実施形態のＰＣ１００で実行される検査プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。
【０１５１】
また、上述した実施形態のＰＣ１００で実行される検査プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、上述した実施形態のＰＣ１００で実行される検査プログラムおよび較正プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。
【０１５２】
本発明のいくつかの実施形態及び変形例を説明したが、これらの実施形態及び変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。例えば、本発明の照明装置１２０は、時間相関カメラではない通常のカメラを有した検査システムにも適用することができる。また、照明部の支持位置は格子点状であってもよいし、照明部は、種々の形状や姿勢に変形しうる。また、照明部の曲げ方向（母線の方向）も上記実施形態には限定されない。
【符号の説明】
【０１５３】
１…検査システム、１０３…制御部（演算処理部）、１１０…時間相関カメラ（撮像部）、１２０…（フレキシブル）照明装置、１２１…照明部、１３２…変形機構、１５１…被検査面。
【図１】
0006529248.tif 000010
【図２】
0006529248.tif 000011
【図３】
0006529248.tif 000012
【図４】
0006529248.tif 000013
【図５】
0006529248.tif 000014
【図６】
0006529248.tif 000015
【図７】
0006529248.tif 000016
【図８】
0006529248.tif 000017
【図９】
0006529248.tif 000018
【図１０】
0006529248.tif 000019
【図１１】
0006529248.tif 000020
【図１２】
0006529248.tif 000021
【図１３】
0006529248.tif 000022
【図１４】
0006529248.tif 000023
【図１５】
0006529248.tif 000024
【図１６】
0006529248.tif 000025
【図１７】
0006529248.tif 000026
【図１８】
0006529248.tif 000027
【図１９】
0006529248.tif 000028
【図２０】
0006529248.tif 000029
【図２１】
0006529248.tif 000030
【図２２】
0006529248.tif 000031
【図２３】
0006529248.tif 000032